随着先进生产技术的发展和实际应用的需要,在越来越多的场合中需要产品的小型化同时保证功能的多样化。为满足上述要求,微小零件的加工和装配等过程都必须有科学的精度要求。使微小零件的装配满足精度要求的技术就是微小装配技术。尽管目前的微小零件的装配已经实现了从手动操作到自动化操作的进步,但由于绝大多数微小装配设备只是为了完成一种或几种装配任务而设计的,因此存在设备利用率低等问题。针对这个问题,本文提出了一种装配系统,它配备有工具换接结构,可以更换微小装配的操作工具。装配系统可以通过换接不同的工具实现对不同尺寸和形状的零件的装配。本文分析了装配系统的功能要求,并基于模块化的思想将装配系统分为工具库模块,机械手模块,上下料平台模块,装配平台模块,视觉模块等5个模块。工具库模块用于存放工具,提供换接工位;机械手模块用于实现上下料,工具换接等操作;上下料平台模块为上下料操作提供空间;装配平台模块用于实现装配任务;视觉模块检测零件的视觉信息并辅助装配。本文研究并设计了装配系统的核心结构,即换接结构。换接结构可以实现机械结构的换接,气路的对接以及电信号的传递。机械结构的换接是通过断电保护型磁吸连接器与配合圆环实现的。其中,磁吸连接器连接在机械手上,配合圆环放在工具库模块。每一个配合圆环都连接一个微小零件的操作工具以实现工具的换接。气路对接是利用对接气柱与气路配合结构的配合实现,可以实现对压缩气和真空气的对接,并实现了气路的可靠对接和密封。电信号的传递是利用弹簧针连接器和配合圆环上的电路配合结构在换接过程中的接触及压缩弹簧针实现的。另外,换接结构上配有力传感器便于对换接力的控制。对于需要装配不同尺寸甚至不同尺度的零件的装配系统来说,定倍率视觉系统是无法满足要求的。因此采用变倍率视觉系统。本文研究了变倍率过程中对装配精度影响较大的三个参数在变倍率过程中的变化情况。利用焦距扩展法标定主点的位置及稳定性。利用直线斜率变化法标定变倍率过程中图像的旋转情况。利用变径圆阵列标定各倍率下的像素当量,并确定合适的变倍率电机控制方案及像素当量对于工作距离内高度变化的稳定性。设计一种新的标定板进行相机变倍率过程中参数标定的相关实验,分析实验结果表明所使用的视觉系统可以应用于工业生产。