机器人作为二十世纪最伟大的发明之一,在电子信息工业中扮演越来越重要的角色,是一个目前被广泛研究和运用的领域,它的研究水平和应用水平也是衡量一个国家工业自动化发展水平的重要标准。基于光学视觉伺服的机械臂作为机器人系统发展的一个分支,是当今自动控制领域的研究热点,它涉及许多研究领域,包括计算机视觉、运动学、控制理论、人工智能、传感技术、图像处理、仿生学等多门学科。而我国机械臂产业起步较晚,对软件系统的研究更是少有涉及,因此,对光电视觉伺服机械臂软件系统的研究不仅具有普遍的工程意义,还具有深入的理论意义。本论文主要完成了对基于视觉伺服光电机械臂系统软件部分、运动控制部分以及视觉图像处理部分的设计与实现。在搭建软硬件平台以及算法优化的基础上,完成可靠通信协议的设计,实现分布式控制,并结合图像处理技术实现闭环控制,完成一套完备的视觉伺服机械臂软件控制系统。在运动控制学方面,选用SCARA机器人(Selectively Compliance Articulated Robot Arm)为研究对象,运用Denavit-Hartenberg方法建立空间模型并推导出了运动学正解、反解的求解方法,并对机械臂关节空间和笛卡尔空间轨迹规划算法进行了分析和验证。在视觉系统的研究中,主要内容为视觉控制和图像处理。图像处理模块将CCD相机采集到的图像依次通过灰度化、去噪、二值化、边缘检测和Hough变换后得到图像空间特征矢量,经过视觉控制模块变换为机械臂关节空间特征矢量。在软件系统设计中,以模块化设计为原则,以C++为开发语言,Qt为开发环境设计出一套可移植的多功能光电机械臂软件系统,其中每个模块可以实现独立编码和测试。本论文在运动控制学方面在将几种传统轨迹规划算法相结合,提出了基于三次插值的直线轨迹规划算法；在图像处理中将每个环节的不同算法处理后的效果进行了对比并选择了性能最优的方案。该软件系统已在光电视觉伺服机械臂实体系统进行了验证和应用,样机正在进行整体联调,初步结果表明该研究成果能满足实际应用的性能要求。