CN101961698B - 一种嵌入式喷枪位姿实时测量装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明一种嵌入式喷枪位姿实时测量装置及方法，所述装置中有点状激光器的激光线出射端与被测喷涂物体表面相对放置；所述面阵CCD摄像机的镜头与被测喷涂物体表面相对放置；图像处理卡与面阵CCD摄像机电气连接。所述方法通过标定的方法，获得每个激光点在图像中的二维位置坐标与其在面阵CCD摄像机坐标系下的三维坐标的关系方程；计算出每个光点中心在图像中的二维坐标，计算出该光点在面阵CCD摄像机坐标系下X、Y和Z轴的三维坐标，最后根据六个激光点的三维坐标，使用最小二乘法拟合出六个光点所在平面的平面方程，根据该拟合的平面方程即可解算得到被喷涂平面与面阵CCD摄像机的相对位姿，从而完成对喷枪位姿的测量。

Description

一种嵌入式喷枪位姿实时测量装置及方法

技术领域

本发明涉及视觉测量和嵌入式图像处理领域，尤其涉及喷涂机器人喷枪位姿实时测量装置和方法。

背景技术

由于被喷涂表面形状通常具备较强的不规则性，而为了保证喷涂质量，需要保证在进行喷涂时喷枪与待喷区域之间平面保持适当的距离且二者相互垂直。为了达到上述目的，需要实时检测喷枪相对于待喷区域表面的姿态和距离，并据此对机械臂进行反馈控制，使喷枪处于理想的喷涂姿态和喷涂位置。

为检测喷枪与待喷表面区域之间的相对位置和姿态，需要在喷枪末端安装测距传感器，获得至少三个不在同一直线上点的距离信息，从而达到对喷枪与待喷涂部位的相对位置与姿态进行实时检测的目的。

视觉测量与被测对象无接触，而且具有体积小、重量轻等优点，非常适用于喷涂机器人喷枪位姿测量。国内外一些著名的机器人厂商，都提供有用于测量机器人位姿的视觉系统，如ABB公司的True View机器人视觉系统，英国Meta视觉公司的Meta-SCOUT系统，等等。但是目前用于测量位姿的机器人视觉系统大部分都是基于PC机和立体视觉实现的，系统集成度差；而立体视觉需要两个或以上的摄像机，系统体积较大；同时立体视觉处理计算量大，只依靠PC机软件实现，造成此类机器人视觉系统处理速度较慢，实时性较差。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种具有系统集成度高、体积小、重量轻、实时性好等优点，且适合喷涂机器人喷枪位姿实时测量的视觉测量系统。

为达到以上目的，本发明提供一种嵌入式喷枪位姿实时测量装置，所述装置的技术方案如下：所述测量装置通过安装支架与喷枪一起固接在喷涂机器人的机械臂末端，喷枪与测量装置之间的位姿相对固定，喷涂时，机械臂带动支架以及固定其上的喷枪和位姿测量装置一同运动，位姿测量装置实时检测自身相对于被喷涂物体的表面位姿，并换算成喷枪相对于被喷涂表面的位姿传送给机器人控制器，机器人控制器根据反馈信息对喷枪位置和姿态进行实时调整，以保证最佳的喷涂效果；

所述位姿测量装置含有一个面阵CCD摄像机，多个点状激光器以及一块图像处理卡，多个点状激光器不少于三个，其中：所述点状激光器的激光线出射端与被测喷涂物体表面相对放置，用于将激光线投射到被测喷涂物体的表面，在被测喷涂物体表面形成激光点；所述面阵CCD摄像机的镜头与被测喷涂物体表面相对放置，用于拍摄被测喷涂物体表面激光点的图像；所述图像处理卡与面阵CCD摄像机电气连接，图像处理卡处理面阵CCD摄像机所拍摄的激光点图像，确定每个激光点光斑中心在激光点图像中的二维位置坐标(u，v)，通过标定将激光点二维位置坐标转换成在面阵CCD摄像机坐标系中的三维坐标(x，y，z)，使用最小二乘法对激光点三维坐标进行平面拟合，该拟合平面的法线与面阵CCD摄像机坐标系Z轴的夹角即为面阵CCD摄像机与被测喷涂物体表面的相对姿态，该拟合平面与面阵CCD摄像机坐标系原点的距离即为面阵CCD摄像机相对于被测喷涂物体表面的距离，根据喷枪与面阵CCD摄像机相对的安装位姿，将面阵CCD摄像机相对于被测喷涂物体表面的姿态和距离通过坐标转换，换算成喷枪相对于被测喷涂物体表面的姿态和距离，完成喷枪位姿实时测量。

