光纤布拉格光栅具有体积小、抗干扰能力强、灵敏度高、易组网等优点,被广泛应用于建筑、交通、电力等领域。在飞行器、弹体等大尺寸工件的高精度面形测量与装配过程中,由于受到自身重量、外界应力等因素导致的变形会使测量结果产生很大的误差。若不进行偏移量补偿,则会导致基准测量不准,进而影响装配质量。针对复杂面形应变场变化影响装配精度的问题,本文根据大尺寸复杂面形结构特点,从FBG传感器结构设计、FBG传感网络系统构建、应变-空间偏移量补偿算法设计以及上位机软件开发四个方面进行研究。(1)搭建光纤传感系统,依据大尺寸工件应变分布特性及测量需求完成了传感单元、解调模块等的选型。为了适用于复杂面形结构的应变场检测,基于耦合模理论设计了有效的FBG结构,根据复杂曲面结构特点设计FBG传感器封装方式。(2)提出了应变-空间偏移量补偿数学模型,建立复杂面形由于外界因素产生应变而导致变形时表面空间偏移量与FBG传感阵列检测到的应变之间关系,在装配过程中补偿空间偏移量,提高装配精度;最后研究了深度学习算法,优化所提出的应变-空间偏移量模型。(3)构建三维应变场检测系统,研究了FBG传感器优化配置方法,并对平面板壳结构和飞行器板壳结构应变场进行监测,对比ANSYS仿真应变偏差不超过10με,通过大量实验数据结合视觉检测技术,视觉检测系统检测精度为0.05mm验证了检测精度,并对应变和结构表面因外界因素所引起的空间偏移量变化之间的函数关系提供了依据。(4)基于VB语言独立开发解调仪上位机软件,利用Modbus通信协议完成数据读取,并对读取到的数据进行后期处理,根据解调出的应变信息结合多项式拟合算法重构三维应变场,并将其写入软件,提高人机交互能力。通过仿真计算与实验分析验证了本系统具有复杂面形三维应变场检测的能力,检测结果对辅助数字化装配具有一定帮助。本系统适用于对飞行器、轨道列车等大型复杂面形检测,对实现其基准位置补偿、变形量分析、变化趋势预测等具有重要意义。