Leica绝对激光跟踪仪在工业机器人校准及检测中的应用

该文通过对国产机器人的发展现状进行分析,详细介绍了激光跟踪仪的校准和检测技术,对激光跟踪仪的误差来源和影响进行分析,同时还提出了激光跟踪仪在工业机器人校准及检测中应用的具体流程。国产工业机器人在高标准、高精度的加工制造领域技术仍然欠缺,所以,通过研究工业机器人校准及检测技术,弥补国产工业机器人的精度低的弊端,推动我国在工业机器人校准及检测方面科技的发展是目前研究的重点。     

工业机器人三维在线自校准系统的研制

针对工业机器人校准成本与校准精度难以平衡的问题,研究了一种针对工业机器人的三维低成本高精度接触式自校系统。该系统的三维校准器安装于机器人末端位置（TCP）,采用三个互相正交的高精度位置传感器,通过研究工业机器人D-H参数校准算法,并对专用四球校准台精密迭代测量,可实现对工业机器人D-H参数的低成本、高精度在线自校准。通过与激光跟踪仪进行验证试验,各测量点的最大En值为0.63,小于1,验证结果满意。     

工业机器人产业计量测试需求分析

正一、引言在近日国务院发布的《中国制造2025》强国战略中,已明确提出将机器人产业列为突破发展的十大重点领域之一。加快工业机器人工业发展离不开计量测试的技术支持。工业机器人制造离不开长度、力学、电磁等多项计量领域的常规量检定、校准、测试计量服务。工业机器人制造难度越大、准确度     

链码校准方法的探讨

在工业企业生产过程中,物料流程计量大部分采用电子皮带秤计量的方式,必须定期对皮带秤实施校准.大部分企业使用链码替代实际物料对电子皮带秤进行使用中检验(校准),方便实用.由于链码量值溯源暂无计量检定规程(校准规范),文章给出链码校准的参考方法.     

直流电焊机焊接电流校准的影响因素及对策分析

直流电焊机广泛应用于工矿、机械、核电等工业领域,是工业生产不可或缺的设备.焊接电源作为直流电焊机的重要组成部分,为整套焊接装置提供能量来源,其输出性能关乎焊接工艺和焊接质量.焊接电流作为直流电焊机焊接电源最为主要的计量参数,其准确度至关重要.在实际校准过程中,发现焊接电流输出的稳定性和校准时的环境温度均对校准结果产生较大影响.本文针对焊接电流的校准方法进行阐述并分析焊接电流输出的稳定性和校准时的环境温度对校准产生的影响,给出了相应对策.     

角运动测量及校准方法

角运动测量在旋转机械、飞行器、舰船、车辆、机器人等领域应用非常广泛.本文介绍各类角运动测量仪器的基本原理与应用领域,阐述了角运动参数计量技术现状及发展趋势,重点介绍了角运动参数动态校准方法,并指明了以量子陀螺为代表的新一代角运动参数测量技术成为国家战略关键技术后需要研究的问题.     

工业分析仪校准方法探讨

对工业分析仪的校准方法进行了探讨,建立了校准条件、校准技术要求、校准项目和校准方法等,实例分析证明了本校准方法能合理的评价工业分析仪的性能,保证了工业分析仪测试数据的准确性、一致性和溯源性.     

加速度计动态校准装置的研究

加速度计动态校准装置的研究是在加速度计静态校准的基础上提出的.针对加速度计动态校准领域中在大加速度、低频范围内的校准,本文论述了加速度计动态校准发展现状,主要从校准装置的原理、组成和不确定度分析等几方面进行了研究,最后对该校准装置的下一步研究领域进行了展望.     

300～1500℃钨铼热电偶校准结果不确定度分析

钨铼热电偶适用于还原性气氛,广泛应用于冶金、建材、航天、航空及核能等行业,可以部分取代贵金属热电偶,是高温测量领域中很有前途的测温材料。为了保证在工业领域钨铼热电偶测温的准确性,需要对其进行不同温度段的校准。本文主要介绍300～1500℃钨铼热电偶的校准方法,并对校准结果进行不确定度分析。     

人工智能技术在计量校准领域的发展前景

随着新设备的不断出现,计量校准领域面临很大的挑战,传统的计量校准技术已经不能满足新设备的计量校准需求.本文根据人工智能技术,结合现阶段人工智能技术在计量校准领域的实际应用,对未来的发展前景做了简单探讨.     

Precision measurement and compensation of kinematic errors for industrial robots using artifact and machine learning

Industrial robots are widely used in various areas owing to their greater degrees of freedom (DOFs) and larger operation space compared with traditional frame movement systems involving sliding and rotational stages. However, the geometrical transfer of joint kinematic errors and the relatively weak rigidity of industrial robots compared with frame movement systems decrease their absolute kinematic accuracy, thereby limiting their further application in ultraprecision manufacturing. This imposes a stringent requirement for improving the absolute kinematic accuracy of industrial robots in terms of the position and orientation of the robot arm end. Current measurement and compensation methods for industrial robots either require expensive measuring systems, producing positioning or orientation errors, or offer low measurement accuracy. Herein, a kinematic calibration method for an industrial robot using an artifact with a hybrid spherical and ellipsoid surface is proposed. A system with submicrometric precision for measuring the position and orientation of the robot arm end is developed using laser displacement sensors. Subsequently, a novel kinematic error compensating method involving both a residual learning algorithm and a neural network is proposed to compensate for nonlinear errors. A six-layer recurrent neural network (RNN) is designed to compensate for the kinematic nonlinear errors of a six-DOF industrial robot. The results validate the feasibility of the proposed method for measuring the kinematic errors of industrial robots, and the compensation method based on the RNN improves the accuracy via parameter fitting. Experimental studies show that the measuring system and compensation method can reduce motion errors by more than 30%. The present study provides a feasible and economic approach for measuring and improving the motion accuracy of an industrial robot at the submicrometric measurement level.The full text can be downloaded at https://link.springer.com/article/10.1007/s40436-022-00400-6     

