在机测量线激光传感器安装位姿的全局标定

针对三轴数控机床激光测头安装位姿误差造成测量误差且不易调整和校准的问题,提出了一种在机测量线激光传感器安装位姿标定方法。建立了线激光在机测量系统的数学模型,通过机床运动带动线激光测头对标定基准点的空间位置进行测量,基于手眼标定原理给出了关于测头安装位姿参数的线性求解算法,完成了对测头安装误差的全局标定。考虑了机床定位误差对于标定结果精度的影响,采用蒙特卡洛模拟进行了误差分析。采用半径为35 mm的圆孔进行测量验证,实验结果表明,标定后圆孔测量误差为0.051 6 mm,测量精度提高了约96%,实验结果验证了该标定方法的有效性和可行性。     

影像测量仪快速标定方法

为满足汽车生产线上大量使用的光滑规的定期检测需求,需要找到一种提高影像测量仪现场测量精度的快速标定方法。通过对影像测量仪标定方法进行分析,提出了影像测量仪标定要利于消除光滑规表面质量和仪器误差对测量结果影响的观点。在此基础上,提出了基于光栅的影像测量仪快速标定方法。该方法直接利用待测光滑规作为标定物,克服了光滑规表面质量对测量结果影响的缺点。在介绍这种方法的标定原理基础上,归纳了该方法的优点,并对其进行了误差分析,误差分析结果说明这种标定方法可以达到使用要求。按这种标定方法对两种不同精度的影像测量仪进行标定,并分别对?6~?40mm之间4种光滑规实测,经过对各组测量数据的方差对比表明,采用光栅和待测光滑规进行标定能获得更稳定的测量结果。     

三点法中测头角位置的精密测量方法

研究了三点法圆度及轴系误差测量中测头角位置的精密测量方法。设计了能直接测量非接触电容传感器测头实测状态下的角位置的测角系统,提出了克服测头角位置测量误差及三个测头灵敏度标定误差影响的校正方法。实验表明：采用本文提出的“多刻线”法测角精度优于1′,测头角位置测量误差及三个测头灵敏度标定误差对测量精度的影响可降致最小。     

模拟测头标定的研究

在分析模拟测头工作原理的基础上，以英国Renishaw公司SP600M模拟测头为实例，建立模拟测头标定的数学模型，提出简单快速的标定空间任意姿态模拟测头的方法。并讨论其误差补偿，以提高模拟测头的测量精度。     

回转体测量机高精度标定技术研究

回转体测量机由同转工件台和测量架组成,能够在工件一次装卡条件下对回转体零件的内外轮廓参数进行高精度的快速检测.根据该测量机的结构特点,分析了测量机的各项系统误差,提出了测量架运动直线与回转轴线之间平行度、测头的测量方向与同转轴线的垂直度、测头偏心等系统误差的标定方法,建立了标定数学模型,剔除了由于标准件加工、安装等不确...     

热轧圆钢截面轮廓及直径结构光在线检测系统

基于激光视觉三维测量原理,采用四个结构光传感器设计了一套热轧圆钢截面轮廓及直径结构光在线检测系统.提出了一种现场快速统一标定方法,并设计了相应的新型立体标定靶标.提出了一种对截面轮廓三维数据进行筛选和融合的数据处理方法,得到圆钢截面较理想三维坐标,从不同方位采用平行线相夹法测量圆钢截面直径.进行了系统标定实验和测量实验,实验结果证明系统在一定测量范围内能实时获取圆钢截面轮廓,直径测量精度在0.2mm以上.     

单条纹截面轮廓传感器设计与标定

为实现单条纹截面轮廓传感器的设计与标定,建立了单条纹截面轮廓传感器测量物体表面点空间坐标的数学模型,基于此模型分析了单条纹截面轮廓传感器的测量误差,得出了传感器各结构参数与测量误差之间的关系。在综合分析了各结构参数对测量误差的影响的基础上,得出了传感器结构参数设计的依据,并给出了结构参数设计及标定的实例,最后通过实验的方法对传感器的测量精度进行了验证。实验结果表明：深度测量相对误差小于0.3%,重构的复杂表面具有良好的视觉效果。     

