基于机器视觉的五轴点胶机转轴位姿求解北大核心

为了提高五轴机床转轴位姿标定的效率,提出了一种基于机器视觉求解双转台五轴机床转轴位姿(转轴向量和轴上一点)的方法。首先通过工业CCD相机拍摄不同转轴下的标定板照片,经过图像处理技术得到相机内外参;然后建立机床几何误差模型得到坐标系间的空间转换关系,从而计算得到转轴位姿在内的机床参数的初始解;最后通过levenberg-marquardt(L-M)算法得出最优的机床参数解值,随后,通过加工点跟随实验验证转轴位姿的精度。实验结果表明,所提出的求解方法满足实际加工精度要求,并且测量方法简单、快速。通过采集不同的标定板采图方式和L-M迭代初始值的仿真实验,验证了此方案具有良好的鲁棒性。     

三平动冗余驱动并联机床误差分析及标定方法的研究

以三平动非对称冗余驱动(3-2SPS)并联机床为研究对象,对该机构进行运行学分析,在此基础上以矢量微分法建立包括球铰铰链点、伸缩杆杆长、冗余线性模组的位置和方向向量在内的48个结构参数的误差雅可比矩阵,并在MATLAB中计算得到各误差源对机床动平台末端位姿的影响。建立基于运动学逆解的标定模型,并用Gauss-Newton非线性最小二乘法求解出机构48个结构参数的实际值,通过MATLAB仿真验证了标定算法的有效性。研究结果为3-2SPS非对称冗余驱动并联机构的实际应用提供了理论依据。     

一种基于数字图像处理的微操作系统标定方法

本文针对微操作系统的作业标定问题，提出了一种基于游标卡尺和数字图像处理技术的方法根据等精度重复测量的原理，从二值图像阵列中提取卡尺刻线的间距序列，经过统计计算，得到微操作系统的标定数据。理论分析和实际实验结果表明这种方法计算简单、可以达到比较高的标定精度。     

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。     

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LMI优化的对偶四元数手眼标定算法

针对相机标定误差和机器人正运动学求解的误差对手眼标定精度的影响以及传统对偶四元数法用奇异值分解求解手眼标定时易受到外界干扰产生较大误差的问题,提出一种基于LMI优化的对偶四元数手眼标定算法。该方法以对偶四元数的形式将手眼标定方程分解成两部分,简化问题模型,分别估计旋转矩阵和平移向量。该方法先用线性矩阵不等式优化的方法替代传统奇异值分解法求得精确度更高的旋转矩阵,再通过改写平移向量的标定方程,建立新的目标函数,然后用线性矩阵不等式优化的方法求得平移向量。最后,通过开源数据集实验和手眼标定平台上的实测实验结果分析,证明了该算法在求解精度和稳定性上都优于传统对偶四元数（CDQ）算法、经典算法Tsai法和Navy法,并验证了该算法在实际应用中的可行性。     

并联机床运动学标定研究综述

在分析和总结有关并联机床运动学标定方面资料的基础上，详细地阐述了并联机床的加工误差源和运动学标定的进展情况。对并联机床的运动学标定研究提出了几点建议，并指出运动学标定是提高并联机床静态精度的有效方法。     

一种基于绝对值编码器的压力机装模高度标定方法

本文针对压力机装模高度自动调整过程中,编码器初始值标定需要操作者观测实际装模高度进行手动调节,且调节工作十分繁琐的问题,提出一种绝对值编码器初始值标定算法,只要通过触摸屏输入当前需要标定的数值,按下确认按钮即可,PLC(Programmable Logic Controller)可以根据上述算法自动计算,将编码器数值与当前的装模高度值实时匹配,很大程度上简化了编码器的标定流程,并通过实际应用验证了该算法的可行性和有效性。     

一种六自由度机器人运动参数标定方法的研究

针对六自由度机器人定位精度问题,在机器人运动学误差模型的基础上提出运动学参数标定方法。通过Levenberg-Marquardt算法实现机器人运动学参数偏差的预辨识,将这些辨识的参数偏差的次优值定义为初始个体分量的中心值,并利用差分进化算法完成精确的辨识,进而获得机器人运动学参数的较优值。为验证所提方法的有效性,采用激光跟踪器和数值模拟的方法进行了运动参数标定的实验研究,结果表明：所提出的运动学参数标定方法能显著提高六自由度机器人的定位精度。     

