视觉伺服技术是利用计算机视觉原理,对采集到的图像信息进行快速处理和特征提取,进而提供反馈信息实现系统的闭环控制。视觉伺服系统是以视觉作为获取外界信息的途径,具有信息量大和智能化水平高等特点,目前在工业机器人、微操作机器人和空间飞行器对接系统等领域得到了广泛应用。吊车作为一种搬运工具,在工业生产中发挥着重要作用,如何消除货物在吊运过程中的摆动,进而提高吊车的工作效率一直是控制领域研究的经典问题。抑制摆动的基础是实现重物摆角的有效测量,传统的摆角测量装置安装于吊车系统内部,是一种接触式的测量方法,具有机械结构复杂、独立性差等缺点。本文将视觉伺服技术引入到吊车防摆控制中来,利用计算机视觉的方法实现重物摆角的无接触式测量,并采用逆系统非线性控制策略实现吊车系统的定位防摆控制。本文首先介绍了摆角视觉测量系统的硬件组成,针对摆角的计算机视觉测量需求,本文提出了一套快速有效的图像处理和特征提取方法,并对这种测量方法的可行性进行了分析与实验。结果表明这种计算机视觉测量方法具有较高的分辨率和较宽的测量范围,能准确地测量出钢丝绳的摆角,并满足控制的实时性要求,可以用于吊车系统的定位防摆控制中。根据吊车系统的物理模型,本文应用分析力学的拉格朗日方程建立了吊车系统的数学模型。从本质上看,吊车是一个多变量、非线性、强耦合的欠驱动机械系统,它的控制输入个数少于系统自由度个数,存在着模型复杂、难于控制等特点。为此本文应用逆系统非线性控制方法对吊车系统进行了解耦,进而分别设计位置、绳长伺服控制器和摆动抑制器,提出了变绳长情况下吊车定位防摆控制策略。仿真实验结果表明,该控制方案能够有效地实现吊车系统的准确定位和防摆。最后在吊车实物实验系统平台上,采用摆角计算机视觉测量方法,应用逆系统非线性控制策略,进行了实物实验,实现了基于视觉伺服的吊车定位防摆控制,同时所设计的控制器对于重物质量的变化具有很强的鲁棒性。