柔性结构由于轻质灵活的特点,在以航天工程为代表的各种工程领域有着广泛应用,其中不乏柔性机械手这样的柔性臂结构。这种结构的刚度低、阻尼小、低频模态密集,容易受到外部干扰而产生长时间的持续振动,从而影响系统的正常工作。因此有必要对结构振动特性进行检测分析,并提出相应的控制策略进行抑振。针对柔性臂结构的振动问题,本文从结构动力学建模、立体视觉振动检测和振动主动控制算法三方面进行研究。对于实验装置结构的建模问题,根据模态截断理论,利用哈密顿原理分析柔性臂结构的动力学特性,推导出结构的动力学模型,得到结构的振动模态信息,为振动控制算法的设计奠定基础。基于立体视觉的三维重建机理,研究视觉系统的标定问题,设计了双目视觉检测系统和激光视觉检测系统。针对双目视觉,在张氏标定法的基础上提出一种四约束的三维重建模型,并与视差法作比较;针对激光视觉,提出一种全新的基于三面共线条件的激光平面标定方法。然后利用上述两套立体视觉系统搭建起柔性臂振动位移的视觉检测系统,根据不同的振动类型设计各自的图像处理方案和振动检测方案,再通过信号处理获取柔性臂的振动信息。考虑到柔性臂结构的非线性因素较多,在普通PD控制的基础上分别设计了基于蚁群优化的PD控制算法和非线性PD控制算法。针对蚁群PD控制,将参数抽象成有向图路径,将参数的优化过程抽象为在有向图上寻找最优路径的过程。针对非线性PD控制,提出两个振动状态衡量指标,并以此作为控制过程中参数优化的参考基准。综合上述理论分析和研究,本文分别利用两套立体视觉系统搭建了三套柔性臂结构振动实验平台,然后基于MFC框架编程实现振动检测方案和振动控制策略,通过实验对结构的振动测控问题展开研究。实验结果表明,提出的标定方法可以有效获取视觉系统的模型,并能准确测量柔性臂的振动;与普通PD控制相比,提出的两种控制算法能更加快速有效地抑制柔性臂的振动,尤其是小幅值振动。由此验证系统标定方法和振动检测方法的可行性,以及设计振动抑制算法的优越性。