BP网络在进给系统定位误差预测中的运用

针对机床进给伺服系统定位精度预测的难点,分析了进给伺服系统机械传动系统定位误差增长的原因,提出了一种定位误差预测的方法。在Adams中建立进给伺服系统动力学仿真模型,得到不同初始状态下的定位误差值,基于BP神经网络建立工作台与螺母座间隙、滚珠丝杠倾斜度、工件负载与定位误差之间的映射模型,根据映射模型提出对定位误差预测的方法。利用所建立的精密运动可靠性试验平台进行验证,证明了该方法的正确性和有效性。     

基于卧式加工中心结构特点提高其加工精度的方法研究

综合分析了卧式加工中心各直线轴定位精度和重复定位精度、工作台角度定位精度和重复定位精度、两轴联动插补铣圆精度和调头镗孔精度,应用数控补偿技术,提高卧式加工中心加工精度。     

基于iGPS的煤巷狭长空间中掘进机绝对定位精度研究

为解决目前掘进机定位方法中存在的非坐标化测量、自动化程度低、易被障碍物遮挡等问题,提出一种基于室内定位系统的掘进机定位方法。该方法将激光接收器安装在掘进机机身固定位置处,通过测量激光接收器在发射站坐标系下的三维坐标,实现对掘进机的绝对定位。基于随机误差建模理论推导双发射站坐标测量的误差传导公式;针对目前室内定位系统绝对测量精度检测方法在狭长空间应用中的局限性,结合测量精度理论分析结果,提出一种适用于狭长空间的绝对测量精度检测方法。实验数据表明,双发射站测量系统在1.2m间距下,发射站与掘进机相距17m时Y轴定位精度优于10cm,X、Z轴定位精度优于2cm。     

Time-varying reliability prediction modeling of positioning accuracy influenced by frictional heat of ball-screw systems for CNC machine tools

Thermally induced elongation of a screw is the primary cause of deterioration in the positioning accuracy of half-closed-loop screw systems in machine tools. The failure mode of ball-screw feed-drive systems in relation to the positioning accuracy is defined as the response error of the carriage exceeding the axial tolerance. It is still challenging to accurately predict the thermal errors using conventional methods because the randomness of the influencing factors is not considered. This paper presents an improved random thermal network model subjected to dynamic thermal excitation for calculating real-time transient temperatures of ball-screw systems. Furthermore, a time-varying reliability model is proposed for estimating the gradual reliability of the thermally induced positioning accuracy of ball-screw systems with random thermal boundary parameters using the random thermal network. A ball-screw system of a computerized numerical controlled lathe is used as an example to show the practical application of the proposed model. Repeated experiments demonstrate the accuracy retaining ability and robustness of this method. This work provides the theoretical and practical method for real-time monitoring of the positioning accuracy reliability index for ball-screw systems and it has high accuracy considering the random parameters.     

多窗口实时测距的视觉导引AGV精确定位技术研究

为了提高视觉导引自动导引车(automated guided vehicle,AGV)的定位精度,提出了一种多窗口实时测距的精确定位方法。该方法通过在定位点铺设圆形标识作为定位标识符,首先根据车载视觉系统结构,建立视觉实时测距模型。通过对获得的椭圆图像的几何特征进行提取,并采用基于曲率角估计方法对椭圆边缘精确识别;然后,基于最小二乘拟合直线获取椭圆中心位置。最后,结合采用多窗口图像处理方法,将定位过程分为多个阶段进行,逐步逼近,最终实现精确定位。实验结果表明,该方法能使得视觉导引AGV的定位精度达到2 mm。     

Study on compound ultra-precision alignment technique

A nano-displacement measurement system with duo-gratings is analyzed by using optics theory,a mathematic model for the system is established,and the characteristic of laser Moirésignals is studied through CAD simulation.To improve signal sensitivity and positioning accuracy,two methods of precision positioning are brought forward：differential Moirépositioning method and modified Moirépositioning method.A compound control system for precision positioning is set up by combining these 2 Moiréalignment methods,in which the modified Moiréalignment technique is used for coarse alignment and the differential Moiréalignment technique is used for fine alignment,and the system obtains positioning accuracy of±10 nm in±500μm positioning range with shot response time.     

