随着图像科学的发展和计算机信号处理能力的增强,计算机视觉作为一个多学科交叉的领域,在理论研究和实际应用方面都取得了飞速的发展。本文先介绍了机械臂的设计与调试,并重点介绍了机械臂抓顶调试过程中遇到的问题及解决方法,从而引出本文研究的目标:将双目立体视觉技术应用于为蒸汽发生器做检修工作的机械臂上,实现对机械臂手端的自动定位标定,提高整个机械臂控制系统的自动化程度。针对机械臂控制的实时性和精度要求,本文重点研究了双目立体视觉系统中的摄像机标定、立体匹配、三维坐标计算三项关键技术,以及机械臂运动学中的正解方程。在摄像机标定部分,采用了基于改进的张氏平面模板两步法,充分考虑了镜头径向畸变和切向畸变,使得摄像机的标定结果具有更高的精度和更广的适用范围。由于系统对实时性要求较高,在立体匹配部分,采用了改进的Hough变换对已人工着色的管孔进行圆心提取,将提取出来的圆心作为匹配特征,并采用具有计算量小,速度快等特点的基于特征匹配的方法进行立体匹配得到视差。根据计算出来的视差以及三角测量原理计算空间特征点在参考坐标系下的三维坐标。由于空间特征点在世界坐标系下的三维坐标是已知的,这样可由计算出来的空间特征点在参考坐标系下的三维坐标,依据坐标变换和三角形矢量定理得到机械臂中间导向脚趾的三维坐标,然后根据蒸汽发生器检修机械臂的结构得到的正解方程计算出机械臂手端三维坐标,从而实现了对机械臂手端的定位。本文利用MATLAB,VC++6.0,进行了算法编程及仿真。验证了所采用方法的正确性和可行性。为开发研制实用的蒸汽发生器检修机械臂双目立体视觉系统奠定了基础。