基于复合标定和极限学习机的关节臂式坐标测量机残差建模及补偿

运动学标定是提高关节臂式坐标测量机精度的主要方法，但运动学标定后的残余误差对其测量精度和稳定性仍有很大影响。本文提出一种基于复合标定和极限学习机的关节臂式坐标测量机残差建模及补偿方法，以提高关节臂式坐标测量机的测量精度。首先，在关节臂式坐标测量机运动学建模和误差建模的基础上，建立了运动学参数辨识模型，并依次进行角度参数辨识、长度参数辨识和长度参数等比例缩放的复合辨识，完成了七自由度关节臂式坐标测量机的运动学标定。其次，通过对标定后残余误差图谱的分析，发现残余误差与测量构型有关联，进而构建了以测量摆角、仰角、距离和转角为变量的测量构型。由于测量构型变量与残余误差存在强非线性关系，提出一种基于极限学习机的残余误差预测和补偿方法。通过实验对本文所提模型及方法的有效性进行验证，结果表明：进行残差修正后关节臂式坐标测量机的单点测量误差最大值由0.061 mm下降到0.044 mm，误差均值由0.023 mm下降到0.017 mm，误差标准差由0.011mm下降到0.007 mm；长度测量误差最大值由0.137 mm下降到0.074 mm，误差均值由0.033 mm下降到0.021 mm、误差标准...     

关节臂在光热项目摇摆支架测量中的应用

承制的光热项目上关键零部件摇摆支架技术复杂,主要体现在形位公差和空间尺寸精度要求高、待测参数多、工件数量庞大。运用传统测量手段和固定式三坐标机都无法兼顾测量的准确性和效率。介绍了关节臂式测量机的结构原理,分析比较了关节臂式测量机与固定式三坐标测量机以及常规测量手段在测量精度、测量效率、测量便捷性三个方面的区别。应用关节臂式测量机测量光热项目摇摆支架尺寸偏差、平行度、垂直度、对称度等形位公差。重点介绍了测量过程中采样方式和采样注意事项,并通过建立测量模板达到快速测量的目的。     

基于关节臂测量机逆向建模功能的锥面厚度尺寸测量

常用外径千分尺测量锥面结构的零部件的锥面厚度，但该测量方法难以测量结构复杂或大尺寸锥形件的壁面厚度。提出了一种基于关节臂式测量机逆向建模功能的锥面厚度尺寸测量方法，利用关节臂式测量机的逆向建模功能，通过测量探头与锥形面接触位置相对于另一锥面的法向距离，实现大尺寸复杂结构锥形件的厚度尺寸测量。     

关节式坐标测量机静力结构误差分析

利用ANSYS Workbench软件对关节式坐标测量机的测量臂和关节分别进行了静力结构仿真。根据仿真结果分析和计算测量臂和关节受力产生形变时对关节式坐标测量机的最终测量结果的影响。研究结果表明,测量臂和关节受力产生的形变对关节式坐标测量机的最终测量结果产生的影响很小。     

关节臂式坐标测量机测量力误差分析及补偿

针对接触测量力对关节臂式坐标测量机(AACMM)测量精度的影响展开研究。对测量力引起的长度测量误差进行理论和实验分析,得到测头与被测件的局部变形、测杆的弯曲变形是影响关节臂式坐标测量机测头精度的主要因素。建立了关节臂式坐标测量机测头与被测件的局部变形、测杆的弯曲变形的数学模型,并对测量结果进行了测量力误差补偿。实验结果研究表明,测量力引起的误差对接触式关节臂式坐标测量机测量精度影响很大。通过本研究成果,可在很大程度上补偿测量力引起的误差:平均长度测量误差降低82%左右,最大误差降低约47μm,有效地提高了关节臂式坐标测量机的测量精度。     

关节臂式坐标测量机的运动学与工作空间分析

关节臂式坐标测量机的运动学理论模型和工作空间是其机械结构优化和精度分析的基础。首先利用D-H法建立关节臂式坐标测量机运动学理论模型,并在SolidWorks二次开发的基础上进行了运动学三维仿真以验证所建理论模型是否正确。然后,采用蒙特卡洛法对其工作空间分析仿真,得到了关节臂式坐标测量机的工作空间点云图。最后,利用层切法和边界扩展更精确地计算出该工作空间的体积,为结构优化提供支持。仿真结果表明关节臂式坐标测量机测量空间分布均匀,无空腔,满足实际测量要求。     

便携测量技术在轨道交通门系统中的应用

介绍了关节臂式坐标测量机的测量原理和使用方法,采用Denavit-Hartenbeng方法建立关节臂测量机的理想数学模型。通过对测量数据与理论值的偏差计算,对坐标系进行平移和旋转匹配,使测量数据尽可能地包容曲面CAD模型,从而较好的解决了曲面匹配问题。关节臂测量机使在线测量更加方便快捷,它与传统的正交三坐标测量机相比具有高度灵活性,关节臂测量机改变了人们对坐标测量的理解。以门系统试验台架为例,阐述了关节臂测量机在轨道交通门系统安装、调试中的应用。     

