采用间接测量法对平面3-RPR机构进行运动学标定的仿真

采用间接测量对平面机构进行标定时，需要引进标准测量参照物，但参照物本身仍可能存在一定的尺寸误差；另外间接测量时要不断变换标准测量参照物的位置，又会引进位置误差。为便于解决实际问题，使研究更具可操作性，将上述误差和待标定的机构结构误差一起考虑对机构进行了标定仿真，同时在仿真过程中采用矩阵重构的方法来解决测量误差扰动的问题，避免了大规模的空间寻优。仿真结果表明，可以通过让动平台走过不同的轨迹组合来实现对平面机构的标定。     

Indirectly Measuring the Structural Errors of A Virtual Axis Machine Tools

对虚轴机床的结构误差进行分析和测量,并用软件进行补偿是提高机床精度的重要方法。提出一种间接测量和补偿的方法。在虚轴机床的动台体上固定7根测量杆,用来间接测量动台体的位置和姿态。当动台体到达某一位置和姿态时,如果机床本身没有结构误差,则各测量杆的测量值应该与理论值相同,但由于机床实际上是有结构误差的,因此各测量杆的测量值与理论值必定存在一定的偏差。利用若干个位置和姿态下的偏差值,间接计算出机床的结构误差,然后进行软件补偿。采用计算机仿真方法,对该方法进行验证。仿真计算结果十分理想。从而证明方法的正确性。该方法简单易行,是对虚轴机床误差进行补偿提高机床精度的一种有益的探索。     

虚轴机床结构误差的间接测量

对虚轴机床的结构误差进行分析和测量，并用软件进行补偿是提高机床精度的重要方法。提出一种间接测量和补偿的方法。在虚轴机床的动台体上固定７根测量杆，用来间接测量动台体的位置和姿态。当动台体到达某一位置和姿态时，如果机床本身没有结构误差，则各测量杆的测量值应该与理论值相同，但由于机床实际上是有结构误差的，因此各测量杆的测量值与理论值必定存在一定的偏差。利用若干个位置和姿态下的偏差值，间接计算出机床的结构     

采用间接测量法对VAMT1Y型虚拟轴机床运动学标定的仿真研究

在对虚拟轴机床进行运动学标定的仿真计算过程中 ,采用间接测量法对虚拟轴机床的运动进行间接测量 ,然后通过矩阵重构的方法来解决测量噪声的干扰问题。仿真结果表明 ,虽然在虚轴机床的工作空间里无法将其可能存在的结构误差全部求出来 ,但计算结果完全可以满足机床在工作空间里的运动精度要求。因此采用此方法对虚拟轴机床进行标定是可行的     

在机测量激光测头位姿的线性标定

针对在机激光扫描测量中激光测头安装位置和姿态引起的测量误差,提出了一种适用于在机激光测量的测头标定方法。构造了在机激光扫描测量原型系统,建立了激光测头随机床运动的测量模型;通过多角度扫描标准球球面拟合球心,给出了一种线性求解测头安装位姿参数的算法,避免了非线性优化求解中的大量计算和不稳定问题。分析了测量过程中机床各个轴的运动误差对测量结果的影响,建立了误差模型,并给出补偿机床系统误差的方法。实验显示,对直径已知的标准球进行测量时,测头在不同摆角测得的标准球直径误差小于0.05 mm,误差补偿后球心位置误差减小了83%。实验结果验证了该标定方法的可行性,以及机床误差对测量精度影响的模型及补偿方法的正确性。     

少自由度并联机床标定试验研究

为提高并联机床的运动精度,基于一台少自由度的龙门式并联机床,提出并验证了一种简单高效的标定算法。从误差建模出发,得到基于相对位置测量的标定参数识别矩阵。利用常用仪器只测量相对位置信息,并基于识别矩阵的非奇异性,通过仿真来选择合适的试验方案;标定试验取得了较好的效果。由于算法和测量装置具有通用性,该试验研究为少自由度并联机床的标定提供了较通用的解决方案。     

基于步距规的数控机床误差测量和补偿技术

提出一种在工业现场进行单轴高精度位置误差的测量系统.使用步距规,可以用来代替激光干涉仪进行轴线位置的高精度标定;安装简单,操作容易.对轴线位置误差的补偿结果表明,通过该方法,可以使机床实现"软"升级.     

