煤矿用钻孔机器人钻臂定位误差补偿研究

目前钻孔机器人位姿调节多采用手动遥控调节与人工复测结合,未实现全自动调节,开环控制精度低、自动化能力低、无法实现煤矿用探放水、防突和防冲钻孔机器人精确开孔定位与孔群全自动施工。通过分析钻孔机器人钻臂结构和动作,建立了钻臂运动学模型;通过对加工误差、机身变形、装配间隙等影响因素分析,发现采用回转减速器蜗轮蜗杆结构间隙会引起倾角和方位角误差放大,并在机身平时会引起倾角和方位角误差最大达0.85°;为消除误差,首先采用传统钻臂运动学误差补偿方法建立了钻臂静、动态误差补偿模型,利用全站仪测试关节间隙和变形量,基于补偿模型和RBF神经网络法求逆解得到误差补偿量,钻臂期望位姿与实际位姿误差的x方向平均误差为9.6 mm,y方向平均误差为18.2 mm,z方向平均误差为16 mm,满足工程应用要求;其次为解决传统全站仪试验测量的方法的复杂性和非实时性问题,提出了一种通过激光测距仪和高精度开孔定向仪组合获得位姿误差检测的方法,通过测距实时计算实际和理论倾角、方位角差值,作为误差补偿后的新倾角和方位角的控制输入量,对钻臂进行实时误差检测与补偿;最后利用传统全站仪精度检测方法对激光测距组合位姿误差补偿模型进行验证。试验表明:激光测距组合定位误差检测法最大误差差值在±0.5°以内,方位角最大误差在±0.5°以内,比未采用误差补偿前分别提高了41.1%和37.5%,满足了钻孔机器人开孔定位误差要求。在煤炭行业开展了钻孔机器人钻臂在线精确定位与误差补偿研究,对钻孔机器人精确自动开孔定位及孔群全自动施工具有重要的借鉴和指导意义。

GIS中平面面位误差环的解析模型

本文基于随机场理论，导出了随机面元的分布函数和概率密度函数。为了衡量随机面元的位置不确定性，将点位误差椭圆和线位误差带进一步扩展到面位误差环指标。根据推求包络线的原理，导出了多边形面位误差环边界线的解析表达式，并分析了面位误差环的构成机理，证明了误差环边界线为连续闭合曲线的结论。最后通过实例绘制了面位误差环的可视化图形。

形位误差非线性模型的统一判别准则与算法

本文基于不可微优化理论，建立了形位误差统一判别准则。该准则的必要条件同样也适用于计算机判别。而后，利用极大熵函数，构造了形位误差评定的有效统一算法。该算法简单，易于使用，评定精度高。

基于鞍点规划法的形位误差计算机评定

建立起了形位误差评定的统一鞍点规划模型 ,给出了“最小条件”判据 ,提出了直接求解鞍点规划模型的遗传算法。最后以空间直线度误差为例 ,进行了误差评定。

基于计算机视觉的滚珠螺母形位误差检测

提出了基于计算机视觉的滚珠丝杠副螺母的形位误差检测方法。使用DH-HV3000FC型数字摄像头采集滚珠螺母的图像,经过IEEE1394数字接口卡传输到计算机。对含有噪声的原始数字图像实施预处理、图像分割及细化等处理,使图像转变成易于检测的单像素宽边缘信息。使用自编程序测量和计算螺母的圆度、圆柱度、滚道跳动及滚道对螺母外径的同轴度,测量值分别为f1=8.34μm,f2=11.94μm,f3=12.76μm,f4=8.87μm。测量结果满足滚珠螺母的形位公差要求,并分析了误差的产生原因。理论分析及实验测量结果表明该方法正确可行。

一种基于MATLAB的形位误差评定方法

提出一种基于MATLAB的形位误差评定新方法——最优函数法,并分别对直线度、平面度和圆度误差进行了分析评定。结果表明,最优函数法的评定精度可比最小二乘法的评定精度提高2%～16%,且符合最小条件。

形位误差包容评定的理论与实践——线性鞍点规划方法的应用

本文探讨应用线性鞍点规划方法来研究形位误差的包容评定问题。按照维数及类别的不同,将各种评定问题归结为统一的规划模型。文中还应用这一方法讨论了最小条件(判别准则),并给出了几何解释。

形位误差的进化算法

在分析以往形位误差评价方法的基础上 ,提出了一种基于遗传进化理论的形位误差评价的智能方法。文中以平面度误差为例 ,详细地介绍了进化模型的建立及计算方法。最后 ,通过不同评价方法对一平面的平面度误差进行对照实验 。

大型圆柱工件形位误差检测方法

采用三角法测距原理,使用高精度激光CCD位移传感器进行数据采集。针对激光CCD灵敏度高,干扰噪声容易混入测量数据中的问题,提出了一种基于小波分析的误差分离方法--运用谐波分析的思想方法和小波理论中Mallat多频率分析算法进行误差分离,经过误差分离以后的数据用人工免疫算法求出形位误差。以大型高精度油膜轴承为应用对象,研究了圆柱形工件形位误差在线测量方法。实验证明此方法精度高,操作简单,使用方便,具有很高的实用价值。