优选实施例，所述多个激光器使用六个点激光源，六个点激光源按照60度等间距沿圆周排列，面阵CCD摄像机位于由六个点激光源组成的圆周圆心。

优选实施例，位姿测量装置的安装位置高于喷枪的枪口处10cm-20cm并且置于喷枪运动方向的前侧20cm，高于喷枪的枪口用以保证所有的激光斑点均在CCD摄像机的视场范围内和防止喷枪在喷涂过程中的雾状涂料覆着于面阵CCD摄像机的镜头表面；位于喷枪运动方向前侧用于保证机器人控制器可以根据前馈信息对喷枪的位置和姿态进行实时调整。

优选实施例，图像处理卡使用基于数字信号处理器和现场可编程逻辑器件的嵌入式图像处理卡，所述现场可编程逻辑器件硬件实现计算量较大的底层图像处理，所述底层图像处理包括滤波、边缘提取、中心点二维坐标的确定，用于减轻后端处理器的处理的负担；所述数字信号处理器作为中央处理单元，用于控制图像处理卡的处理顺序、控制逻辑、高层算法处理以及与机器人控制器的通讯；所述嵌入式图像处理卡上图像信号的数据处理采用并行流水线的方式实现，图像信号采集即时被处理。

为达到以上目的，本发明提供一种使用嵌入式喷枪位姿实时测量装置的嵌入式喷枪位姿实时测量方法，该方法包括：

步骤S1：设置面阵CCD摄像机坐标系为全局坐标系；

步骤S2：激光点在图像中二维位置坐标(u，v)与三维坐标(x，y，z)关系方程参数的标定；

步骤S3：喷枪位姿实时测量的步骤：

步骤S3a：利用现场可编程逻辑器件内的高斯滤波硬件单元，对图像进行高斯平滑去除噪声；

步骤S3b：利用现场可编程逻辑器件内部的Canny算子硬件单元，对图像进行边缘提取，得到二值化后的斑点边缘图像；

步骤S3c：利用现场可编程逻辑器件内部的硬件单元，确定斑点中心的位置坐标(u，v)，即斑点中心处于图像中的第u列、第v行；

步骤S3d：利用数字信号处理器并通过标定的关系方程解算出激光点在面阵CCD摄像机坐标系下的三维坐标(x，y，z)；

步骤S3e：数字信号处理器利用六个光点的三维坐标，使用最小二乘法拟合出光点所在的被测喷涂物体表面的平面方程，从而解算出喷枪与被测喷涂物体表面的平面相对位置和姿态，同时将测量结果传送给机器人控制器。

优选实施例，所有测量步骤使用并行流水线的实现方式，所有步骤同步并行执行，图像信号采集即被处理。

优选实施例，所述将激光点二维位置坐标通过标定得到的关系方程转换成在面阵CCD摄像机坐标系中的三维坐标，关系方程由如下公式表示：

$x=\frac{e}{u-b}+d,$

$y=\frac{p}{v-n}+q,$

$z=\frac{a}{u-b},$

其中，x、y、z为激光光斑点在面阵CCD摄像机坐标系下的三维坐标，u、v为光斑点在光斑图像中的二维位置坐标，a、b、d、e、p、q均为与面阵CCD摄像机的内、外参数相关的常数，通过标定确定。

本发明的有益效果：本发明提供了一种喷枪位姿实时测量的装置和方法，将三维位姿测量转换成在二维图像中6个激光点中心位置的测量，无需立体视觉系统，不仅减小了测量系统的体积和重量，而且减小了视觉处理的计算量，同时使用了现场可编程逻辑器件(FPGA)硬件实现了图像处理的底层算法，保证了本测量装置在具有低功耗的同时还具有高实时性。因此本发明提供的测量装置不仅体积小、重量轻、功耗低，而且具有处理速度快，实时性高等优点，非常适合喷涂机器人喷枪位姿的实时测量。

