坐标标定的北斗RTK和UWB变电站联合定位方法研究

为满足变电站复杂环境定位需求,保证变电站实地定位结果的精确性,本文结合北斗RTK和UWB定位技术各自的优势,完成对坐标标定的北斗RTK和UWB变电站联合定位方法设计。首先,针对变电站现场施工现状,介绍了北斗RTK和UWB定位技术。其次,从实时动态测量分析、室内外一体化定位模型设计、室内外高精度联合定位系统设计三个方面入手,设计一种基于坐标标定的北斗RTK和UWB变电站联合定位方法。最后,对该联合定位方法的有效性进行验证,验证结果表明:本文联合定位方法具有较高的有效性和可靠性,不仅可以保证变电站定位的稳定性,还能提高变电站定位精确度,完全满足室内外复杂环境变电站定位需求。

基于空间多面体异点投影的机器人基坐标标定

针对不同类型、不同位置的工业机器人基坐标标定问题,提出一种基于空间多面体异点投影基坐标标定方法。所提出基坐标标定方法借助设计的标定台,分别获取主从工业机器人在空间中不同标定点的关节角度信息,将标定点与基坐标原点在空间中构建多空间多面体,并将空间多面体向主工业机器人所在的X-Y、X-Z和Y-Z面进行投影,根据投影图形获得远距离及不同类型工业机器人之间位姿变换矩阵。通过引入高斯白噪声误差模拟实际误差,结合理论分析及MATLAB软件进行仿真实验。实验结果表明改进后的基坐标标定方法具有极高的准确性、稳定性和标定精度。

任意构型传声器阵列阵元坐标标定方法

飞机结构强度试验过程中能够准确、快速定位结构异常声源对于提供试验决策支持和及时发现试验风险具有非常重要的意义。在复杂试验环境中,根据现场具体情况任意布设传声器进行声源定位的方式更具适用性。针对飞机结构强度试验的实际需求和复杂试验环境中传声器任意布设的应用特点,进行了任意构型传声器阵列的阵元坐标标定方法研究。该方法的核心是通过声源到两个已知坐标参考传声器的真实时延和测定时延,得到时延测定的系统误差,对待标定传声器与参考传声器时延测定误差进行修正,以保证传声器坐标标定精度满足飞机结构强度试验声源定位的精度要求。以基于信号端点检测的时延算法进行传声器间的时延测定,采用优化算法进行标定方程组的求解,形成了一种适用于飞机结构强度试验复杂环境的任意构型传声器阵列阵元坐标标定方法,并在此基础上建立了一套标定流程。通过验证表明,该方法能够实现任意构型传声器阵列的阵元坐标标定,标定误差为毫米级,达到了飞机结构强度试验中传声器空间坐标标定的精度要求,为实现飞机结构强度试验中异常声源的准确、快速定位奠定了技术基础。

基于坐标标定的北斗RTK和UWB变电站联合定位方法

变电站复杂环境对定位提出了较高的要求。提出一种联合定位方法,结合室外区域北斗RTK高精度定位和室内UWB超宽带定位各自的优势,设计一种联合定位方法,并通过标定参考点,求解出室内UWB基站的绝对坐标,使得室内定位和室外定位统一到同一个坐标体系下,在过渡区域采用越区切换准则实现两种系统的平滑过渡。通过在变电站实地测试,表明提出的定位方法能够在室内外复杂环境下实现稳定定位,且定位精度良好,满足变电站日常工作的定位要求。

移动目标集群多感知融合定位系统的坐标标定

针对多感知融合定位系统,首先设计一种集成UWB基站和激光反射柱的复合标定器,通过测定主、从基站间的相对距离建立UWB定位坐标系;其次针对激光雷达定位系统,提出一种雷达定位坐标系粗-精标定方法,包括主/从雷达初始位姿偏移测定以及激光点云迭代最近点(Iterative Closest Point,ICP)配准;再次针对多感知融合定位系统,利用ICP配准算法计算复合标定器的激光点云与UWB点云间的坐标变换矩阵,完成多感知融合定位系统的坐标标定。标定实验结果验证了所提方法的精确性和有效性。

