机器视觉融合视觉传感技术、图像理解技术、模式识别技术以及计算机控制技术,用机器代替人眼来做测量和判断,是实现系统智能化、自动化、信息化的先进技术。机器视觉系统的应用,能大大提高装备使用效率、精度及可靠性。针对目前并联机器人无法感知工作状态、环境的变化,处于“盲”工作状态的问题,本文从并联机器人机构的特点和机器人工作空间视觉监测出发,提出并建立了一种基于圆形导轨的双目主动视觉监测平台,在国家高技术研究发展计划(863计划)的支持下,研制了并联机器人双目主动视觉监测平台的实验样机,并对视觉监测平台的机构运动理论、视觉测量计算理论和关键应用技术等问题进行了深入研究。主要研究内容如下:(1)提出了新型并联机器人双目主动视觉监测平台的设计,建立平台机构的运动学模型。打破传统视觉监测平台两摄像机基线相对固定的设计,首次提出双摄像机在圆形轨道灵活运动的视觉机构设计,可以实现基线可调、光轴可调、大范围多角度观察、灵活避障的双目视觉的能力;针对实验样机,建立了视觉系统的机构学模型,给出了视觉系统的位置、速度、加速度运动(正、反解)模型,实验测试结果验证了模型的正确性。(2)建立了并联机器人双目主动视觉系统二级标定体系。其中,以平面棋盘靶作为一级标定靶,采用非线性摄像机标定算法,用于视觉系统摄像机内外参数的标定,实现系统的初始化;为解决并联机器人操作过程中出现机器人操作部件和加工部件对棋盘靶的遮挡问题,满足视觉系统动态标定的需要,设计了一种均匀分布在圆形导轨内侧,由六组立体标靶块构成的二级标定靶。然后,利用建立的标定体系,对并联机器人双目主动视觉机构的各结构参数、控制当量以及机构精度进行了测定。(3)通过两支链的协调控制,并联机器人双目主动视觉监测平台实现对环境和目标的双目最佳观测。为此,定义了系统正视观测模式,提出了摄像机观测注意点转移的支链控制策略,建立了正视模式下实现视觉跟踪的双目协调运动控制模型。实验结果验证了该观测模式和控制策略的有效性和可行性。(4)针对视觉监测系统在并联机器人中的应用,研究了视觉导航和运动监测问题。首先,以并联雕刻机器人刀具导向理想加工点为背景,提出了利用两摄像机采集的刀具的图像信息,直接计算刀具运行轨迹的简化方法。其次,为实现并联机器人运动检测,提出了基于圆台型标靶的加工刀具的位姿检测和基于扩展卡尔曼滤波的运动参数分析方法,并实验验证方法的有效性和可行性。(5)提出了并联机器人双目主动视觉系统软件的总体结构设计方案。软件系统由前台电气控制系统和后台视觉服务系统组成,前台电气控制系统负责视觉平台的电气设备控制和图像采集控制,后台视觉服务系统负责图像分析、控制策略生成,前后台计算机通过共享格式化文本文件实现信息交换。