工业机器人发展历史悠久,而工业机器人与视觉的结合则是智能化的重要体现。随着机器视觉的发展,从最初的单目视觉已经发展到如今的双目、多目视觉。其中双目立体视觉能够通过视差获取目标物体的三维空间信息,而且可以适应不同的环境,具有单目视觉不可比拟的优势。本文则利用安川MA1440工业机械手,搭建了双目立体视觉系统,对基于双目视觉的机械手定位抓取的关键技术展开研究。首先,本文简要介绍了选题背景和研究意义,详细阐述了双目视觉机器人在国内外的研究现状。研究了摄像机的工作原理、线性和非线性成像模型。基于双目视觉原理,设计并搭建了双目视觉机械手定位抓取系统,主要包括工业机械手及夹具的选型、设计安装,工业相机、镜头和图像采集卡的选型,双目相机的光心距离、夹角的计算,以及双目视觉系统的三维造型。其次,针对视觉系统标定,研究了单目相机的标定原理,比较不同的标定方法,利用Halcon的标定方法,实现了对双目相机进行标定。通过标定实验得到双目视觉系统的结构参数,实验表明通过改进后的标定方法结果精度要更高。研究机器人手眼配置模型,提出并实现了一种手眼快速标定的方法,最终得到手眼标定参数。接着,对标定后采集的图像,研究了灰度变换和图像平滑滤波的图像增强算法,提出了一种改进的混合图像增强算法,并通过实验验证了该算法的有效性和鲁棒性。此外,研究并阐述了立体匹配的原理和方法,选取基于区域的立体匹配方法并对其进行改进,通过实验结果表明了该改进的立体匹配算法匹配精度好、效率高。然后,详细阐述了三维重建原理,并通过重构实验,验证了该系统重建的精确性和稳定性。针对散乱堆放工件的抓取,实现了基于区域生长的图像分割算法,并通过实验提取出散乱堆放的最高目标工件。研究了基于模型的工件三维位姿估计方法,实现了目标工件的三维位姿估计。最后提出了一种双目视觉机器手定位抓取总体设计方案,设计开发了一套双目视觉定位系统集成软件,并在此基础上通过实验表明,此双目视觉机械手定位抓取系统具有识别定位快,抓取精确度高以及实用性较强的优点。