本文以自主研发的轻型高速并联机械手为应用对象,研究了该机械手的机器视觉系统开发的关键技术,主要包括视觉系统的设计、标定、软件开发、系统联调,并将其成功应用于无序工件的高速抓取操作。本文主要工作和成果可概括为以下几个方面:q针对高速抓取需求和控制系统硬件环境,确定了机器视觉系统模式。在此基础上遵循机器视觉的逻辑结构,并结合视觉系统的任务,实现了机器视觉系统的设计。q提出了一种灵活的摄像机标定方法。该方法以平面标定模板代替传统的标定块,通过构造模板图像和空间坐标之间的单应矩阵,以及内参数约束方程,利用线性方程求解和非线性误差整定得到摄像机的全部内外参数,进而完成了整个系统的标定。q以机器视觉理论为指导,结合虚拟仪器技术,开发了集图像采集、图像处理、图像分析、数据分析等于一体的机器视觉软件,软件的处理速度和精度均满足视觉系统要求。q将该机器视觉系统与机械手控制系统集成,并通过实验验证了该视觉系统的有效性。本文的研究成果具有较高的理论意义和工程应用价值,可广泛应用于食品、轻工等行业中无序物料的高速抓取操作。