光镊技术自诞生至今,已经过了近四十年的发展,在多个学科领域得到重要的应用。尤其是在生命科学领域,光镊技术所具有的非接触、无损伤、高精度的特点使其非常适合生物细胞、蛋白质分子等的研究,极大促进了定量生物学的发展。光镊利用光的力学作用,通过高度会聚的激光光束捕获微纳米级别的微小粒子,能够对捕获微粒施加皮牛量级的作用力,同时结合后焦平面干涉等探测技术可以实现对该作用力进行测量。因而光镊具有精细控制与精密测量的双重能力,纵观光镊技术的发展亦主要集中在这两方面,即更高的测量精度与更复杂的操控能力。采用单激光分束实现的双光镊系统则是针对高精度的单分子力谱测量而设计,能够实现对蛋白质大分子内部亚纳米以及皮牛量级的测量。本文针对双光镊力谱测试系统在单分子力谱测量过程中因手动操作造成的效率低下和人为干扰问题,提出了基于机器视觉和三轴伺服驱动相结合的自动化操控方案,实现了微球自动捕获,路径自动规划和力谱自动测试三项基本功能,显著提升了实验效率,促进了光镊技术的进一步完善与应用的推广。本文的研究内容和成果可表述为以下几个方面:1.阐述了光镊技术在仪器设计上的发展与应用现状,对比各种光镊自动化控制方案,讨论各自的优缺点和适用方向,分析了传统双光镊在单分子力谱测试过程中的效率问题,提出了本文所述的双光镊的自动化操控的需求。2.完成了用于力谱测试的双光镊自动操控系统的整体设计。完成了光学系统、电气硬件系统的设计与搭建,对系统关键参数与要素进行分析。3.对软件系统结构进行了总体设计,完成了双光镊系统自动操控的软件接口与测试平台,规划了系统中的功能模块。4.完成了自动化操控主要模块算法的编写与图像处理算法与自动控制策略,实现了实时自动捕获微粒进行力谱测试,并分析了力谱测量实验中较为重要的干扰因素——重复捕获,提出了基于互相关算法的单光阱捕获多粒子的识别方法。5.实验验证系统性能,首先对光学系统中关键的共轭结构进行测试,然后通过对电气设备的功率谱分析、扫频测试,对硬件系统性能进行分析。随后对软件的自动操控功能进行验证。