大型飞机的生产制造水平是国家工业、科技及综合实力的集中体现,而大型航空复合材料承力构件的制造、装配质量是提高飞机安全性、可靠性的重要保障。为了实现复合材料零件的高可靠、低损伤装配连接,需要对大型复合材料零件的表面尺寸进行高精度三维测量,并应用逆向重建技术还原其表面形貌特征,进行虚拟装配,提前预知配合面的间隙,为装配填隙工作提供依据,以达到减小装配间隙及应力目的,同时也是优化装配工序的重要依据。双目视觉凭借其非接触、精度高、效率高等优势已逐渐被广泛应用于航空航天领域。本文针对被测零件尺寸大、部分区域存在遮挡等问题,采用双目视觉测量大型复合材料航空零件,并重点研究了三维数据拼接技术,主要研究内容如下:(1)针对传统拼接方法中所使用的普通标记点难以自动匹配、效率低、现场适应性差等问题,提出一种基于时间量的多环形编码点,并将该编码点应用于四目视觉拼接中。根据相机的动态采集特性,编码点以一定的频率明暗交替变化,通过相机采集序列图像求解编码点频率,得出其编码值,并完成自动匹配。通过与圆形编码点对比,编码点的正确解码率可以达到100%,并利用该编码点完成四目拼接实验,其拼接精度可以达到0.015%。(2)针对长3m以上及筒类零件的三维形面测量,提出一种基于激光跟踪仪的大视场双目视觉拼接方法,建立点位误差传递模型,并通过仿真的方式分析了标定全局控制点与视觉坐标系转换关系中公共点的数量、布局方式等对拼接精度的影响规律,指导公共点的布局,实现精度在0.2mm以上拼接。(3)为方便使用,设计并开发了双目视觉测量系统,对所有硬件线路进行集成连接,增添安全设备,并设计了单张图片采集保存及实时显示程序及激光扫描及相机采集同步控制程序,完成系统的软硬件设计。(4)在上述研究基础上,利用所开发的双目视觉拼接测量系统,在实验室进行精度验证实验,实验结果表明在3m的测量范围其拼接精度可达0.163mm;并在某飞机制造厂车间对某型号的飞机外翼壁板及C形梁进行测量,验证了本文所提方法及系统的有效性和可行性。