基于手眼关系的机器人TCP自标定方法

双目视觉系统和机器人在焊接中的结合使用,可以对焊缝进行实时追踪,以提高焊接质量。而机器人末端工具(焊枪)的中心点(TCP)作为机器人的实际运动轨迹,其标定精度直接影响机器人作业质量。针对该问题,以双目测量为基础,结合手眼关系和成像对称性的特点,提出了一种基于手眼关系的机器人TCP参数快速标定的方法。通过在机器人实验平台上与四点法进行对比实验,验证该标定方法的正确性和有效性。在不增加成本的同时,完成了TCP的快速、正确标定,满足了实际工业生产中机器人末端工具参数的标定需求。     

拉延筋等效模型的标定及其多参数映射神经网络

拉延筋在实际板料成形工艺中可以控制材料的流动,有着极其重要的作用。由于拉延筋的结构复杂,相对尺寸较小,影响的参数多,表现出高度的局部非线性,对数值模拟中的计算精度和效率都有重要的影响,因而,在工程模型中需要建立相应的等效计算模型,这就要进行等效标定。本文首先建立起用于等效标定的计算模型,研究并提出了基于金属流动速度的等效“标定准则”,给出了包括工艺和几何参数影响的标定关系,基于神经网络,用单参数离散标定关系来构建多参数连续标定关系,最后,进行方盒冲压过程的实际模拟及标定验证。     

基于双目视觉和距离误差模型的工业机器人运动学参数标定方法

基于距离误差模型的标定技术,建立机器人末端距离误差与机器人运动学参数误差间的模型关系,避免了标定过程中坐标系的转换误差,能显著提高标定精度。视觉测量技术具有测量精度高、非接触性、实时性强等特点,与传统的机器人末端测量手段相比,具有成本低、操作简单等优势。研究一种将距离误差模型与视觉测量技术相结合的机器人标定方法,用于提高工业机器人特定工作空间的精度。采用双目视觉系统,将相机外置于机器人进行测量。基于距离误差模型进行机器人参数标定,利用标定结果进行运动学参数补偿。结果表明:特定标定工作空间内的距离误差都有所改善;在标定轨迹上,绝对距离误差的平均值从0.279 9 mm减少为0.104 4 mm,非标定轨迹的误差降幅高达50%以上,验证了该方法的可行性。     

A systematic optimization approach for the calibration of parallel kinematics machine tools by a laser tracker

Parallel kinematics machine has attracted attention as machine tools because of the outstanding features of high dynamics and high stiffness. Although various calibration methods for parallel kinematics machine have been studied, the influence of inaccurate motion of joints is rarely considered in these studies. This paper presents a high-accuracy and high-effective approach for calibration of parallel kinematics machine. In the approach, a differential error model, an optimized model and a statistical method are combined, and the errors of parallel kinematics machine due to inaccurate motion of joints can be reduced by this approach. Specifically, the workspace is symmetrically divided into four subspaces, and a measurement method is suggested by a laser tracker to require the actual pose of the platform in these subspaces. An optimized model is proposed to solve the kinematic parameters in symmetrical subspaces, and then arithmetical mean method is proposed to calculate the final kinematic parameter. In order to achieve the global optimum quickly and precisely, the initial value of the optimal parameter is directly solved based on the differential error model. The proposed approach has been realized on the developed 5-DOF hexapod machine tool, and the experiment result proves that the presented method is very effective and accurate for the calibration of the hexapod machine tool.     

基于集成光纤传感器的工装状态监控技术研究

在飞机装配过程中,大型工装的状态变化主要受温度和负载影响。分析光纤传感器的传光特性,设计一种具有温度和应变采集功能的集成光纤传感器,提出一种基于集成光纤传感器的工装状态监控方法。采用PSO-BP算法建立温度、应变和工装定位器位置变化之间的数学模型,实现对工装定位器位置变化的监控。通过单独对光纤应变传感器采集数据进行分析,提出一种应变参数标定方法,标定后通过检测应变实现对工装定位器的三维负载监控。在某型工装上搭建试验平台,标定后传感器的检测精度在±2 N以内,满足使用要求,验证了此方法的可行性。     

