精密制造技术使机电产品不断向小型化、集成化发展,组成微小型机电产品的零件尺寸大至十几个毫米,小至几百个微米,且装配零件通常都是由不同材料采用不同加工工艺制造出来。目前国内外大部分微机电产品仍然通过人工的方式装配,精密微小零件的装配更是需要操作熟练的工人在显微镜下完成。这种人工装配方式不仅要求工人操作熟练而且劳动强度大,产品的一致性和稳定性很难得到保证。面向实际工业应用,针对某工业微小器件在手工装配中存在的问题,设计了基于机器视觉的微小型零件精密装配系统。装配系统采用模块化设计,由上料作业模块、精密测量模块、装配作业模块、人机交互控制模块组成。对装配系统的控制体系结构进行了研究,在水平方向上采用“先看-后动”视觉控制模式,由视觉系统获取零件边缘图像,经图像处理、边缘点提取、坐标转换后,获取装配零件在世界坐标下的位姿信息后,引导平面姿态调整和对准过程。在垂直方向上采用激光位移传感器检测零件接触状态,实现垂直方向的非接触装配控制。研究图像处理和零件边缘提取方法,采用图像拼接的方式,解决了单一视场下无法获取零件全部边缘信息的情况。根据迭代优化的最小二乘法原理,对装配零件中的直线和圆弧类边缘进行拟合,从而实现了装配零件的定位。同时增加了人工调节接口,在光照不合适,造成零件边缘识别不理想的情况下可以改变光强照度重新测量,提高了零件测量精度和单件装配成功率。建立了摄像机和装配系统硬件模型,实现了装配系统中坐标系的统一和坐标系之间的转换。同时微小型零件装配要求的精度高,所研制精密装配系统中精密测量和装配作业等模块之间的相对位置工作一段时间后有可能发生微小变化,需要定期标定。设计了含有直线、圆等图形的标定板,将标定板固定在装配系统中的一个模块上,标定板高度方向采用可调安装使标定板图形平面和摄像机成像平面平行,通过采用补偿算法消除标定板直线在图像坐标系中初始夹角的影响。开发了自动标定程序,实现了摄像机空间分辨率和装配系统硬件模块间夹角的自动标定。装配实验表明,采用的测量方式和控制策略能够满足零件装配精度要求,且产品的一致性的到提高。