大尺寸测量技术广泛应用于工业制造领域,它是判断一个国家制造业水平高低的重要标准。高精度自动化的大尺寸测量是当前制造业测量领域的研究热点与难点。在众多大尺寸测量技术中,经纬仪系统是应用范围最为广泛的非接触式测量系统之一,它具有精度高、系统组建灵活等特点,但传统经纬仪系统依靠人工瞄准,操作复杂、自动化程度低严重影响了测量效率。为实现自动化经纬仪测量系统,本课题以电子经纬仪为基础,构建一种基于视觉的经纬仪跟踪系统,该系统以激光光斑为识别跟踪对象,通过图像识别技术来代替人眼瞄准,以激光光斑与视场中心偏差量驱动跟踪电机,实现光斑目标点的自动跟踪与瞄准。为实现课题的目标,本文主要设计了一种基于PC机图像处理、工业相机图像获取和PLC运动控制的激光光斑跟踪系统。实现过程从系统硬件搭建、目标检测、目标跟踪、云台的控制和软件设计这五个方面出发。论文主要研究内容和工作如下:1、系统硬件搭建。根据激光光斑跟踪系统的需求分析与设计目标,提出了系统总体设计方案,并完成了系统的硬件设计,包括经纬仪云台、工业相机、镜头、步进电机和PLC等硬件设备。2、光斑检测算法。根据光斑图像成像特点,分析了几种常见阈值分割和边缘提取算法的特点,提出了基于双边滤波、迭代阈值分割、形态学去噪、边缘检测和外接矩形的方法,实现了目标光斑的检测与定位。3、光斑跟踪算法。为了满足系统的实时性要求,采用相关滤波器跟踪算法。并针对传统相关滤波跟踪算法在目标遮挡、快速运动等情况下会出现跟踪失败的问题,提出一种融合粒子滤波和相关滤波的跟踪算法。该方法优化了相关滤波器的目标检测机制,提高了算法鲁棒性,通过实验验证了算法的有效性。4、云台控制。根据系统对实时性的要求,采用基于图像的视觉伺服控制算法,并通过实验法获取相机的像素脱靶量与电机控制脉冲量的比例关系。针对光斑出相机视野导致系统跟踪失败的问题,提出了基于Kalman滤波的云台调整轨迹预测算法,增强了光斑跟踪系统的稳定性。5、系统软件设计。完成目标检测、目标跟踪、云台控制、人机交互界面、上位机与下位机间通讯等程序设计,实现了激光光斑跟踪系统,并通过实验验证系统性能。