基于IGCF算法和CSF-PPSO-ESN算法的工业机器人末端执行器位姿重复性检测

工业机器人在智能制造领域具有举足轻重的地位,其末端执行器位姿的重复性是衡量机器人完成精密作业能力的重要指标。本文针对机器人末端执行器的位姿重复性在线检测,提出了基于方向余弦的位姿重复性测量的理论模型。设计了一种基于改进的高斯曲线拟合(IGCF)算法和三次样条拟合-多目标粒子群-回声状态网络(CSF-PPSO-ESN)算法的位姿偏差检测方法。通过获取十字激光图像偏角和中心点位置,实现了机器人末端执行器位姿偏差的测量。实验表明,测量系统的位移测量精度为±1.5μm,角度测量精度为±2 arc-sec。本文所述的位姿重复性检测方法,为工业机器人末端执行器位姿稳定性的在线实时监测提供了参考。

液滴分析技术的研究

提出液滴形成过程中测定液滴瞬时体积的方法 ,并由此得到了基于液滴体积的“液滴指纹图”.解决了液滴形成速度影响液滴分析结果的难题 ,确保了“液滴指纹图”的唯一性 .所提出的三维液滴指纹图 ,将液滴分析技术的测试范围从液体的物理参数扩展到物理。

机械制造领域测量技术的发展研究

介绍机械制造中测量学科的内涵和组成,指出测试计量技术是机械制造领域不可或缺的重要组成部分,是机械科学研究和先进制造的眼睛;机械制造中的应用和创新需求,决定着测量技术领域的主要研究内容和发展方向。随着近几年世界经济格局的变化和我国经济技术高速发展的趋势,测量技术的先进程度将成为我国未来制造业赖以生存的基础和可持续发展的关键。基于国际、国内机械制造领域测量技术近几年的发展和现状分析,就目前我国机械制造中测量技术发展的特点,预测今后几年机械制造领域测量技术的研究热点和发展趋势。对机械制造中测量技术领域国家应重点发展、支持的方向提出建议。

嵌入式线结构光角度视觉检测及误差补偿

建立了基于DM642的嵌入式线结构光角度视觉检测系统,用于精确实时地在线检测线结构光角度。首先,将以CCD为图像传感器的装置与基准平面固定,以线结构激光发生器为光源的装置与被测平面固定;用CCD采集投影屏上的线结构光图像,再由DM642进行实时处理得到线结构光的角位置,并对角位置进行标定来获得被测平面与基准平面的夹角。然后,分析系统误差源,得出系统主要误差是由CCD感光面阵平面与投影屏平面之间的夹角α所致。最后,针对此误差项建立数学模型,并根据模型采用圆光栅控制激光发生器精确转动3个角位移,由圆光栅所得的精确角位移值和对应的图像检测值计算出标定夹角α的大小和方向,并对由此夹角误差导致的检测误差进行精确补偿。实验结果表明:在α为0.331 97°时,经误差补偿后的圆光栅角位移值和对应的图像检测值之间的转角误差由22.522%减小到0.595%,系统测量的不确定度为0.051 44°。

正多面棱体和多齿分度台角分度误差的互检

排列互比法实现两个圆分度器件互检时操作繁复,工作量大。针对此缺点,本文提出采用排列常角法实现正多面棱体和多齿分度台角分度误差的互检,不需要在每个测回完成后改变两个圆分度器件的相对位置,从而简化了互检过程,缩短了测量时间。详细介绍了互检原理以及操作步骤,实验装置的设计;给出了正多面棱体和多齿分度台角分度误差互检的实验数据,并对测量结果的随机误差进行了分析和计算。最后通过两种实验方法结果的对比,验证了本方法的正确性。

整体叶盘测量机参数标定的关键技术

为解决整体叶盘生产过程中原位检测的问题,设计了专用的关节臂式坐标测量机.该测量机采用具有直线-直线-旋转运动的结构形式,在有限的运动空间内实现了较大范围的测量,满足了测量需求.为标定测量机直行轴与旋转轴之间的平行度误差,提出用平台和方尺作为水平面和铅垂面的实物体现的标定方法,该方法简便易行.经过标定与误差补偿,测量机的测量不确定度小于0.01 mm,符合设计要求.标定结果良好的重复性证明了该方法的正确性.

