LDV标定装置的不确定度研究

本文介绍了 L DV(激光多普勒测速仪 )标定装置的不确定度研究。文章全面分析了该装置的各项不确定度源 ,并运用一种新方法动态确定了标定装置中主要不确定度源——校准盘的半径偏差。由此得出该装置在 95 %置信度时的相对扩展不确定度为 U95 =5 .5× 10 - 4 。     

基于最优位姿集的机器人标定及不确定度评定

为解决因标定位姿点随机选择导致机器人标定结果不稳定、可靠性低问题,研究了基于雅克比矩阵奇异值计算可观测指标的最优位姿点数目及最优位姿集选择算法,建立了机器人MDH模型,采用LM算法对几何参数进行辨识,使用LeicaAT960激光跟踪仪分别在最优位姿集和随机位姿集下对Staubli TX60机器人末端位姿大量实测;在分析研究机器人标定不确定度来源基础上,采用测量不确定指南(GUM)计算几何参数标定的不确定度及蒙特卡洛模拟法对机器人末端位置不确定度进行评估,结果表明,经最优位姿集标定后的机器人不仅在测试点精度有大幅提升,而且几何参数及末端位置平均不确定度约为随机位姿集标定的0.11倍,标定结果稳定可靠,泛化能力强,适于在高精度、大范围作业场合推广应用。     

氢氧化钾乙醇溶液浓度标定的不确定度

标定氢氧化钾乙醇溶液浓度过程中,基准物的质量、滴定管、消耗体积的读取等均会影响浓度的准确性,从这些相关因素入手,针对不同的不确定度分量采用不同的评定方法,最后合成标准不确定度。从各个不确定度分量的大小,可以看出各个因素对浓度结果准确性影响的大小程度,对于在整个标定过程中,减小主要因素的干扰,使标定结果更加接近真值,具有良好的参考作用。     

工业机器人运动学参数标定的位姿点集优化研究

针对工业机器人标定时因位姿点选择随机导致标定结果不稳定的问题,开展了位姿点集优化方法研究.首先,以可观测指数O1为依据,通过随机搜索算法确定最优位姿点的数目;其次,提出改进最优点集选择算法用于筛选最优位姿集.通过对EFORT ER10L-C10和Staubli TX60机器人进行标定实验,结果表明:采用优化初始位姿集能...     

六自由度机械臂参数校准不确定度评定方法

六自由度机械臂的结构参数校准对其定位精度影响较大,为了评价其参数化校准效果,采用蒙特卡洛法建立了六自由度机械臂参数校准不确定度评定模型。首先,根据空间坐标系的几何转换关系建立六自由度机械臂结构参数校准模型,分析主要误差来源对校准参数的影响,建立各校准参数的不确定度分量的函数关系;其次,采用现场校准数据集的抽样统计,分析各不确定度分量的概率密度函数,获得真实分布规律;最后,采用蒙特卡洛法建立各校准参数的不确定度分量与机械臂模型之间的数学关系,通过大规模随机数值模拟,实现机械臂校准不确定度的评定。为了验证本文方法的有效性,利用激光跟踪仪对六自由度机械臂进行了校准实验。结果表明,当采用正则化方法进行机械臂校准时,各坐标轴的相对扩展不确定度分别优于0.542 2%,1.325 9%, 0.015 4%。     

仪器示值误差的不确定度评定

介绍了测量误差理论与测量不确定度理论的相关内容并以万工显示值误差不确定度评定为例介绍仪器示值误差不确定度的评定方法。     

工业过程测量记录仪测量结果不确定度评定

工业过程测量记录仪包括自动电位差计、自动平衡电桥、函数记录仪以及数字模拟指示相结合的混合式记录仪、无纸记录仪。本文选用性能较稳定的电子电位差计,对其进行检定,分析检定用标准器及整套检定设备引入的不确定因素,从而得到测量结果的不确定度。     

