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龙图腾网获悉国营洛阳丹城无线电厂申请的专利一种基于机器视觉引导的精密喷涂定位系统及方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN121338955B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-03-17发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202511906579.2，技术领域涉及：B05B12/12；该发明授权一种基于机器视觉引导的精密喷涂定位系统及方法是由李慧;化麒;李朝华;刘永微;许冲;周保海;郭留涛;张自强;赵宽广;孙金环设计研发完成，并于2025-12-17向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种基于机器视觉引导的精密喷涂定位系统及方法在说明书摘要公布了：本发明介绍了一种基于机器视觉引导的精密喷涂定位系统及方法，涉及高精度标志喷涂与贴附技术领域；系统包括视觉定位系统、主控单元、运动执行系统、传感反馈系统和数据追溯系统。本发明公开的精密喷涂定位系统通过上述各单元硬件系统协调和PatMax算法、最小二乘椭圆拟合亚像素算法等核心算法控制，重复定位精度可达±0.1mm,较传统方案提升一个数量级；PLC通过统一调度搬运与喷涂双机器人，避免空间干涉；所有工艺参数与NG图像自动归档，数据可追溯，支持上传MES系统。

本发明授权一种基于机器视觉引导的精密喷涂定位系统及方法在权利要求书中公布了：1.一种基于机器视觉引导的精密喷涂定位方法，其特征在于：所述方法基于机器视觉引导的精密喷涂定位系统实现；所述系统包括视觉定位系统、主控单元、运动执行系统、传感反馈系统和数据追溯系统； 所述视觉定位系统包括工业相机、视觉控制器和手眼标定模块；工业相机采集产品特征孔图像；视觉控制器执行PatMax模板匹配算法与最小二乘椭圆拟合亚像素算法；手眼标定模块输出位姿偏移量与重复性指标； 所述主控单元包括支持运动控制功能的可编程逻辑控制器PLC，PLC配置循环中断组织块，集成轨迹插补功能块、动态补偿功能块与多机防干涉逻辑块，用于接收所述位姿偏移量并生成补偿后的机器人目标位姿； 所述运动执行系统包括搬运机器人和喷涂机器人；搬运机器人和喷涂机器人分别安装于独立的天轨伺服系统，并与主控单元通信，为接收目标位姿并执行带力控反馈的标志纸粘贴与喷涂作业； 所述传感反馈系统包括安装于搬运机器人末端的气动滚轮压力传感器、喷涂天轨的绝对值编码器、安全扫描仪和安全光栅，提供闭环反馈信号与安全互锁信号； 所述数据追溯系统为每批次产品完成后将生产数据块上传至MES系统，并将NG图像归档至服务器； 所述方法的具体步骤为： S1：视觉定位系统接收主控单元的PLC硬件触发脉冲，采集图像，依次执行高斯滤波、PatMax模板匹配算法进行粗匹配、最小二乘椭圆拟合亚像素算法进行精定位，输出位姿偏移量ΔX,ΔY,Δθ与重复性指标,；具体为： 工业相机采集产品特征孔图像，对ROI区域执行高斯滤波；视觉控制器加载预训练的包含500个边缘梯度点产品特征模板，采用PatMax算法在3层金字塔结构执行旋转缩放不变性搜索，相似度判据Score=Σ▽I·▽T||▽I||·||▽T||，其中▽I为实时图像梯度，▽T为模板梯度，仅当Score0.85时判定粗匹配成功，输出粗定位位姿x0,y0,θ0至视觉控制器内部寄存器； 在粗匹配ROI区域内，采用边缘检测算子提取特征孔边缘点集{ui,vi}；执行最小二乘椭圆拟合亚像素算法：求解minΣ[ui-xc²a²+vi-yc²b²-1]²，获得亚像素中心xc,yc与长短轴a,b；结果存入寄存器； 