随着新一代卫星平台对推进系统管路的生产周期、焊接质量提出更高的要求,对焊接设备自动化和智能化程度的要求也日益提高,传统的依靠手工操作来完成推进系统管路焊接的方法逐渐无法满足需求。针对这一实际项目背景,本文在双目立体视觉技术的基础上对钛合金管路姿态估计和焊缝位置识别计算进行了研究,并以此控制工业机械臂实现对钛合金管路对接焊缝的自动夹持功能。该研究对提高卫星推进系统管路的生产效率和质量具有重要的现实意义。本课题来自于某航天院所的科研项目。此项目旨在研制一套针对卫星平台推进系统管路的全自动焊接作业平台。本文在明确项目背景和研究意义的基础上对视觉机器人在国内外的研究现状进行了调研和分析,最终完成了钛合金管路焊缝位置识别系统的设计和研制。本文研究了摄像机的成像模型和双目立体视觉的基本原理,根据系统设计原则和技术指标对用到的硬件设备进行了选型,在此基础上设计并搭建了能够自动定位钛合金管路对接焊缝的视觉机器人系统。针对视觉机器人系统的标定,研究了单目相机标定的原理及相关算法,双目系统标定及校正原理、机械臂手眼标定原理以及视觉系统与卫星中板位置关系确立原理,并根据以上理论完成了视觉机器人系统的所有标定工作。研究了图像处理的基本算法,并实现了图像分割定位导管区域的基本功能。研究了立体匹配的基本原理和算法,论证了针对钛合金管路姿态估计问题人工构造特征点匹配的有效性。设计并实现了管路姿态估计和焊缝位置识别算法,将管路姿态估计问题分解成共面和平行旋转两个子问题,简化了姿态估计的难度,另外通过调整相机姿态,使其和管路姿态一致,来简化焊缝位置识别计算的难度,并通过实验验证了算法的正确性和可行性。最后整合了系统的各个模块,完成了系统软件的设计和编写,并在此基础上进行了定位夹持实验,完成了双目相机图像采集,继电器控制,钳口电机控制,机械臂位姿控制以及导管姿态估计和焊缝位置识别等功能,验证了视觉机器人系统的可行性和鲁棒性。