附图说明

图1嵌入式喷枪位姿实时测量装置

图2测量装置安装示意图

图3测量装置标定示意图

图4测量装置测量过程示意图

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

本发明的基本思路是：为了保证喷涂机器人的喷涂质量，需保证喷枪与被喷涂表面保持一定的距离且相互垂直，为了达到这个目的需要实时测量喷枪与被喷涂表面的姿态和距离。目前用于机器人位姿测量的系统大部分基于立体视觉和PC机的视觉系统，但是此类系统普遍存在系统集成度差、体积大、重量大、实时性差等缺点。由于喷涂机器人的末端需要安装喷枪以及喷枪控制器等负载，对安装在其上的测量装置的体积、重量都有严格的要求，因此目前大多数机器人厂商提供的视觉测量系统不适合用于喷涂机器人喷枪的位姿实时测量。为了满足喷涂机器人喷枪位姿测量装置对体积、重量以及实时性的要求，本发明提供一种测量装置和方法，将位姿的三维测量转换成对六个激光点二维坐标的测量，仅需要一个面阵CCD摄像机和六个点状激光器，不仅大大减小了视觉系统的体积和重量，而且降低了图像处理的计算量，同时本装置采用一块基于DSP和FPGA的图像处理卡进行图像处理，使用硬件实现计算量较大的图像处理算法，在保证低功耗要求的同时保证了系统具有较高的实时性，因此本发明所提供的装置和方法非常适合喷涂机器人喷枪位姿的实时测量。

如附图1和图2示出喷涂机器人喷枪位姿实时测量装置，包括：六个点状激光器，一个面阵CCD摄像机以及一块基于DSP和FPGA的嵌入式图像处理卡。其中，

六个点激光源按照60度等间距沿圆周排列，面阵CCD摄像机位于位于六个激光器组成的圆周中心，用以检测点激光源发射至喷涂设备的被喷涂表面形成的六个激光点。面阵CCD摄像机将采集到的六个激光点图像以复合视频信号发送至基于DSP和FPGA的嵌入式图像处理卡，该嵌入式图像处理卡不但负责对于视频信号的采集过程进行管理、控制和存储，图像处理卡将复合视频信号转换成数字信号，得到六个激光点在图像中的位置坐标，将位置坐标代入标定得到的关系方程解算出激光点在面阵CCD摄像机坐标系下的三维坐标，使用最小二乘法对这六个三维坐标进行平面拟合，得到激光点所在的被喷涂表面在面阵CCD摄像机坐标系下的平面方程，从而得到面阵CCD摄像机与被喷涂表面的相对位姿，完成对喷枪位姿的测量并将测量数据通过串口或以太网口传送给机器人控制器。而且能够采用硬件方式实现相应的位姿解算算法，保证了图像处理的高实时性，同时将计算得到的位姿参数发送至机器人控制器。

位姿测量装置安置于喷枪运动方向前侧20cm处，以保证机器人控制器可以根据前馈信息对喷枪位置和姿态进行实时调整。位姿测量装置的安装位置将高于喷枪口处10cm-20cm，以保证得到较佳的斑点视觉感知效果和防止喷涂过程中的雾状涂料覆着于面阵CCD摄像机镜头表面。

附图2给出了本发明测量装置相对于喷枪、机器人机械臂的具体安装位置示意图，其中21为喷涂机器人的机械臂，22为喷枪，23为位姿测量装置，24为安装支架，将喷枪与测量装置一同固结在喷涂机器人的机械臂末端，喷枪与测量装置的相对位姿固定，且保证测量装置位于喷枪运动方向前侧20cm，高于喷枪口10cm-20cm，25为待喷涂装备的表面。

本发明提供的检测装置采用的相关器件参数如下：

点激光发射器：选用RD65005G3点状红光激光器其主要技术参数为：斑点尺寸小于1mm；波长650nm；工作电压为直流12V；工作电流小于30mA；光功率5mW；其柱状尺寸为直径10mm，高27mm。

面阵CCD摄像机：选用WAT-250D面阵CCD摄像机具体参数为：1/3英寸CCD，有效像素为440K，帧频为25fps，相机尺寸为50mm(L)×34mm(W)×34mm(H)，重量约90g。

