基于激光跟踪仪的机器人参数标定方法

利用激光跟踪仪高精度测量的特性,通过变换机器人不同的位姿从而实现对机器人各杆长的直接精确测量,其标定结果与使用RoboDyn软件标定的结果进行比对,两种方法都能明显提升机器人位置准确度,但后者提升得更加显著。同时也分析了基于激光跟踪仪直接测量机器人杆长参数过程中的误差来源。试验结果证明,基于激光跟踪仪对机器人杆长参数进行简单标定的方法是一种便捷有效的方法。     

基于单基点跟踪干涉仪的机床主轴热变形检测

针对传统多基点激光跟踪干涉仪测量方法测量过程耗时较长,无法准确检测出热变形对机床主轴运动精度影响的缺点,文章提出一种单站激光跟踪干涉仪测量方法,设置一个激光跟踪干涉仪采集机床运动轨迹,由于激光跟踪干涉仪初始坐标为已知量,因此只通过计算主轴目标点坐标就可以完成二维平面内机床运动轨迹的标定。相比传统激光干涉仪测量,该方法不仅能够准确标定机床主轴运动轨迹,还能快速完成主轴目标点坐标的计算。实验结果显示,单站激光跟踪干涉仪能够在7min内测量热变形对机床主轴运动精度的影响,并且受热变形影响,机床主轴Z向垂直度误差增大,且Y向最大偏差达到50μm,验证了单站激光跟踪干涉仪测量系统的有效性。     

基于激光工具的工件坐标标定系统设计

利用工业机器人末端的激光传感器检测工件的位姿时,为解决检测过程中的工件坐标标定问题,设计基于激光工具的工件坐标标定系统。主要原理为通过激光工具在工件的两相交直线上各获取2个数据点,进行标定运算后得到以交点为原点的工件坐标系。基于ABB工业机器人系统设计数据点获取程序与坐标运算程序。以IRB1410机器人为执行机构, IL-300传感器为激光工具, R-20 Radian激光跟踪仪为校验设备,搭建了调试与校验平台。结果表明：基于激光工具的工件坐标标定系统不仅结构简单且标定误差在一定范围内     

基于多站分时测量的滚杠传输直线度优化

为保障高精密滚杠传输系统的传输直线度,提出一种基于多站分时测量的直线度优化方法。该方法通过一台激光跟踪仪在不同站位测量到相同目标点的距离,来确定激光跟踪仪在各个站位的基点坐标及各目标点的位置坐标。该方法提高了激光跟踪仪的测量精度,并克服激光测量局部盲区问题。通过目标点坐标拟合空间直线,依据目标点坐标与拟合理论位置的偏差调整滚杠,从而优化滚杠传输机构传输直线度。优化结果表明,滚杠传输系统传输直线度有显著提高。     

并联机构杆长初始值的确定

为了解决并联机构装配完成之后的杆长初始值（回原点后的杆长）不再是设计值的问题,本文提出利用PMAC内置的位置触发锁存功能来确定杆长的初始值。避免了传统的并联机构运动学标定中通过位置正解和循环迭代求解杆长结构参数而产生的一系列问题,求解过程比较简单,同时可避免精确测量动平台的位姿。     

基于神经网络的并联机床位姿误差分析与补偿研究

为了解决并联机床位姿误差补偿这一难题,以六自由度并联机床为研究对象,基于并联机床的运动学逆解建立了位姿误差模型,得到了并联机床驱动杆杆长误差和铰链点位置误差与并联机床动平台位姿误差的关系。铰链点位置误差可以通过调整杆长来弥补,由于驱动杆杆长误差难以测量,所以基于BP神经网络设计了一种改进的修正系统输入法对并联机床动平台的位姿误差进行补偿。仿真结果表明,经过补偿后的位姿误差明显小于补偿前的位姿误差,验证了并联机床位姿误差分析与补偿方法的可靠性。     

6UPS并联机构杆长误差标定及其对动平台运动的影响分析

分析了不同误差对并联机构的影响,尤其是杆长误差对动平台姿态误差的影响.建立了采用并联机构运动学反解模型的矢量法误差求解模型;针对6UPS并联刀具机构的结构特点,使用支链分析方法,对由杆长误差引起的动平台误差变化趋势及变化的敏感性方向进行了分析.使用激光干涉仪完成了误差测量实验,使用多组姿态数据的不同组合进行误差计算,获得了优化的杆长误差数据.完成了杆长误差对动平台误差变化影响的数值分析与矢量合成两种方法的验证.     