基于 UWB 系统的采煤工作面端头采煤机 自主定位方法研究

采煤机自主定位装置的长期定位精度是煤矿智能开采的关键。 针对当前采煤机定位精度难以满足自动开采的需求,提 出了采煤工作面端头自动校准惯性导航定位系统的方法,构建了基于 UWB 系统的井下局部定位系统,对采煤机位置进行修正 纠偏,能实现采煤机长期循环自主定位的策略。 考虑 UWB 系统在非视距(NLOS)环境下的定位精度较低,提出了基于不等式 约束的平方根无迹卡尔曼滤波(CSRUKF)定位算法;为了进一步消减 NLOS 误差的干扰,提出了基于考虑运动速度的抗差泰勒 级数(VRTS)算法对定位结果进行优化,提升最终的定位精度。 以 UWB 定位系统和移动平台为基础,开展了模拟端头定位的 实验。 实验结果表明,CSRUKF-VRTS 方法能够减小定位误差,提高 NLOS 环境下的定位精度,x 轴、y 轴和 z 轴的平均误差分别 由 0. 332、0. 404 和 0. 306 m 降低到 0. 266、0. 212 和 0. 159 m,对应的平均精度分别提升了 17. 4% 、47. 5% 和 48. 1% 。 所提的采煤 工作面端头循环定位策略为采煤机实现长期自主定位提供新的思路,为非视距环境下的定位提供参考。     

基于遗传算法与最小最大优化方法的六自由度放疗床参数辨识方法

为了对放疗床进行结构标定,以提高放疗床的定位精度,提出了一种遗传算法与最小最大优化方法相结合的参数辨识方法。根据机构的运动学逆解建立了放疗床的标定模型;结合遗传算法与最小最大优化方法的优点对放疗床的60个参数进行参数辨识,有效减小了目标函数的残差;以激光跟踪仪作为测量工具,对若干组任意位姿进行绝对定位精度实验和重复定位位置精度实验,以验证参数辨识结果。实验结果表明,经过标定后放疗床的绝对定位精度的位置误差小于0.3mm,姿态误差小于0.1°;重复定位位置精度的位置误差小于0.01mm。故所提出的参数辨识方法能够实现对放疗床的标定,且标定精度能够满足放疗床的使用要求。     

基于反馈校正的WLAN与PDR融合定位方法研究*

在智能手机作为终端的室内定位系统中,基于WLAN的指纹定位和行人航位推算定位(PDR)是较为常用的方法。WLAN定位方式能够进行独立定位,但稳定性差;PDR定位短时间内稳定性好,但易产生累积误差且不能进行独立定位。针对上述问题,本文通过分析两种定位方式的误差特点,提出一种基于反馈校正的融合定位方法。该方法主要分为两个过程:基于自适应粒子分布的信息融合过程和基于融合信息的PDR自适应线性反馈校正过程。利用提出的融合方法,可以很好地解决一般融合方法所存在的定位结果稳定性差的问题。实验数据表明,本文提出的融合定位方法对最终的定位结果有较大的改善效果。     

Positioning error correction using virtual coordinate system for mMTs

In this paper, a new calibration and correction method is proposed to effectively improve positioning accuracy of practical 3-DOF positioning devices of miniaturized machine tools (mMTs). The method is composed of correction of the machine’s coordinate system, which is distorted due to the effects of various error components, and correction of positioning errors at arbitrary points in workspace using this corrected coordinate system. If only positioning results could be measured and assessed three-dimensionally, squareness and scale errors of the mMTs’ coordinate system can be corrected using this method without any additional device or jig. The proposed method was applied to correct the positioning errors of a serial-type 3-DOF precision positioning device used for a micro/nano-pattering system. After correction of over 40 μm × 40 μm × 40 μm of its workspace, the positioning accuracy was successfully improved by about 98%.     

