基于激光跟踪仪折射补偿的三维模体定位精度原位检测方法

提出了基于激光跟踪仪折射补偿的三维模体定位精度原位检测方法,建立了ADM和IFM测距误差补偿与靶球空间位置坐标求解模型,进行了理论模型验证实验与三维模体定位精度检测对比实验,实现了激光跟踪仪在玻璃介质下的高精度测量。实验结果表明:X、Y、Z坐标补偿前后的平均偏差分别由3.410mm、0.407mm、1.732mm减小到0.022mm、0.015mm、0.035mm,相邻点距离的平均偏差由0.266mm减小到0.017mm,与空气中激光跟踪仪的测量精度相当。在此基础上,以无玻璃遮挡的悬挂式检测方法为基准,两种方法测得的定位误差基本吻合。最后,利用蒙特卡洛法分析得到相邻点距离测量误差的标准差为0.012mm,满足检测要求。     

拟合激光陀螺数学模型的方法研究…

在分析激光陀螺的数学模型和三欠样条函数拟合原理的基础上,针对俄罗斯某型低精度激光陀螺实际输入－输出特性曲线的数据,应用三次样条合方法进行分析处理,推导出了适用于非线性工作范围误差补偿且实际陀螺特性的数学模型。本文所提方法可用于工作区线性化较差,工作精度低的激光陀螺的精度补偿。     

利用激光跟踪仪检测全站仪标准基线长度可行性分析

现行的GB/T 16789-2019《比长基线测量规范》规定全站仪测距长度基线场采用因瓦基线尺测量的方法进行检定,其过程繁琐,且成本较大.通过对激光跟踪仪距离测量精度的分析和检测实验结果,对比了同一个标准基线场分别利用激光跟踪仪测量和因瓦基线尺测量的结果及其若干项精度指标,以及通过对比用两种基线长度分别计算出的若干台高精度智能型全站仪的加乘常数及其中误差,论证了激光跟踪仪的长度测量精度是可以满足全站仪测距长度基线场检定的要求,且精度比因瓦基线尺测量的结果更高,测量效率也大为提高.     

激光跟踪仪系统测量不确定度预测方法研究

针对测量系统的测量不确定度预测问题,将现代信息论的思想应用于激光跟踪仪测量系统的测量不确定度分析与预测中,采用现代信息论中的时间序列自回归模型(AR模型)建立测量系统不确定度预测模型,揭示测量系统的结构与规律,对测量系统进行预测分析,提高测量系统的测量精度.通过建立基于AR模型的激光跟踪仪测量系统的测量不确定度预测模型,对激光跟踪仪系统的测距误差进行了预测分析.仿真实验表明,基于AR模型的测量系统的测量不确定度预测模型具有良好的精度,而且该模型预测分析数据具有可靠性.     

基于涡流检测信号的金属曲面距离测量方法研究

为提高曲面试件的涡流测距精度,提出一种基于涡流信号差值的测距修正方法。该方法通过研究不锈钢平板试件与曲面试件涡流信号的不同,拟合计算出曲面涡流信号和平面涡流信号之间差值与曲面试件曲率的定量关系。利用这一函数关系,对不同曲率试件的测量结果进行补偿,可修正由于试件存在曲面造成的测量误差。通过实验进行可行性验证,对平板试件与不同直径轴件的测距结果进行误差分析。结果表明:相比于直接进行曲面涡流测距的传统手段,该方法将曲面试件测距误差降低60%以上,显著提高曲面测距精度,可应用于金属曲面涡流测距。     

基于速度三角波的激光跟踪仪动态定位误差校准技术的研究北大核心CSCD

激光跟踪仪作为大尺寸精密坐标测量仪器,其动态定位误差精度备受关注。而其校准技术还停留在静态校准和动态跟踪性能校准的状态下。在少有对激光跟踪仪动态定位误差校准的前提下,通过对激光跟踪仪的误差分析,提出了基于速度三角波的激光跟踪仪动态定位误差校准方法,并对校准模型中运动目标的规律和运动轨迹进行了分析,设计了激光跟踪仪校准实验。实验结果论证了校准方案的可行性和必要性,对最大测量速度赋予了更为详细的定义。     

广角镜头桶形畸变的样条函数修正方法

为了修正广角镜头的桶形畸变,本文提出了一种基于样条函数的修正方法.依据镜头桶形畸变产生的物理机制,本文首先制作了一个同心圆标定模板并用该模板对广角镜头进行标定.然后利用样条函数的光滑性和桶形畸变的径向连续性,采用三次样条函数拟合桶形畸变规律.最后,用该样条函数拟合的桶形畸变规律对同一个视觉系统拍摄的变形图像进行恢复.在实验中,该方法能够对畸变图像进行快速恢复并表现出良好的效果.因此对于固定焦距视觉系统,在不考虑视觉系统具体参数的情况下,新的方法能够快速有效地对广角镜头桶形畸变进行修正.     

