工业机器人在工业自动化中的应用十分广泛,其中喷涂机器人的出现带动了自动喷涂领域的快速发展。现有的自动喷涂主要通过轨迹示教和固定工装,实现轨迹的获取和工件的定位。但随着柔性制造的发展,针对小批量多类型以及无固定工装工件的出现,传统的自动喷涂方法不能适应生产要求,只能依赖人工作业完成。而恶劣的喷涂作业环境会危害人体健康,因此实现无工装工件的柔性喷涂意义重大。针对上述无工装工件喷涂存在的问题,本文采用环境适应性强的线结构光传感器和六自由度工业机器人,通过对基于三维视觉技术的工件识别和位姿估计方法研究,实现了不同种类工件位姿的自动识别,配合离线编程技术,可实现柔性喷涂自动化。本文首先根据项目的需求分析,提出了实现工件识别和位姿估计的系统方案,分析了系统方案的主要结构和工作流程,并基于SVD分解理论提出了系统的标定算法。其次,针对工件点云的背景、噪声等干扰,研究了有效的工件点云提取、滤波和精简预处理算法。基于点云特征提取算法,建立了工件CAD模型的离线模型特征库。提出了包围盒边长之比的阈值识别和关键点几何特征匹配识别与位姿估计算法,实现了工件的识别和位姿粗估计。而后通过P-ICP点云配准算法,获取了工件的精确位姿。最后以工业机器人和线结构光传感器为硬件基础搭建了实验系统,通过通信建立,实现了系统的功能。并利用激光跟踪仪测量系统,对系统的位姿估计精度进行了实验测定,实验结果满足系统要求,验证了本文方法的可行性。