车载经纬仪的测量误差修正

载车平台变形会直接导致经纬仪方位旋转轴线产生倾斜,从而影响经纬仪的测角精度。为补偿测角精度,实现活动站测量,通过球面几何推导了平台变形对光电经纬仪测角误差影响的修正公式,利用光电轴角编码器精度高、采样频率高的特性,测量出经纬仪坐标系倾斜,经过坐标变换推导出经纬仪倾斜角和倾斜方向,该测量装置通过时统终端与经纬仪望远系统同时记录测角数据及倾斜数据,从而对测角误差进行修正。实验结果表明,该方法能够实时有效地补偿因平台变形而带来的测角误差,使经纬仪不落地测角精度控制在20″内,为实现高精度车载光电测量提供了一种有效的途径。     

机器人柔性坐标测量系统现场校准技术研究

机器人柔性坐标测量系统能够实现大型工件尺寸在线快速测量,是自动化生产线的关键质量监控设备.现场校准技术是柔性坐标测量系统的关键技术之一,校准精度直接影响系统测量精度.现场精确建立机器人末端工具坐标系与视觉传感器坐标系形成的手眼关系、机器人运动学模型参数以及机器人基坐标系是现场校准的主要内容.通过设计中间靶标,利用激光跟踪仪直接测量的方法建立手眼关系,其转换精度不受机器人运动学误差影响;设立校准球体,实现基于距离不变模型的连杆参数现场快速校准;根据机器人正向运动学模型和激光跟踪仪的测量,利用基于奇异值分解的配准方法求解转换矩阵,高精度地建立机器人基坐标系.经过激光跟踪仪一次校准后,测量系统可利用基准球体实现机器人快速在线校准,减小模型参数变化对测量系统精度的影响.试验证明,校准后的测量系统整体误差低于0.2 mm.     

五轴激光三维数字化测量系统设计

数据测量是逆向工程的关键技术之一,它直接影响到后续数字化模型还原实物样件的速度和精度。本文比较了逆向工程中通过硬件和软件两种方法拼合数据的误差,介绍了激光测量机的原理,并分别从软硬件的角度完成了五轴激光测量系统的设计。     

基于直角坐标测量法的齿廓误差评定方法研究

齿廓误差是齿轮重要的单项误差之一,随着坐标测量机在齿轮测量中的广泛应用,直角坐标测量法在齿轮误差测量中的应用也越来越广。以齿廓误差为研究对象,针对直角坐标系下的齿廓误差测量及评定方法进行了系统研究。从齿轮工件坐标系的建立、齿廓测量路径的规划到齿廓误差的评定的完整过程进行了系统介绍,详细分析了几何法齿廓误差评定方法、公式法齿廓误差评定方法以及滑动法齿廓误差评定方法的实现原理,并比较了三种评定方法的算法精度与效率。实验结果表明,在算法精度方面,三种齿廓误差评定方法算法计算精度都达1×10~(-14)量级;测量效率方面,50万齿廓测量点误差评定条件下,几何法齿廓误差评定方法算法效率最低,公式法齿廓误差评定方法效率最高,效率比达94倍。因此在实际应用中建议采用公式法齿廓误差评定方法。     

双工位4-PPPS飞机装配对接系统几何参数标定方法

双工位4-PPPS并联机构承载能力强、结构稳定,用于飞机机身舱段的装配过程以提高对接效率减轻劳动强度.然而由于对接系统为大尺寸分布式结构,且具有较大的制造和安装误差,很难保证实际对接精度.为了提高4-PPPS机身对接机构的定位精度,提出了两步精度提升方法:首先提出了一种均值迭代方法标定飞机坐标系的基准点,作为整个对接系统的参考坐标系,提升了测量坐标系和飞机坐标系之间的匹配精度.其次,提出了一种基于空间位姿矩阵微分的运动学标定方法,推导出了系统全误差导数方程,可以对多达42个运动学参数进行同时标定.通过本文方法,飞机舱段对接系统的最大位置误差从2.2 mm减小到0.035 mm,最大指向误差从0.08°减小到0.018°.精度测量和对接试验证明了所提出方法的有效性.     

