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由于我国核电产业的快速发展致使核反应堆核心部件核燃料棒需求量的增长,因此核燃料棒的组装过程迫切要求实现自动化。但是核燃料棒组装过程中需要对核燃料棒的姿态与位置同时进行精密调整,导致了传统的自动化设备很难完成核燃料棒组装任务。由于视觉测量的核燃料棒位姿的方法不需要接触核燃料棒,并且这种方法测量速度较快,因此本文研究一种基于双目视觉的核燃料棒组装技术,解决传统设备很难自动完成核燃料棒组装的问题,提高燃料棒组装效率,促进核电事业的发展。为了实现核燃料棒的自动化组装,根据核燃料棒组装任务的特点选择了正交双目、相机固定在工作台上的视觉伺服类型,分析了正交双目视觉检测位姿的方法,为基于视觉的燃料棒组装提供了可行的方案。为了实现双目正交,提出了正交双目的标定方法,为双目光轴正交调整提供了可靠的依据。为了快速计算核燃料棒下端塞的位姿,利用正交双目视觉系统检测核燃料棒位姿,以核燃料棒下端塞端面的中点作为特征点检测核燃料棒的位置,以下端塞开槽口边缘的位置以及母线的角度作为特征直线检测核燃料棒的姿态,实现了核燃料棒位姿的快速自动识别。为了把视觉系统检测的核燃料棒的位姿反馈到机械臂系统中,通过MATLAB对机械臂的运动学参数进行整定,然后在Simulink仿真环境下把视觉检测的核燃料棒位姿反馈到控制系统中进行仿真,采用基于视觉的计算力矩前馈控制方法完成了核燃料棒下端塞的定点控制和定轨迹控制仿真实验。为了验证上述关键技术的可行性,利用Motoman_HP20D型号机械臂以及两个CMOS相机搭建了硬件实验台,采用C++开发了视觉伺服控制软件平台,进行了核燃料棒组装实验。实验验证了视觉系统的检测精度,实现了核燃料棒自动化组装,组装速度远远超过了项目要求。本文方法对其它基于视觉长轴类零件装配具有借鉴意义。