关节臂测量机蛙跳功能的使用

正1.关节臂测量机介绍关节臂测量机是一种便携式的测量仪器,主要由关节臂、测头、底座和电池等组成。它模拟人的手臂运动方式用测头触碰各个待测点,用无线方式将数据传输到电脑中,通过专业软件进行数据处理,具有体积小、使用方便及性价比高的特点。我公司引进的关节臂测量机各轴采用了绝对编码器,消除了以往对编码器复位的要求,开机即可开始测量,缩短了测量前的准备时间。2.蛙跳测量过程待测工件为拌和机转子,待测量的关键尺寸为:两止口距离2 232-0.5-1.0mm、两止口轴线同轴度0.15 mm(见图1)。由于测量范围的限制,无法一     

基于改进模拟退火算法的关节臂式坐标测量机参数辨识

结构参数误差是影响关节臂式坐标测量机精度的主要因素之一,精确辨识其结构参数可以有效地提高测量机的精度。建立基于Denavit-Hartenberg模型的六自由度关节臂式坐标测量机坐标变换方程,分析基于锥孔的参数辨识原理,提出一种改进的模拟退火算法用于测量机的结构参数辨识,该算法在接近最优解时将减小搜索范围以提高搜索效率和求解精度,并保留中间过程的最优解。以单点重复精度为目标函数,利用改进的模拟退火算法对研制的六自由度关节臂式坐标测量机的结构参数进行辨识。实验结果表明,经过参数辨识后,测量机的单点重复精度提高了7.87倍,长度测量精度提高了5.59倍。     

运用改进的教学-模拟退火算法辨识关节臂式三坐标测量机的结构参数

为了提高关节臂式三坐标测量机的精度，降低其运动不确定度，提出了一种改进的教学-模拟退火混合优化算法来辨识其结构参数并补偿其误差，从而提高其精度。分析了教学算法(teaching-learning-based optimization, TLBO)的优缺点并对其进行改进从而得到改进的教学算法；提出了一种收敛精度转换准则，将改进的教学算法(modified TLBO, mTLBO)和模拟退火算法(simulated annealing, SA)融合得到改进的教学-模拟退火算法(mTLBO-SA);基于此理论和单点重复率误差实验，分别用TLBO、SA和mTLBO-SA对关节臂式三坐标测量机的结构参数进行了辨识；分别用辨识前后的关节臂式三坐标测量机再次进行单点重复率误差实验，并比较相应的实验结果。实验结果表明，所提算法能有效且高效地辨识关节臂式三坐标测量机的结构参数，进而有效提高其定位精度，降低其运动不确定度。     

关节臂式测量机校准装置研究及测量结果不确定度评定

关节臂式测量设备是一种便携式且通用性强的测量系统,广泛应用于航空航天、整车及零部件、造船等机械加工行业。目前我们对关节臂的校准采用的方法为传统的“量块法”,用关节臂测头接触量块两端工作面,通过测量软件对测量值与标准量块偏差值相比对的方式进行校准。但量块最长为1000mm,且无法拼接,无法实现关节臂测量机全范围校准,实用性不高。     

自驱动关节臂坐标测量机臂杆变形静态误差预测模型

自驱动关节臂坐标测量机关节上增加了驱动电机、减速器等器件,受重力作用导致杆件弹性变形,由此带来的测量误差不容忽略。基于旋量指数积公式建立了自驱动关节臂坐标测量机测量模型,建立了关节重力坐标系间变换矩阵表达式。因臂杆具有柔性,提出了自驱动关节臂坐标测量机静态变形误差预测模型。对自驱动关节臂坐标测量机三种典型姿态的臂杆变形误差进行预测,利用ANSYS Workbench软件进行有限元静力学仿真。设计研制了自驱动关节臂坐标测量机臂杆变形等效实验样机,进行了臂杆变形检测实验,实验结果表明,经臂杆变形误差预测模型修正后,变形误差减少了88%左右。仿真和实验的结果表明该研究可使自驱动关节臂坐标测量机的测量精度有效提高。     

Hexagon推出ROMER绝对关节臂

2010年4月21日,Hexagon计量产业集团面向全球市场推出其新一代的ROMER便携式三维关节臂测量机——ROMER绝对关节臂,这是迄今为止ROMER推出的精度最高的关节臂测量机。ROMER绝对关节臂,第一次在关节臂上采用绝对编码器技术,从而有效简化检测过程,该技术消除了之前对编码器初始化的要求,现在,用户只需启动设备就可以开始测量。     