五轴数控机床回转轴的误差检测技术研究

针对多轴机床回转轴误差难于直接测量的问题,设计了一种利用球杆仪进行回转轴几何运动误差测量的方法,并推导了辨识公式.此检测模型可以得到回转轴6个运动误差中的5项,剩余一项可以利用激光干涉仪回转测量组件获得.这种检测模型可以避免利用标准芯棒进行间接测量而增加误差,解决了一部分回转轴由于无法安装标准棒而难于检测误差的问题,为多轴机床的回转轴几何运动误差测量提供了理论参考.     

6-PSS型并联机床的仿真研究

在对６－ＰＳＳ构型虚拟轴机床进行运动学标定的仿真计算过程中,采用光栅球杆仪对虚拟轴机床的运动姿态进行间接测量,然后通过矩阵重构的方法来解决测量噪声的干扰问题。仿真结果表明,计算出的结果完全可以满足机床在工作空间里的运动精度要求。因此采用此方法对虚拟轴机床进行标定是可行的。     

基于遗传算法的3-PRS并联机床的运动学标定分析研究

针对并联机床运动中存在偏差的问题,提出了基于结构参数和遗传算法的逆向运动学标定方法,推导出了并联机床误差标定的模型。该方法不需要求并联主轴平台的正向解,避免了并联机构相对复杂的正向运动分析问题。计算表明:利用名义机床结构参数计算的逆向运动误差明显大于标定的结构参数得到的逆向运动误差;标定后的三个圆柱铰和球铰的位置更接近于名义位置,说明误差标定可以对机床结构进行校正。     

一种基于工具坐标系的机器人运动学参数标定方法

机器人末端执行器位姿误差在基础坐标系中表示时,误差模型中包含姿态误差与位置矢量的乘积项,影响了参数标定识别精度。以工具坐标系为参考系,给出一种基于指数积公式包含关节约束条件的机器人位姿误差标定模型,避免了姿态误差与位置矢量的乘积项对参数标定识别精度的影响。以UR5机器人为标定对象,采用LeciaAT960-MR激光跟踪仪为测量设备,进行参数标定试验。试验结果表明,经参数标定后UR5机器人位置误差模和姿态误差模的平均值分别减小了91.07%和89.16%。     

考虑基坐标系误差的机器人运动学标定方法

提出了一种基于机器人几何参数误差与基坐标系位姿误差的六轴串联型机器人误差标定方法.首先基于MD-H方法建立了IRB6700机器人几何参数误差模型,得到机器人连杆几何参数误差到机器人末端位姿误差的映射关系;然后进一步考虑了基坐标系的位姿误差,并建立了考虑基坐标系误差的机器人误差模型;此外,针对传统标定方法操作繁琐、偶然误...     

虚拟轴机床的运动学预标定实验研究

运动学标定是提高虚拟轴机床精度的重要技术手段,结果机床加工作业的特点,提出一种对虚拟轴机床进行预标定有效方法。其特点是通过改变静平台铰链点的位置参数校准静平台坐标系相对于工作台坐标系的姿态,从而消除因静平台坐标系位姿偏差所导致的末端输出误差,这有利于提高以后标定算法的有效性,为标定作好准备。     

并联机器人的标定建模

并联机器人标定时测量数据的参考系与其运动参考系不一致将导致系统误差的产生,通过改进标定建模方式将两个参考系统一,并用数值模拟一5自由度并联机器人的标定过程,对比其结果发现改进模型可以完全消除测量的系统误差对并联机器人标定精度的影响,进一步提高并联机器人的标定精度。这种标定建模方式具有很高的实用价值。     

Design of a Two-Step Calibration Method of Kinematic Parameters for Serial Robots

Serial robots are used to handle workpieces with large dimensions, and calibrating kinematic parameters is one of the most efficient ways to upgrade their accuracy. Many models are set up to investigate how many kinematic parameters can be identified to meet the minimal principle,but the base frame and the kinematic parameter are indistinctly calibrated in a one-step way. A two-step method of calibrating kinematic parameters is proposed to improve the accuracy of the robot's base frame and kinematic parameters.The forward kinematics described with respect to the measuring coordinate frame are established based on the productof-exponential(POE) formula. In the first step the robot's base coordinate frame is calibrated by the unit quaternion form. The errors of both the robot's reference configuration and the base coordinate frame's pose are equivalently transformed to the zero-position errors of the robot's joints. The simplified model of the robot's positioning error is established in second-power explicit expressions. Then the identification model is finished by the least square method, requiring measuring position coordinates only. The complete subtasks of calibrating the robot's 39 kinematic parameters are finished in the second step. It's proved by a group of calibration experiments that by the proposed two-step calibration method the average absolute accuracy of industrial robots is updated to 0.23 mm. This paper presents that the robot's base frame should be calibrated before its kinematic parameters in order to upgrade its absolute positioning accuracy.     

