柔性测量臂的RPY建模与误差标定

为了提高1P3R型柔性测量臂的检测精度,提出了一种自适应误差标定方法来完成它的参数标定和误差补偿。首先,基于RPY理论建立柔性测量臂的运动学模型并应用微分法推导了误差模型。然后,基于马尔柯夫链收敛性理论进行实数编码;在遗传算法(GA)中引入自适应控制算子,提高了父代种群的多样性和最优个体变异数量;最后,对比分析了归一化GA、一般GA和最小二乘法等3种算法的误差标定精度及其收敛性,验证了所提出方法的有效性和可行性。结果显示:归一化GA仅用328代寻优计算,其精度达到5.2μm,收敛速度是一般GA的2.3倍且精度提高了3.1μm;最小二乘法经20次迭代计算后停止收敛,精度仅为18.4μm。实验结果表明:归一化GA具有收敛速度快、标定精度高和收敛稳定性好等明显优势,更易于实现该类测量机的高精度检测。

基于测量臂构型的单点残差修正方法

测量臂杆件和关节的弹性变形与臂的摆放构型相关,会影响臂的测量精度。提出了一种基于测量臂构型的单点测量残差修正方法。通过分析测量臂在某一构型下的关节角度与测量臂末端点坐标偏差值之间的映射关系,再根据有序摆放构型下单点测量坐标相对平均坐标的变化曲线,利用不同构型下的关节角度和相应的坐标变化值建立了残差修正数据库,进而应用该数据库对测量臂任意构型下的末端坐标值进行修正。实验证实了其有效性和正确性。

柔性测量臂运动学建模及参数标定方法

利用局部指数积模型,建立了6自由度参数的运动学模型,克服了传统D-H模型只有4自由度参数的缺点,考虑了沿Y轴平移和绕Y轴旋转2个自由度运动学参数的误差对测量精度的影响.以单点测量值的标准差为目标函数,采用基于模拟退火的粒子群优化算法,通过全局寻优,避免了最小二乘法在求导和求逆时产生的较大计算误差,从而优化出运动学参数的标定值.实验结果表明,所提出的新模型及新运动学参数标定方法可以将柔性测量臂X、Y、Z轴的重复性精度分别提高95.91%、96.42%和96.10%.

便携式三坐标测量臂校准和误差补偿

本文提出了用高精度正交三坐标测量机作为空间位置基准,校准便携式三坐标测量臂空间位置误差的方法。采用Denavit-Hartenbeng方法建立了测量臂的测量方程及误差模型。测量臂给出其工作空间内三维坐标位置的测量值与三坐标测量机提供的标准值,分别代入测量臂的误差模型,以误差模型的计算结果作为补偿量,建立误差数据库,直接对测量臂空间位置误差进行校准和误差补偿。利用海克斯康G9128三坐标测量机对FARO便携式三坐标测量臂校准和误差补偿进行了实验研究,并对误差补偿前后实验结果进行了分析与讨论。研究结果表明该方法可有效、快速地对便携式三坐标测量臂空间位置误差进行校准和补偿。

柔性三坐标测量臂的标定技术研究

给出了一种柔性三坐标测量臂的机械结构、测量方程以及测量误差线性模型,依据高精度正交三坐标测量机提供的标准,运用最小二乘参数辨识法对测量臂进行标定,并较好地解决了测量臂基准坐标系与高精度正交三坐标测量机的坐标系不能完全重合的问题.给出了标定实验结果,并对结果进行了检验.由于所研制的测量臂采用了比较稳定的机械结构以及输出比较稳定的角度编码器,因此标定效果比较明显.比较标定前后的结果,所使用的标定模型能使测量臂的测量精度提高约20倍,具有较好的标定效果及实用性.

