拉伸试验用引伸计微机自动标定系统

金属材料拉伸性能试验需要采用引伸计(即电阻应变式位移传感器)来测量金属试样的变形量，以计算出各种相关的机械性能参数，测试系统对试验用引伸计有相应的精度级别要求。该标定系统主要用于对拉伸试验用引伸计的性能参数测试和标定，通过对引伸计变形信号的数据采集、数据处理、误差分析和精度等级自动判定引伸计的级别。介绍了系统的硬件构成、工作原理，重点讨论了高精度放大器的设计、引伸计的标定系数计算、引伸计最大应变示值误差及分级、引伸计数据采集程序、窗口界面及各种功能控件的设计内容。该标定系统完全符合国家标准中的试验内容要求，能够在生产实际测量中广泛应用。     

拉伸试验用引伸计微机自动标定系统

金属材料拉伸性能试验需要采用引伸计(即电阻应变式位移传感器)来测量金属试样的变形量,以计算出各种相关的机械性能参数,测试系统对试验用引伸计有相应的精度级别要求。该标定系统主要用于对拉伸试验用引伸计的性能参数测试和标定,通过对引伸计变形信号的数据采集、数据处理、误差分析和精度等级自动判定引伸计的级别。介绍了系统的硬件构成、工作原理,重点讨论了高精度放大器的设计、引伸计的标定系数计算、引伸计最大应变示值误差及分级、引伸计数据采集程序、窗口界面及各种功能控件的设计内容。该标定系统完全符合国家标准中的试验内容要求,能够在生产实际测量中广泛应用。     

基于C#参考式扭矩传感器标定及测试系统的研制

针对扭矩传感器校准测试设备中存在的定位精度不高、对中性较差、测试功能单一等问题,设计了一种参考式扭矩传感器标定及测试系统。系统中对中机构使用锥柄结构,可以提高定位精度和对中性,提高测试的精度,在静态标定和动态测试过程中通过高等级精度扭矩传感器与待测扭矩传感器进行对比。软件部分基于C#语言开发,使用Access数据库存储数据,使用可扩展标记语言(XML)记录传感器初始信息,可实现数据分析、可视化与储存。系统采用多线程技术实现数据采集和硬件控制的协调同步,保证了数据采集精度。结合试验台硬件可以实现系统的静态标定与动态测试两个重要功能。该系统结构简单、实际操作简便、工作效率高。     

装卡方式对应变片式传感器测试系统机械标定系数的影响

非电量电测的任何传感器测试系统在实测之前均需对传感器测试系统进行机械标定,目的是要得出非电物理量与电学量的比例关系,其比值就是机械标定系数,该标定系数做为测试的比例尺。因此,机械标定系数的精度直接影响测试精度。本文论述了装卡方式对机械标定系数的影响及解决办法,并提出传感器测试系统机械标定的程序规范。     

捷联惯导误差分析与误差补偿

通过误差分析,讨论了各种误差源对捷联惯导系统的影响.根据惯导系统精度要求,确定了惯性测量元件最大允许误差,从而为选择合理的传感器确定了理论依据.这些传感器组成的惯性测量元件需要经过标定实验来确定系统误差补偿模型中的系数.误差补偿后,通过均匀设计法得到系统精度,满足了精度要求.     

基于灵敏度变化机理的双传感器称重系统在位标定方法

称重系统传感器安装完成后,会由于传感器安装面的形位误差使得传感器受力面不一定水平,对于所承受的重力或出现偏载,灵敏度系数安装前后不再相同,一般需在位标定后方可使用。对于双传感器系统,由于各传感器安装情况不同,灵敏度系数不仅安装前后不同,而且彼此也不相同;另一方面,由于标定时加载重心位置有一定随机性,不能保证两传感器的平均受力,因而加载重量未知。偏载和加载位置随机性相互作用,使得双传感器系统灵敏度系数标定变得困难。目前常用方法是在处理电路上附加电位器等元件,通过改变原信号放大倍数使各路灵敏度相同,然后再加载标准重量完成标定。该方法需改变原电路,可能带来未知的影响,而且对于集成型的处理电路难以实现。针对上述问题,首先建立了传感器受力模型,通过受力分析明确偏载和重心位置变化对灵敏度系数的影响机理,推导了灵敏度标定算法,将双传感器系统灵敏度系数分解为耦合系数和转换系数两部分,标定时用同一标准重物在不同位置加载两次,即可完成在位标定,解决了双传感器系统灵敏度系数的标定问题,保证偏载情况下系统的测量精度。经实验验证,该方法不改变原测量电路和机械结构,标定后系统误差小于0.03%。     

高精度光纤陀螺组件标定方法

为了提高光纤陀螺组件的标定精度,从三轴惯导测试转台技术指标入手,根据惯导测试转台定位精度高的特点,设计了六位置静态分立式标定方案.通过设计一定的标定路径,利用地球转速和当地地理纬度,激励出陀螺的标度因数、安装误差和零位等12个参数,新的标定方案避免了标度因数和安装误差对零位的影响.对自研光纤陀螺捷联惯导系统在三轴惯导测试转台进行传统标定和六位置静态分立式标定,并将标定结果用于静态导航实验,多次实验结果表明,与采用传统标定结果的导航定位误差相比,采用六位置静态分立式标定结果的导航定位误差显著降低.     

