单向器是汽车发动机起动机最重要的部件之一,星轮与弹簧滚柱的装配是单向器装配的关键环节,目前主要采用人工装配,装配效率低下,产品合格率较低,在现代化生产的大环境下这种生产方式已经不能满足企业的要求了。工业机器人作为一种多学科相互结合的高科技产物,能够成为现代化生产和制造改造的载体,能够完成很多人们无法完成的高精密、高重复度的工作。本文采用基于视觉技术的工业机器人对单向器星轮装配生产线进行改造,设计了星轮装配器,研究了星轮位姿检测和跟踪算法,并开发了面向装配生产线的上位机控制系统。主要成果有:(1)完成了弹簧滚柱自动装配系统的总体框架设计。本文通过分析单向器装配这一问题的特点和难点,建立了单向器弹簧滚柱装配模型以及装配误差分析,得出了其径向和周向的装配允许误差,理论上验证了利用工业机器人进行装配线改造的可能性。在此基础上进行了单向器弹簧滚柱装配器的机械结构设计、视觉检测跟踪模块以及运动控制模块的总体设计。(2)针对单向器星轮的特点提出了针对性的视觉检测和跟踪算法。首先分析选取了适合本文的一种摄像机标定算法对相机进行标定,同时根据工业机器人的抓取特点采用三点法对传送带进行标定,在经过图像预处理的基础上,提出了利用Hough圆检测算法检测星轮位置,并根据星轮内侧齿形轮廓的特征完成了星轮齿顶像素点坐标的提取,从而求出星轮的周向转角,最后得到星轮的位姿。依据摄像机和传送带的标定算法建立了星轮在传送带上运动的跟踪模型。(3)开发了弹簧滚柱装配系统的上位机控制软件。有良好的人机交互性。采用Microsoft Visual Studio 2010为平台中的C#开发环境进行开发。实现了上位机对系统的控制,操作简便,基于OpenCV开源视觉库,实现了单向器星轮位姿的检测算法。并设计了相机跟踪序列,解决了如何排除相机重复定位零件的问题,研究了机器人抓取策略。