(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210169427.9 (22)申请日 2022.02.23 (71)申请人 深圳远荣智能制造股份有限公司 地址 518000 广东省深圳市宝安区松岗街 道朗下社区茅洲工业区C 3栋101 (72)发明人 黄海荣　游雪冬　 (74)专利代理 机构 深圳市添源创鑫知识产权代 理有限公司 4 4855 专利代理师 周椿 (51)Int.Cl. B05B 12/12(2006.01) B05D 1/02(2006.01) G06V 20/64(2022.01) G06V 10/34(2022.01) G06V 10/762(2022.01)G06K 9/62(2022.01) (54)发明名称 一种3D视觉引导机器人免编程的喷涂方法 及其系统 (57)摘要 本发明涉及机器人喷涂领域， 特别涉及一种 3D视觉引导机器人免编程的喷涂方法及其系统。 其方法包括以下步骤： S1.获取待喷涂工件的3D 点云数据， 并对点 云数据进行聚类处理； S2.对聚 类后的点云数据进行平滑处理， 并基于电源数据 生成轨迹点； S3.根据轨迹点位计算待喷涂工件 的外接矩形， 生成喷涂轨迹， 并进行点位轨迹规 划； S4.根据规划的喷涂轨迹进行横喷和竖喷操 作。 本发明针对规则产品， 解决人工编程麻烦问 题， 实现路径自有规划， 提升工作效率； 产品多样 化兼容， 针对复杂异形产品可保留人工编程； 优 越的3D视觉算法， 可实现盲喷、 仿形喷、 横喷、 竖 喷等自由路径规划。 权利要求书1页 说明书4页 附图1页 CN 114618704 A 2022.06.14 CN 114618704 A 1.一种3D视 觉引导机器人免编程的喷涂方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： S1.获取待喷涂 工件的3D点云数据， 并对点云数据进行聚类处 理； S2.对聚类后的点云数据进行平 滑处理， 并基于电源数据生成轨 迹点； S3.根据轨 迹点位计算待喷涂 工件的外 接矩形， 生成喷涂 轨迹， 并进行点 位轨迹规划； S4.根据规划的喷涂 轨迹进行横喷和竖喷操作。 2.根据权利要求1所述3D视觉引导机器人免编程的喷涂方法， 其特征在于， 所述步骤S1 包括步骤： S11.相机对待喷涂工件进行拍照， 获取多个点云数据之间的距离， 设定距离范围或法 线范围， 依据欧式距离将距离范围或法线范围的多个点云数据聚成一类， 形成不同的物体 点云； S12.根据ROI或物体高度获取 所需物体成像。 3.根据权利要求2所述3D视觉引导机器人免编程的喷涂方法， 其特征在于， 所述步骤 S11中， 获取多个点云数据之间的距离包括 位姿重复精度统计过程： 在空间内， 统计各个点云数据位姿 的数值， 包括最小值、 最大值、 范围、 平均值、 标准偏 差。 4.根据权利要求1所述3D视觉引导机器人免编程的喷涂方法， 其特征在于， 所述步骤S2 包括步骤： S21.点云数据平滑处理： 将获得的点云数据根据参数设置， 设定参数浮动范围， 将在浮 动范围内的点云的坐标均 作为一个参数值或 缓慢变化的参数值； S22.轨迹点生成： 根据相机对待喷涂工件拍照的深度值生成点云及点云法向， 根据法 向或离群点去除杂质点云， 对点云使用欧式聚类将不同物体分开， 获取物体点云， 基于物体 点云生成轨 迹点。 5.根据权利要求1所述3D视觉引导机器人免编程的喷涂方法， 其特征在于， 所述步骤S3 包括： S31.根据待喷涂工件的轨迹点， 求取工件的外接矩形， 对外接矩形按照参数间隔在矩 形长宽方向进行划分， 对划分点 生成有序列规则的Z字形轨 迹点； S32.对轨 迹点再根据对应位置 工件的高度调整喷涂的高度。 6.根据权利要求1所述3D视觉引导机器人免编程的喷涂方法， 其特征在于， 所述步骤S3 中， 所述外 接矩形涵盖一个或多个待喷涂 工件构成的轨 迹点。 7.