具备视觉功能的装配机器人在工业领域得到越来越广泛的应用，相比程控型、示教再现型等其它类型的机器人，视觉装配机器人无疑具有更强的适应环境的能力以及智能化程度，因而更能适用于智能化装配任务的发展需求，目前视觉装配机器人已成为机器人领域内的研究热点。在视觉控制方面，提出一种基于交比不变量和运动行程的三阶段视觉控制策略，利用交比不变量和自身的运动行程计算目标点，首先利用参考图像实现对齐，再利用交比不变量和机器人自身的运动行程计算目标点，得到图像坐标差后再使用PID控制进行调整和趋近，并且对每幅图像都可重新建立新的约束。在图像检测方面，针对末端执行器特殊的锥形结构以及考虑到因超过摄像机景深而出现的模糊的情况，使用基于Hough变换的末端坐标求取方法，提取出两段较清晰边缘在相对模糊区域计算出末端，从而有效减少了误差，而零件不规则投影的质心坐标检测则利用几何矩原理进行检测。在摄像机标定方面，研究了基于三次平移的摄像机内参数运动自标定方法，首先对移动摄像机的基本矩阵进行弱标定，即移动摄像机对场景点进行测量，分别记录其在两幅图中的坐标，然后结合平移向量求取基本矩阵，最后利用求得的基本矩阵及其性质得到摄像机的线性内参数，而非线性畸变系数的标定则采用一种基于移动摄像机和RAC约束的方法，纵向移动摄像机并记录空间场景点在图像中的畸变投影坐标，代入RAC约束方程组求解，该方法削减了所需测量点的个数，减少了计算量。本文针对应用于微小零件装配的视觉机器人的目标装配任务，设计一种基于单目图像的固定视觉控制系统，首先对图像目标检测、摄像机标定和视觉控制等内容进行深入研究，再获取视觉控制器的各项参数，然后从硬件和软件两方面搭建面向亚毫米级零件装配机器人样机系统，最后通过微小零件的目标引导实验以及与基于位置的视觉控制对比实验验证该系统的可行性和精度，相比其它系统特别是单目视觉系统，本系统在精度上具有优势。