变轴数控机床面向对象逆运动学标定法

变轴数控机床是一种新型机床,通常利用误差分析和标定提高其精度。本文围绕误差分析,对刀具位姿误差进行分离,定义并证明了机床平动时转角误差恒零线;针对机床静平台铰链点实际位置很难直接标定的问题,提出面向对象逆运动学标定法,通过面向控制对象进行测量以及求解逆运动学方程组,得出静平台铰链点实际位置,还提出渐进性标定的概念。此方法简便可行,具有实际意义。     

基于平差优化技术的高精度三维标定方法

为提高工业机器人、自动化校准设备等智能系统的整体精度,基于罗德里格矩阵和最小二乘法拟合建立数学模型,解决了三维直角坐标系之间转换关系的工程应用问题。采用基于冗余测量数据的平面平差优化技术和定位坐标点的间接测量方法,提升了局部坐标系建立的精度。针对坐标点接触式测量和非接触式测量的技术缺陷,提出了采用激光跟踪仪测量终端,用标定工装辅助实现间接测量的方法,能通过多点的接触式间接测量保证被测定位坐标点的精度。最后经过多次试验验证了方法的可行性。     

基于光学动捕的机器人精度测量平台研究

为了测量分析机器人位置精度，搭建了基于红外相机和动捕理论试验平台，通过位置识别和坐标系转换原理分析，选取了六关节机器人进行试验研究。通过反复验证试验条件和步骤，获取了5个坐标点循环30次的坐标值。利用GB/T 12642中的位置准确度和位置重复性计算公式，得到了机器人位置准确度为0.87 mm,位置重复性为0.03 mm,与机器人标称值基本一致。通过激光跟踪仪测量对比进行了验证，结果显示差值为0.095 mm和0.005 mm,证明方法科学可行。     

Stewart型并联机床伸缩杆伸长量误差在线测量

标定作为提高Stewart型并联机床静态精度的有效方法，包括建模、测量、参数识别和补偿等环节。其中伸缩杆伸长量误差的测量准确性直接影响标定效果。本文提出间接方法准确测量其值。首先选择激光跟踪系统精确测量并联机床不同位姿对应的伸缩杆绝对伸长量，再辅以符号运算，最终达到测量机床伸缩杆伸长量误差的目的。     

三坐标测量机测头的正确使用

测头是坐标测量机的一部分，主要用来触测工件表面。本文对坐标测量机的测头探针的正确使用进行了探讨。为了确保坐标测量机的测量精度、测量范围和测量效率，选用测头时测头长度，应尽可能短、连接点最少、测球尽可能大，使测头的刚性和测尖的形状达到尽可能最佳的程度；测量过程中避免杆的碰撞；对工件进行检测之前，需对所使用的测杆进行校验。     

一种四自由度并联机构的标定技术

运动学标定就是对实际几何参数的估计过程，通过标定来减少动平台的位姿误差。本文对并联机构的标定技术进行了介绍，并对一种四自由度并联机构的标定过程以两种标定方法进行了说明，给出了仿真结果。     

基于结构光立体视觉的焊缝测量

提出了一种基于结构光立体视觉的焊缝测量方法,并给出了一种简单的摄像机与激光器标定方法。它采用安装在机器人末端的两台摄像机和一只激光器构成测量系统,激光器发出的光束经平凸柱面镜变成光平面,在焊件上形成条纹。两台摄像机同步采集该条纹图像,结合机器人末端位姿与摄像机参数,对于条纹上的每个特征点可以获得三组空间坐标。对这三组坐标进行信息融合,可以更加精确的获得特征点的空间坐标。进行的V形焊缝测量与跟踪试验表明,该方法具有实时性好、测量精度较高、标定简单、可靠性高等特点。     