电容式位移传感器的线性度标定与不确定度评定

由于光刻投影物镜装调中电容传感器的线性度指标不能够满足位移调节精度的需求,本文提出了一种提高电容传感器测量线性度的方法。该方法采用压电驱动器提供位移进给;采用高精度激光测长干涉仪校准电容传感器的线性度,提供位移反馈以保证运动控制精度。采用高阶曲线拟合方法得到拟合系数对传感器线性度进行在线标定;对标定实验中的环境、安装、机构以及控制等进行不确定度分析与评定以保证电容传感器的线性度测量精度;最后进行电容传感器线性度的标定实验。实验结果表明:本文提出的线性度标定方法能够减小各误差项对于测量结果的影响,标定后传感器线性度由0.047 14%提高至0.004 84%,近一个数量级,并且线性度重复性较高,重复性偏差为0.38nm,全行程内线性度的合成不确定度为5.70nm,能够满足光刻物镜中位移控制精度的需求。     

浅谈工业温度传感器测量不确定度的评定

一切测量结果都不可避免地具有不确定度。衡量测量结果及其质量的标准是测量结果的测量不确定度的大小。通过对工业铂热电阻的测量结果的测量不确定度的评定的分析和比较,可知测量结果的可靠程度,并可反映检测实验室的检测体系是否处于统计受控状态。进而可为产品进入国际市场奠定有利基础。     

一种基于工具坐标系的机器人运动学参数标定方法

机器人末端执行器位姿误差在基础坐标系中表示时,误差模型中包含姿态误差与位置矢量的乘积项,影响了参数标定识别精度。以工具坐标系为参考系,给出一种基于指数积公式包含关节约束条件的机器人位姿误差标定模型,避免了姿态误差与位置矢量的乘积项对参数标定识别精度的影响。以UR5机器人为标定对象,采用LeciaAT960-MR激光跟踪仪为测量设备,进行参数标定试验。试验结果表明,经参数标定后UR5机器人位置误差模和姿态误差模的平均值分别减小了91.07%和89.16%。     

基于 OpenGL 和 MFC 的机器人运动控制及标定

为打破国外机器人仿真控制软件的技术垄断,利用OpenGL及MFC在VC6．0平台上开发了一款工业串联机器人的运动控制及标定软件。其人机交互的实现包括机器人选型、运动学仿真、末端位置测量、基坐标系和工具坐标系标定、精度分析、误差参数辨识、误差补偿及效果验证9大流程。通过RS232串口通讯实现界面和控制器的数据通讯,同时结合3 D模型的显示及动作模拟,可实现机器人末端轨迹的在线规划、机器人标定、运动控制等功能。     

Local POE model for robot kinematic calibration

A robot kinematic calibration method based on the local frame representation of the product-of-exponentials (Local POE) formula is introduced. In this method, the twist coordinates of the joint axes are expressed in their respective local (body) frames. The advantages of this new approach are threefolds: (1) revolute and prismatic joints can be uniformly expressed in the twist coordinates based on the line geometry; (2) the twist coordinates of the joint axes can be set up with simple values because the local frames can be arbitrarily defined on the links; (3) the kinematic parameters described by the twist coordinates vary smoothly that makes the method robust and singularity-free. By assuming that the kinematic errors exist only in the relative initial poses of the consecutive link frames, the kinematic calibration models can be formulated in a simple and elegant way. The calibration process then becomes to re-define a set of new local link frames that are able to reflect the actual kinematics of the robot. This method can be applied to robot manipulators with generic open chain structures (serial or tree-typed). The simulation and experiment results on a 4-DOF SCARA type robot and a 5-DOF tree-typed modular robot have shown that the average positioning accuracy of the end-effector increases significantly after calibration.     

A multilevel calibration technique for an industrial robot with parallelogram mechanism

This paper presents a multilevel calibration technique for improving the absolute accuracy of an industrial robot with a parallelogram mechanism (ABB IRB2400). The parallelogram structural error is firstly modeled based on the partial differential of the position function of a general four-bar linkage and the linearization of the position constraints of the parallelogram mechanism, the model coefficients are fitted from experimental data. Secondly, an absolute kinematic calibration model is established and resolved as a linear function of all the kinematic parameters, as well as the base frame parameters and tool parameters. Finally, contrary to most other similar works, the robot joint space (rather than Cartesian space) is divided into a sequence of fan-shaped cells in order to compensate the non-geometric errors, the positioning errors on the grid points are measured and stored for the error compensation on the target points. After the multilevel calibration, the maximum/mean point positioning errors on 284 tested configurations (evenly distributed in the robot common workspace) are reduced from 1.583/0.420 mm to 0.172/0.066 mm respectively, which is almost the same level as the robot bidirectional repeatability.     

