核燃料棒装配是指将核燃料棒装配到其对应棒束夹具中的过程。由于核燃料棒类型众多、特征差别微小、数量多、装配精密,其自动化装配一直是核电领域一大难题。核燃料棒具有一定辐射性,对人体具有安全隐患,故实现核燃料棒的智能识别与装配已成为核电行业的迫切需求。随着计算机和图像处理技术的发展,基于机器视觉的核燃料棒智能识别与装配已具备相应基础,本文针对核燃料棒自动化装配的需求,开发了一套核燃料棒智能识别与定位系统,实现了核燃料棒类型识别、正反判断、隔离块角度分布计算、位姿识别和定位等功能。本文在ZB核燃料元件有限公司的资助下,对核燃料棒智能识别与定位系统视觉模块等关键技术开展相应研究,主要工作如下:（1）在功能需求与精度分析的基础上,设计了核燃料棒智能识别与定位系统的总体方案。基于核燃料棒的特征,采用超远心光学的图像采集方案,辅以开合式漫反射板反射条形光的打光方式,设计了一套抗直线度干扰的超远心光学成像系统;以超远心光学成像系统为设计基准,结合系统精度与功能要求,设计了核燃料棒智能识别与定位系统的工作模式和硬件结构。（2）在形态学边缘提取的基础上,提出了一种自适应权值的多尺度、多方向形态学边缘提取算法。设计了5种方向、多种尺度的结构因子提取图像边缘,并根据图像噪声和边缘锐度自适应确定各尺度结构因子的权重。实验结果表明,该算法提取的边缘图像具有连续、完整、噪声少、无伪边缘等优点;标准棒测试结果表明,该算法边缘定位平均误差为0.12°,最大定位误差为0.28°,满足工程需求。（3）针对核燃料棒智能识别与定位系统的需求,设计了基于先验信息的旋转圆心修正算法、核燃料棒直线度评估算法和核燃料棒识别与定位算法。在隔离块厚度先验信息的基础上,开发了核燃料棒旋转圆心修正算法,使得旋转圆心更接近真实圆心,从而进一步提高了核燃料棒定位精度;通过提取核燃料棒端口圆心坐标和中间隔离块部位圆心坐标,设计了基于两端点连线法的核燃料棒直线度评估算法;基于核燃料棒特征,设计了核燃料棒识别与定位算法,实现了核燃料棒类型识别、正反判断和角度计算等功能。测试结果表明,核燃料棒智能识别与定位系统可准确、高效地完成核燃料棒的类型识别、正反判断和位姿调整等工作,系统过程能力指数C_pk=1.1432,定位合格率_sP=99.95%,类型识别准确率为100%,正反识别准确率为100%,平均单根识别与定位时间为8.92 s。