基于DSP和FPGA的嵌入式图像处理卡：使用FPGA硬件实现计算量较大的底层图像处理，大大减轻DSP进行高层图像处理的计算量。系统不仅集成度高、功耗低，而且具有很高的实时性，同时具有多种数据传输接口，可以和多种喷涂机器人控制器相连接，具体参数为：DSP为TI公司的TMS320VC5502，具有300MHz系统时钟，64Kbyte片内RAM以及多种片上外设，可以实现多种高层图像理解算法；FPGA为Altera公司65nm工艺的EP3C40F484，该芯片具有丰富的硬件资源，包括40K逻辑单元(LE)、1.61Mbit片内RAM、126个18×18硬件乘法器以及4个PLL单元等，充分保证了较为复杂的图像处理算法的硬件需求。FPGA还外接一组由2个16bit拼接成的256KX32bit的快速SRAM，用于FPGA硬件图像处理的缓存，FPGA与SRAM通讯的带宽不低于3Gbps；嵌入式图像处理卡与面阵CCD摄像机的接口为CVBS复合视频接口，嵌入式图像处理卡与机器人控制器的通讯接口为RS232/485接口或者10/100M以太网接口；板卡的尺寸为140mm×100mm。

本发明还提供了一种喷枪位姿的实时测量方法，该方法包括：

设置全局坐标：将面阵CCD摄像机坐标系作为全局坐标系；

标定每个激光器投射到靶标上的光点在图像中的二维位置坐标(u，v)与其在面阵CCD摄像机坐标系中的三维坐标(x，y，z)的关系方程；

在实际测量时，首先利用图像处理技术计算出每个光点中心在图像中的二维位置坐标(u，v)，再代入该光点对应的关系方程得到三维坐标，这样就得到了六个光点在面阵CCD摄像机坐标系下的三维坐标，利用最小二乘法原理，对这六个三维坐标在面阵CCD摄像机坐标系下进行平面拟合，得到六个激光点所在平面在摄像头坐标下的平面方程。通过该平面方程即可得到面阵CCD摄像机相对于被喷涂表面的位姿。

本发明提供的喷枪位置实时测量方法的具体介绍如下：

首先介绍标定过程。

附图3所示的是对检测装置中的一个激光点标定的结构示意图，其他光点的标定原理相同。附图3中的31为点状激光器；32为面阵CCD摄像机镜头；33为面阵CCD摄像机；34为用于标定的靶标，安装在一个滑动导轨上，可以在测量范围内移动；35为固定的参考平面，为了测量方便在导轨上做的标识，实际不存在；36为滑动导轨。标定步骤如下：

S1.1设定全局坐标系，将面阵CCD摄像机坐标系设为全局坐标系，以下所述坐标均指的是在全局坐标系下的坐标。

S1.2推算光点三维坐标的表达式，具体方法如下：

假设激光器发射的激光线上的任意一个激光点P的坐标为(x，y，z)，P点对应图像上的点记为P′，P′在图像中的位置记为(u，v)，即P′位于图像的第u列、第v行。根据小孔成像原理，(u，v)与(x，y，z)的对应关系为

$\left[\begin{array}{c}u\\ v\\ 1\end{array}\right]=\frac{1}{z}\left[\begin{array}{cccc}{f}_x& 0& u_0& 0\\ 0& f_y& v_0& 0\\ 0& 0& 1& 0\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}x\\ y\\ z\\ 1\end{array}\right]---\left(1\right)$

其中f_x、f_y、u₀、v₀为面阵CCD摄像机内参数(可通过对面阵CCD摄像机标定得到)，由上式可得：

$u=\frac{{\mathrm{xf}}_x}{z}+u_0---\left(2\right)$

$v=\frac{{\mathrm{yf}}_y}{z}+v_0---\left(3\right)$

假设激光线与面阵CCD摄像机成像平面的夹角为α，交点为(x₀，y₀，z₀)，激光线在面阵CCD摄像机成像平面的投影与面阵CCD摄像机坐标系的X轴夹角为β，利用三角关系可得：

$x=\frac{z}{\mathrm{tg\α}}\cos \mathrm{\β}+x_0---\left(4\right)$

$y=\frac{z}{\mathrm{tg\α}}\sin \mathrm{\β}+y_0---\left(5\right)$

将式(4)代入式(2)可得：

$z=\frac{f_x{x}_0}{u-u_0-f_x\frac{\cos \mathrm{\β}}{\mathrm{tg\α}}}$

令a＝f_xx₀，

得到：

$z=\frac{a}{u-b}---\left(6\right)$

将式(5)代入式(3)得：

$z=\frac{f_y{y}_0}{v-v_0-f_y\frac{\sin \mathrm{\β}}{\mathrm{tg\α}}}$

令m＝f_yy₀，

得到：

$z=\frac{m}{v-n}---\left(7\right)$

式(6)和式(7)中z为点到光心平面的距离，由于很难确定光心平面的精确位置，所以z值无法精确测量。引入一个固定的参考平面，与光心平面的距离设为c，光点与参考平面的距离可以精确测量，设为z′，则：