机器人工具坐标系自动校准

为了实现工业现场中对机器人工具坐标系进行快速高效地校准,同时提升坐标系的校准精度,提出了一种机器人工具坐标系快速校准方法,搭建了校准系统和实验平台。对校准系统的校准测量速度和精度进行了测量和研究。该校准方法使机器人按照预定圆周和直线的轨迹进行运动,运动时统计该系统在光电传感器中出现的时刻,得到工具坐标系偏斜的位置。本文分析了光电传感器由于装配工艺的原因无法形成直角坐标系而引起的误差,同时根据坐标系转换原理,对此项误差进行分析。最后实验结果表明:机器人工具坐标系的校准精度为±0.5mm,恢复时间为15s。该结果满足汽车生产线对于精度和效率的要求,能够快速有效地对机器人工具坐标系进行校准。     

采用光学定位跟踪技术的三维数据拼接算法

为了实现大型自由曲面的三维面型测量,提出了采用光学定位跟踪技术的数据拼接方法。平面靶标作为中介,固定在测量系统上,靶标上的特征点在测量坐标系中的坐标通过中介坐标转换法获得。利用双目立体视觉构建跟踪定位系统,并以跟踪坐标系为全局坐标系,获取平面靶标上特征点的三维全局坐标,求得测量坐标系到全局坐标系的转换矩阵,将测量传感器在不同位置下所测的各子区域的三维数据统一到全局坐标系下,完成大型自由曲面的全局测量。对平面靶标上100个点进行两次测量,实验结果表明：单次测量精度为0.08mm,拼接均方误差小于0.237mm。该方法操作简单、可行,能满足一般的精度要求。     

基于激光干涉仪的叶片测量机几何误差分析与补偿

为了提高航发叶片坐标测量系统的检测精度,采用多体系统运动学的理论分析方法,利用齐次方程转换坐标系,结合运动链之间的变换关系,建立叶片测量机构空间定位误差综合模型。用高精度激光干涉仪检测并标定测量机的几何误差,采用非实时误差补偿方法修正叶片型面的测量数据,达到抑制系统误差和提高叶片型面测量精度的目的。     

大型管道快速测量与建模技术研究及应用

为了提高大尺寸管道测量效率和测量精度,搭建了一套具有快速、高精度、密集点云采集、实时数据处理等功能的扫描测量系统。基于坐标系变换理论,提出了一种数字摄影测量技术、双目结构光扫描技术和逆向工程重构建模技术的组合式测量方案,快速便捷地获得大范围高密度的物体表面点云,并利用三维重构软件对物体表面测量数据进行曲面重构,利用误差合成理论对测量及曲面重构过程中的误差进行了分析,论证了该方法在理论精度上满足工业生产对逆向工程的要求。将该组合式测量系统应用于大型锻造管道的测量重构,在效率和精度等各方面都取得了良好的效果。     

机器人工具坐标系自动校准方法

摘 要：为了实现工业现场中快速高效的对机器人工具坐标系进行标定,同时提升坐标标定的精度,提出了一种机器人工具坐标系快速标定方法,搭建了标定传感器系统和实验平台。对标定系统的标定测量速度和标定精度进行了测量和研究。该标定方法使机器人按照预定圆周和直线的轨迹进行运动,运动时统计该系统在光电标定传感器中出现的时刻,得到工具坐标系偏斜的位置。本文分析了由于光电标定传感器可能由于装配的原因坐标系不能形成直角坐标系而造成的误差,同时根据坐标系转换的关系,从而排除此项误差。实验结果表明：机器人工具坐标系的标定精度为±0.5mm,标定及恢复时间为15s。该结果满足汽车生产线的精度和效率的要求,能够快速有效的对机器人工具坐标系进行标定。     

同轴度检测系统多功能测头优化设计及误差分析

在现有的大距离分布孔系测量方法基础上,根据被测零件实际形状尺寸,研制出一种可互换式、多量程的自定心综合测头,实现对孔系零件的高精度、高效和智能化测量。主要介绍自定心综合测头的基本结构设计,提出了一种基于双轴倾角传感器的系统坐标系的建立方法。通过直流伺服电机带动转动机构实现测爪的伸出与复位,从而实现对孔隙内径的测量,然后通过前端的PSD传感器测得圆心坐标,并上传的上位机进行数据处理得到同轴度误差。最后对改进的测爪结构进行误差以及双轴倾角传感器的精度、安装误差对系统误差影响进行了分析。     

基于CAD数模的零件自动检测

三坐标测量机能够实现基于CAD数模的零件自动检测,该技术具有测量精度高、效率高、测量结果直接反映零件加工实际值与设计理论值的误差等特点,是坐标测量技术的一个新的发展方向。本文结合ARCOCAD测量软件,对基于CAD数模的零件自动检测的关键技术进行了分析。     