大视场室内移动机器人高精度动态定位方法

高精度室内定位是移动机器人实现自主导航、运动控制和协同作业等任务的前提条件.利用单目视觉定位原理,提出了一种针对大视场的室内移动机器人绝对定位方法.该方法适用于室内多移动机器人同步动态定位,解决了大视场环境下多相机非线性标定和视场融合问题,相机标定精度提高了52.6％.为提高移动机器人动态定位精度,设计了基于光信标的高...     

多目视觉与激光组合导航AGV精确定位技术研究

为进一步提高自动导引车(AGV)的定位精度,提出了一种多目视觉与激光组合导航的精确定位方法。该方法首先提出了一种基于双目视觉实时测量的AGV位姿控制技术,通过多目视觉系统来识别导引线侧的多个圆形标识点完成前瞻预判与精准定姿。采用基于代数距离方差校验的改进型最小二乘拟合椭圆算法来确定各标识中心坐标,结合激光扫描与视觉定位信息,采用无迹卡尔曼滤波算法进行多传感器信息融合,最终实现精确定位。实验结果表明:使用该方法后定位精度明显得到提高,控制曲线更为平滑,定位鲁棒性更好,姿态调整精度可达±0.5°,停车定位精度可达±1 mm。     

一种基于图优化的行人协同定位方法

基于手机惯性传感器的行人航位推算方法是行人导航的核心方法之一。 然而由于传感器噪声等因素,航位推算获取 的位置信息误差往往随着时间发散,通常将航位推算和卫星导航通过卡尔曼滤波构成组合导航系统,利用卫星提供的高精度定 位信息补偿航位推算误差。 提出一种基于图优化的行人协同定位方法,将状态转移、量测和协同测距信息都作为状态的约束, 统一进行优化估计。 为验证方法的有效性,分别在卫星信号良好、无卫星环境下进行了实验验证。 实验分析结果表明,基于图 优化的行人协同定位方法在有无卫星信号情况下,都可以有效地提升系统的定位精度。 和基于卡尔曼滤波的协同方法相比,最 大水平定位误差都减少了 30% 以上。     

基于VBKF-CPA-TSA算法的UWB定位技术

设施内移动农业设备的精准定位是农业智能化、无人化发展的关键。针对设施内GPS拒止环境下农业设备的定位问题,提出利用超宽带(UWB)系统构建设施内移动农业设备的导航定位系统。为了提高移动农业设备的定位精度,提出利用变分卡尔曼滤波(VBKF)对UWB系统的4个测量距离进行平滑处理,提高测量距离的估计精度,采用全质心定位算法(CPA)求解目标节点的位置坐标;为了进一步提高定位精度,利用改进的泰勒级数优化算法(TSA)对VBKF-CPA方法的定位结果进行优化处理。以移动机器人为实验平台,利用UWB系统在室内开展了动静态模拟实验,验证所提方法的有效性。实验结果表明,VBKF-CPA-TSA算法能提升目标节点的定位精度,获得较稳定的定位结果,x轴、y轴、z轴的平均误差由0.085、0.071、0.064 m减小为0.034、0.032、0.028 m,平均估计精度分别提高了60%、54.9%、56.3%;VBKF-CPA-TSA算法的动态定位轨迹更逼近真实轨迹,表明所提定位算法能提高设施内UWB系统的定位精度,该方法为设施内GPS拒止环境中移动农业设备的定位提供新方法。     

基于阵列式压电振动频谱衰减的结冰区域定位研究

为克服传统结冰传感器无法实现翼面大范围多区域结冰探测问题,提出了一种基于灰度重心法的多结冰区域定位方 法。 该方法通过采集结冰前后压电阵列的振动谱,提取频谱幅值衰减率作为定位特征值,并结合基于多点结冰概率检测的重构 算法和灰度重心法计算得到多个结冰区域的中心坐标,实现对平面或曲面上多个结冰区域的定位。 当扫频频率范围 0. 5 ~ 5 kHz 时,在 70 mm 直径的结冰条件下,铝板单结冰区域定位平均误差为 27. 4 mm,两结冰区域定位平均误差为 29. 04 mm;翼面 结冰横向定位平均误差为 22. 6 mm。 为了进一步提高定位精度,提出了一种基于小波包分解的敏感频带选择的特征提取方法。 优化后的实验结果表明,铝板单结冰区域定位精度提高了 34. 59% ,定位误差波动程度降低了 45. 67% ,翼面结冰的横向定位精 度提高了 54. 87% ,横向定位误差波动程度降低了 46. 63% ,实现了较高精度的多结冰区域定位探测,为面式结冰探测提供了一 种新思路。     

