线缆及连接器是连接电气设备各电路模组的基本元件。在电路组装过程中,需要先将特定规格的线缆从线组中取出,再将线缆两端的金属端子分别插入对应的连接器插孔内。为提高插线效率,这一过程在单独的工作面板上进行,对线缆的布放路径有特定要求。目前产线上主要依靠人工实现这一操作,存在效率低、用工成本高、工作单调枯燥易出错等缺点。因此,开发一种能够替代人工,实现带端子线缆的识别、定位、抓取和插接的全自动化解决方案很有必要。但由于线缆柔性易变形、连接器上线束密集、连接关系复杂等因素,实现机器人自动插线面临诸多挑战。本文从产线的需求出发进行方案设计,并基于工业机器人与机器视觉技术分别对连接器插孔的识别定位、线缆的抓取和端子位姿检测环节进行视觉处理关键算法的设计,并在搭建的工业机器人自动插线系统样机上进行验证。本文主要研究工作如下:(1)机器人插线系统执行机构及视觉成像方案设计。基于对线缆插接过程关键步骤的分析,提出一种自动化插线的集成解决方案,建立工业机器人与运动平台坐标变换及工业相机手眼关系的几何模型,并给出各模块的标定方法;(2)连接器目标识别及其插孔定位。针对成像视角变化及杂乱背景对连接器目标识别造成的干扰,提出一种基于累积量化梯度方向特征的连接器识别方法,提高识别的稳定性。在此基础上,针对因插孔密集排布造成的难以同时定位多个插孔中心的问题,提出一种基于扫描线直方图特征的多插孔定位算法,从而为入孔引导机构提供准确的目标位置信息;(3)基于多视角立体视觉技术的线缆端部检测及其空间位姿估计。取线过程中,利用随动相机采集线缆多视角图像,基于颜色和形状特征,实现线缆端部目标区域分割及边缘提取。在此基础上,提出一种基于局部梯度方向直方图的匹配算法,解决线材缺乏纹理特征对立体匹配过程造成的困难,实现线缆的空间位姿估计,从而引导夹爪对线缆的抓取操作。线缆抓取后,通过固定相机采集线缆端子的多幅图像,估计出端子与夹爪之间的相对位姿关系,实现对抓取有效性的判定,为后续的线孔装配提供必要条件;(4)实验平台的搭建及相关算法的测试与检验。根据设计方案搭建实验平台,编制插线系统控制程序,并对系统模型进行标定与精度验证。接着,基于实验平台对连接器插孔定位算法、线缆抓取算法及端子位姿检测算法进行实验验证。通过上述工作,本文完成了工业机器人插线原型系统设计,实现了多个插线步骤的视觉定位和检测的关键算法设计,并通过搭建的样机进行了验证。本文工作有望为产线提供一种自动化插线的解决方案。