涡旋齿高高效精密测量系统的开发及试验研究

测量过程中安装定位倾角误差影响涡旋齿高测量精度,基于精密旋转平台开发了涡旋齿高高效精密测量系统,采用改进遗传算法计算出涡旋齿高定位倾角误差,并对测量结果进行补偿,补偿后对比试验结果表明:在保证测量精度和三坐标测量机基本一致的前提下,快速测量系统的总测量时间缩短为355 s,测量环境和测量速度能满足加工现场的测量要求。新测量系统通过进一步开发可用于涡旋齿高在线检测。     

GUlDELESS SPATIAL COORDINATE MEASUREMENT TECHNOLOGY BASED ON CODING POLE

A new method of guideless spatial coordinate measurement technology based on coding pole and vision measurement is proposed. Unequal spacing of bar code is adopted to pole, so that the code combination of pole image in measuring field is unique. Holographic characteristics of numeric coding pole are adopted to obtain pole pose and pole probe position by any section of bar code on the pole. Spatial coordinates of measuring points can be obtained by coordinate transform. The contradiction between high resolution and large visual field of image sensor is resolved, thereby providing a new concept for surface shape measurement of large objects with high precision. The measurement principles of the system are expounded and mathematic model is established. The measurement equation is evaluated by simulation experiments and the measurement precision is analyzed. Theoretical analysis and simulation experiments prove that this system is characterized by simple structure and wide measurement range. Therefore it can be used in the 3-dimentional coordinate measurement of large objects.     

基于直线不变性的自修正光靶标

为了减小视觉坐标测量系统中特征点圆心像面投影坐标计算的误差,以改善系统的测量精度,提出了一种利用透视投影变换的直线不变性对其进行修正的新型光靶标。传统的误差减小方法是提高特征点的像边缘检测的精度,或者对特征点像面轮廓椭圆拟合的数学模型进行修正,算法复杂、适应性较差,且对精度的改善也达到了瓶颈。仿真试验表明,基于直线不变性的新型光靶标支持特征点-对应像面位置自动识别,较有效地修正了特征点圆心像面投影坐标计算的误差。     

基于光栅的贴片机对准系统的精度标定

贴片机对准系统的精度标定是视觉定位的关键环节,直接影响贴片精度与贴片质量。传统的标定方法往往需要进行大量的矩阵计算和分析,来确定相机的坐标系与世界坐标系和图像坐标系之间的关系,因此要掌握大量的三维几何知识与投影理论,并且计算繁杂。本文提出的基于光栅的精度标定方法,将光栅图像灰度值之和形成一组周期固定的准正弦信号,通过像元平移把图像条纹灰度值变为李萨如图。通过对李萨如图及其数据进行分析与处理,直接计算出光学系统的分辨率,实现光学系统的精度标定。实验结果表明这种标定方法的精度高,偏差小于0.2微米,精度达到亚微米级,满足贴片机的对准精度要求。     

机载雷达天线座的三坐标测量方法及误差分析

三坐标测量机是目前使用较广泛的一种高精度测量仪器,被广泛应用在各个生产领域.在实际的测量过程中,由于选择基准和测量方法的不同,测量所产生的误差也不同.基于三坐标测量概念,对机载雷达天线座零件的实际测量中影响测量精度的因素进行分析,并针对性地提出一些测量方法.     

一种以测量关键特征拟合舱段位姿的方法

受工艺条件和产品性能限制，在舱段上无法事先加工用于测量其位姿的基准点。为此提出了一种以测量及拟合关键特征获取舱段位姿的方法。首先根据舱段结构特点提取舱段上满足装配精度要求的关键特征并利用激光跟踪仪测量。利用2σ准则剔除关键特征测量数据中粗差异常点，以改进基于经典测量平差理论中的最小二乘法在处理粗差时容错性较差的问题。然后利用处理后的关键特征数据拟合舱段坐标系原点及各坐标轴方向的单位向量，最终得到舱段的位姿参数。仿真试验结果表明：经改进的最小二乘法在拟合舱段位姿时能获得更高的精度；所提出的位姿拟合方法的实用性和通用性不仅能满足舱段位姿测量与计算需求，也能为其他刚体位姿求解提供参考。     

在三坐标测量机上精确测量渐开线圆柱齿轮的齿形误差

针对传统齿形误差测量方法的测量误差来源多、测头与工件安装调整误差大等缺点,提出一种在三坐标测量机上利用扫描法实现渐开线圆柱齿轮齿形误差测量的新方法。该测量方法具有测量采集点精度高、齿形轮廓曲线拟合误差小、测量过程与误差处理过程人工干预少、测量精度高等特点。