柔性三坐标测量臂几何误差修正

柔性三坐标测量臂用于大尺寸工件的高精度检测及逆向工程,是现代制造业产品精度检测的重要设备。如何做好和完善测量臂误差的分析、检测和补偿,成为提高测量臂测量精度的重要问题。提出了用高精度正交三坐标测量机校准柔性三坐标测量臂关节误差的新方法。通过分析测量臂某一关节的所有几何误差,建立其数学模型;利用正交三坐标测量机和测量臂分别对30个标准球(均匀分布在一个圆上)进行点位测量,测出球心的标称值和实测值,建立了该关节几何误差补偿模型;对工件进行点位测量并进行误差补偿。实验结果表明,通过该误差补偿方法,其最大测量误差从0.04 mm降到了0.003mm,提高了柔性三坐标测量臂的测量精度,同时验证了该误差补偿方法的正确性和有效性。

柔性三坐标测量臂精度的优化设计

对一种6自由度的柔性三坐标测量臂进行了研究分析,推导出了其测量方程与测头位置的误差方程,并以此为基础,尝试对各个杆件长度参数进行优化分析,使得测头位置误差达到最小.所得结果对测量臂机械结构的优化设计具有一定的意义.

基于光栅编码器的柔性测量臂位置精度研究

光栅编码器的误差使得柔性测量臂(AACMM)在不同位置、不同构型下的精度呈现一定的规律。掌握由光栅编码器精度引起的位置精度在工作空间的分布规律,有利于指导柔性测量臂的标定和测量。以六关节测量臂为研究对象,分析末端执行器位置精度与光栅编码器精度区间之间的关系,并定义了基于光栅编码器精度的位置精度评价指标,在整个工作空间下描述其分布情况。验证试验包括:比较不同关节下光栅编码器精度区间对末端执行器位置精度的影响;与目前常用Monte Carlo方式进行柔性测量臂精度分布特性对比;利用其分布特性,对不同区域进行单点和标准球直径测量。实验结果表明,本方法能更直观、全面地描述光栅编码器精度对柔性测量臂位置精度在工作空间分布情况,通过该分布确定优化测量区域,指导实际操作。

关节测量臂在上海光源元件标定中的应用

关节测量臂以便携、高精度的小尺寸测量性能在上海光源的元件标定过程中得到了广泛应用。介绍了上海光源元件标定的方案设计,操作工艺以及质量保证措施等,着重探讨了关节测量臂的合理使用。在仪器使用过程中,利用软件的学习功能有效地提高了工作效率;通过将温度变化控制在2℃范围内,并利用标准尺及不同仪器的标定结果相互比较来控制、监测系统误差等,从而保证高精度的测量结果。

水平裸眼井径仪测量臂线性化及井径数据同步

研发了能够搭载在通井管柱上的适于水平裸眼井径测量的新型井径仪,分析了水平裸眼井径仪测量臂输入输出线性化方法,建立了输入与输出满足线性关系的测试臂及井径仪Pro/E三维模型。利用Pro/E及ADAMS专用无缝接口,基于Pro/E三维模型在ADAMS中建立了井径仪样机模型,进行了井下井径仪工作状况的运动学仿真,验证了线性化方法的有效性。分析了水平井径测量过程中由于井径仪偏心造成的不同测量臂井径数据与井深定位数据不匹配问题,提出了井径数据同步的方法,仿真分析结果表明了方法的正确性。

基于三坐标测量臂的大尺寸模板精度测量

本文重点研究工件尺寸大于其测量范围的零件测量方法,巧妙应用蛙跳算法实现了大尺寸凹凸模定位销、型腔孔柱定位尺寸及各型腔孔柱圆柱度、分形面的平面度等精度的综合测量。通过对凹凸模的测量结果进行形状和重合精度对比表明:凹凸模的定位销直径一致性较高,凹模的型腔孔直径较凸模柱的直径均匀,部分孔柱的重合精度较差,对中性最大偏差达到3.039mm。因此,需要改善该凸模的加工方法和夹具定位设计方案,提高其与凹模的重合精度。

六自由度柔性测量臂关节零位偏差标定算法研究

多关节柔性测量臂的关节零位偏差是由于装配引起的系统误差,对测量精度的影响极大.采取高精度的标定方法,获得关节零位偏差的实际值,然后对关节转角的理论值进行补偿,可以提高测量精度.首先应用D-H建模方法,建立了六自由度柔性测量臂的测量模型,在测量模型的基础上,应用全微分法建立了基于关节零位偏差的误差模型,然后用最小二乘法和迭代算法,建立了柔性臂关节零位偏差的线性标定方法,最后通过Matlab仿真验证了该标定算法的正确性.

