[发明专利]一种嵌入式喷枪位姿实时测量装置及方法

摘要

本发明一种嵌入式喷枪位姿实时测量装置及方法，所述装置中有点状激光器的激光线出射端与被测喷涂物体表面相对放置；所述面阵CCD摄像机的镜头与被测喷涂物体表面相对放置；图像处理卡与面阵CCD摄像机电气连接。所述方法通过标定的方法，获得每个激光点在图像中的二维位置坐标与其在面阵CCD摄像机坐标系下的三维坐标的关系方程；计算出每个光点中心在图像中的二维坐标，计算出该光点在面阵CCD摄像机坐标系下X、Y和Z轴的三维坐标，最后根据六个激光点的三维坐标，使用最小二乘法拟合出六个光点所在平面的平面方程，根据该拟合的平面方程即可解算得到被喷涂平面与面阵CCD摄像机的相对位姿，从而完成对喷枪位姿的测量。

主权项

一种嵌入式喷枪位姿实时测量装置，其特征在于，该测量装置通过安装支架与喷枪一起固接在喷涂机器人的机械臂末端，喷枪与测量装置之间的位姿相对固定，喷涂时，机械臂带动支架以及固定其上的喷枪和位姿测量装置一同运动，位姿测量装置实时检测自身相对于被喷涂物体的表面位姿，并换算成喷枪相对于被喷涂表面的位姿传送给机器人控制器，机器人控制器根据反馈信息对喷枪位置和姿态进行实时调整，以保证最佳的喷涂效果；所述位姿测量装置含有一个面阵CCD摄像机，多个点状激光器以及一块图像处理卡，多个点状激光器不少于三个，其中：所述点状激光器的激光线出射端与被测喷涂物体表面相对放置，用于将激光线投射到被测喷涂物体的表面，在被测喷涂物体表面形成激光点；所述面阵CCD摄像机的镜头与被测喷涂物体表面相对放置，用于拍摄被测喷涂物体表面激光点的图像；图像处理卡与面阵CCD摄像机电气连接，图像处理卡处理面阵CCD摄像机所拍摄的激光点图像，确定每个激光点光斑中心在激光点图像中的二维位置坐标(u，v)，通过标定将激光点二维位置坐标转换成在面阵CCD摄像机坐标系中的三维坐标(x，y，z)，使用最小二乘法对激光点三维坐标进行平面拟合，该拟合平面的法线与面阵CCD摄像机坐标系Z轴的夹角即为面阵CCD摄像机与被测喷涂物体表面的相对姿态，该拟合平面与面阵CCD摄像机坐标系原点的距离即为面阵CCD摄像机相对于被测喷涂物体表面的距离，根据喷枪与面阵CCD摄像机相对的安装位姿，将面阵CCD摄像机相对于被测喷涂物体表面的姿态和距离通过坐标转换，换算成喷枪相对于被测喷涂物体表面的姿态和距离，完成喷枪位姿实时测量。