Volumetric error modelling of a stereo vision system for error correction in photogrammetric three-dimensional coordinate metrology

Optical three-dimensional coordinate measurement using stereo vision has systematic errors that affect measurement quality. This paper presents a scheme for measuring, modelling and correcting these errors. The position and orientation of a linear stage are measured with a laser interferometer while a stereo vision system tracks target points on the moving stage. With reference to the higher accuracy laser interferometer measurement, the displacement errors of the tracked points are evaluated. Regression using a neural network is used to generate a volumetric error model from the evaluated displacement errors. The regression model is shown to outperform other interpolation methods. The volumetric error model is validated by correcting the three-dimensional coordinates of the point cloud from a photogrammetry instrument that uses the stereo vision system. The corrected points from the measurement of a calibrated spherical artefact are shown to have size and form errors of less than 50 μm and 110 μm respectively. A reduction of up to 30% in the magnitude of the probing size error is observed after error correction is applied.     

精密视觉印刷设备的自标定

为了提高全自动视觉印刷设备的精度,提出了一种简易、有效标定基于三自由度平面并联调整台的视觉丝网印刷设备的算法。首先,分析和标定了视觉测量系统,并通过激光干涉仪验证了结果的准确性。然后,分析了三自由度平面并联调整台的几何参数误差;基于印刷设备自身的视觉测量系统,分步标定了并联平台的动平台坐标系、传动比误差和仅需的部分几何误差源。提出了一种满足全姿态且适应不同制程的三角形面姿态插值方法和纠偏调整算法,从而避免了较为复杂的几何全参数辨识,降低了对调试人员的技术要求。实验结果表明：在并联调整台工作空间内,标定后的最大位置误差从标定前的161.6 μm下降为12.3 μm,最大姿态误差从标定前的2.232″下降为0.720″,基本满足印刷设备对精度的要求。     

水平式光电望远镜目标定位误差的预测

为了确定水平式光电望远镜的各主要误差对观测精度的影响,提高望远镜的指向精度,对它的目标定位误差进行了分析。针对水平式望远镜的结构特点,通过分析从被测目标到望远镜相面产生目标定位误差的光、机、电等各种误差因素,建立了水平式望远镜目标定位测量方程。应用蒙特卡罗法进行误差仿真,预测出水平式望远镜的目标定位误差,并对各误差的敏感性进行了分析。选取敏感性高的误差项建立误差补偿模型,对实拍星体误差进行补偿实验,结果表明:补偿后经轴转角误差标准差从66.4″降低到3.3″,下降了95%;纬轴转角误差标准差从49.4″降低到5.6″,下降了89%。所用方法和模型能够对主要误差进行分析和预测,可为水平式光电望远镜的总体设计提供参考。     

基于三坐标测量机的球面5R并联机构运动学标定研究

基于D-H参数建立了包含球面5R并联机构全部结构参数的标定用位置反解模型。建立了该机构位置和姿态运动学标定模型,结合实际样机进一步得到了标定简化模型,简化了参数辨识与补偿计算过程。通过三坐标测量机确定了球面机构的近似球心,并以此为原点建立了测量坐标系,从而实现了测量参考系与运动参考系的统一,便于末端执行器位姿的测量。通过标定实验,验证了该方法能够提高球面并联机构的绝对精度。     

转台误差对数字天顶仪轴系误差的影响

针对数字天顶仪在定位过程中存在的的轴系偏差,研究了如何对光轴与旋转轴、旋转轴与垂直轴之间的角度偏差进行补偿的方法。为了高精度地解算出测站点位置垂直轴的天文坐标,采用对称位置的两幅星图直接解算旋转轴的坐标,从而避免了光轴与旋转轴之间的补偿。采用双轴倾角仪测量倾角,并对旋转轴进行倾角补偿得出垂直轴的位置坐标。考虑进行轴系补偿时,转台误差会对旋转轴坐标和倾角补偿造成影响,分别研究了转台误差对于旋转轴以及倾角补偿的影响,并得出了转台误差的范围。实验结果表明:当测站点纬度的绝对值小于或等于88.3°时,转台误差必须小于或等于35″;当测站点纬度的绝对值大于88.3°时,转台误差值要小于|1 166.8cosδ|″。在对称位置解算测站点位置坐标时,必须提高转台的精度,以减小转台误差对于定位精度的影响。