目前航空用微小型精密器件的装配自动化程度不高,主要依靠手工装配达到预期精度。尽管手工装配能够灵活地应对各种复杂装配关系,但是存在产品性能一致性差和生产效率低等问题。该类微小型器件需要满足的服役环境越来越复杂,对装配精度提出更高的要求。此外熟练技能操作人员的缺乏和劳动力成本的提高也限制了产能的提高,因此有必要开展自动精密装配技术,利用机器视觉进行自动测量与补偿,实现微小组件的精密装配。薄片类零件和支架类零件的自动对准装配是航空精密器件自动装配中的一类常见问题,该类零组件存在于加速度计、陀螺仪等惯性导航器件中。为了实现其自动精密装配,本文研制了基于机器视觉的稳频器件精密自动装配系统,实现了薄片组件和金属支架与基座的自动装配。首先分析装配任务以及装配精度要求,设计薄片组件和金属支架的装配流程,基于模块化思想,将自动装配系统划分为视觉测量模块、装配作业模块、上料台与基座模块和人机交互模块。定制装配组件结构,对控制器、传感器、驱动器等硬件进行选型,搭建精密自动装配系统。编写硬件调试软件,实现对系统中各硬件的连接与控制。基于Windows NT,利用C++语言和OpenCV计算机视觉库编写装配软件,分为交互层、任务层、逻辑层和行为层的4层架构,集成视觉检测、图像处理、数据采集、串口通信等功能,自动实现零件的尺寸和位置检测,并完成装配作业。自动精密装配的关键在于获得每一件零件的位置信息并自动计算该零件装配到位的位移。本论文编写了零件轮廓边缘提取算法,计算零件边缘的几何信息。本研究中的部分零件大于相机视场,因此编写了图像拼接算法对拼接后的图像处理获得所需信息。为了提高装配精度,建立误差补偿模型,标定了相机像素以提高计算精度;接着标定了系统中的视觉测量模块与装配作业模块中的导轨夹角,编写补偿算法减小导轨夹角偏差引起的装配误差,同时在图像拼接中亦引入导轨夹角及补偿算法实现关键特征尺寸测量。最后,为了减小零件释放时,由于吸附头抬起时粘连零件导致的随机误差,设计制作了材质较硬的聚四氟乙烯吸附头替代丁晴橡胶吸附头。实验结果表明:自动装配设备可以实现金属支架与基座的过渡配合装配,薄片组件的装配同轴度从292.4μm降低到了19.6μm。