三维扫描测头的标定方法

为降低三维扫描测头中标定方法对测量系统定位精度的要求,提出了一种三维扫描测头标定方法,设计了一种最小二乘迭代算法及迭代数据筛选算法,实现了三维扫描测头高精度高效率的标定.为验证该三维扫描测头标定方法的稳定性与精度,设计若干组标定仿真实验,测试各类误差对于三维扫描测头标定结果的影响.结果表明:该三维扫描测头标定方法对于三维扫描测头标定过程中定位精度没有要求,对于测量机误差及扫描测头探测误差不敏感,三维扫描测头坐标系单位向量精度达0.000 01,完全满足三维扫描测头标定要求.     

全动舵面载荷测量的压电天平设计与误差分析

针对大载荷、狭窄安装空间的全动舵面气动载荷测量风洞试验,设计一种四支点三向力压电传感器并联式天平.选择压电石英作为天平的力敏元件,讨论四支点三向力传感器在其中的空间布局及其测量原理,研究并联式天平的标定方法,并对天平进行静态标定、复合加载试验.应用基于标定矩阵的求解矩阵广义逆的静态解耦算法进行解耦,从传感器等效作用点偏移的角度,利用ANSYS有限元软件分析并联式压电天平误差产生机理.实验结果表明:该天平的最大非线性误差和重复性误差分别为1.352%、1.019%,最大向间干扰系数为2.865%,复合加载对竖直力的测量精度影响较小,而对弯矩影响较为明显;天平静态标定指标均满足测试精度要求,但不同加载方向及其大小对传感器间距的影响各异,复合加载时,间距影响相互叠加,使天平测量精度降低,此天平并不适用于多向载荷测量.     

基于双目视觉的激光位移传感器标定方法

为了提高激光位移传感器在工业机器人末端坐标系下的标定精度,提出基于双目视觉的激光位移传感器标定方法. 该方法通过双目视觉技术重建激光光束投影在平面上的光斑位置,利用手眼标定参数将光斑位置转换至机器人末端坐标系,同时利用最小二乘方法将光斑拟合成光束直线,获得机器人末端坐标系下的传感器光束方向及零点位置以完成标定. 该方法可同时标定机器人末端上的多个激光位移传感器,无须采用有精度要求的辅助工件标定,具备精度高,鲁棒性强优势. 基于标准球的精度评价实验结果显示,在3倍标准差范围内该方法标定后的激光位移传感器测量精度范围为0.038 6±0.025 8 mm,满足机器人加工要求.     

一种改进的摄像机线性标定优化方法

现有的摄像机标定方法没有将高精度和简便性很好的衔接在一起。提出一种新的标定优化方法。首先选择主点位置在图像中心,纵横比为1作为初始条件;接着利用改进的摄像机线性标定方法,得到在同一摄像机坐标系下不同图像上所有标定点的摄像机坐标;最后利用摄像机坐标系下的这些三维点来优化内、外参数。实验结果表明：本文提出的标定方法得到的焦距误差在0.1mm以内,主点位置的最大误差在2pixel左右,测试点的最大误差控制在0.5pixel以内。本文提出的标定方法是一种简单、高精度的标定方法。     

基于径向约束的CCD相机标定参数的整体优化

提出了基于径向约束的CCD相机标定的模型参数非线性整体优化的方法.利用Harris算法检测标定板的各角点图像坐标,保证了标定板角点的稳定性和可靠性;进行RAC(radial alignment constraint)两步法标定,并用Levenberg-Marquardt算法对通过径向约束标定得到的所有相机模型参数进行非线性整体优化,提高了相机参数的标定精度.实验结果表明.该方法标定精度高,能明显减小各种误差对CCD相机标定的影响,提高了机器视觉三维测量的精度.     

基于单CCD尺寸检测的摄像机标定方法

为提高机械零件尺寸检测的精度,针对Tsai两步标定法中初始参数不精确的问题,提出了基于直线投影约束的三步标定方法.该方法首先利用直线投影约束条件求解出图像中心点和畸变参数的初始值,然后结合径向排列约束条件求解超定方程组得出全部外部参数和余下内部参数值,最后对全局参数进行非线性优化.为验证提出方法的效果,通过建立基于图像模板的世界坐标系实现,即首先利用图像像素坐标求取摄像机坐标,再将摄像机坐标进行归一化,利用外参数矩阵就可以求解出图像点的世界坐标.结果表明,该方法可以有效提高摄像机标定的精度,像素误差可达0.126 5像素点,单目视觉尺寸检测中任意两点距离误差小于0.41%.     