基于激光跟踪仪和坐标测量臂的工业测量系统

针对激光跟踪仪测量大尺寸复杂结构目标时存在测量盲区的问题,将激光跟踪仪和坐标测量臂联合起来组成一种新型工业测量系统。以激光跟踪仪为系统的测量基准,采用基于bundle技术的多公共点作为坐标测量臂坐标系与激光跟踪仪坐标系的联系纽带,充分利用激光跟踪仪测量准确度高和坐标测量臂灵活的特点,可以有效完成复杂大型工业测量任务。

基于孔补偿的三坐标测量臂误差研究及应用

研究FARO三坐标测量臂测量方程的建立方法和系统误差组成,并根据该误差模型采用简单快捷的孔补偿原理对三坐标测量臂进行多组数据的标定校准。利用校准好的三坐标测量臂对变速箱端盖进行孔直径和定位中心距的高精度测量,为实现变速箱端盖逆向设计制造和保证定位孔定位的可靠性提供科学数据。

数控轧辊磨床测量臂探头数据超差故障分析

意大利Pomini公司HS403型数控轧辊磨床,测量臂由E、Q两个测量脚组成,使用中易出现测量脚E、Q光栅探头值数据超差故障。采取略放大超差门槛值、更换测量脚衔铁、调校测量脚光栅位置传感器和保护限位组件等措施进行修复。

多关节测量臂在轮毂曲面创建中的应用

介绍了多关节测量臂的工作原理,阐述了用多关节测量臂获取轮毂点云的过程,并利用逆向工程软件Imageware对轮毂点云进行曲面创建.实践表明,多关节测量臂在逆向工程技术中具有显著的特点和广泛的应用价值.

基于便携式三维柔性测量臂的汽车曲轴的逆向反求

通过分析汽车曲轴三维模型重构的逆向反求技术,介绍了三维柔性测量臂的结构和工作原理以及曲轴表面数据的采集方法,应用Imageware软件对测量数据点云进行了处理,并实现在Pro/E软件中曲轴三维实体建模,大大缩短了曲轴的设计时间。

柔性测量臂测头半径补偿算法研究

柔性测量臂测头半径补偿的精度对系统精度具有重要影响。本文在分析半径补偿基本原理的基础上,提出了一种基于测量特征分类的半径补偿算法。该算法首先把测量特征分为点、线、面3种基本特征(其中面特征又分为二次曲面和自由曲面),然后建立各种特征的参数方程,利用测量得到的少量特征点,采用最小二乘法拟合得到被测特征的参数,最后根据被测特征参数进行高精度半径补偿。试验结果表明本文方法确实可行,具有较高的测量精度和较好的实用性。

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RANSAC的便携式激光扫描测量臂手眼标定方法

便携式测量臂和激光扫描测头手眼关系的确定是便携式激光扫描测量臂系统中的关键问题。针对测量臂末端相对运动旋转轴之间的夹角和测量臂与扫描测头相对运动的旋转角差值这两个影响手眼标定精度的因素,设定激光扫描测量臂标定数据筛选原则,提出一种基于随机采样一致性的自适应阈值手眼标定算法。蒙特卡洛仿真实验和激光扫描测量臂实测实验结果表明,提出的算法对四元数方法求解的相对旋转轴和平移向量误差标准差精度分别提高了2.42%,4.14%,可以满足便携式激光扫描测量臂系统的测量精度要求。