机器人喷涂作业过程中,工件的位姿误差往往会带来涂层质量的下降,影响产品的外观。目前常用专用夹具来消除位姿误差,或者采用接触式测量的方式测定位姿误差,从而达到校准喷涂准轨迹的目的。但是在汽车快修行业中,如果使用专用夹具则成本高昂,而接触式测量又效率偏低。针对汽车快修行业中的喷涂机器人工件位姿标定及喷涂轨迹校准问题,本文设计了一套基于虚拟相机的位姿标定及轨迹校准方案。论文主要研究成果包括:针对喷涂过程中工件的实际位姿与理想位姿不重合的问题,分析了工件的位姿误差对喷涂效果的影响,设计了一套基于虚拟相机的工件位姿标定和喷涂轨迹校准系统,并设计了整体方案,阐述了方案的原理及其工作流程。利用相机内部坐标系与世界坐标系之间的关系,推导了相机的成像模型。使用SURF算法提取了目标图像和参考图像的特征点,并利用RANSAC算法优化了特征点匹配的结果。基于目标图像与参考图像之间的本质矩阵,提出了虚拟相机与真实相机之间的相对位姿的计算方法,并针对计算结果的多解情况进行了分析,提出了剔除冗余解的判据。根据位姿标定的结果,推导了喷涂轨迹校准的公式。完成了喷涂机器人的硬件和软件设计,实现了喷涂机器人对工件的自动喷涂。通过实验验证了工件在不同位姿误差情况下系统的标定效果:平移误差的测量误差在3cm以内、旋转误差的测量误差在1°以内。最终的喷涂轨迹校准仿真实验和实际作业结果表明,该喷涂机器人位姿标定及轨迹校准系统能有效应用到实际喷涂作业中。