Der Ansatz, die Zahnstellungen der beiden Zahnräder durch Sensoren zu erfassen und dann in axialer Richtung zusammenzuführen ist eher schwierig, weil die Sensoren ziemlich genau messen müssten. Das kannst Du Dir ja selbst rechnen, wenn Du das Flankenspiel der Verzahnung ( und Balligkeit des Zahns und eventuelle Fase) kennst. Entsprechende Sensorik wäre zwar verfügbar (ich denke an die Tastköpfe von Meßmaschinen), aber für eine Montagestation zu empfindlich und zu langsam. Außerdem hilft die supergenaue Messung auch nichts, wenn die Toleranzkette in der Kinematik eine zu große Unsicherheit hineinbringt.
Wenn axiales Zusammenführen, dann wohl eher das "mechanische finden". Hier muss dann die Kinematik Kraft statt Weg vorgeben (Pneumatik?) oder ein in Axialrichtung ausreichend elastisches Zwischenglied haben, damit man ohne zerstörerische Kräfte auf Kollision fahren kann.
Zusammenführen in Radialrichtung ist naturgemäß einfacher, es dürfte möglich sein, die Zahnstellungen hinreichend genau z.B. mit induktiven Näherungssensoren zu erfassen.