手眼标定模块离线执行两步法标定，获得相机内参矩阵K与手眼转换矩阵；具体为： 将像素坐标和深度值转换为相机坐标系中的三维坐标，通过乘以相机内参矩阵的逆矩阵，可以得到像素点在相机坐标系中的位置； ； K:相机的内参矩阵，包含焦距、主点坐标参数； inuK:表示矩阵K的逆矩阵； [u；v]:像素坐标，表示图像中像素点的位置； Zc:相机坐标系中的深度值，表示该像素点在相机坐标系中的Z坐标； [u·Zc;v·Zc;Zc]将像素坐标和深度值结合起来，形成一个3维向量； [Xc;Yc;Zc]相机坐标系中的坐标，表示该像素点在相机坐标系中的位置； 将相机坐标系中的点转换到机器人基坐标系中；； 为将相机坐标系中的坐标扩展为齐次坐标；为机器人基坐标系中的坐标，表示该点在机器人基坐标系中的位置； 计算平移和旋转得到位姿偏移量ΔX,ΔY,Δθ： ； ； ； :机器人基坐标系中的X坐标； :机器人基坐标系中的Y坐标； :变换矩阵的第二行第一列元素； :变换矩阵的第一行第一列元素； :计算反正切值，返回角度值，范围在-π到π之间； 连续采集n帧图像并计算样本标准差得到重复性指标： ； 为变量X的样本均值，；表示第i个样本数据； ； 为变量Y的样本均值，；表示第i个样本数据； S2：主控单元的PLC通过TCPIP协议接收步骤S1中视觉定位系统输出的位姿偏移量ΔX，ΔY，Δθ与重复性指标,；若≤0.1mm且≤0.1mm且NG标志位为FALSE，则将位姿偏移量注入动态补偿功能块；否则触发NG报警并存储故障图像； S3：动态补偿功能块将位姿偏移量叠加至基准轨迹点，生成补偿后目标位姿点位；调用轨迹插补功能块执行路径及加减速规划，得到若干中间路径点位，将目标位姿点位和中间路径点位存入环形缓冲区； 中间路径点位包括： 直线段：Pt=P_start+tτ·P_end-P_start； 其中，τ为机器人在速度V的情况下，从起始位置到结束位置的总时间；Pt：表示在时间t时的位置；P_start：表示起始位置；P_end：表示结束位置；t为时间变量，表示从开始到当前的经过时间； 圆弧段：由三点Pα1、Pα2、Pα3确定圆心O与半径R，参数方程Pt=O+R·[cosαt;sinαt],αt=α1+tτ·α3-α1； tτ=0时，经过Pα1；tτ=1时，经过Pα3；Pα2也满足此角度参数方程，角度步长Δα=V·ΔtR； Pα1，Pα2，Pα3分别表示角度为α1，α2，α3时在圆弧段的位置；Pt表示在时间t时的位置；αt表示在时间t时的角度值，αt随时间t从起始角变化至终止角；[cosαt;sinαt]表示单位圆上角度为αt的点的坐标；O表示圆心的位置，是固定点的坐标；V表示机器人速度；R表示圆弧的半径，为常数；Δα为Δt时间间隔内物体绕圆心转过的角度大小； S4：搬运机器人从标志纸抓取位抓取标志纸，根据从环形缓冲区读取目标位姿点位和中间路径点位运动至粘贴位；在粘贴工位启用力控模式，通过PID算法调节贴附压力，通过气动滚轮压力传感器反馈贴附力，完成标志纸贴附； S5：安全扫描仪监控搬运机器人与喷涂机器人工作区域，采集搬运机器人的天轨到位信号及标志纸粘贴到位信号发送至多机防干涉逻辑块，执行与门逻辑互锁，PLC控制喷涂机器人从环形缓冲区读取目标位姿点位和中间路径点位，执行连续运动，当绝对值编码器反馈位置到达目标位姿点位时，PLC同步触发喷涂机器人喷枪开启并调节涂料齿轮泵转速调节涂料流量； S6：每批次产品完成后，数据追溯系统将生产数据块上传至MES系统，并将NG图像归档至服务器。

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