论文针对一种应用于智能变电站隔离断路器连接金具带电装拆机器人视觉精确定位的相关算法、误差分析以及标定方法等展开分析研究。隔离断路器连接金具带电装拆过程可以简化为孔销装配与拆卸作业,但区别于传统的孔销装拆作业,隔离断路器金具工作环境位于户外,且一般作业高度为5-6米,且其作业过程必须是在110kV带电环境下作业,因而对视觉系统的作业流程、算法、标定过程以及可靠性等,均提出极大的挑战。论文主要研究内容包括:(1)针对适用于智能变电站隔离断路器连接金具带电装拆的孔销装配作业流程,对包括相机、镜头和光源的孔销精确定位系统进行详细方案设计与选型计算,并根据室外光照条件多变的限制和高压强电磁干扰安全距离的要求,对遮光以及等电位系统进行结构设计,以满足视觉系统等电位作业工艺需求。(2)针对单双臂机器人系统的视觉标定,研究单机器人标定以及双臂机器人基坐标系相对位姿自动化标定算法与流程,建立单机器人标定得到相机内部参数和相机坐标系与机器人工具坐标系相对关系矩阵以及双臂机器人基坐标系相对关系矩阵,并对标定可能的误差展开分析研究,以满足高空孔销装拆的精确位姿定位需求。(3)针对视觉定位特征图像的设计,对以平面的单射性为前提的点、线、图形视觉定位特征展开对比分析,并基于定位位姿精度需求,设计等距异构三圆特征方案,并对特征图像的有效性展开分析验证。(4)针对面向孔销配合的单目视觉算法,设计了图像识别算法,包括基于Otsu法的阈值分割、Canny算子边缘提取,得到椭圆轮廓后进行拟合,通过三点成一面的原理重构了相机坐标系下的特征坐标系,将结果直接转换到其在机器人基坐标系下的位姿。为了提高算法精度,又设计了基于像素空间的调整方法,排除了光轴方向计算不准带来的误差。当销松紧任务完成后,将定位结果转换为执行孔任务的机器人应到达的位姿。针对能否标定得到双机器人基坐标系关系的两种情况,设计了两种位姿变换方法,基坐标系关系直接求解法和预标定相对变化法。最后讨论了视觉定位的可能误差来源。(5)本文对相机标定和视觉定位过程中可能的误差来源进行了实验验证,并对相机的拍照角度、姿态对计算结果影响及视觉算法的收敛性以及不同光照条件下对图像识别算法的精度等展开实验对比验证分析,证明了视觉算法的准确性和鲁棒性。