单条纹截面轮廓传感器的设计与标定

为实现单条纹截面轮廓传感器的设计与标定,建立了单条纹截面轮廓传感器测量物体表面点空间坐标的数学模型,基于此模型分析了单条纹截面轮廓传感器的测量误差,得出了传感器各结构参数与测量误差之间的关系.在综合分析各结构参数对测量误差的影响的基础上,得出了传感器结构参数设计的依据,并给出了结构参数设计及标定的实例.最后,通过实验的方法对传感器的测量精度进行了验证.实验结果表明:深度测量相对误差＜0.3%,重构的复杂表面具有良好的视觉效果.     

凸轮轮廓度与对称度的计算机辅助测量

通过对单测头与双测头的原理进行比较分析,确定了在实际应用中使用单测头进行测量的方案。开发出单测头的对称凸轮计算机辅助测量仪(CAT),并设计了相应的控制软件。对一次测量得到的多个数据进行处理,得到检测出的轮廓曲线、起始角、凸轮的轮廓度与对称度,并进行相应的评定。     

原位检测系统中触发式测头的误差分析与补偿

在分析了原位检测系统中触发式测头误差来源的基础上,提出了自动调整测头偏心的方法,并用标定球对测头的实际作用半径进行了校准。同时,面向实际测量任务,提出了基于在线标定和双线性插值技术的逐点测头半径补偿方法,实验验证,所提出的半径补偿方法比商用软件提供的方法更准确,提高了测量结果的准确性。     

REVO五轴测量系统探针变形量标定及光栅值提取

REVOTM是基于正交式坐标测量机设计和应用的、能够同时实现高效高精度测量的动态测头系统.针对REVO五轴测量系统在非正交式坐标测量机中应用的问题,提出了REVO测头探针变形量的标定方法,并从测量系统返回的有限数据中分离出了各主轴的光栅数据,实现了测量点三维坐标数据的重构.实验验证了所提出标定方法和各主轴光栅值提取的有效性和正确性.实验结果表明,经过探针变形量补偿后,测量误差最大值从0.202 1 mm降低到0.000 9 mm,所提取出的各主轴光栅值变化量降低了两个数量级.     

Comparing laser and polychromatic confocal optical displacement sensors for the 3D measurement of cylindrical artefacts containing microscopic grooved structures

A scanning system has been developed for measuring the surface of early cylinder mechanical sound recordings to high precision, both for surface preservation and for post-processing of the data to recover the sound encoded in the grooves. Research has identified that high sensor axial resolution is required to resolve the smallest amplitude groove modulations contained on typical cylinder artefacts resulting in the selection of confocal laser and white light (polychromatic) confocal sensors as suitable sensing technologies. This paper presents data acquired by the two confocal sensor technologies, comparing the measured surface profiles with data obtained using a stylus profilometer. We investigate limitations of the sensors, relating their characteristics to the ongoing development of the scanning system.     

便携式汽车负荷传感器的研制

本文叙述便携式汽车负荷传感器主要特点及软硬件系统，并给出测量原理的数学模型。在研制出样机的基础上，对数学模型的验证，起重传感器测量系统的标定，以及现场测试等方面进行了全面系统的实验研究。     

双目视觉传感器的现场标定技术

本文以凤影变换为依据,针对多视觉传感器中的双目视觉传感器中的双目视器,建立了双目视觉传感器测量空间三维坐标的模型,事先确定摄像机的部分不易变化整个系统后进行现场标定。该方法不需精确调整标定靶标,标定环境与实际测量上同,减少了安装传感器对标定参数的影响,实验结果表明,该标定方法能获得０．０５ｍｍ的空间精度。     

过约束平面并联三维力/力矩传感器的研制

针对轴承的故障早期诊断和在线实时监测,提出了一种新型过约束平面并联三维力/力矩传感器。通过采用分支轴线均不过传感器中心的6条对称分布的测力分支,该传感器可同时测量轴承径向载荷和轴向力矩。根据静力学平衡方程,求解了其测量数学模型;基于传感器测量模型与性能指标分析了传感器性能,进而对其各结构参数进行优化设计。研制了传感器样机及其加载标定实验系统,开展了加载标定实验,得到了该传感器的测量精度。标定实验结果显示:传感器径向力测量精度为2.56%,力矩测量精度为0.92%,Ⅰ类误差为2.56%,最大Ⅱ类误差为2.29%。文中所做工作,为将该新型过约束平面并联三维力/力矩传感器应用于在线实时测量轴承径向载荷和轴向摩擦力矩奠定了基础。     