基于复合直梁型柔性铰链的导轨直线度测量研究

刚度是影响柔性铰链机械性能的重要参数指标,建立复合型柔性铰链拉伸刚度模型,在不同参数、不同尺寸条件下计算其解析解,通过ANSYS Workbench对其进行静力学仿真,分析各个结构参数对其刚度的影响,同时得出该种复合柔性铰链在同等尺寸及力的作用下比传统双边平行铰链有较大的输出位移。在解析解与仿真结果误差较小的情况下,设计出一种参数最优化的复合柔性铰链并搭建了测量平台,对滚珠丝杆驱动的导轨进行了直线度误差测量,将其结果和激光干涉仪测量结果对比,验证了基于该柔性铰链搭建的测量平台满足直线度的测量需求。     

管道焊口间隙量与错边量的激光视觉检测

提出了一种长输管线焊口组对间隙量、错边量的激光视觉检测方法. 首先，搭建了一套可实现圆周焊口轮廓激光视觉自动检测的计算机系统. 通过对采集的激光视觉图像分析，发现了管道焊口间隙量、错边量与激光条纹断点、拐点等图像特征间的相关关系. 其次，将提取的条纹图像通过骨骼化的形态学处理，得到了单一像素宽度的细化条纹. 采用亚像素轮廓坐标检测算法，获得了条纹上离散点的像素坐标. 最后，基于获取的条纹拐点、断点像素坐标和几何对应关系，建立了间隙量与错边量的求取算法. 实际验证结果表明，基于激光条纹特征点像素坐标获取间隙量与错边量的激光视觉检测方法是可行的. 测量结果可满足焊口组对质量评判的需求.     

基于遗传算法的激光扫描仪误差标定研究

采用平面二维球列对激光扫描仪误差进行标定,为提高标定精度,在Matlab环境下利用遗传算法对扫描所得球列点云数据进行了优化处理,以球心3个坐标为优化变量,以球面点云的各点到待求球心的距离与钢球标称半径的差值的标准差最小化为优化目标,采用SGA算法优化得到各个钢球的最优球心坐标,再与由超精密仪器得到的孔板圆孔中心坐标比较计算得到各点误差,实现对扫描系统的标定。实验表明:该标定方法合理可行,标定结果较为精确。     

面向双机器人打磨过程的运动规划研究

针对双机器人轮毂打磨系统的运动规划问题，建立双机器人协调相对运动的运动位姿约束模型，并利用激光跟踪仪及七点法的标定方式分别解决模型中对于双机器人基座标系和工具坐标系的标定问题。选取轮毂边缘面，搭建仿真平台对运动模型进行验证，最后搭建基于dSPACE控制器的双机器人协调打磨实验平台，进行了协调打磨位置跟踪实验，结果表明：打磨机器人位置跟踪精度在4 mm以内，证明了模型的准确性与可行性。     

并联机床许用工作空间的校核

并联机床许用工作空间的校核是通过程序判别并联机床在加工过程中是否会发生干涉,保证并联机床安全加工。以BJ-04-02(A)交叉杆型并联机床为研究对象,在杆长计算的基础上,给出并联机床许用工作空间的杆长、动铰链转角和杆间距的限制条件,用逐点校核法进行并联机床许用工作空间的校核计算,给出并联机床许用工作空间的校核计算流程,并进行了试验验证。研究表明,满足并联机床许用工作空间的杆长、动铰链转角和杆间距限制条件的刀位数据,在并联机床加工中不发生干涉。     

Stewart平台位姿精度的影响因素分析

本文针对不同结构的Stewart平台，利用误差模型，采用数值方法分析比较了影响Stewart平台位姿精度的两个因素，即铰链的位置误差和驱动杆的测量偏差。