基于激光扫描臂的机器人操作的样品定位方法

在机器人夹持样品进行中子衍射残余应力测量的过程中,针对样品上的待测量点需要精确定位的问题,提出了一种基于激光扫描臂的样品定位方法。首先,针对样品在中子衍射测量中的定位条件建立机器人的运动学模型,并提出了一种先旋转后平移的机器人位姿计算方法;其次,利用激光扫描臂标定机器人的末端标系,样品坐标系以及中子衍射坐标系;然后,结合机器人的运动学模型计算得到使样品上的待测量点与待测矢量满足定位条件的机器人姿态;最后,计算机器人的运动学逆解,利用MATLAB生成关节运动指令,并进行实验验证。此外,还利用激光扫描臂进行了样品定位精度的测定与分析,优化了样品的应力测量位姿。研究结果表明,此定位方法能实现中子衍射测量过程中应用机器人操作样品的精确定位。

基于激光扫描测量臂的工业机器人运动学标定

提出一种基于激光扫描测量臂测量系统的6轴工业机器人运动学标定方法。分析了机器人本身的运动偏差和综合考虑测量系统构造的机器人坐标系与真实基座标系之间的不重合问题;建立机器人末端位置与各连杆参数相关的绝对定位误差方程,基于该误差方程,利用便携式激光扫描测量臂测量系统对不同空间位置姿态下机器人的法兰中心点进行测量,并用最小二乘法对误差方程进行解算,利用计算出的参数误差修正机器人模型中的各名义参数值,可以提高机器人运动的准确度。将该方法应用在Staubli TX90工业机器人上,实验结果表明,机器人的绝对定位精度由标定前的均值/标准差0. 742 5 mm/0. 191 0 mm减少到标定后的0. 242 8 mm/0. 098 1 mm,提高了近50%,表明该标定方法的有效性和准确性。

基于点云配准的中子谱仪系统工件位姿测量

使用中子谱仪进行工件应力测量时,需要得到工件相对于样品台的位姿,进而计算样品台运动量使工件中待测点及待测矢量与衍射点及散射矢量对齐。提出了一种基于点云配准的工件位姿测量方法。通过便携式激光扫描测量臂扫描工件轮廓,提取表征工件特征的关键点与工件的CAD模板进行配准;运用随机取样一致算法(RANSAC)得到初始匹配参数,再通过改进的迭代最近点(ICP)算法提高配准精度;设计中子谱仪坐标系的标定方案,通过坐标转换关系最终得到工件相对于样品台的位姿。实验结果表明,能快速得到随机摆放工件的位姿,样品台运动后,工件的定位误差在30微米以内,满足中子应力测量要求。