为实现工业机器人对目标对象的三维定位，提出了一种线结构光视觉引导的新型工业机器人定位系统。以工业相机、激光器和振镜组成的线结构光自扫描测量装置作为视觉传感器，借助振镜转动实现激光平面对目标对象的扫描，获取目标对象在相机坐标系下的三维位姿。为了将目标对象的三维位姿从相机坐标系转换至机器人工具坐标系，提出了机器人手眼关系与工具坐标系联合标定的方法，最终实现了工业机器人对随机位姿目标对象的三维定位。实验结果表明，系统具有较高的定位精度，其灵活性和稳定性满足工业现场的应用要求。

针对结构光自扫描测量系统参数标定问题，提出了一种基于共面法的高精度标定方法，能够同时标定系统的内外参数。建立了相机和系统模型，采用张正友方法标定相机和平面棋盘靶标内外参数，针对系统标定需求完成了靶标位置规划，在同一光平面下变换靶标位姿获取共面光条中心点，利用多组中心点数据分别求解各光平面方程。由于多个平面交线不唯一，定义了优化目标函数对振镜转轴在相机坐标系下的表达进行优化求解，求得振镜坐标系与相机坐标系的转换矩阵完成标定。该方法标定过程简单，算法运算量小，便于现场标定。结果表明，标定方法具有较高精度，能够满足测量要求。

提出了一种双曲波前差自扫描直视合成孔径激光成像雷达系统，结构上采用正交偏振同轴双光束发射和偏振干涉自差探测结构，原理上应用波面变换产生双曲波前差照射光斑，因此通过目标的相对运动在交轨向自动扫描产生目标面横向距离有关的线性相位调制，同时在顺轨向产生目标顺轨向距离有关的二次项相位历程，采用补偿二次多普勒频移的傅里叶变换和补偿交叉耦合的共轭二次项匹配滤波算法实现图像重构。本系统主要特点是结构简单，无需使用任何光调制器，没有交轨向信号的初始相位同步问题，不存在目标时间延时影响，同时也保留了直视合成孔径激光成像雷达的固有优点，如有效地降低了大气等相位干扰，照明光斑可以很大，接收口径可以很大。本雷达适用于航空航天的各种相对运动速度和作用距离的对地观察成像和基于逆合成孔径原理的激光成像雷达。