基于激光工具的工件坐标标定系统设计

利用工业机器人末端的激光传感器检测工件的位姿时,为解决检测过程中的工件坐标标定问题,设计基于激光工具的工件坐标标定系统。主要原理为通过激光工具在工件的两相交直线上各获取2个数据点,进行标定运算后得到以交点为原点的工件坐标系。基于ABB工业机器人系统设计数据点获取程序与坐标运算程序。以IRB1410机器人为执行机构,IL-300传感器为激光工具,R-20 Radian激光跟踪仪为校验设备,搭建了调试与校验平台。结果表明:基于激光工具的工件坐标标定系统不仅结构简单且标定误差在一定范围内。

基于坐标标定的北斗RTK和UWB的变电站定位技术

为解决变电站现场作业时,工作人员误入带电区域以及不清晰作业范围问题、带电设备安全距离不足和人员到位情况定位困难等问题。本文结合UWB (Ultra Wide Band)定位技术和北斗RTK定位技术提出一种无缝定位技术,并在此基础上,对超带宽定位技术和北斗卫星定位技术模式的算法研究,提出一种能够兼容两种定位技术的高精度定位算法。以此实现对变电站作业人员位置的实时定位和作业人员的行为安全监测,达到作业安全风险把控的目的。经实践测试证明,本文提出的定位技术,可以实现对作业人员的实时位置进行高精准定位,同时还具备综合预警报告功能,以此满足变电站对作业人员的定位需要。以期为变电站作业人员的定位研究提供相应的参考。

井巷掘进中圆曲线坐标标定法

雅矿露天转井下开采基建施工过程中 ,采用了一种圆曲线坐标标定方法 ,通过介绍其在施工中的应用情况 ,表明该方法操作性强、精度可靠。

基于点面约束的双机器人协作运动坐标标定

为了解决由于双机器人基坐标系标定时标定精度不高、效率较低而导致双机器人协作定位精度差的问题,论文提出一种基于点面接触约束的基座标定方式.该方式要求两机器人任意姿态运动至“点面”接触,记录当前双机器人关节信息,以平面为已知信息,依据接触点在面上,结合双机器人运动链约束,构建基座标定模型.结合克罗内克积将问题转化为超定方程组的求解问题,由于方程求解约束的局限性,因此以方程组求出的值为初值,并使用高斯-牛顿算法对旋转矩阵进行迭代优化,最终可以成功标定双机器人的基座,并利用数值仿真与实际物理实验验证了该标定方式的可行性与准确性.

基于力传感器坐标系预标定的重力补偿算法

重力补偿算法需要实时估计力传感器的初始值及工具重力对力传感器所施加的力和力矩,进而获得外界所施加的力和力矩。当估计工具重力对力传感器所施加的力和力矩时,需要获得力传感器坐标系和机器人末端坐标系的旋转变换矩阵。当前的重力补偿算法采用手动校准的方式,通过不断的拆卸力传感器去保证力传感器坐标系和机器人末端坐标系平行。该手动校准的方式操作复杂耗时较长,本文提出一种带有标定力传感器坐标系相对于机器人末端坐标系的重力补偿算法,从算法层面标定力传感器坐标系和机器人末端坐标系的旋转变换矩阵,实现重力补偿算法的自动化。通过实验验证该方法不需要手动校准,即可实现[0.237/N 0.395/N 0.928/N 0.032/N·m 0.018/N·m 0.002/N·m]的重力补偿误差。The gravity compensation algorithm requires real-time estimation of the initial values of the force sensor and the forces and torques applied by the tool’s gravity on the force sensor. This allows us to obtain the external forces and torques. When estimating the forces and torques applied by the tool’s gravity on the force sensor, the rotation transformation matrix between the force sensor frame and the robot’s end-effector frame is needed. The current gravity compensation algorithm uses manual calibration, involving repeated disassembly of the force sensor to ensure that the frame of the force sensor and the robot’s end-effector are parallel. This manual process is complex and time-consuming. This paper proposes a gravity compensation algorithm that calibrates the rotation transformation matrix between the force sensor and the robot’s end-effector frame through the algorithm, automating the gravity compensation process. Experimental results show that this method achieves a gravity compensation error of [0.237/N 0.395/N 0.928/N 0.032/N·m 0.018/N·m 0.002/N·m] without manual calibration.