新型过约束正交并联六维力传感器测量模型与静态标定试验

面向航空航天领域对重载大吨位多维测力传感器的急需,通过引入冗余测力分支,提出一种适用于重载测力场合的新型过约束正交并联六维力传感器结构,在提高传感器结构刚度和承载能力的同时有效抑制了关节摩擦对多维力传感器测量精度的影响。基于螺旋理论,推导得到了该并联传感器一阶静力影响系数矩阵,建立理想状态下该新型过约束正交并联六维力传感器测量数学模型。考虑各测量分支的初始预紧力与刚度,基于传感器静力平衡方程与补充建立的位移协调方程,推导建立考虑初始预紧力与分支刚度因素下该新型过约束正交并联六维力传感器测量数学模型。在此基础上,设计并研制该新型过约束正交并联六维力传感器样机,搭建传感器加载标定与信号采集及处理试验系统,对新型过约束正交并联六维力传感器进行了加载标定试验。根据试验结果计算了传感器测量误差矩阵,分析得到了传感器测量精度,从而为重载过约束并联六维力传感器的开发与应用提供了参考。     

Modelling of pretravel for touch trigger probes on indexable probe heads on coordinate measuring machines

This paper presents a pretravel model for touch trigger probes mounted on indexable probe heads, which can rotate and tilt the probe into a number of orientations for coordinate measurements on coordinate measuring machines (CMMs). Pretravel accounts for the majority of touch trigger probe errors and is caused by bending deflection of the stylus shaft. A trigger force model is derived and used to model bending deflection of the stylus shaft at the trigger instant. Only one model parameter needs to be calculated using the probe calibration data. Experimental data associated with thirteen probe orientations were used to validate the model. It is shown that the model can effectively predict pretravel distances associated with various probe approach directions. The standard deviations of prediction errors are less than 0.71 µm, indicating that the proposed model can be used to compensate for pretravels occurring in touch trigger probe applications.     

三维表面扫描机器人误差建模与补偿方法

对于三维表面扫描机器人系统,整个系统的测量误差主要来源于如下几个环节:机器人的本体定位误差、线结构光传感器的数据采集误差和手眼矩阵带来的误差。对于以上环节的各个部分,可以看成是局部过程。不论各个环节或部分的误差为多大,最后的误差均归结于所得到的测量数据。然而,整个系统的误差模型很难通过解析方法得到。为了提高系统的测量精度,通过微粒群径向基神经网络建立系统的误差模型,网络的输入选择激光条纹图像坐标系中的坐标,输出选择为经过迭代最近点算法配准后的最近点与测量点之间的误差。利用微粒群算法优化初始所得的神经元中心和宽度,在相同网络性能的前提下,压缩了网络的规模。在测量过程中利用所建立的误差网络模型将测量误差得以补偿,通过实际的试验验证该方法提高系统测量精度的有效性。     

逆向工程中基于线结构光视觉传感器的光学坐标测量系统研究

研究了将线结构光学视传感器作为三坐标测量机的光学测头,开发非接触式光学测量系统及其在逆向工程中应用的有关技术问题,主要内容包括线结构光视觉传感器与ＣＭＭ集成测量模型的建立与标定技术,测量视角的规划技术,多视角测量数据的配准与拼接技术等。实验结果与本文开发的光学坐标测量系统是有效的。     

基于最小二乘法的轮胎动平衡测试标定方法

在轮胎动平衡测量的实际应用中建立起测量数学模型,为了给出数学模型中的系数参数,引入了最小二乘法的思想。根据最小二乘法的求解原理,建立了一种适用于方程组系数参数的拟合算法,在传感器测量标定的数据处理中加以应用,提高了计算精度。通过将其与一般算法的结果进行比较,体现了最小二乘法在标定计算中的优越性。