随着网络和数字通信技术的发展,对网络的带宽和速度的要求也越来越高.而光纤传输具有传输频带宽、通信容量大、损耗低、不受电磁干扰、缆线直径小、重量轻、原材料来源丰富等优点,因而已经成为新的传输媒介.为了提高光纤耦合封装的质量并实现过程自动化,增大光纤无中继放大传输距离和减少光纤链路的损耗,研制具有纳米定位精度的多自由度高精度微操作机器人具有很大的实用价值和现实意义.该文作为国家"863"课题"面向光纤耦合作业的微操作机器人系统研究"的一部分.对光纤微操作进行了深入研究,包括光纤与光纤耦合作业、光纤与器件的微操作.首先压电陶瓷微驱动部分和熔接部分加入到系统当中.其次,在光纤宏动对准的基础上,该文对光纤连接损耗进行了深入的研究,分析了角度及横向偏移对光纤的熔接质量的影响,而且,通过对损耗的研究,提出了基于功率耦合的分辨率不同的光纤微动对接算法.通过大量实验,确定熔接参数,对影响光纤熔接的因素进行了研究,完成光纤熔接实验,并对实验数据进行了分析,验证了微动调整方案的有效性.最后,在光纤耦合系统基础上建立光纤与器件的耦合系统,对光纤与器件图像的预处理、图像分割和位姿确定等进行了深入的研究,采用中值滤波和梯度锐化的方法进行图像的预处理,改善了图像质量,利用域值分割和种子填充的方法对图像进行分割,采用二值图像的腐蚀法进行边缘检测,利用直线拟合的方法确定光纤位姿参数,并完成了系统标定和光纤与器件自动耦合的实验.该文的研究工作为微操作机器人在光纤耦合作业领域的研究提供了可以借鉴的理论和实践经验,为光纤耦合作业的后续研究积累了丰富的经验.