$z^{\′}=z+c=\frac{a}{u-b}+c---\left(8\right)$

$z^{\′}=z+c=\frac{m}{v-n}+c---\left(9\right)$

S1.3将靶标在测量范围内(记为S，单位为mm)以1mm间距移动，在靶标的第i位置处(i＝1...S/1)：首先利用图像处理计算出光点在图像中的位置，即u_i和v_i的值；然后利用高精度标尺测量光点到参考平面的距离，即z′_i的值。

S1.4将所有u_i、v_i和z′_i代入式(8)和式(9)，估算出参数a、b、c、m、n，从而确定光点X、Y和Z轴坐标与在图像中位置的关系式如下：

$x=\frac{e}{u-b}+d---\left(10\right)$

其中， $e=\frac{a(b-u_0)}{f_x},$ $d=\frac{a}{f_x}$

$y=\frac{p}{v-n}+q---\left(11\right)$

其中， $p=\frac{m(n-v_0)}{f_y},$ $q=\frac{m}{f_y}$

式(6)、式(10)、式(11)即为激光点在图像中的二维位置坐标(u，v)与在面阵CCD摄像机坐标系下三维坐标(x，y，z)的关系方程，至此完成标定工作。

系统完成标定后即可安装到喷涂机器人上进行喷枪位姿的实时测量。下面结合附图4对本发明装置的测量过程说明如下：

S2.1系统初始化。上电后首先完成DSP和FPGA的自身初始化工作，然后由DSP初始化图像采集模块与机器人通讯模块。

S2.2FPGA图像预处理。FPGA内使用硬件实现了高斯滤波、Canny边缘检测算法(具体实现方法参看论文“自适应阈值的边缘检测算法及其硬件实现”，系统工程与电子技术，2009年1月第1期)。面阵CCD摄像机输出的光点图像经过AD转换后送入FPGA。在FPGA内首先对图像进行高斯平滑去除图像中的噪声，然后利用Canny算子得到二值化的光斑边缘图像，利用光斑边缘图像确定光斑的质心，并将光斑质心位置作为光斑在图像中的位置。FPGA将六个光斑位置值(u，v)通过DSP的扩展存储器接口EMIF传送给DSP。

S2.3DSP解算喷枪相对于被测平面的位姿。DSP首先将光斑位置(u，v)代入式(6)、式(10)和式(11)，分别求出光斑的Z轴、X轴和Y轴坐标，再利用最小二乘法对这六个三维坐标进行平面拟合，得到被测平面在面阵CCD摄像机坐标系下的平面方程，从而得到喷枪相对于被测平面的位置和姿态。DSP通过串口或以太网口将喷枪位姿信息传送给机器人控制器。

整个测量过程使用并行流水线的实现方式，所有视频信号采集即被处理，因此本发明提供的测量装置是实时测量的。

以上所述，仅为本发明中的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内，可理解想到的变换或替换，都应涵盖在本发明的权利要求书的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种嵌入式喷枪位姿实时测量装置，其特征在于，该测量装置通过安装支架与喷枪一起固接在喷涂机器人的机械臂末端，喷枪与测量装置之间的位姿相对固定，喷涂时，机械臂带动支架以及固定其上的喷枪和位姿测量装置一同运动，位姿测量装置实时检测自身相对于被喷涂物体的表面位姿，并换算成喷枪相对于被喷涂表面的位姿传送给机器人控制器，机器人控制器根据反馈信息对喷枪位置和姿态进行实时调整，以保证最佳的喷涂效果；