基于最小PDOP的跟踪仪顺次多站测量站位优化

工业机器人进行大型构件加工时，精确测量机器人与大型构件的相对位置关系是保证加工质量的关键。采用单台激光跟踪仪顺次多站法进行测量时，为了提高测量精度，充分考虑了激光跟踪仪的位置误差，对激光跟踪仪站位优化进行了研究。首先，探讨了激光跟踪仪测量误差主要来源，分析了顺次多站法测量原理；然后，基于最小位置精度衰减因子(PDOP)的方法进行了激光跟踪仪站位的优化，并给出了各站位位置测量精度最优的求解算法。最后，进行了站位优化前后的验证实验，结果表明：优化站位后测量系统的测量精度可提高50%以上，验证了站位优化方法的有效性。     

利用激光跟踪仪验证立罐基圆围尺测量的准确性

为了验证立罐基圆围尺测量的准确性,本文在环境条件比较好的某试验用立式金属罐内,利用微米级测量准确度的激光跟踪仪,采用比较先进的B-样条内插数据处理方法,开展了激光跟踪仪立罐基圆测量试验。试验结果表明,高精度激光跟踪仪测量结果验证了围尺法因罐体"非圆"变形,存在计算模型误差,所得基圆面积的准确度相对来讲并不很高,甚至不如全站仪坐标拟合半径的测量方法。     

口腔颌面锥形束CT成像质量检测方法的研究

为了验证立罐基圆围尺测量的准确性,本文在环境条件比较好的某试验用立式金属罐内,利用微米级测量准确度的激光跟踪仪,采用比较先进的B-样条内插数据处理方法,开展了激光跟踪仪立罐基圆测量试验。试验结果表明,高精度激光跟踪仪测量结果验证了围尺法因罐体"非圆"变形,存在计算模型误差,所得基圆面积的准确度相对来讲并不很高,甚至不如全站仪坐标拟合半径的测量方法。     

面向机器人标定的单激光跟踪仪顺序多站式测量系统建模与分析

为实现大型串联工业机器人的高精度标定,搭建了一种单激光跟踪仪的顺序多站式测量系统。该系统仅需单台激光跟踪仪,先后在不同的基站位置对工业机器人的末端位置进行独立测量,并基于多边测量方法计算机器人的末端位置。计算过程中仅需激光跟踪仪的距离信息,有效地优化了末端位置的测量不确定度。首先,建立了该测量系统的仿真模型,深入地分析了测量点的数量与分布形状、测量距离以及工业机器人定位精度等因素对系统测量精度的影响;然后,依据分析结果确定单激光跟踪仪顺序多站式测量系统的搭建方案。实验结果表明:该系统在2.5m距离上的测量误差仅为0.023mm,优于激光跟踪仪的测量精度,满足大型串联工业机器人参数标定的测量精度要求。     

Cubic spline boundary elements

The boundary integral method is formulated and applied using cubic spline interpolation along the boundary for both the geometry and the primary variables. The cubic spline interpolation has continuous first and second derivatives between elements, thus allowing the accurate calculation of derivative dependent functions (on the boundary) such as velocity in potential flow. The spline functions also smooth the geometry and can represent curved sections with fewer nodes. The results of numerical experiments indicate that the accuracy of the boundary integral equation method is improved for a given number of elements by using cubic spline interpolation. It is, however, necessary to use numerical quadrature. The quadrature slows calculation and/or degrades the accuracy. The numerical experiments indicate that most problems run faster for a given accuracy using linear interpolation. There seems to be a class of problems, however, which requires higher order interpolation and/or continuous derivatives for which the cubic spline interpolation works much better than linear interpolation.     