机器人三维视觉实验平台坐标系标定实验设计

为了探究机器人工作站的高精度坐标系标定方法,搭建了一个由工业机器人、双目结构光相机以及单轴转台组成的机器人三维视觉实验平台。研究了定位误差补偿方法、工业机器人工具中心点标定方法、工业机器人与双目结构光相机的手眼标定方法以及双目结构光相机与单轴转台的坐标系标定方法,并形成了实验平台的坐标系综合标定方法,最后测试了标定后的综合精度。实验结果表明,工业机器人与双目结构光相机之间的平均标定误差为0.442~0.689 mm,机器人三维视觉实验平台的综合标定误差为0.399~0.696 mm,能完全满足焊接、涂胶、切割等机器人离线编程应用的精度要求。

三坐标GPS定位精度标定机结构设计与特性分析

利用三坐标标定机快速标定GPS定位精度时,标定机的静动态特性在某种程度上会影响到三坐标标定机定位精度。为保证结构强度以及确定标定精度,利用三维CAD建立三坐标标定机模型,再应用Ansys有限元分析方法对机构进行了静力学、模态和瞬态动力学仿真分析,研究其相关动态特性及特定点的定位误差范围。仿真结果表明:标定机的三维静态定位误差不超过0.0001mm,不需误差补偿;标定机的固有频率较高,不会在所安装的激振器激励下产生共振;在施加的激振器的振动激励作用下,三坐标标定机的动态定位精度远小于设计定位精度0.1mm的要求,因此所设计的三坐标标定机可用于GPS的动态特性研究。

一种机器人工具坐标系标定方法

提出了一种算法简便、切实有效的机器人工具坐标系标定方法。该方法基于机器人的运动学推导过程,在没有借助额外的测量工具的条件下,对工具坐标系相对于机器人末端坐标系的位置进行辨识,在得到工具坐标系相对位置的基础上,对机器人的工具端的姿态进行辨识。本方法仅采用了线性最小二乘算法,算法简便容易实现。最后使用MATLAB和Virtual Robot Simulator对本文所提算法进行了仿真实验,结果证明该方法切实可行,完全可以应用到实际的工作环境中,缩减离线工作时间,提高自动化水平。

双机器人钻铆系统协同控制与基坐标系标定技术

为提升机器人飞机自动钻铆质量并提高自动制孔铆接率,对双机器人协同的飞机自动钻铆技术进行研究,提出双机器人协同自动钻铆工作流程。针对协同运动提出为机器人进行编码,利用Ethernet(TCP/IP)实现系统和机器人之间的信息传输。为了保证系统的完整性,将机器人单侧信息转化到另一侧的机器人下,采用激光跟踪仪并利用单位四元数法对双机器人基坐标系进行标定。最后在KUKA的KR-500双机器人和其30m扩展第七轴上进行协同运动和控制系统试验以及双机器人定位重合度测试,验证了系统的有效性,试验表明因该方法带来的误差可以忽略不计。

基于序列二次规划算法的定位器坐标快速标定方法

针对飞机数字化装配系统中可移动数控定位器坐标标架的标定问题,提出一种基于序列二次规划(SQP)优化算法的快速标定方法.在定位器上预设标记点,以设备处于零点位置时标记点在设备坐标系下的位置为理论位置,标记设备坐标标架.采用奇异值分解法求解标记点实测与理论坐标偏差的最小二乘模型,进行零位标定.针对定位器移位复位操作所致标记点偏移的情况,利用SQP优化算法计算定位器坐标标架.对零位标定及快速标定实例结果进行对比分析,结果表明,快速标定可减少激光跟踪仪的测量次数,有效避免转站误差,在提高标定效率的同时确保定位器定位精度高达0.05mm,满足了大型飞机数字化装配中定位系统的高精度要求.

