工业机器人的介入让传统喷涂企业的生产效率不断提高,但是在日益激烈的市场竞争压力下,企业对于柔性化生产的要求也在不断提高。这就要求工业机器人需要快速适应生产任务的变化,而传统复杂繁琐的机器人示教方式已然无法满足柔性化生产的要求。因此,研究一种快速、准确、高效的示教方式成为了当下的热点。本文针对传统工业机器人示教器在柔性生产中的缺点,开发一种双目视觉示教系统,应用于喷涂生产。操作人员只需手持示教器进行示教作业,即可完成对机器人的示教工作。同时,为了能够提高工业机器人喷涂作业的质量,本文开发一种工件位姿识别系统来校正喷涂机器人的运行轨迹,让喷涂机器人更加智能化,更加高效地完成工件喷涂。本文的研究内容主要包括:利用喷枪、色球和两个工业相机组成双目视觉示教系统。将两个工业相机搭建双目环境,使其光轴会聚。色球安装在喷枪上,当喷枪移动时,两个工业相机分别对喷枪上的色球进行拍照捕捉。对捕捉的图像进行HSV分割,图像形态学处理,最小圆拟合,畸变矫正后,得到色球圆心的图像坐标值,并用最小二乘法进行双目立体定位计算。通过不断捕捉色球的空间位置,完成对示教轨迹记录。为了使喷涂机器人可以复现示教轨迹,同时针对机器人和工业相机分别在两个不同的区域这种特殊环境,开发一种分离式手眼标定法。以标定板为媒介,建立示教系统、标定板和喷涂机器人三者之间的坐标转换关系。示教时,在标定板坐标系下记录喷涂示教轨迹,之后机器人与标定板建立坐标转换关系,示教轨迹即可转换到机器人坐标系下,机器人便可以复现示教轨迹。针对喷涂工件在生产线上会改变姿态这一特殊情况,开发工件位姿识别系统来计算工件的位姿。工件在被喷涂之前,工业相机对工件进行拍照,通过阈值分割和多边形逼近来拟合工件轮廓,从而得到工件特征点,并用PNP算法计算出工件相对于工业相机的姿态。通过对比喷涂工件与示教工件,计算两者位姿差,从而校正机器人的喷涂轨迹,形成闭环控制系统。各系统经过开发测试后,获得如下实验数据:(1)双目视觉示教系统在外界环境稳定,干扰较小,相机与示教器的空间距离为1.7 m左右的情况下,空间定位误差在2 mm左右。(2)工件位姿识别系统在相机与被喷涂工件的空间距离为0.5 m左右的工作环境下,综合位移识别误差在2 mm左右,偏转角度识别误差在1度左右。偏航角度识别范围在30度以内时,工件位姿识别的效果较好。(3)经过手眼标定后,喷涂机器人复现示教轨迹的效果较好,且运动误差在2 mm左右。将双目视觉示教系统,工件位姿识别系统以及手眼标定运用到实际喷涂生产中后,对比人工喷涂和喷涂机器人喷涂的工件表面质量。经检测发现,喷涂机器人所喷涂的工件表面膜厚更加均匀,质量更好,满足生产要求,喷涂机器人可以替代人工完成喷涂生产。