在隔水管研制和成品制造过程中,需要开展系列的综合性能试验,而国内相关技术起步较晚,多项关键试验技术尚属空白,严重制约了隔水管的国产化进程。其中,研制隔水管整体承压能力和法兰密封性能检测的试压装置,是验证产品性能非常重要的一项工作内容。然而,标准的隔水管单根体型细长而笨重（长度28米,重量16吨）,1根主管和5根副管须一次密封、同时试压,且各管试压等级不同,最高压力达105MPa;同时,试压封堵装置的结构质量>3000kg,封堵外径达1100mm,精度要求高,具有大惯性、大尺寸、多自由度等技术特点,给平行度、角度等对位检测及控制带来了极高的技术挑战。鉴于此,本文根据隔水管试压装置的技术需求,开展了机构设计、对位检测、对位控制等关键技术研究,并进行了仿真模拟和实物试验验证,从而为隔水管试压装置的自主研制提供了有力的关键技术支撑。本文依托于国家“863”计划《深水钻井隔水管系统技术研究》（2008AA09A106）项目的子课题《深水钻井隔水管制造、试验规范方法研究》,针对隔水管研制和量产产品整体承压能力和密封性能检测检验的技术需求,开展隔水管试压装置关键技术研究及系统研制,填补了国内技术空白。本文主要研究和创新成果包括:（1）自主研制了一套全自动隔水管试压封堵装置,主要包括基于独立电机驱动的空间6自由度机构、基于双目视觉和模板匹配算法的检测系统、基于模糊PID控制方法的控制系统,装置的装配对位精度完全满足工艺需求,且能够在8min内完成隔水管法兰与封堵盲板的全自动精准对位密封,极大降低了人工劳动强度,显著提高了试压效率,解决了大惯性、大尺寸、6自由度隔水管试压封堵装置的高精度对位中面临的检测和控制双重技术难题。（2）针对隔水管的结构特征、试压工艺技术需求,提出了基于独立电机驱动的空间6自由度封堵装置的机构形式,实现了空间刚体全自由度运动,满足了注水端和试压端封堵盲板位姿全空间调整与控制的结构需求,从而为高精度、高效自动对位检测和对位控制方法的实现提供了结构支持。（3）根据隔水管法兰的空间姿态特征、法兰端面图形特征和环境背景特征,基于双目视觉三维检测原理,提出了隔水管端面平行度自动检测方法,建立了相机标定和圆形及平面对中检测模型,实现了隔水管法兰端面特征点的空间端面平行姿态参量,以及隔水管法兰和封堵端面之间的倾角偏移参量的检测。该方法不仅效率高,适应性强,而且检测精度达到了 0.1°,完全满足对中检测精度的要求。（4）针对隔水管法兰端面管件结构复杂、现场环境多变等难题,提出了基于模板匹配的空间位姿二维检测方法,开展了4种模板匹配算法的对比试验研究,优选出了基于Harris算子的特征点匹配算法作为隔水管位姿对准检测算法。该算法不仅抗环境干扰能力强,且精度达到0.1mm。在此基础上,引入数字倾角测试技术,与平行度检测方法相结合,形成了刚体空间姿态三维、二维分步对中的检测策略,实现了全过程高精度对位检测,很好地解决了多因素影响下,隔水管端面的6自由度对位检测技术问题。（5）针对大惯性、大尺寸、高精度和6自由度系统的控制问题,本文采用模糊控制技术,建立了基于惯性坐标系和封堵的固连坐标系的空间6自由度相对位姿运动学模型,并根据试压封堵装置的机构特征,提出了基于模糊PID的对位控制策略。利用模糊解耦算法,以及合理地选择模糊解耦算法的隶属度函数以及模糊化和解模糊化规则,消除了各轴之间的耦合特性,提高了控制精度,且简化了控制器的设计。通过试验可知,该方法能将控制误差减小到装配精度要求的范围,且误差调节可在10s以内完成,具有响应灵敏和稳定性高的特点。（6）在以上研究工作的基础上,开展了隔水管试压封堵装置的机械结构制造、电气系统搭建、控制系统软件开发、组装及系统联调、优化整改等工作,并在现场对隔水管封堵装置进行了单元性能试验和整机联调试验,从而验证了本文所提出的各项方法和技术的正确性与实用性。本文开展的研究工作,为隔水管试压装置国产化提供了关键技术支撑,实现了隔水管全尺寸试压检测及性能评价试验,填补了国内技术空白。因此,本文的研究工作将对隔水管的国产化起到积极的促进作用,具有重要的理论意义和实际应用价值。