近年来,不断发展的机器视觉技术和机械手控制技术已在众多领域为人们提供了快速又高效的服务。在某些条件恶劣的环境中,带视觉功能的机械手代替人工发挥着重要作用。此外, ZigBee无线通信技术的日益成熟,也对现代工业控制行业产生着越来越重要的影响。本文基于对机器视觉技术、单片机控制技术、电机驱动技术和ZigBee无线通信技术的深入研究,完成一套集光、机、电于一体的机械手控制系统的设计、安装和调试。本文研究的机械手控制系统可分为三层:即决策层、处理层和执行层。分别由上位工控机、三套运动控制卡和五台电机与其对应。决策层用于人机界面的交互、图像的采集与处理、通过ZigBee无线网络发送指令控制下位机;处理层负责解析并执行上位机的控制指令,或驱动电机,或向上位机反馈数据;执行层则负责按处理层的要求控制机械手运动。基于系统各层的功能需求,本文的主要工作包括控制系统的电气设计,运动控制卡的硬件、软件设计,机器视觉系统构建和图像处理软件设计,以及上位机软件的安装与操作情况介绍。论文首先对课题中的关键技术作了深入研究,包括机器视觉技术、电机驱动技术和ZigBee无线通信技术;其次,重点阐述了基于单片机的运动控制卡的软硬件设计,包括控制系统中硬件元器件的选型、主要硬件接口的设计和运动控制算法的实现等;最后,论文对视觉系统的硬件构成和图像处理软件设计流程作了详细介绍,并完成了软件开发工作。本文所设计的控制系统实现了两种控制模式:手动模式和自动模式。手动模式下,操作人员通过人机界面可以完成对机械手各个方向的运动控制;而在自动模式下,机械手所需完成的动作完全由控制系统全自动完成。