关节臂式坐标测量机空间误差建模

关节臂式坐标测量机误差源多且复杂,其测量空间的误差存在不确定性,为了准确快速的得到关节臂式坐标测量机测量空间中的误差,利用标准锥窝对关节臂式坐标测量机进行了空间单点测量精度实验,获得了训练样本和测试样本;利用BP神经网络对空间误差进行了建模,为了提高其收敛速度和运算速度,引入粒子群优化算法(PSO)对BP神经网络模型进行了优化,并对模型进行了预测和验证;结果表明,BP神经网络和PSO-BP神经网络都可以对关节臂式坐标测量机进行空间点误差预测,PSO-BP神经网络模型的预测结果更加精确,相对误差更小。     

关节臂式坐标测量机的虚拟样机模型及仿真

基于虚拟样机技术对六自由度关节臂式坐标测量机的测量空间进行研究和仿真,建立了六自由度关节臂式坐标测量机的测量运动学数学模型和虚拟样机模型。在建立起虚拟样机模型之后用图解法对其进行了检验,并将得到的虚拟样机模型与运动学数学模型进行比较验证,结果表明虚拟样机模型能够准确地反映测头位姿,方便有效地进行整个测量空间的运动仿真。正确的虚拟样机模型与测量运动学模型是研究测量机的误差空间分布的必要环节,为下一步工作奠定了研究基础。     

关节臂式坐标测量机运动学建模与误差分析

针对一种关节臂式坐标测量机,建立了测量机的四参数D-H运动学模型,并利用AutoCAD2008模拟画出测量机在某一位姿的姿态,同时由运动学模型数值计算出该位姿下测头的坐标值,与AutoCAD 2008作图时末端显示坐标值作比较,所得结果一样,验证了所建运动学模型的正确性.最后通过建立测量机运动学误差模型,以测头误差模量为考量基准,在MATLAB软件中建立了误差仿真系统,根据仿真结果绘制了关节空间的误差分布图,分析出关节转角小角度误差对测量机精度有较大的影响,这为测量机参数标定提供了理论基础.     

基于蒙特卡洛法的关节臂坐标测量机工作空间分析

传统的求解关节臂式坐标测量机工作空间的方法需要借助繁琐的数学公式、计算量大,针对这一问题选用蒙特卡洛法对工作空间进行分析;首先运用D-H方法建立关节臂式坐标测量机的数学模型得出运动学方程;然后采用蒙特卡洛法分析该测量机的工作空间,得出工作空间点云图;最后,采用局部象限分布的方法对关节臂式坐标测量机工作空间点云图的边界点进行提取;仿真实验结果表明用蒙特卡洛法对工作空间分析更简单易于实现,采用基于局部象限分布法提取到的边界点轮廓也更准确避免了虚假边界点的提取。     

基于XC2VP7的光学柔性测量机中高速图像处理技术应用

光学数码柔性通用坐标测量机的提出是为了满足现代制造对精密测量的要求,它可以实现一般坐标测量机的所有功能,并且易于现场组建,具有通用性;由于目前所采用的数码成像器件具有很高的像素,为了提高系统的测量速度,将Virtex-Ⅱ Pro系列FPGA应用于光学柔性通用坐标测量机中,构建了基于FPGA的高速图像处理的硬件平台,采用外围FPGA结构与嵌入式CPU的软硬件协同工作实现图像的低层次处理算法,加速了图像处理的速度。     

关节臂式坐标测量机标定系统的设计

关节臂式坐标测量机是一种新型的多自由度非笛卡尔式坐标测量系统,提出了一种基于反转法的标定方法,该方法避免了其他参数误差对于标定结果的影响。研制了相应的标定装置,装置的控制系统采用上位机加下位机结构,由单片机完成标定装置的控制并将测量数据通过串口通讯上传到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指令处理。实验表明,该系统能够很好地完成关节臂式测量机的标定任务,运动精度高,测量结构具有较好的重复性。     

关节臂测量机的机械结构和空间误差补偿分析

研究关节测量机优化测量精度问题,目前关节臂测量机在测量技术上还不成熟,对关节臂补偿目前尚难.关节臂测量误差补偿传统的方法是采用最小二乘法求解多个误差项目的最优解、求解角度、杆长、偏置、偏摆微分误差系数矩阵,在工程实践中这样做很难取得理想的效果.为解决上述问题,提出采用D-H方法设计关节臂坐标测量机的机械结构进行运动学建立模型并进行仿真,分析了各种运动学参数对关节臂测量精度的影响,并对误差进行分离处理,使得测量精度达到0.05mm以内.结果表明满足了关节臂设计的要求.     

