轧钢机作为棒材生产的主要设备,在作业过程中根据不同用户对于产品规格的要求需频繁更换轧辊,其中轧钢机螺栓拆装的时间和工作量可占到换辊工作的一半以上。轧钢机螺栓拆装工序通常依靠半自动化机械装备辅助人工作业完成,这种方式不仅劳动强度大、效率低下,而且螺栓安装过程中不均匀的拧紧力矩会加剧轧钢机磨损。相较于人工拆装螺栓,采用机器视觉精确定位、机器人定扭矩拆装螺栓在效率、准确率、安全性等方面更具优势。本文根据钢企轧钢机换辊工位工业场景,分析轧钢机换辊过程中螺栓拆装工艺,建立激光立体视觉技术配合Eye-in-Hand工作方式的机器视觉单元,设计轧钢机螺栓拆装机器人手眼视觉定位系统。利用轧钢机模拟实验装置采集螺栓和孔的三维点云数据,结合三维点云数据特征采用直通滤波、统计滤波、体素滤波等滤波方法,高效去除原始点云噪声点、边缘粘连点等冗余信息;研究轧钢机螺栓和孔的点云分割提取方法,准确分割出边缘细节良好、特征易于识别的螺栓顶平面点云和孔平面点云;针对轧钢机螺栓的识别定位研究,提出一种基于模板匹配的螺栓定位方法,利用机器人示教获取标准模板螺栓,采用主成分分析粗配准算法和迭代最近点精配准算法精确定位螺栓空间位姿;针对轧钢机孔的识别定位研究,提出一种边缘拟合的孔定位方法,采用基于目标半径建立最优阈值的改进RANSAC空间圆拟合算法,快速、有效地定位轧钢机孔位置;基于手眼标定原理,建立相机坐标系与机器人基坐标系之间的转换关系。搭建轧钢机螺栓拆装机器人手眼视觉定位硬件系统,完成手眼标定,设计开发软件控制系统。通过螺栓拆装模拟实验,验证了轧钢机螺栓拆装机器人手眼视觉定位系统的可行性与鲁棒性。为工业现场实现轧钢机螺栓机器人自动化拆装奠定技术基础。