大空间坐标测量网络的现场实时标定方法

大空间坐标测量网络主要由若干测量基站组成,为在测量现场完成网络的构建,并在测量过程中实时重新标定测量基站的空间坐标,通过对网络的测量原理及测量基站的结构进行分析,提出了模拟基站的标定模型。该模型将球形标靶作为模拟基站,并将模拟基站布置在特定位置上,可解决共面布局下测量网络的标定问题。为获取标定模型所需的距离信息,提出了主动扫描和寻心扫描两种瞄准测距方法。仿真标定实验结果表明,当测距精度为0.5 mm时,测量基站的坐标标定误差均值为2.1 mm。瞄准实验结果表明,两种瞄准方法所得测距值标准差分别为0.16 mm和0.34 mm,与测距精度相当。     

采用标准长度的激光多边法坐标测量系统自标定算法

基于多路激光跟踪干涉仪测长的坐标测量系统在大尺寸测量领域具有显著的优越性,准确标定系统参数是实现高精度坐标测量的关键。为了克服传统自标定方法的缺点,提出了一种采用标准长度的改进自标定算法。该算法首先在稳定的基座上设置固定点,在X、Y、Z方向分别产生用激光干涉法精确测得的标准长度,然后将标准长度用于构造自标定的优化函数。通过提高相应优化函数的权重,进一步提高坐标测量精度。通过仿真实验证明了该算法的可行性。采用独立的激光干涉仪验证系统在大尺寸范围内的测量精度,当测量点分布在距系统坐标系原点［7.0 m,8.3 m］区间内,两组实验误差均分布在［-9.5 μm,4.6 μm］区间内,结果表明所提出自标定算法可显著提高大尺寸空间坐标测量精度。     

多路激光跟踪干涉三维坐标测量系统冗余技术

介绍了冗余技术在多路激光跟踪干涉三维坐标测量系统中的应用。在分析激光跟踪干涉仪工作原理的基础上 ,采用 3 n[G]表决冗余方式 ,进行了系统的冗余设计。详细论述了基于系统的冗余技术实现的各种重大作用如系统的自标定、挡光自恢复和误差补偿等。最后指出冗余设计应当成为系统设计的一项重要原则     

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。     

激光跟踪仪现场评定装置

介绍了一种用于激光跟踪仪现场快速评定装置,采用激光干涉仪作为标准器,能够生成任意标准长度,符合美国ASME B89.4.19的评价方法,同时还具有动态参数校准和角度标定功能,实现了激光跟踪仪在工业现场的快速评定.     

基于VC++的FBG解调系统软件设计

阐述了基于DSP的光纤布拉格光栅(Fiber Bragg Grating,FBG)波长解调系统原理.系统使用单片DSP进行信号采集,通过USB2.0高速串行口将采集的数据传送给上位机,由上位机软件对FBG波长进行解调.FBG波长的解调包括数字滤波、波长峰值计算和在线拟合标定,提出了VC++和MATLAB混合编程的方式实现巴特沃斯数字滤波和波长的拟合标定,并由质心法获得波长峰值.通过测试实验获得了准确的检测结果.     

基于激光跟踪的机器人三维空间定位方法

为了解决激光跟踪机器人的三维空间坐标计算问题,该文以重庆苏家沟特大桥为例,采用理论分析的方法计算机器人在工作坐标系的坐标,并将激光跟踪的机器人定位实测结果与传统桥梁工程测绘结果进行对比。结果表明,在机器人表面安装反射棱镜,全站仪通过激光自动跟踪反射棱镜,随着机器人的移动,全站仪输出机器人在全站仪坐标系下的坐标,根据提出的标定方法可以得到坐标系转换关系,即可实时获得机器人在工作坐标系的坐标。激光跟踪的机器人定位实测结果与桥梁工程测绘结果的对比表明,两者的平面坐标误差小于或等于4.27 cm,高程误差小于或等于4.14 cm。     

基于多基站激光跟踪仪的机器人位姿精度测试方法

针对机器人末端位姿精度测试的需求,提出了基于多基站激光跟踪仪的测试方法.该方法采用三靶球测量方案,通过非线性最小二乘法求解转站参数,并融合多基站测量数据实现机器人末端位姿精度的测试.通过直线导轨和转台标准器对该方法的测试效果进行实验验证,结果显示相对于单基站激光跟踪仪的测试方法,三基站测量的定位精度提升了38.5％,定...     

基于C#与MATLAB的变形分析实践

变形监测在工程项目中举足轻重，后期数据分析更是重中之重。本文采用C#与MATLAB混合编程，结合两种编程语言的各自优势，详细叙述了具体实现方法，并以灰色模型为例，验证了可行性，证实了该模式可以快速开发满足项目需求的程序，实现对监测数据的分析、预测。     

多边法位姿测量系统中跟踪方式对测量精度的影响研究

为了精确测量大尺寸位姿,建立了一种由7台激光跟踪干涉仪组成的大尺寸位姿测量装置。根据测量各反射镜的激光跟踪干涉仪数量的不同,采用322和331两种跟踪方式对位姿测量精度的影响进行仿真实验,从而发现被测点位置与基站构成平面的距离相关,由坐标解算公式推导被测点坐标值与测量基站之间的相对位置与测量误差间的误差模型,通过分析x、y、z 方向上误差对距离变化的敏感程度,发现z方向距离变化引起的误差最为敏感。当被测点与测量基站的距离由1300.8mm减小到0mm时,测量误差由2.2μm增大到2626.1μm。实际姿态测量结果表明:当采用一种跟踪方式时可以避免被测点与测站点平面过近,有利于提高系统测量精度,所提出的误差模型可为多边法位姿测量系统的优化布局提供一种量化的理论分析方法。     

