核聚变装置托卡马克的核心部件—第一壁长期处于极端环境中，且在核聚变反应过程中容易损坏，这就需要柔性内窥机械臂的视觉检测系统提供第一壁的精确现场信息，以便对其进行更换、维护或修理。本文围绕极端环境下的视觉系统功能实现，完成了视觉系统的硬、软件设计。主要内容有：双目视觉检测系统设计：为了兼顾扫描任务中高精度、大范围地获取扫描图像的需要，设计了由大面阵高质量成像的检测相机和带有变焦功能的监视相机组成的双目视觉系统，可以快速、真实、无死角地反映第一壁砖面图像。同时，第一壁处于高温、黑暗环境，普通摄像器材不能正常工作。为解决这一问题，设计了带有水冷装置和亮度可调机器光源的视觉系统防护罩。通信系统设计：为了满足不同主机有不同检测任务的分散控制要求，和大数据量实时传输要求，搭建了高清影像传输网络，基于组播协议，隔离不同相机的数据网络，确保影像的实时稳定传输和主机共享。软件系统设计：对高清影像的保存至关重要，完成了基于MySQL关系数据库的影像数据库设计，方便日后的调取查看；砖面损坏的检测是视觉系统检测的另一关键任务，采用鲁棒图像处理算法自动检测单位砖的影像，准确定位，并与已有的三维虚拟腔体模型结果相结合，使扫描结果更加直观。最后，将以上功能嵌入到基于图形操作界面的人机交互软件。由于检测机械臂的超长刚-柔结合的结构特性，对末端的振动信息估计是进行振动抑制的首要步骤。利用安装在机械臂末端相机获取的图像进行振动估计是一种高效、低成本的解决方案，尤其在具有电磁干扰的环境下。实现了基于视觉的柔性机械臂振动估计方法，首先在未知环境下，利用均匀提取的图像特征点得到机械臂的振动信息再利用短时傅里叶变换方法求解模型参数，加汉宁窗并自适应选择窗函数的有效宽度，达到准确预测振动信息和滤除噪声的目的。对视觉系统实物进行了整体指标测试、通信测试，和砖面定位算法测试，结果证明了视觉检测任务实施的有效性。利用末端安装相机的单连杆机械臂，并模拟搭建核聚变内腔砖面进行实验，结果表明了振动估计方法的有效性。