一种3D视觉引导机器人免编程的喷涂系 统， 其特征在于， 包括转台、 上料工位、 3D视 觉工位、 喷涂工位、 下料工位， 所述转台上设有多个放置待喷涂工件的托盘， 所述转台带动 托盘依次在上料工位、 3D视觉工位、 喷涂工位、 下料工位之间转动， 所述3D视觉工位上设有 相机， 所述相机对准位于3D 视觉工位上的托盘， 所述喷涂工位上设有喷涂机器人， 所述喷涂 机器人对喷涂 工位上的待喷涂 工件执行喷涂作业。 8.根据权利要求7所述3D视觉引导机器人免编程的喷涂方法， 其特征在于， 包括数据处 理后台， 所述相机拍照获取待喷涂工件的3D点云数据并传输至数据 处理后台， 所述数据 处 理后台对点云数据执行聚类处理、 平滑处理、 计算外接矩形并生成喷涂轨迹， 所述数据处理 后台将喷涂轨迹数据传输给喷涂机器人， 所述喷涂机器人执行对待喷涂工件执行横向和竖 向的喷涂作业。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114618704 A 2一种3D视觉引导机 器人免编程的喷涂方 法及其系统 技术领域 [0001]本发明涉及机器人喷涂领域， 特别涉及一种3D视觉引导机器人免编程的喷涂方法 及其系统。 背景技术 [0002]现阶段， 我国大部分制造工业的喷涂还依靠传统的手工方式进行。 为满足用户对 漆膜厚度和表观质量的要求， 往往需要进行额外的打磨和补喷。 导致人工 喷涂的劳动 强度 大、 作业效率低， 并且长期接触油漆和溶剂对工人的身体有伤害。 当前招工难， 工资水平不 断提高等因素开始困扰各行业。 另外， 制造业中的工业设备普遍 具有结构复杂、 对产品质量 要求高。 解决以上问题就必须考虑机器换人计划， 以此来提高生产效率， 提高质量降低经营 成本。 因此， 在一般 工业制造领域对智能喷涂 机器人的需求比较迫切。 [0003]随着智能制造加速发展， 工业机器人快速普及， 喷涂机器人也正以喷涂质量高、 全 自动喷涂效率高、 投资回报率高等优势加快对传统喷涂行业的工艺 转型。 [0004]喷涂机器人又叫喷漆机器人， 是可进行自动喷漆或喷涂其他涂料的工业机器人， 喷漆机器人主要由机器人本体、 计算机和相应的控制系统组成， 液压驱动的喷漆机器人还 包括液压油源， 如油泵、 油箱和电机等。 多采用5或6自由度关节式结构， 手臂有较大的运动 空间， 并可做复杂的轨迹运动， 其腕部一般有2～3个自由度， 可灵活运动。 较先进的喷漆机 器人腕部采用柔性手腕， 既可向各个方向弯曲， 又可转动， 其动作类似人的手腕， 能方便地 通过较小的孔伸入工件内部， 喷涂其内表面。 可通过手把手示教或点对点编程等方式引导 机器人喷涂 。 喷涂机器人广泛用于家具、 陶瓷、 卫浴、 汽车零部件、 金属等工业。 [0005]目前的喷涂技术需要人工根据物品的形状设计出喷涂轨迹， 然后将 该喷涂轨迹写 成代码， 让喷涂机器人执行这个代码。 并且， 不同形状， 不同大小的物品需要 逐个进行编程， 增加人工成本， 效率较低。 引入智能机器人喷涂后， 喷涂编程还是需要人工， 对于产品种类 多样的需求时， 耗时长、 工作量大， 迫切需要一种智能免编程的方式。 发明内容 [0006]本发明提供一种3D视觉引导机器人免编程的喷涂方法及其系统， 旨在无需人工预 先对不同的物品进行喷涂 轨迹的设计， 提高了喷涂效率， 降低了喷涂成本 。 [0007]本发明提供一种3D视 觉引导机器人免编程的喷涂方法， 包括以下步骤： S1.获取待喷涂 工件的3D点云数据， 并对点云数据进行聚类处 理； S2.对聚类后的点云数据进行平 滑处理， 并基于电源数据生成轨 迹点； S3.根据轨迹点位计算待喷涂工件的外接矩形， 生成喷涂轨迹， 并进行点位轨迹规 划； S4.根据规划的喷涂 轨迹进行横喷和竖喷操作。 [0008]作为本发明的进一 步改进， 所述 步骤S1包括 步骤： S11.相机对待喷涂工件进行拍照， 获取多个点云数据之间的距离， 设定距离范围说　明　书 1/4 页 3 CN 114618704 A 3