机器人多路径空间定位精度测定方法研究

研究一种适用于工业机器人操作现场的多路径空间定位精度测定在和算法，并给出结构优化的技术数据及系统仿真结果。本方法也可用于其他空间运动机构的定位测量。     

转台定位误差谐波函数计算方法研究

为了保障转台定位误差谐波补偿准确性,针对一种谐波误差函数计算方法开展研究。 首先分析了转台定位误差谐波补 偿方法,阐述了基于坐标旋转数字计算方法(CORDIC)的谐波误差函数计算原理可行性;针对算法原理误差进行分析,分别建 立了与迭代次数 n、数据位宽 b 的量化模型,明确了算法在谐波补偿值计算过程的总量化误差;根据计算精度要求对 n 和 b 取值 进行设计,在现场可编程门阵列(FPGA)中实现谐波误差函数计算并进行实时误差补偿。 以谐波误差函数理论值为参考,仿真 证明了计算方法的有效性;以自制电路板为实验平台,证明了计算方法的总量化误差模型正确性;搭建转台测试平台验证定位 误差补偿效果,实验结果证明采用本文提出的谐波误差函数计算方法进行补偿,使转台定位精度由 29. 0"提高至 5. 3" 。     

基于地磁序列匹配的大型室内动态定位方法

基于地磁信号的定位技术无需架设信号发送设备,成本低且可覆盖室内定位范围广。针对室内地磁定位方法采集工作繁琐复杂需反复测量才能精准映射二维平面坐标点的现状,提出一种基于移动终端图像可视化映射和自动插入采集数据的方法,快速采集室内地磁指纹,动态建立匹配室内二维地图的指纹数据库。在此基础上,定位阶段使用改进的动态时间规整(DTW)算法进行地磁序列匹配,提高大型数据库的动态定位效率。后续采用粒子滤波算法融合地磁序列定位和行人航位推算(PDR)的结果,在智能移动终端载体上实现快速精准定位。实验结果表明该动态定位方法在大型室内区域的动态实时跟踪定位效率为每步65 ms,平均定位精度为1.4 m以内。     

大型精密转台高精度角度微驱动装置的研制

针对用于标定和检测的大型精密转台(要求其定位误差≤±0.5″),研制了高精度角度微驱动装置。介绍了转台的总体结构,给出了角度微驱动装置的驱动原理和构成。该角度微驱动装置主要通过一个角位移转换机构把精密直线位移转化为精密角位移来实现高的角度分辨率,其在驱动转台旋转的过程中几乎不给转台带来轴向力和径向力,因此不影响转台的轴系精度。为了满足定位要求,转台设计采用了粗精结合、二次定位的方法,即先采用力矩电机进行粗定位,然后使用角度微驱动装置来实现精定位。最后,从理论上计算了角度微驱动装置的分辨率并进行了测试和应用验证,证明此角度微驱动装置的分辨率优于0.08″,满足转台定位精度要求。     

虹膜定位技术研究与实现

为了提高虹膜识别的效率和准确性,提出了一种将粗定位和精确定位相结合的虹膜边界提取预处理方法。通过对预处理后的二值化虹膜图像进行粗定位,基于瞳孔边界点控制的最小二乘拟合方法确定虹膜内边界,并采用微积分算子精确检测定位虹膜外边界。最后用CASIA虹膜库中的756幅虹膜图像对算法进行测试,与基于Hough变换的虹膜定位方法关于虹膜内外边界的定位时间和虹膜定位的准确度进行比较。结果表明,该算法具有很好的准确性和识别速度。