基准转换标准器在多系统集成中的应用

使用经纬仪、激光跟踪仪进行协同测量时需要对不同测量系统的测量基准进行基准转换,传统基准转换手段较为繁琐耗时。针对此问题,设计了一种新型便携式基准转换标准器,该标准器由基准转换组件、转向组件和三脚架组成,通过基准板上的测量靶点及立方镜构建坐标系,实现基准转换。经验证:该标准器在不同姿态下的平均位置偏差小于0.01 mm,利用基准转换标准器验证了经纬仪系统定位孔中心点的测量偏差均小于0.06 mm,立方镜法矢量的平均绝对偏差小于0.0043°。结果表明,该标准器操作方便快捷,能够满足不同工况下经纬仪与激光跟踪仪协同测试的基准转换需求,具有应用推广价值。     

激光跟踪仪测角误差的位移标定法

提出了激光跟踪仪测角误差的位移标定方法,通过在跟踪仪的切向位置上引入标准位移量,根据余弦定理对跟踪仪的角度码盘的误差进行标定.在小位移的情况下,跟踪仪角度的变化量很小,由此引入的非线性误差可以忽略,测角误差可以通过位移误差直接反映出来,当给定的标准位移测量不确定度已知时,其角度标定的不确定度可以直接估算出来.     

基于多基站激光跟踪仪的机器人位姿精度测试方法

针对机器人末端位姿精度测试的需求,提出了基于多基站激光跟踪仪的测试方法。该方法采用三靶球测量方案,通过非线性最小二乘法求解转站参数,并融合多基站测量数据实现机器人末端位姿精度的测试。通过直线导轨和转台标准器对该方法的测试效果进行实验验证,结果显示相对于单基站激光跟踪仪的测试方法,三基站测量的定位精度提升了38.5%,定点重复精度提升了42.2%。将该多基站测试方案在型号为IRB14000的工业机器人上进行了试验,根据工业机器人性能规范及其试验方法国标(GB/T 12642)要求进行操作,得到了机器人位姿精度的测试结果,证明了该多基站测试方案的可行性。     

On the comparison of bilinear, cubic spline, and fuzzy interpolation techniques for robotic position measurements

This paper describes a novel technique for position error compensations of robots based on a fuzzy error interpolation method. A traditional robot calibration implements either model or modelless methods. The compensation of position error in a model-less method is to move the robot's end-effector to a target position in the robot workspace, and to find the target position error online based on the measured neighboring four-point errors around the target position. For this purpose, a stereo camera or other measurement device can be used to measure offline the position errors of the robot's end-effector at predefined grid points. By using the proposed fuzzy error interpolation technique, the accuracy of the position error compensation can be greatly improved, which is confirmed by the simulation results given in this paper. A comparison study among various interpolation methods, such as bilinear, cubic spline, and the fuzzy error interpolation technique is also made via simulation. The simulation results show that more accurate compensation results can be achieved using the fuzzy error interpolation technique compared with its bilinear and cubic spline counterparts.     

一种通用的工业机器人位姿检测方法

为满足带有不同末端执行器的工业机器人系统的绝对位姿检测需求,提出一种通用的检测方法。其基本原理是以激光跟踪仪测量固定在机器人末端的4个参考点从而间接测量机器人的绝对位姿,并与指令位姿比较实现机器人位姿准确度和位姿重复性检测;其中,参考点坐标及机座坐标系通过多姿态约束同步标定,并设计非线性标定算法。通过末端带有制孔执行器的KUKA KR210 R2700工业机器人的位姿检测实验表明：该检测方法的准确性可满足机器人位姿检测的需要,且无需特殊的机械工装,具有良好的通用性;基于多姿态约束的非线性标定方法具有良好的鲁棒性,可有效的减小因机器人运动模型不准确引起的标定误差。     

多点称重法测量质心误差修正

为了提高多点称重法测质心时的测量准确度,提出一种采用总体最小二乘法修正称重传感器受力点坐标的方法。首先,分析了多点称重法测量质心的原理,影响质心测量结果的主要误差源;其次,将标准件的形心坐标作为其质心的相对真值,并将该值用来修正称重传感器受力点的坐标;再次,改变标准件在质心测量设备上5个以上位置,采用激光跟踪仪测量标准件的形心坐标并转换到测量坐标系下,采用总体最小二乘法计算出称重传感器受力点的坐标;最后,测量标准件的质心进行验证。实验结果表明,修正后的设备质心测量误差≤0.1mm,可以通过修正称重传感器的受力点坐标,实现质心的高精度测量。