同轴度法标定相贯线工件坐标系

针对相贯线工件坐标系标定过程中标定步骤复杂,精度不高的问题,提出一种同轴度法标定相贯线工件坐标系。首先,建立一般形式的相贯线工件坐标系;然后,通过机器人TCP点分别在相贯线主管和支管上各标定10个点,并使用遗传算法分别求出主管和支管的最优轴线方向向量;最后,根据空间几何关系、主管和支管的轴线方程建立相贯线工件坐标系。在机器人与变位机实验平台进行标定实验,并与现有六点标定法对比,所提出的方法其标定精度在X、Z方向上约为1 mm,在Y方向上小于0.5 mm,为相贯线工件坐标系的标定提供了一种新的标定策略。

道路交通事故现场摄影测量中标定点坐标提取的研究

为适应大流量、高速道路交通事故现场的勘察需要 ,数字摄影测量与现代图像处理技术相结合 ,已成为交通现场间接测量的有效手段。在道路交通事故现场摄影测量的研究中 ,获取标定点像点的准确图像坐标 ,是求解标定点世界坐标的关键。文章将边缘检测、中值滤波以及型心坐标提取等 3种方法相结合 ,提出了标定点坐标提取的具体方案 ,提高了测量精度。

单相片坐标测量系统的光笔标定技术分析

本文将围绕单相片坐标测量系统的组成进行分析讨论,提出一种简单、快捷的光笔标定方法,以此解决以往测量设备因自身不足导致测量范围较小、测量精度不高的问题,切实满足制造业对大尺寸空间测量的实际需求。通过试验分析,进一步验证了光笔标定技术的可行性,在3m范围内,光笔测头坐标的均方差均不超过0.15mm,证明技术具有极高的实用价值。

典型安装方式的协作机器人基坐标系标定方法

针对地面式、侧墙式、顶棚式三种典型安装方式下的协作机器人的基坐标系标定问题,采用了一种新的操作步骤简单、标定结果精确的机器人基坐标系标定方法。该方法通过在协作机器人的公共空间中构造四点"握手"动作并分别记录接触点在每个机器人的基坐标系下的坐标,求解协作机器人基坐标系间的旋转矩阵和平移矩阵,从而得到协作机器人基坐标系间的位姿关系。针对工业机器人常见的地面式、侧墙式、顶棚式三种典型安装方式进一步分析了机器人基坐标系间的约束关系,并利用这些约束关系对标定结果做出进一步的优化处理。为验证提出的标定方法的有效性,基于Matlab的机器人工具箱完成了仿真实验,仿真实验的标定误差控制在2mm以内,该精度可满足一般弧焊、搬运、切割等生产过程的定位精度要求。仿真实验的结果验证了提出的标定方法的正确性,表明该方法可有效的解决生产环境下的协作机器人的基坐标系标定问题。

基于机器人的带有旋转特征的零件坐标系标定方法

为了解决传统标定过程中标定困难、标定精度不高等难题,基于六自由度机器人面向带有旋转特征的曲面零件,提出一种八点标定方法。该方法利用带有旋转特征这一特点,准确找到工件坐标系原点,从而提高了标定精度。该方法通过实例论证,可以对带有旋转曲面特征的零件坐标系进行标定。使用该方法进行标定可以提高曲面工件坐标系与机器人坐标系匹配精度。