Plane kinematic calibration method for industrial robot based on dynamic measurement of double ball bar

A new calibration method is proposed to improve the circular plane kinematic accuracy of industrial robot by using dynamic measurement of double ball bar (DBB). The kinematic model of robot is established by the MDH (Modified Denavit-Hartenberg) method. The error mapping relationship between the motion error of end-effector and the kinematic parameter error of each axis is calculated through the Jacobian iterative method. In order to identify the validity of the MDH parameter errors, distance errors and angle errors of each joint axis were simulated by three orders of magnitude respectively. After multiple iterations, the average value of kinematic error modulus of end-effector was reduced to nanometer range. Experiments were conducted on an industrial robot (EPSON C4 A901) in the working space of 180 mm × 490 mm. Due to the measuring radius of DBB, the working space was divided into 30 sub-planes to measure the roundness error before and after compensation. The average roundness error calibrated by the proposed method at multi-planes decreased about 21.4%, from 0.4637 mm to 0.3644 mm, while the standard deviation of roundness error was reduced from 0.0720 mm to 0.0656 mm. In addition, by comparing the results of positioning error measured by the laser interferometer before and after calibration, the range values of motion errors of end-effector were decreasing by 0.1033 mm and 0.0730 mm on the X and Y axes, respectively.     

一种不完全补偿机器人标定方法

为了避免修改影响机器人逆运动学模型的参数,分析了绝对定位误差的主要来源,以及标定需要保证的前提条件。在此基础上介绍了一种标定方法,该方法利用三坐标测量仪对机器人六个关节分别进行测量,生成六组点云,对每组点云采用最小二乘法拟合平面及圆。根据D-H参数的定义,计算出容易补偿的各参数实际值,并依据计算结果对参数进行了补偿。通过实验证明,该方法有效提高了绝对定位精度,使精度能够满足实际工程需要,而且操作简单方便,实用性强。     

基于病态参数分离的机器人运动学标定测量构型优化

针对一种高灵巧性机器人及其连杆参数高敏感性与高定位精度需求,为解决机器人运动学标定随机测量构型存在绝对 定位精度低、参数辨识效果及标定结果鲁棒性较差的问题,提出一种病态参数分离与 DETMAX-改进差分进化(DETMAX-IDE) 算法的机器人运动学标定测量构型分步优化方法。 首先,建立机器人位置误差模型。 其次,建立一种可观性综合指标,评价不 同机器人标定测量构型的总体可观测性和灵敏度。 最后,分离机器人运动学位置误差模型的病态参数,建立测量构型优化目标 函数和约束条件,提出一种基于 DETMAX 算法与改进差分进化算法结合的分步迭代优化算法(简称为 DETMAX-改进差分进化 算法,简写为 DETMAX-IDE 算法),开展机器人运动学标定测量构型分步迭代优化。 通过机器人运动学标定仿真与实验,验证 了所提方法的有效性。 实验结果表明,与随机测量构型相比,所提方法对应的机器人绝对定位精度的平均值和均方差分别降低 了 62. 09% 和 62. 45% 。     

穿刺机器人本体标定实验研究

使用指数积方法建立了穿刺机器人正运动学模型,在此基础上导出了只需机器人末端位置数据的线性误差模型。根据误差模型特点,设计了简便有效的末端位置标定方案。实际标定实验结果标明,使用此种标定方法能使穿刺机器人在手术常用工作空间内的末端位置精度提高50%以上。     

微装配机器人手眼标定方法研究

在视觉反馈的机器人控制中,手眼系统的标定非常重要,直接影响机器人的作业精度.针对微装配机器人系统操作空间小的特点,提出了一种固定视觉的手眼系统标定算法,该方法通过3个空间点在机械手基坐标系中的坐标,采用P3P位姿测量原理获得相应空间点在摄像机坐标系中的坐标,建立了标定方程组,基于最小二乘法,标定出了手眼系统之间的转换矩阵.该方法无需复杂的辅助设备,标定过程简单.相关实验得到了待标定的手眼系统之间的转换矩阵,验证了该方法的标定精度和有效性.