考虑形位误差的装配尺寸链计算探讨

通过计算光滑圆柱体的配合间隙 ,分析了形位公差对加工装配精度的影响 ,给出包括形位公差在内的有关装配尺寸链的解法 ,并得出考虑形位误差在内孔轴配合间隙变大的结论。

形位误差数据采集与数据处理系统

在分析回转类零件采样特点的基础上，给出了圆度、圆柱度、轴线直线度及同轴度等形位误差的数学模型．介绍了微机控制下的形位误差数据采集与数据处理系统的功能、组成及软件设计方法．该系统的研制对丰富三坐标测量机形位误差测量软件具有重要参考价值，并为实现形位误差在线测量打下了基础．

大型轴类零件形位误差自动测量仪的设计

随着形位公差国家标准的贯彻与实施，机械零件形位误差的检测技术日益显得重要。而大型轴类零件形位误差的检测又是其中的一大难题。为了解决这一难题和满足生产需要，我们进行了大型轴类零件形位误差自动测量仪的设计。本仪器的设计特点是：集机械控制、数据采集、数据处理为一体。

位相板在大型几何量形位误差测量中的应用

介绍了利用位相板技术进行准直的工作原理和特点，以及如何利用该项技术有效地确定激光准直光束的几何基准，并介始了以此技术为基础的光学基准在大型几何量形位误差测量中的应用。

弧矢压弯晶体的力学性能与形位误差分析

介绍了利用柔性铰链机构对弧矢聚焦双晶单色器中第二晶体进行动态压弯的工作原理，优化了压弯机构和晶体的几何参数，然后应用有限元方法模拟分析压弯装置与晶体的力学性质，最后分析了弯晶的形位误差并计算因此造成的弯晶光束入射角的变化。分析结果表明：替换后单色器的水平接收角由1mrad增加到3mrad，样品上光斑的水平半高宽由12．5mm减小到2．5mm。优化后晶体因压弯产生的鞍形曲率半径约为弧矢曲率半径的1700倍，造成的入射角误差为2．2μrad；压弯装置上的最大平均应力约为800MPa，并由此确定了以铍青铜作为压弯机构的材料，晶体的曲率半径为0．57～1．72m和驱动力为8～2．67N时的线性关系。分析结果表明：该单色器的设计完全达到了设计指标，在提高光子通量和光子密度的同时又能满足XAFS光束线测量过程中需要频繁快速扫描的要求。

数字信号处理过程中信号截位误差抑制方法研究

在数字信号处理过程中,受一些数字算法的计算精度影响,需要对运算过程中的中间信号实现从高量化精度到低量化精度的转换,即数据位宽的截断。直接对高量化精度信号进行截位会导致截位得到的低量化精度信号无杂散动态范围(SFDR)的下降。在高量化精度信号中加入Dither后再截位可以有效降低直接截位误差中的谐波失真,明显改善低量化精度信号的动态范围。MATLAB仿真结果说明了加入Dither后截位可有效增加低量化精度信号的SFDR,增加量可达到16dB。

形位误差评定的序贯优化算法

首次应用数论序贯优化算法 (SNTO ,方开泰 ,王元 ,1990 )进行形位误差评定 ,该方法可以不十分依赖于参数初值 ,可用于任何线性和非线性评定参数 ,对于有较多局部极值的问题也同样容易找到全局最优 。

机械零件形位误差自动测量实验系统

提出应用误差分离技术对现有机械零件形位误差实验设备进行改造的方法 ,使现有设备的测量技术先进、测量误差项目多。

一种差速器壳体形位误差评定及测量方法

为了满足差速器壳体的快速检测,对差速器壳体形位误差的在线测量方法进行了研究。在基本粒子群优化算法的基础上,引入了自适应惯性因数来改进粒子群优化的过程,并用于形位误差的计算。运用最小二乘法和最小区域法描述了圆柱度、同轴度等形位误差的评定算法。利用改进粒子群优化算法对误差目标函数进行求解。根据实际工程需要确定测量方案,搭建了测量平台。研究结果表明:该方法能够准确测得差速器壳体形位误差,并且减少了人为因素引入的误差。

经济型轴类零件形位误差测量仪的研制

在偏摆仪基础上，以ＭＣＳ－５１单片机为核心，研制了“经济型轴类零件形位误差测量仪”。介绍了测量仪的机械结构、硬件电路及软件设计原理，并对测量仪的误差进行了分析。该仪器可用于圆度、轴线直线度、同轴度和径向跳动误差等项目的测量。

国内外形位误差研究进展

分别从形位误差的分布规律、评定方法、测量及采样方案等方面对国内外形位误差研究现状进行了综合评述,并提出了今后的一些研究方向及内容。