柔性三坐标测量臂几何误差修正

柔性三坐标测量臂用于大尺寸工件的高精度检测及逆向工程,是现代制造业产品精度检测的重要设备。如何做好和完善测量臂误差的分析、检测和补偿,成为提高测量臂测量精度的重要问题。提出了用高精度正交三坐标测量机校准柔性三坐标测量臂关节误差的新方法。通过分析测量臂某一关节的所有几何误差,建立其数学模型;利用正交三坐标测量机和测量臂分别对30个标准球(均匀分布在一个圆上)进行点位测量,测出球心的标称值和实测值,建立了该关节几何误差补偿模型;对工件进行点位测量并进行误差补偿。实验结果表明,通过该误差补偿方法,其最大测量误差从0.04 mm降到了0.003mm,提高了柔性三坐标测量臂的测量精度,同时验证了该误差补偿方法的正确性和有效性。     

基于ZigBee技术的角度同步采集传输系统设计

大多数关节臂式测量机通过臂内电缆传输角度信号,导致各关节不能无限旋转。针对该问题,本文设计了一套可用于关节臂式测量机的“基于ZigBee技术的角度同步采集传输系统”,通过在测量机各关节内安装ZigBee无线模块,可实现各关节角度的同步采集和无线传输,克服了测量机关节不能无限旋转的缺陷。     

关节式三坐标测量机系统误差的补偿及其实验

本文对关节式三坐标测量机用光学经纬仪进行了精密的系统误差测量及补偿实验.首先测定了关节转角与编码器读数的非线性误差。接着求出了测量机的结构参数精确值和编码器零位偏差,并编制了补偿软件。补偿实验表明使用改进测量软件可基本消除系统误差。     

一种改进K-means聚类的FCMM算法

针对K-means算法易受初始聚类中心影响而陷入局部最优的问题,提出一种基于萤火虫智能优化和混沌理论的FCMM算法。首先利用最大最小距离算法确定聚类类别值K和初始聚类中心位置;然后以各聚类中心为基准点,利用Tent映射构建混沌空间,通过混沌搜索更新聚类中心,以降低初始聚类中心过于临近的影响,并改善算法易陷入局部最优的问题。仿真结果表明,FCMM算法的平均聚类精度相较于经典K-means算法和FA算法分别提高了7.51%和2.2%,成功避免算法陷入局部最优解,提高了划分初始数据集的效率和寻优精度。     

双测量机的协调控制

提出一种适用于研究和开发双坐标测量机的三级递阶协调控制系统,包括各级任务分配、系统构成、定位规则、控制策略及实时递阶算法.较好地解决了多坐标测量机协调控制系统中几个关键的问题:多CPU间的通信;多CPU间的同/异步操作和坐标测量机协调测量作业的基准时钟;多坐标测量机的坐标定标问题.     

多传感器视觉测量系统坐标统一技术研究

多传感器视觉测量系统中的每个传感器都有各自局部的三维测量坐标系,传感器在其自身的坐标系下完成相对测量,为了处理测量结果,必须把它们统一到一个总体世界坐标系中,求出传感器坐标系与总体世界坐标系之关系.本文详细介绍了以经纬仪空间坐标测量系统与靶标为中介实现多传感器视觉测量系统坐标统一技术,具体论述了两种坐标统一方法:直接坐标统一法与间接坐标统一法,并利用实验结果对其进行了验证.     