关节臂式坐标测量机数据采集系统的研制

研制了一种关节臂式坐标测量机多参数数据采集系统。在测量机的关节和臂身处分别设置由角度传感器、温度传感器、应变传感器以及单片机组成的智能传感器单元，各传感器单元由RS485总线进行连接，并通过RS485-USB接口与PC机进行通信。单片机完成各个传感器数据的采集并将数据上传到PC机；PC机程序由虚拟仪器开发平台LabVIEW完成，实现与单片机间的通信和数据处理，并通过动态链接库将坐标数据传送到标准三坐标测量软件POSCOM。实验表明，该测量系统能够很好地完成关节臂式坐标测量机的数据采集任务。     

关节臂式坐标测量机角度传感器偏心参数辨识

对关节臂式坐标测量机中圆光栅角度传感器分度盘安装存在的偏心误差进行修正,可以有效提高测量机的测量精度。为了实现坐标测量机动态、实时的现场标校,建立了一种六自由度关节臂式坐标测量机的坐标系统,分析了圆光栅分度盘的安装偏心对角度测量的影响,推导了由于偏心引起的测量误差及其修正公式。分析表明,较小的安装偏心便会引起较大的角度测量偏差。以测量机的单点重复测量精度为目标函数,提出了一种基于模拟退火算法的角度传感器偏心参数辨识方法,并将其用于测量机关节圆光栅12个偏心参数的辨识和修正,实验结果表明,修正之后测量机的重复测量精度提高了11.3%。     

自驱动关节臂测量机结构设计与仿真分析

为了使自驱动关节臂测量机的结构满足测量和定位精度要求,通过分析自驱动关节臂测量机的工作原理,建立了测量机的运动传递模型,完成了测量和定位误差源分析,在此基础上对关键部件进行设计和选型.对测量机进行了整体结构设计和关节结构设计,得到最优设计方案,在此基础上推算出各个关节的重力矩及惯性矩,完成了各关节模组的选型.建立了测量...     

基于多传感器测量的孔组位置度快速检测方法

针对工业机器人上关节RV减速器的关键零部件——摆线轮的轴承安装孔组位置度的在线检测问题,提出一种采用多传感器测量系统对其进行快速检测的方法。根据孔组位置关系设计多传感器测量装置,即在同一平面内分布15支传感器来获取摆线轮上3个轴承安装孔的位置信息,通过多支传感器数据组合计算拟合出实测件与标定件的各孔心坐标,并设计位置度的评定算法,求出孔组位置度误差,其测量节拍小于10s,实现了生产线上的在线快速检测。另外,分析测量系统的各个误差来源,并完成了传感器的标定和误差补偿。实验结果表明,该方法测量精度较高,能够满足生产线上使用,并与三坐标测量机的测量结果进行对比验证,测量误差小于4μm,测量结果准确可靠。     

用蚁群算法求解关节式坐标测量机的最佳测量区

本文提出了一种求解最佳测量区的方法,以进一步提高关节式坐标测量机的测量精度。首先,根据关节式坐标测量机的测量模型,建立了基于圆编码器测角误差的关节式坐标测量机误差模型。利用蒙特卡洛理论得到6个关节转角的随机数,采用数值法仿真分析测量机的测量空间。然后将包含测量空间的一立方体区域等间隔切割成343个小立方体区域,采用蚁群算法确定每个小区域由于圆编码器误差所引起的最大测量误差。最后,通过比较找到其中最大测量误差最小的区域,即为最佳测量区。研究结果表明,对于所研究的关节式坐标测量机,各个小区域的最大误差为0.069 9~0.189 6mm,其中最小值为0.069 9mm的区域为-100mm≤x≤100mm,-100mm≤y≤100mm,400mm≤z≤600mm。采用本文方法确定的最佳测量区在测量空间内为一个立方体区域,故在最佳测量区进行较高精度的测量具有实用性和可操作性。     

便携式三坐标测量臂校准和误差补偿

本文提出了用高精度正交三坐标测量机作为空间位置基准,校准便携式三坐标测量臂空间位置误差的方法。采用Denavit-Hartenbeng方法建立了测量臂的测量方程及误差模型。测量臂给出其工作空间内三维坐标位置的测量值与三坐标测量机提供的标准值,分别代入测量臂的误差模型,以误差模型的计算结果作为补偿量,建立误差数据库,直接对测量臂空间位置误差进行校准和误差补偿。利用海克斯康G9128三坐标测量机对FARO便携式三坐标测量臂校准和误差补偿进行了实验研究,并对误差补偿前后实验结果进行了分析与讨论。研究结果表明该方法可有效、快速地对便携式三坐标测量臂空间位置误差进行校准和补偿。     

ROMER INFINITE2．0测量机易于使用且精度高

作为柔性关节臂测量技术的发明者和革新先驱,Hexagon计量产业集团旗下ROMER公司所设计和制造的INFINITE系列关节臂测量机确定了业界的新标准。全新的INFINITE2．0测量机是由ROMER公司出品,到目前为止最易于使用且精度最高的关节臂式测量机。全新的操作方式和产品特征包括：获得专利的主轴无限旋转技术、快速更换智能测头技术以及独有的无线通讯和电池供电技术（这使得INFINITE量机具有优秀的便携性能和柔性测量能力）。