随着制造业和自动化技术的迅速发展,光电编码器作为一种融合数字技术和计算机技术的数字式传感器已经被广泛地应用于生活和生产中。但近年来,光电编码器的发展受制于编码方法复杂、制造装调精度要求高等诸多方面的限制。本文针对增量式编码器输出值为相对量、多码道绝对式编码器不易实现小型化、单码道绝对式编码器绝对位置编码构造复杂的缺点,研究基于机器视觉的绝对式角位置传感器,通过检测设置在标记盘上的一个绝对标记来实现绝对角位置的测量。本文提出一种新型绝对式角位置传感器,详细介绍其工作原理,研究了绝对标记形心拟合、绝对标记运行轨迹拟合和图像处理等算法。对绝对标记设置方案进行了研究,提出主动绝对标记与被动绝对标记两种设置方案,通过对两种方案进行实验结果分析,从而得到传感器测量误差比较理想的标记设置方案。分析了基于机器视觉的绝对式角位置传感器硬件的基本组成,研制了传感器的图像采集模块、图像处理模块、电源及其他模块的电路,并确定了各元件的参数,完成了传感器的硬件电路研制,为传感器的进一步产品化奠定了基础。通过对图像处理算法和绝对标记拟合算法进行分析,提出了基于FPGA实现的总体设计方案,确定了软件系统的组成,利用ISE开发平台和Verilog HDL编程语言完成了算法的硬件设计。通过对所设计传感器进行实验误差分析,并不断改进实验参数,以提高角位置传感器的测量精度。