所述位姿测量装置含有一个面阵CCD摄像机，多个点状激光器以及一块图像处理卡，多个点状激光器不少于三个，其中：

所述点状激光器的激光线出射端与被测喷涂物体表面相对放置，用于将激光线投射到被测喷涂物体的表面，在被测喷涂物体表面形成激光点；

所述面阵CCD摄像机的镜头与被测喷涂物体表面相对放置，用于拍摄被测喷涂物体表面激光点的图像；

图像处理卡与面阵CCD摄像机电气连接，图像处理卡处理面阵CCD摄像机所拍摄的激光点图像，确定每个激光点光斑中心在激光点图像中的二维位置坐标(u，v)，通过标定将激光点二维位置坐标转换成在面阵CCD摄像机坐标系中的三维坐标(x，y，z)，使用最小二乘法对激光点三维坐标进行平面拟合，该拟合平面的法线与面阵CCD摄像机坐标系Z轴的夹角即为面阵CCD摄像机与被测喷涂物体表面的相对姿态，该拟合平面与面阵CCD摄像机坐标系原点的距离即为面阵CCD摄像机相对于被测喷涂物体表面的距离，根据喷枪与面阵CCD摄像机相对的安装位姿，将面阵CCD摄像机相对于被测喷涂物体表面的姿态和距离通过坐标转换，换算成喷枪相对于被测喷涂物体表面的姿态和距离，完成喷枪位姿实时测量。

2.根据权利要求1所述的嵌入式喷枪位姿实时测量装置，其特征在于，所述多个激光器使用六个点激光源，六个点激光源按照60度等间距沿圆周排列，面阵CCD摄像机位于由六个点激光源组成的圆周圆心。

3.根据权利要求1所述的嵌入式喷枪位姿实时测量装置，其特征在于，位姿测量装置的安装位置高于喷枪的枪口处10cm-20cm并且置于喷枪运动方向的前侧20cm，高于喷枪的枪口用以保证所有的激光斑点均在CCD摄像机的视场范围内和防止喷枪在喷涂过程中的雾状涂料覆着于面阵CCD摄像机的镜头表面；位于喷枪运动方向前侧用于保证机器人控制器可以根据前馈信息对喷枪的位置和姿态进行实时调整。

4.根据权利要求1所述的嵌入式喷枪位姿实时测量装置，其特征在于，图像处理卡使用基于数字信号处理器和现场可编程逻辑器件的嵌入式图像处理卡，所述现场可编程逻辑器件硬件实现计算量较大的底层图像处理，所述底层图像处理包括滤波、边缘提取、中心点二维坐标的确定，用于减轻后端处理器的处理的负担；所述数字信号处理器作为中央处理单元，用于控制图像处理卡的处理顺序、控制逻辑、高层算法处理以及与机器人控制器的通讯。所述嵌入式图像处理卡上图像信号的数据处理采用并行流水线的方式实现，图像信号采集即时被处理。

5.一种使用权利要求1所述嵌入式喷枪位姿实时测量装置的嵌入式喷枪位姿实时测量方法，其特征在于，该方法包括步骤如下：

步骤S1：设置面阵CCD摄像机坐标系为全局坐标系；

步骤S2：激光点在图像中二维位置坐标(u，v)与三维坐标(x，y，z)关系方程参数的标定；

步骤S3：喷枪位姿实时测量的步骤：

步骤S3a：利用现场可编程逻辑器件内的高斯滤波硬件单元，对图像进行高斯平滑去除噪声；

步骤S3b：利用现场可编程逻辑器件内部的Canny算子硬件单元，对图像进行边缘提取，得到二值化后的斑点边缘图像；

步骤S3c：利用现场可编程逻辑器件内部的硬件单元，确定斑点中心的位置坐标(u，v)，即斑点中心处于图像中的第u列、第v行；

步骤S3d：利用数字信号处理器并通过标定的关系方程解算出激光点在面阵CCD摄像机坐标系下的三维坐标(x，y，z)；

步骤S3e：数字信号处理器利用六个光点的三维坐标，使用最小二乘法拟合出光点所在的被测喷涂物体表面的平面方程，从而解算出喷枪与被测喷涂物体表面的平面相对位置和姿态，同时将测量结果传送给机器人控制器。

6.如权利要求5所述的嵌入式喷枪位姿实时测量方法，其特征在于，所有测量步骤使用并行流水线的实现方式，所有步骤同步并行执行，图像信号采集即被处理。

7.根据权利要求5所述的喷枪位姿实时测量方法，其特征在于：所述将激光点二维位置坐标通过标定得到的关系方程转换成在面阵CCD摄像机坐标系中的三维坐标，关系方程由如下公式表示：

$x=\frac{e}{u-b}+d,$

$y=\frac{p}{v-n}+q,$

$z=\frac{a}{u-b},$

其中，x、y、z为激光光斑点在面阵CCD摄像机坐标系下的三维坐标，u、v为光斑点在光斑图像中的二维位置坐标，a、b、d、e、p、q均为与面阵CCD摄像机的内、外参数相关的常数，通过标定确定。

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