本文以列车设备箱自动化装配的实现为研究目的,联合中车广东轨道交通车辆有限公司针对目前的装配现状进行了装配系统的总体设计。文中对系统的机械结构、运动路径、控制方式、导航方式、对位算法等进行了介绍,对视觉定位部分做了深入研究。主要研究内容如下:(1)根据列车设备箱的装配环境和工艺要求,在不改变现场作业环境的前提下,制定了自动装配总体方案。(2)对系统的机械结构进行设计,按照工艺要求确定元器件的特性和型号。以多传感器信息融合和视觉定位技术为核心,制定出三级导航方式实现设备箱的自动搬运和安装孔对准。(3)对视觉对准涉及的两个相机的标定技术进行了研究。就目前比较经典的几个相机标定方法进行对比,根据研究对象的特点选择张氏标定方法对定位的两个相机分别标定,得出了标定结果和重投影误差。(4)第三级导航是基于视觉识别定位技术的精确定位,直接影响到设备箱的装配成败。本文就采集的图片进行一系列处理,包括去噪滤波处理、阈值分割处理、边缘检测和特征识别等,最后得出目标特征的坐标,实现定位。图像的每一步处理都会涉及多个算法,针对本课题的所采集的图像,在Visual Studio2015配置OpenCV3.1.0的环境下进行编程实验,对经典算法处理结果进行对比分析,选择了针对该课题较优的方案。(5)针对第三级导航所涉及的视觉定位,设计了四自由度的实验平台。为将图像处理数据与实验平台的物理坐标联系起来,进行了手眼标定和像素当量标定。研究了对位中存在的偏差形式,针对偏差的形式提出了四自由度平台的对位控制算法。通过实验验证了图像处理算法和控制算法的可行性。