多线结构光视觉传感器测量系统的标定

为实现大尺寸轧钢几何尺寸、形状误差、表面缺陷的实时检测,采用4个激光器和4个CCD摄像机搭建了多线结构光视觉传感器测量系统。针对多视觉传感器全局校准的关键问题,设计了特殊形状的靶标,提出了新的全局标定方法。利用交比不变原理获取光平面上多个标定点,同步实现视觉传感器的局部标定和全局校准。详细阐述了标定的基本原理和系统构建过程,分析了标定中存在的误差,并提出了减小误差的方法。实验验证系统重复测量精度在0.04mm以内,测量相对误差小于0.9%。

关节臂式坐标测量机标定系统的设计

关节臂式坐标测量机是一种新型的多自由度非笛卡尔式坐标测量系统,提出了一种基于反转法的标定方法,该方法避免了其他参数误差对于标定结果的影响。研制了相应的标定装置,装置的控制系统采用上位机加下位机结构,由单片机完成标定装置的控制并将测量数据通过串口通讯上传到PC机;PC机程序由虚拟仪器开发平台LabVIEW完成,实现与单片机间的通信和指令处理。实验表明,该系统能够很好地完成关节臂式测量机的标定任务,运动精度高,测量结构具有较好的重复性。

基于反转法的平行双关节坐标测量机的标定

针对关节臂坐标测量机的标定问题,提出了一种基于反转法的平行双关节坐标测量机分离标定方法.阐述了反转法的标定思想,并详细描述了利用反转法进行平行度误差标定、臂长误差标定以及零位误差标定的方法.结果表明:该方法操作简单,其精度可以通过在测量范围内测量量块衡量;使用基于反转法的分离标定法的测量机的测量精度比使用基于高斯-牛顿法的综合标定法的测量机的测量精度高3倍.

光纤电容液滴分析仪及其识别算法

光纤电容液滴分析仪利用液滴分析技术,综合在液体形成液滴的监测过程中获得的物理、化学特性参数,进行液体识别.基于液滴分析仪的功能原理,结合其现有的识别算法,提出了一个基于BP神经网络技术的液体识别方案,设计了3层BP神经网络分类器,完成了嵌入式系统功能算法的设计.对典型样品进行了测试实验,结果表明,对大部分液体可以进行完全识别,部分液体的识别率达96%以上,识别精度可达95%.

边缘检测在异面直线夹角视觉检测中的应用

应用机器视觉技术测量空间两条异面直线的夹角。建立起测量的公共基准后,用2只CCD独立地拍摄两根轴线与基准夹角图像。将采集到的图像分割为二值图像后,采用不同的边缘检测算子处理,分析结果,以边缘检测的准确性和稳定性为依据,结果表明:Roberts算子定位精度高,计算速度快,可以快速准确地提取目标轮廓。

回转体测量机热变形误差三截面法补偿技术

为了补偿复杂外形回转体测量机在生产现场的热变形误差,使用实物参考基准作为标定物,提出了三截面法热变形误差在线补偿技术.根据回转体测量机的结构特点,使用数字仿真分析了热变形形式,然后以此为依据建立了热变形误差补偿模型.通过测量两个参考基准的截面和被测工件的一个待测截面的数据,计算得到补偿模型中的参数,进而获得热变形误差的补偿量,实现了在线补偿,无需建立复杂的热变形模型,简单易行.现场测量实验证明了三截面法的可行性,重复性误差降低到8,μm,能够满足复杂环境下的测量任务.

用于靶球测量的激光共焦测头稳定性研究

为了解决微靶靶球在微靶装配体中的位置关系。介绍了一种基于动态主动调焦原理的光学非接触测头,这种测头能够测量具有强反射表面的高精度金属件和光学器件,解决了形貌检测领域的一个难题。微靶靶球是惯性核聚变中的关键部分,它的装配位置关系是否准确直接关系到"点火"的成败。由于微靶靶球的特殊性,利用共焦测头这种非接触测头对靶球中心位置进行检测,测量精度要求小于3μm。根据共焦测头的原理,得出了被测面高度差和振动部件位移的数学关系式,并分析了音叉振动参数对测量结果的影响。试验结果表明:音叉振动频率波动对时间差的影响为0.14‰;音叉振动幅值波动对时间差的影响为6.8‰;时间差输出值的标准差为0.0044。能够满足测量微靶靶球中心位置的非接触,高精度和稳定性要求。