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2.5 m距离上的测量误差仅为0.023 mm,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。     

轴线测量与迭代补偿的机器人几何参数标定

为了提高串联工业机器人的绝对定位精度,提出了采用轴线测量与迭代补偿相结合的工业机器人几何参数标定方法。首先利用激光跟踪仪测量机器人单轴运动的轨迹,将所测轨迹点通过空间投影计算各轴线的位置;然后根据机器人模型参数的几何定义提取机器人模型的实际参数,并采用基于距离误差的迭代补偿方法进行参数标定效果验证。对埃夫特ER10L-C10工业机器人进行标定实验研究,结果表明:机器人绝对定位误差的最大值、平均值和标准差分别从补偿前的4.215、1.932和1.437 mm减小到补偿后的2.979、1.015和1.031 mm,该方法能够简单快速标定出机器人模型的实际几何参数,有效提高了机器人的绝对定位精度。     

基于标准球距离约束的工业机器人参数标定

针对工业机器人绝对定位精度偏低,在工业应用中受到一定的限制的问题,提出了一种新型基于标准球距离约束的工业机器人参数标定方法。首先采用MDH模型建立机器人运动学模型;其次将接触式测头安装在工业机器人的末端法兰盘上,搭建了一个三角标定平台,平台上刚性连接了3个直径为25.4mm的标准球,每2个球之间的理论的球心距为300mm,用接触式测头分别探测3个标准球面上的点,并记录相应关节角的值;最后,通过最小二乘拟合得到标准球的球心坐标,与三坐标测量机测得的实际球心距进行距离约束,并采用Levenberg-Marquardt算法求得运动学参数误差。共进行5个平台方向的实验,并用另外5个平台方向的数据进行误差补偿验证。实验结果表明:平均球心距偏差从2.6812mm减小到0.5694mm,标准偏差从0.6738mm减小到0.1407mm。     

基于线结构光传感器的工业机器人运动学参数标定

针对工业机器人绝对定位精度较低问题,提出一种基于线结构光传感器的工业机器人运动学参数标定方法.首先,将线结构光传感器固定安装在机器人末端,建立传感器测量模型,然后建立机器人运动学模型,通过手眼关系将传感器模型与机器人模型连接组成完整的标定系统模型.其次,使线结构光传感器在不同位姿下对某一固定点进行测量,得到该点在机器人...     

时栅转台自动标定系统的研究

提出一种自动检测时栅转台误差、辨识误差模型系数和误差补偿的方法。该系统利用自制的数控控制箱结合嵌入式技术,以高精度的圆光栅作为基准量仪, 以双微控制器与上位机为基础,形成双闭环控制结构,实现系统的高精度定位。在对极点8个待定参数和对极内20个待定参数分别进行傅里叶变换的参数辨识,得到辨识误差模型的系数,实现了实时在线误差补偿。实验结果表明,时栅转台的精度达到2.4″,提高了时栅转台标定精度与标定效率。     

基于模糊迭代Q-学习的冶金工业机器人轨迹跟踪控制研究

冶金工业机器人在现代工业生产中扮演着越来越不可替代的角色。由于工业自动化程度的大幅提升,人们对冶金工业机器人的性能也不断地提出新要求,尤其是对其控制系统的稳定性提出了更高的要求。针对目前冶金工业机器人轨迹跟踪精度较低且不具有自适应动态调节特性等问题,提出了一种模糊迭代Q-学习控制算法。以6-DOF（six degree-of-freedom,六自由度）双臂机器人为研究对象,利用Fuzzy工具箱编写模糊控制规则,以机器人产生的位置误差以及位置误差的变化率为模糊控制器的输入量,并引入Q-学习策略,以调整模糊控制器中的量化因子、比例因子以及迭代学习控制中的PD（proportional derivative,比例微分）参数,完成模糊迭代Q-学习控制器的设计。然后,联合ADAMS（automatic dynamic analysis of mechanical systems,机械系统动力学自动分析）和MATLAB软件搭建6-DOF双臂机器人仿真平台,开展高精度轨迹跟踪的轴孔装配任务模拟。仿真结果表明,6-DOF双臂机器人关节空间的轨迹跟踪精度较高,同时可以完成双臂轴孔协调装配任务,验证了所提出控制算法的有效性和先进性。研究结果可为双臂协作机器人实现高精度轨迹跟踪的轴孔装配提供参考,具有一定的实际应用价值。     

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.     

烟气超声流量计时间测量准确度校准方法研究

大口径气体超声波流量计广泛应用于烟道排放监测和工业控制等领域。超声波流量计的传播时间测量准确度校准是非实流校准的重要环节,通过建立超声波流量计时间测量准确度校准装置,实现对大口径气体超声流量计传播时间的非实流校准。该文首先提出3种不同的超声流量计传播时间校准方法,分析不同方法的影响因素,其次通过改变探头间距离,对不同探头间距时超声波流量计传播时间的测量误差进行校准。试验结果表明:超声波流量计传播时间的测量误差随距离变化,并确定利用标准声速对超声波流量计传播时间进行修正的方法更为准确,测量结果不确定度为0.2%。