随着智能制造技术的不断变革发展,机器人的应用逐渐渗透到各个领域。而工业机器人与视觉的结合,赋予机器人与外界环境的交互感知能力。视觉技术由最初的单目视觉,发展到如今的双目视觉、多目视觉。双目视觉以其测量结果的准确性,实验操作的便捷性,应用场景的多样性而被广泛研究。本文基于双目视觉技术开展工业机器人在线目标工件的三维尺寸还原与空间定位研究。本文首先基于双目视觉传感器的成像模型,计算工业相机的投影矩阵。通过实验对比Matlab和Halcon两种成像标定工具包在标定结果的准确度和标定过程的难易度方面,选择了基于Matlab的标定编程方式。在三维尺寸还原方面,首先针对研究工件对象和应用场景的特殊性,提出了基于轮廓边缘线拟合的特征检测算法,以获取工件左右特征点图像坐标。其次,基于异面直线公垂线最小距离的立体匹配算法,实现目标工件左右图像对应特征点的准确匹配。最后,针对大尺寸、多表面工件在三维尺寸还原过程中无法一次完整测量问题,提出了基于重叠特征点的重建方法。开展针对四面体、六面体、螺栓、圆柱等不同类型工件的三维尺寸还原测量,测量精度可达到±0.5 mm。在工件空间定位方面,基于Eye-in-Hand的手眼标定结果,提出基于已知点仿射变换模型的视觉定位方法。针对不同形貌尺寸的工件展开了空间定位计算,并在机器人末端加载激光位移传感器,开展了机器人在定位信息反馈下反别在X、Y和Z三个方向的误差测量实验。分析实验结果可得定位精度约为±0.6 mm。