基于RSM的电铸自支撑金刚石-镍复合膜参数优化

目的为提高电铸自支撑金刚石-镍复合膜的生产品质,研究一种改进的响应曲面模型,对电铸工艺的多响应参数进行优化选择。方法以电铸自支撑金刚石-镍复合膜沉积工艺参数为研究对象。在逐步回归的基础上,利用响应曲面法构建因子与响应间回归模型,通过试验设计的分析方法解释、分析、检验模型的优劣。以响应预测能力指数为权重,加权得到综合回归模型,将多响应参数优化转换为单响应参数优化,使参数优化结果优先优化预测能力强的响应,改善工艺参数整体优化效果。最后,以综合回归模型为目标函数,利用有约束最小化函数法在区间范围内搜索最优参数组合,并给出参数改进的方向。结果利用有约束最小化函数法搜索得到的最优参数组合为:金刚石含量16 g/L、阴极电流密度0.6 A/dm2、沉积时间1.5 h。通过试验设计的分析方法给出参数进一步改进的方向:在金刚石含量大于16 g/L、阴极电流密度小于0.6A/dm2、沉积时间小于1.5 h的区域内增加试验设计,以得到更优参数组合。结论将质量工具、质量改进方法及统计分析方法等运用到材料制备工艺中,能够提高最优工艺参数选择的有效性,减少试验设计的盲目性,以及达到参数全局最优的可能性。     

铁素体含量测试方法及通用性

磁测法是铁素体含量测试最有效、精确度最高的方法。但由于制造和标定的原理不同,磁测法测试仪器往往不能通用。为了对焊缝质量进行有效评价,研究通过多层堆焊的方法制备二级标样,分别采用磁测法、图谱法和金相法对试样的铁素体含量进行了检测和分析,并以制备的二级标样为载体获得了国产和进口2种铁素体测试仪的校核曲线。试验结果表明,磁测法与金相法的检测结果接近,图谱法的相对误差较大,以二级标样作为中间载体获得的校核曲线可以实现不同仪器测试结果的统一评价。     

高能闪光X光透视成像测量球对称物体密度的方法

提出了一种采用高能闪光X光透视成像测量球对称物体内部材料密度的方法——相似样品两次成像对比标定法。介绍了基本原理与过程,试验考察了测量精度。结果表明,所用方法对球对称物体密度测量的误差约10%。     

Nongeometric error identification and compensation for robotic system by inverse calibration

In order to achieve the stringent accuracy requirement of some robotic applications such as robotic measurement systems, it is critical to compensate for nongeometric errors such as compliance errors and thermal errors in addition to geometric errors. This paper investigates the effect of geometric errors, link compliance and temperature variation on robot positioning accuracy. A comprehensive error model is derived for combining geometric errors, position–dependent compliance errors and time–variant thermal errors. A general methodology is developed to identify these errors simultaneously. A laser tracker is applied to calibrate these errors by an inverse calibration method. Robot geometric errors and compliance errors are calibrated at room temperature while robot parameter thermal errors are calibrated at different temperatures when the robot warms up and cools down. Empirical thermal error models are established using orthogonal regression methods to correlate robot parameter thermal errors with the corresponding temperature field. These models can be built into the controller and used to compensate for quasi-static thermal errors due to internal and external heat sources. Experimental results show that the robot accuracy is improved by an order of magnitude after calibration.     

基于数字孪生的发动机螺栓拧紧研究

航空发动机种类多、形状大小各异,传统的示教编程刚性螺栓拧紧方法因其效率慢、安全性差、编程门槛高等缺点,不再适用于中小批量多类型的发动机螺栓拧紧工作。提出一种基于数字孪生的柔性拧紧发动机螺栓的方法,包括螺栓拧紧方案、螺栓拧紧过程数字孪生仿真、物理空间与数字空间一致性标定等。通过D-H参数法建立机器人运动学模型,进而对机器人进行运动学求解,通过五次多项式插值法对机器人进行轨迹规划。通过数字孪生仿真生成离线程序,利用一致性标定消除坐标偏差。分别利用离线编程与示教编程进行3组实验,结果显示：离线编程与示教编程均能完成航空发动机的螺栓拧紧工作,但基于数字孪生的柔性螺栓拧紧方法可以快速又柔性地拧紧航空发动机的螺栓。