工业机器人与立体视觉的融合在自动化领域中应用广泛,它已成中国制造业自动化领域的一个重要话题。为了使工业机器人能够进行更复杂的工作,工业机器人不仅需要具有好的控制系统,还需要具有更强的环境感知能力。机器视觉技术是工业机器人重要的感知技术之一,基于视觉辅助的工业机器人能够更好的实现机器人的柔性作业。论文开篇概述了基于视觉的工业机器人定位系统的系统设计方案、硬件结构和作业工艺流程,后文对系统的末端执行器设计和立体视觉定位系统进行了研究,包括:1.阵列式末端执行器设计以具有脆性材料、曲面外形、规格不一等特性的飞机装配中的结构件为应用对象,为了实现对工件的柔性定位抓取与装配加压等功能,设计了一款具有阵列式执行机构的真空吸附式末端执行器。提出了一种通过对特性相似工件进行层次聚类来设计每一类工件专用末端的末端设计方案,并以有限元仿真和多元非线性回归相结合的方式研究了末端阵列式执行机构的布局优化方法。2.多相机结构与标定针对视觉测量工作存在的问题,采用4个相机构成了Eye-in-Hand工业机器人视觉系统,通过研究视觉系统结构参数对测量精度的影响来指导多相机系统的硬件结构布局。针对多相机的视觉系统结构存在的公共视场较小、视场遮挡等问题,提出了一种基于自识别标记的多相机标定方法。3.特征提取与位姿估计视觉系统的测量对象为粘贴在工件上的圆形反光标记点,因此椭圆中心的提取成为了视觉测量的关键。本文的椭圆拟合算法采用了两步法策略,第一步采用改进后Hough变换实现了对椭圆的粗拟合,第二步基于最小二乘思想实现了对椭圆的精拟合。基于工件的先验知识和视觉系统的三维测量,最终的工业机器人定位问题转变为3D-3D的位姿估计问题,本文以BA优化算法来求解位姿的最优解。