三维引擎AnyCAD在坐标测量软件开发中的应用研究

随着国内机械制造行业水平的快速提升,国产坐标测量仪器也得到了迅猛的发展,但国内缺少类似Spatial Analyzer,PolyWorks和PC-DIMIS这样的通用型三维坐标测量软件.三维坐标测量软件一般以尺寸测量和形位误差评价功能为主,其核心功能是解析CAD模型的数据、对测量数据进行处理.三维引擎AnyCAD是一款集三维显示平台和造型平台于一身的三维开发组件.对AnyCAD在坐标测量软件开发中的应用进行研究,利用AnyGeom模块实现对CAD模型数据的解析,利用AnyViz模块实现了三维模型和测量数据可视化,最终开发出一款具有良好人机交互功能的通用型三维坐标测量软件.研究表明,AnyCAD引擎可以满足坐标测量软件开发的基本需求,能够实现坐标测量软件的快速搭建;该坐标测量软件具有完全自主知识产权,具备对进口设备和国产设备的多重兼容性.     

线结构光视觉传感器与CMM集成的一种标定算法

建立了视觉传感器仿射坐标系,在给出仿射坐标系 与CMM坐标系初始转换矩阵的条件下用函数逼近方法拟合出视觉传感器映射关系,并在此基 础上采用基于目标特征点的优化算法来反复修正仿射坐标系与CMM坐标系之间的转换关系, 使坐标转换矩阵估计参数收敛于最小二乘意义下的最优值,实现了视觉传感器建模及其与CM M的集成．本文最后给出了标定实验结果．     

Calibration of multi-beam laser tracking systems

Laser tracking systems (LTSs) employ tracking laser interferometers for coordinate measuring of precision machine tools and robots. Such coordinate measuring machines, if properly calibrated, are potentially fast, very accurate and can cover a large workspace. LTS devices must be self-calibrated, using redundancy or constraint surfaces.A methodology for self-calibration of a multi-beam LTS utilizing planar constraints is formulated and demonstrated. A kinematic model of a multi-beam LTS is derived. Model error analysis demonstrates that the use of angular measurement of the gimbal joint positions, relatively inaccurate as these are, does improve the overall system calibration accuracy. Self-calibration model parameters observability of the multi-beam LTS is studied. The results reveal the applicability of planar constraints to system self-calibration. Simulation and experimentation results obtained on a prototype system are reported demonstrating the applicability of the calibration strategies.     

四元数法在动基座光电测量坐标变换中的应用

寻求一种高效的坐标变换算法一直是动基座光电测量系统中亟待解决的问题,由此研究了四元数法在动基座光电测量系统坐标变换问题中的应用;利用四元数作为旋转算子的特性,提出了一种改进的坐标变换方法,并利用这种方法推导了视轴从光电平台坐标系到载机坐标系的变换矩阵和在载机坐标系下的方位角、俯仰角计算公式;最后将该方法运用在某机载光电测量系统上,通过采用四元数法和常规方法分别进行地面仿真的数据分析结果,验证了该方法的准确性和优越性。     

线结构光视觉传感器直接标定方法

分析了传感器测量模型,推导了摄像机畸变模型下的像坐标与像素坐标变换关系,在此基础上,提出了一种基于二元五次多项式拟合的线结构光视觉传感器物像标定模型。在数控平台上,利用锯齿形标定块获取一组标定点,应用最小二乘方法实现参数标定。标定与测量实验表明：本方法实现简单,精度较高,满足测量要求。     

超大范围坐标测量系统的现场测试基准及其误差分析

CCD立体视觉坐标测量系统已有广泛应用,但其有效测量范围通常在十数米之内.超大范围坐标测量系统是一种适于野外环境的坐标测量系统,其测量范围可覆盖直径达数百米的圆形区域.文章从分析测量系统数学模型入手,指出了建立现场测试基准的必要性,随后给出一种既能保障测量结果正确可靠又可简化测量模型的基准建立方法,并分析了基准建立过程中各引入误差对系统误差的影响.实验数据证明了文中测量原理及测试基准建立方法的可行性.