随着机器人技术的发展,生产加工方式日益地趋向多样化与柔性化。自动化产线中,如何分拣处于料框中的散乱堆放的工件成为阻碍自动化产线发展的一个难题。目前,实际生产中主要使用的是机械振动分拣装置进行散乱工件上下料。然而,振动分拣装置往往存在噪声大、柔性差、设计复杂等缺点。随着视觉检测技术的成熟,选用视觉检测配合机器人进行散乱堆放工件分拣的方式,能够有效地克服以上缺点。本文以如何利用立体视觉技术三维方式分拣处于散乱堆放状态下的工件为研究出发点,对三维重建、三维空间散乱工件位姿匹配进行研究。结合应用场景三维重建要求,通过对不同三维重建手段的利弊分析,应用基于结构光的双目三维视觉。针对场景的重建范围要求以及目标工件的定位精度要求,确定双目测量系统内部参数。针对双目视觉三维重建中左右相机匹配困难的问题,对空间编码方式进行研究。针对如何从散乱工件三维点云场景中确定目标工件位姿的问题,通过对现有三维定位方式的利弊分析以及应用局限性探讨,给出一种针对散乱堆放工件的三维定位方法。利用散乱堆放工件场景中的深度图像与灰度图像,给出一种利用二维图像进行三维点云分割的方法。针对如何配准目标点集与模型点集的问题,提出一种目标点集与模型点集的配准方法,并提出配准评价系数对结果进行筛选。基于以上研究内容,对系统的软硬件进行设计,搭建测试用的试验平台。利用搭建的双目视觉的散乱工件三维分拣平台,对料框中的工件进行散乱堆放的工件进行三维分拣综合实验。通过白色塑料包装瓶、一次性纸杯、合金三通管铸件进行试验,记录试验过程中的数据,并应用六关节机器人执行三维工件分拣。