工业机器人运动学参数标定误差不确定度研究

为研究机器人末端定位不确定度分布规律,采用不确定度误差的评价方法对工业机器人标定方案得到的运动学参数进行了分析.采用基于各轴单独旋转拟合空间曲线的方法,解算获得运动学参数模型.在机器人标定模型的基础上,分析出各项运动学参数标定结果的不确定度.分析了各轴关节转角θ对不确定度的影响规律,并实验研究各轴在标定或者动态测量过程中,测量点数及测量角度等条件对测量不确定度的影响.推导出机器人末端位置误差不确定度的计算方法,并分别以机器人某一固定姿态和固定路径为例,研究了机器人末端位置误差的不确定度.采用激光跟踪仪做为闭环测量设备,实验验证了单轴运动空间曲线拟合方法,可有效地估计在整个机器人工作空间内的运动误差不确定度分布,标定后在x、y、z3个方向上定位不确定度分别为0.356 mm、0.582 mm和0.524 mm.     

一种基于飞秒光频梳频域干涉的绝对测距方法

飞秒光频梳(光梳)在激光测距领域有着重要应用。本文研究基于飞秒光频梳的频域干涉绝对测距技术,提出了一种新的基于傅里叶变换的频域峰值间隔测距方法,分析了测距原理并进行了多组绝对测距实验。实验结果表明通过频域峰值间隔测距可以实现绝对测距,被测距离1.2 mm时测距精度最高,最大误差?12 nm。在光谱的分析处理上,提出一种基于复小波变换的相位斜率测距的方法。结果表明相位斜率测距法可以实现距离信息的提取,在被测距离1.2 mm时测距精度最高,最大误差?16 nm。最后与经典傅里叶分析法进行了比较,比较结果表明频域峰值间隔测距法得到的实验结果精度好于相位斜率测距法和傅里叶分析法。     

无合作目标测量中目标表面后向散射特性的实验研究

设计并搭建了半球空间内收发同轴的目标表面后向散射特性测量系统,以1 550 nm线偏振、窄线宽激光为光源,在0°~±60°入射角度范围内,通过对具有不同表面微观形貌(研磨、立铣和平铣加工表面)的典型粗糙度比较样块进行后向散射特性的测量,探讨了入射光偏振方向、入射方位角、入射角和表面微观形貌的变化对后向散射特性的影响,分析了这些影响产生的原因,并分析了后向散射场偏振特性的变化。结果表明这些影响因子均对表面后向散射特性产生规律性影响,既有共性规律,也有个性规律.其中,表面微观形貌又决定着入射方位角、入射角等变量变化时对后向散射场能量分布及偏振性质的改变所产生的影响。这一结果为无合作目标测量领域及其他表面测量特性研究领域提供参考及应用价值。     

基于球心拟合的多边激光跟踪系统自标定方法

随着大尺寸工件和设备的制造加工以及装配的精度要求提高,对工件加工装配过程进行测量的测量系统精度要求也有所提高。多边法激光跟踪三维坐标测量系统只利用距离测量数据解算空间点坐标,能够避免激光跟踪仪角度测量带来的误差。文中提出了一种通过在跟踪仪测头挂载夹具进行球心拟合来获取跟踪仪测量原点的方式进行系统自标定,并辅以移站的方式,可使用两台激光跟踪仪构建四站多边法激光跟踪三维坐标测量系统。另外,文中还尝试了三站系统的构建。实验证明,四站系统将对标称长度1000.943 mm位于约20 m处的标准尺长度测量误差由最大110 μm减小至28 μm,三站系统将对标称长度969.045 mm位于约7.5 m处的标准尺长度的测量误差由最大67 μm减小至21 μm,相较于单台跟踪仪提高了精度,相较于传统多边系统降低了测站数量和成本,能够在工业现场实现高精度三维坐标测量。     

CAN总线在分布测试与控制系统中的应用

根据分布式控制的特点,建立了基于CAN总线的控制与通信网络,结合它在汽车白车身视觉检测的应用,详细介绍了该网络的拓扑结构,物理层接口、信息帧格式、通信协议及规程等。实验表明,该系统具有传输距离长,可靠性高,速度快,易扩展和高度智能化等优点,非常适用于分布式大型测试系统及相类似场合中。     

基于FPGA技术的新型高速图像采集

介绍了以 ＦＰＧＡ为核心芯片的高速图形采集系统,图形采集频率可达 １３．５ＭＨｚ。在该系统中,还采用了 ＰＨＩＬＩＰ公司最新推出的视频 Ａ／ Ｄ芯片 ＳＡＡ ７１１１,将电视信号转换咸数字信号,并由ＦＰＧＡ作为控制器将数字信号存入２５６ＫＲＡＭ,以便ＤＳＰ芯片根据需要进行预处理,提取有用数据。     

可连续调节亮度均匀照明光源设计及在表面缺陷检测中的应用

生产过程中对表面缺陷的检测非常需要。介绍了一种用于生产现场的有金属镀层小工件表面缺陷的检测技术。通过应用MAX1698芯片，设计了具有亮度可连续调节并且照度均匀的照明光源，解决强反射复杂表面反射光极强导致COD成像画面亮度失真并将所要检测缺陷信息淹没的难题。实验表明，该照明光源有效地解决了电镀工件表面的强反射光给图像处理和检测带来的困难，提高了COD采集到的图像质量的同时也减轻了后续的图像处理的难度和提高了检测的正确性。可用于外观缺陷自动检测系统的照明系统。生产过程中对表面缺陷的检测非常需要。介绍了一种用于生产现场的有金属镀层小工件表面缺陷的检测技术。通过应用MAXl698芯片，设计了具有亮度可连续调节并且照度均匀的照明光源，解决强反射复杂表面反射光极强导致COD成像画面亮度失真并将所要检测缺陷信息淹没的难题。实验表明，该照明光源有效地解决了电镀工件表面的强反射光给图像处理和检测带来的困难，提高了COD采集到的图像质量的同时也减轻了后续的图像处理的难度和提高了检测的正确性。可用于外观缺陷自动检测系统的照明系统。     

单幅图像形貌恢复在三维数字加工中的应用

仅仅根据一幅照片,就可得到照片内物体每个像素点的三维形貌数据.并可将这些三维数据应用到三维数字加工中,拓宽了数字加工的范围.     

强反射复杂表面随机缺陷自动检测系统

系统采用分光照明方式,设计均匀散射光源,通过图像增强预处理,灰度分析,图像二值化,特征提取与图像识别, 自动分选出表面有缺陷的工件。硬软件包括:光学系统;接收系统;控制电路和Visual C 、汇编语言程序等。系统有效解决了强反射光、复杂表面和随机缺陷带来的检测困难,检测精度可达97.3%。     

在线式光电自动计数方法及应用

利用激光器和光电管设计了激光光电传感器,当有工件通过时光被遮挡住,光电管输出一个脉冲,对此脉冲信号进行计数即为工件数。基于这种光电检测方法研制了一台在线式光电自动计数仪,并对激光光源进行缩束准直,解决了小工件计数的难点。实验表明,该仪器计数准确、检测速度快,实用性强。