基于CCD相机的转台转动速度测量方法研究

针对传统测速方法不能满足高速高精度下测量的要求,在研究CCD （Charge Coupled Device）相机的工作原理及特点的基础上,实现一种以现场可编程逻辑器件（FPGA,Field Programmable Gate Array）为控制核心的转台转动速度测量系统。工作在外触发方式下的高帧频CCD通过Camera Link接口作为相机图像数据的输入,利用FPGA的高速并行特性完成了高帧频数字图像的采集、数据流的缓存控制,并且综合分析了自相关算法的原理和过程,给出了该算法完成测速系统的具体实现方法,最后得出的速度通过通信端口实时的发给上位机。经试验验证：利用高帧频CCD相机的测速方法可精确测量转台转动的速度,系统误差率低且稳定可靠。     

基于单模板的二维场景重建方法

针对现有场景重建算法具有计算复杂度高且鲁棒性差的缺点,本文采用一种基于映射变换的黑箱标定方法,根据图像坐标与世界坐标的线性映射模型,利用矩阵方程获取摄像机参数。与传统方法相比,该方法仅需一幅模板图像,降低了特征点与模板个数,简化了计算。实验过程中,利用图像降噪、改进的Harris算子角点提取等预处理过程快速提取特征点,实现摄像机参数标定的映射变换;建立了误差评价函数评价本文方法与Tsai标定算法。实验结果表明,该方法具有稳定性强、计算精度高、算法简捷的特点。     

A Calibration Method of Robot Base Frame with Procrustes Analysis

基于正交Procrustes分析的机器人基坐标系标定方法

高晓珊¹,王刚²,贠超¹,郝大贤¹

（1北京航空航天大学 机械工程及自动化学院,北京 100191;

2北京邮电大学 自动化学院,北京 100876）

摘 要:

为满足机器人高精度作业要求,基于POE正运动学公式,提出一种基于正交Procrustes分析的机器人基坐标系标定方法。由于制造装配误差的存在,导致机器人实际的基坐标系与理论建模的基坐标系之间存在偏差,前者可以借助外部测量设备采集机器人末端执行器的三维（3D）位置坐标来建立。为求解两个基坐标系之间的变换关系,利用Procrustes分析的几何约束条件,建立拉格朗日乘子罚函数形式的目标方程,通过奇异值分解（SVD）得到最优的正交旋转矩阵。最后,对六自由度串联机器人进行了现场测量与标定实验,实验结果表明该标定方法可以有效解决工业应用环境中机器人的基坐标系标定问题,同时也为机器人手眼标定、多机器人协作基坐标系标定问题提供了参考依据。

关键词：基坐标系;标定;Procrustes分析; 正交性

     

基于Matlab的双目CCD标定

CCD标定作为图像采集处理的前端,直接影响到后继信息的处理.用Matlab软件实现CCD摄像机内外参数的标定,得出旋转矩阵和平移向量,并验证镜头畸变量对数据的影响.通过双目CCD交互式测距验证,测量结果误差小于0.3 mm,满足工业要求.     

双线阵CCD交汇测量中的自动标定方法

针对CCD交汇测量系统中的初始标定困难、繁琐、重复误差等缺陷,提出了一种基于测量模型的自动标定方法.根据交汇测量原理,建立了测量系统的数学模型,并推导出自标定的模型.在相机焦距、倾角、光心坐标已知条件下,通过分析标定中各参量的函数关系,可利用线阵相机像元确定测量位置,精度可达到4 mm.     

基于图像反馈的标靶面与光轴垂直调节系统

介绍了摄像机标定的内部参数,阐述了标靶面与光轴垂直可以简化标定的过程.当标靶面与光轴垂直时,利用标靶面上特征圆在CCD成像面上成像也是圆的特点,提出了基于图像反馈的标靶面与光轴垂直的调节方法.一般情况下,标靶面与光轴不垂直,标靶面上特征圆在CCD成像面上成像为椭圆.通过图像处理和最小二乘椭圆拟合法计算出成像椭圆的长短轴及偏角,设计了调整控制策略.实验结果表明,该方法是有效可行的.     

Water target based cross-calibration of CBERS-02 CCD camera with MODIS data

The CBERS-02, the second satellite of China Brazil Earth Resources Satellite series, was launched on Oct. 21, 2002. Onboard the satellite, there are three major sensors, a CCD camera, a wide field imager and an infrared multispectral scanner (http://www. cresda.com). The purpose of this paper is to calibrate the CCD camera with a methodol- ogy of cross-calibration. The spatial resolution of the multispectal bands of CCD camera is 19.5 m, the swath is about 115 km. It is capable of side…