微小型零件具有几何尺寸小、装配精度要求高等特点,传统的人工装配较难满足装配要求。随着机器视觉技术的发展和应用,微装配领域进入人机协同的发展阶段。在装配过程要求零件在操作空间内能够进行位姿调整,涉及到自由度较多,而由于视觉技术与微装配结合,要求视觉误差能够达到误差要求范围内。本文以高精度对位检测仪为研究平台,主要的研究内容如下:(1)对高精度对位检测仪系统及其特点进行分析,探讨现有的控制系统总体构架的优劣,结合具体的装配需求,采用了“工控机+独立控制器+UMAC多运动轴控制卡”的开放式控制系统构架组建面向微小型系统装配的高精度对位检测仪系统,完成系统硬件构建和电气的设计。在硬件模块的基础上,从高精度对位检测仪装配过程的技术要求出发,分析控制系统应用软件的分层和分类。在执行层,通过编写PLC时序程序,完成系统的回零初始化操作和轴间的互联互锁,保证系统的精度及安全稳定运行;采用模块化的方法,完成控制系统的上位机软件设计。(2)从同轴对位检测原理出发,结合CCD相机显微装配子系统的组成及装配流程,分析微装配系统视觉模块的误差来源并提出可行的控制方法。其中,以光照模型为基础分析了光照参数对视觉误差的影响,并提出可通过调整光源角度、亮度和相机曝光时间等参数来提高图像质量,降低检测精度的可行优化方案;以相机成像模型为基础,分析现有的标定算法以及像素当量标定方法,提出可通过合适的高精度标定算法和采集有大量棋盘角点的图像计算像素当量标定误差等视觉标定误差控制方式。(3)通过将张正友平面标定方法与MATLAB结合,标定出相机的内外参数,并采用重投影的方法,求出重投影的偏差;利用MATLAB结合微型棋盘格标定板,通过角点检测,标定出像素当量值,并通过重投影计算误差均值。将高精度的阵列圆孔和激光共聚焦检测相结合,采用正交实验的方法,分析光源角度、光源亮度和曝光时间对成像效果的影响,并得出一次反射和二次反射的最优光照参数组合。采用逆装配的方法,估算出系统的大概误差。通过以上研究,完成了高精度对位检测仪的硬件构建和软件设计,并分析该系统视觉部分的误差并提出相关的控制方法。