甘薯低糖脯加工工艺及关键设备研制

研究设计出一种甘薯脯加工工艺，经投产试验，可生产出含糖量为３５％左右的色、形、口感俱佳的粒状甘薯低糖脯。为适应其特殊性状加工要求，研制出的定向切片机，六方成型机等关键加工设备，既可满足该工艺要求，又可用于其它块茎类作物的切制工序。

液滴传感器结构以及数据处理方法的研究

液滴分析仪是利用液滴分析技术对液体进行综合分析的新型分析仪器。该仪器在确定的测试系统条件下,在被测液体形成液滴的过程中,对被测液滴实施监测,可获得有关该被测液体的物理、化学特性参数,对液体进行定性和量化识别。与其他的分析仪器比较,液滴分析仪的特点是可以直接或间接同时测出液体的多种物理、化学特性的综合影响参数,进而可以对被测液体进行鉴别、检验的分析作业。由于测量过程不存在任何化学反应,液滴分析仪是一种理想的"绿色仪器";液滴分析仪不仅综合功能强,而且容易用于在线测量,可应用在环境保护、制药工艺、食品饮料等涉及液体检测的领域。

低品质因数谐振筒的谐振频率测量系统

谐振筒式密度计的测量原理为谐振筒的谐振频率会随筒内液体密度的变化而变化,从而通过测量其谐振频率来达到测量其密度的目的。但由于低品质因数谐振筒在谐振频率附近的幅度与其他频率的幅度区分度太小,导致谐振难以实现。因此如何使低品质因数谐振筒达到谐振状态并测得其谐振频率,是谐振筒式燃油密度传感器激励系统的关键问题。激励系统以DSP为主控芯片,运用椭圆拟合的方法解决了低品质因数谐振筒式密度计激励系统的关键技术问题-增益测量和相位测量,运用原位计算节省了DSP大量的内存空间,同时运算量又较小。仿真结果表明,增益测量精度优于0.05%,相位测量精度优于0.05%,高于实际需要。系统在测量并记录了增益、相位差之后,利用相关算法实现了自动增益调节和自动相位调节,并实现了谐振筒的谐振,测得了其谐振频率。

精密减速器检测仪测角误差补偿

针对圆光栅安装倾斜、光栅变形等因素造成的精密减速器检测仪测角系统精度降低,传统误差补偿方法采样点数受多面棱体工作面限制,导致补偿效果不足的问题,提出一种多数据关联的误差补偿方法。采用自准直仪结合正24面棱体对圆光栅测角误差进行标定,通过改变多面棱体与圆光栅在周向方向上的相对位置,得到多组测角误差标定数据。利用误差谐波法对多组测量数据进行预处理,将不同组数据关联,并代入BP神经网络中训练,得到圆光栅测角误差模型。该方法无需计算补偿式,能够克服误差谐波法在样本点过多时易产生拟合震荡的问题。实验结果表明:本文所提出的补偿方法残差峰峰值在0.94″内,标准差为0.25″,分别减小至误差谐波法修正后的33.3%和37.9%,有效提高了圆光栅测角系统的精度,使减速器检测仪测角精度达到亚角秒级。

准直光纤传感器比值差动法测量表面粗糙度

ＣＡＭ、ＦＭＳ以及ＦＭＬ的出现使加工过程中的“在线动态测量”成为测试技术发展的新的研究领域。本文提出一种准直光纤传感器比值差动法测量表面粗糙度的方法，可以有效地消除或抑制测头工作距离、环境光和光源强度波动对测量结果的影响。

液滴传感器及其鉴别算法的设计

液滴传感器是基于液滴分析技术,利用光纤和电容测试技术制成特殊的液滴分析装置,通过获取液滴在生长过程中光纤信号与电容信号的变化规律,达到对不同液体进行鉴别的目的。介绍了液滴传感器的设计理论,给出了系统设计的总体框图,提出了基于液滴指纹图特征值的鉴别算法,并通过对部分样品进行测试实验,证明此算法可以作为鉴别液体的依据。

回转体七轴综合测量的数据融合研究

针对回转体七轴综合测量,研究了电感测头采集到的三组柱坐标系下数据的融合方法。介绍了测量系统的工作原理,详细分析了各测头在敏感方向和非敏感方向位置的标定方法,结合标定结果建立了数据融合模型。该系统实现了工件一次装卡完成内、外轮廓的全部几何参数的测量。实验表明:该系统的测量不确定度在0.02mm以内。