大规模基站运维优化与车队规划研究

研究了考虑充电量决策的大规模基站断电运维的多车辆路径规划问题。目标是在运维能力有限的条件下最小化基站断电产生的损失和车辆运行成本的加权总和。分析了该问题区别于传统取送货问题的差异与难点,利用图论模型建立了动态多阶段车辆路径的混合整数规划模型,利用库存理论辅助基站充电量的决策并通过软时间窗口对车辆服务与路径规划进行约束,最后设计了基于局部最优插入和变邻域搜索的动态算法框架进行求解。基于中国铁塔公司真实数据生成的多个算例验证了该算法可以显著降低运维成本,并协助公司进行运维车队规模的规划。     

激光干涉法一次冲击加速度计动态特性校准

介绍利用激光光栅干涉技术进行冲击加速度动态特性校准的一种方法。将冲击加速度直接绝对溯源于基本量和单位(时间和长度);说明差动式光栅激光干涉冲击校准装置的原理,介绍了使用调频信号的数字化解调方法和模式识别方法实现数据处理的基本过程;最终给出了被校准的加速度计的频率特性曲线和传递函数实验结果;使用本文方法可以进行加速度计动态特性的校准测试。     

基于激光干涉法的一次冲击微分加速度动态特性校准

介绍了利用激光光栅干涉技术进行冲击加速度校准的一种方法,并着重讨论微分加速度的动态特性校准。将冲击加速度和微分加速度直接溯源于基本量和单位(时间和长度);叙述了差动式光栅激光干涉冲击校准装置的原理,介绍了使用调频信号的数字化解调方法和模式识别方法实现数据处理的基本过程;最终给出了被校准的加速度计的微分加速度的频率特性曲线和传递函数的实验结果。结果表明,该方法可以进行加速度计之微分加速度的动态特性的校准测试。     

半主动式激光导引头跟踪角误差的分析与测试

根据半主动式激光导引头的目标探测原理,提出了四象限光电探测器的目标位置解算偏差模型,以及由探测器信号测量一致性引起的测量误差模型,据此进行了数值分析计算和试验验证.数值分析与试验结果表明,目标位于跟踪区外侧时,电路的目标位置解算偏差起决定作用,目标位于跟踪区中心时,探测器测量一致性误差起决定作用.利用本文的分析方法,可在激光导引头跟踪性能试验中,对其跟踪性能指标进行深入的分析与评价.     

一种浮空器气囊体积测量装置的现场校准方法探讨

介绍一种浮空器气囊体积测量装置的现场校准方法,通过设定现场校准区域,构建地面控制点的局部三维坐标;在被测对象侧边的6个地面控制点设立测站,用激光全站仪和棱镜组件按照极坐标法观察得到被测对象侧边精密标定杆上所有准校点的局部三维坐标,建立校准参考坐标系,构建完整的现场校准场。测量装置对在校准参考坐标系中的精密标定杆上校准点进行拍摄获得图片,解算得到测量装置的每个相机的外方位元素,得到其位置和姿态,完成校准工作。本文提出的现场校准方法解决了测量装置在任意场景下浮空器囊体体积测量的应用问题和测量装置使用中需要搬动情况下的校准问题。     

白车身视觉检测系统中多类型传感器全局校准技术

针对白车身视觉检测系统中传感器数量多、种类各异、分布空间大、位置关系复杂等问题,提出了一种适用于工业现场的多视觉传感器全局校准技术。基于坐标系间接统一法,设计多个精密立体靶标作为坐标系转换中介,利用激光跟踪仪获取现场校准数据,在单位四元数数学模型的基础上,求解两坐标系间最优转换矩阵,将固定式传感器和柔性传感器的测量坐标系统一到全局坐标系。该方法已在某企业在线测量项目中成功应用,现场只需完成传感器坐标系与全局坐标系转换关系标定,降低了复杂现场环境对多传感器全局校准的限制,简化了校准过程,提高了环境适应性,校准后检测系统各向测量精度均优于±0.2 mm,满足白车身在线测量精度要求。     

一种基于Matlab的干涉条纹自动处理方法

对接触式干涉仪量块检定时产生的两种干涉条纹进行了研究,图像整体采用傅里叶级数曲线拟合法,实现干涉暗条纹大致定位.局部采用最小二乘二次曲线拟合法,确定干涉暗条纹中心的精确位置及暗条纹个数.利用Matlab和VC平台进行编程,快速有效地实现了干涉条纹中心位置的自动判读. 该方法已应用在中国计量科学研究院接触式干涉仪的量块检定中.     

激光雷达测量仪精度校准方法的研究

文章根据激光雷达测量仪结构及原理,提出了校准项目及校准方法,通过对仪器四周24个位置的双面测试和在大型测量机的帮助下与激光干涉仪的比对测试,实现全面校准的目的,为激光雷达测量仪的验收和校准提供依据。