wMPS测角精度评定方法

室内空间测量定位系统(workshop measuring and positioning system,wMPS)作为一种新型的网络式大尺寸坐标测量系统,其发射站测角精度直接影响最终测量精度.针对wMPS缺乏有效的测量精度评价方法,设计了wMPS单站测角精度评定装置,研究了利用多齿分度台、自准直仪等高精度仪器作为精度溯源基准的测角评定方法,分析了该方法引入的系统误差.实验表明:wMPS单站测角精度优于2″(k=1).最后,利用激光跟踪仪与wMPS进行空间坐标比对,比对结果验证了该测角精度评定方法的准确性,表明wMPS具有较高的测量精度,满足大尺寸测量要求.

船舶数字化制造的测量技术创新

大型高性能船舶及其先进制造技术发展迅速,传统船舶分散制造模式的制造质量、效率、能耗得不到有效控制。随着数字化制造技术在船舶制造领域逐步推广,精度造船理念成为主流和方向,由此对贯穿于整个造船工艺流程的测量技术尤其是空间坐标测量定位技术提出迫切需求。面对超大空间船舶数字化制造的精密测量难题,基于理论研究和设备研制,该文提出采用网络多站模式的非正交控制网,构造大空间整体结构化三维测量场的精密测量定位新方法,分析整体结构化测量场的关键技术,为数字化造船的高精度、高效率测量问题提供新思路。

面向先进装备制造业的室内空间测量定位系统

在以航天航空、造船为代表的大型装备制造业中,精密测量技术是产品质量的重要保证,目前以激光跟踪仪为代表的传统单站式测量系统已无法适应如今超大空间与高效率的测量要求。作为分布式测量系统,室内空间测量定位系统因其扩展性好、可并行测量等优势,已被广泛应用于先进装备制造业。本文详细阐述了室内空间测量定位系统的基本传感机理,梳理总结了整套系统的关键技术,并介绍了室内空间测量定位系统的相关工业应用。

工作空间测量定位系统参数模型建立方法

针对工作空间测量定位系统扫描光面相较于理想平面存在变形的问题,利用高精度转台对扫描光信号进行细分采样,通过对比旋转激光扫描时间,建立了面型变形信息和仪器原始观测量之间的映射关系,从而准确评估了扫描光面型,并分析了该评估方法的误差影响因素。根据面型评估结果,研究了基于差分进化算法确定最佳分割角度的分区平面模型建立方法,并设计实验对模型拟合效果及测量精度进行了评价。实验结果表明,采用本文方法评价扫描光面型更加准确,新参数模型的拟合效果及测量精度也有明显提升。

基于wMPS和模糊控制的AGV路径规划控制

针对大空间自动导引车(AGV)的高精度路径规划控制应用,提出一种基于工作空间测量定位系统(wMPS)和模糊控制算法相结合的应用模式。事先规划好AGV路径,采用wMPS对AGV实时位姿进行精确测量,通过模糊控制算法输出实时调整AGV的前进速度和旋转角速度。算法仿真与实验结果表明,AGV的定位精度优于2.5 mm,能够保证AGV的动态导航和定位精度。

用于AGV定位的wMPS系统自调向型接收器

针对工作空间测量定位系统(workshop Measurement Positioning System,简称wMPS)应用于自动导引车(Automated Guided Vehicle,简称AGV)的高精度定位导航工程中由于测量环境复杂而出现的一种光电信号接收传感器无法正常接收到光信号的现象,设计了一种由伺服电机驱动的自调向型光电接收传感器。为了使传感器能够始终接收到足够的光信号,设计了一种电机调控程序。只用将wMPS系统测得的车体位姿作为程序输入量,就可以达到实时控制效果。实验表明这种新型传感器能够保证始终接收到来自特定发射站的信号。采用这种新型传感器的AGV定位导航系统的测量范围和测量连续性得到了提升。

基于扩展卡尔曼滤波的光电扫描动态坐标测量算法研究

车间测量定位系统(wMPS)是一种新型的光电扫描分布式测量系统。为提高其动态坐标测量精度,对wMPS的动态坐标测量原理进行了介绍。以扩展卡尔曼滤波算法(EKF)为基础,建立了匀速直线运动模型。并对模型及算法进行了计算机仿真,结合仿真结果,以ABB IRB 2400工业机器人为实验平台,对所提出的方法进行了实物实验验证。实验结果表明:所应用的EKF算法不但可以替代传统的最小二乘算法,实现对运动物体轨迹的估计,还可以减少wMPS动态测量过程中的随机误差,提高精度,完全满足工业现场对移动物体测量定位的需求。

室内空间测量定位系统扫描激光面模型优化

针对室内空间测量定位系统(wMPS)交会测量模型将发射站扫描激光面视为理想平面的现状,研究了一种基于高精度转台的激光面面型视觉评估方法。根据评估结果引入线性折面判断机制,优化重建了wMPS扫描激光面数学模型,以减小交会测量模型中的系统误差。结合大空间高精度坐标场对新模型进行了评估。结果表明,所研究模型对实际光面的拟合效果较好,有助于提升wMPS的测量精度。

分布式测量系统的分级几何约束定向方法

分布式测量系统借助辅助装置来构建几何约束条件以完成定向,而约束精度和数量易受到现场条件环境的制约。针对测量空间欠约束定向的问题,研究一种基于倾角传感的基准长度定向方法,该方法引入高精度的倾角传感器与测量单元结合,通过倾角传感的水平约束建立相对位姿定向模型并将系统定向过程进行分级处理,借助高精度的测角仪器提供内部角度约束,可以减少外部基准长度的约束条件个数。以室内空间测量定位系统作为实验平台,搭建组合系统样机,验证外部欠约束条件下的定向条件数目及分布对系统精度的影响。实验结果表明,所提方法在保证定向精度的同时,能够有效减少定向过程中所需的空间约束条件个数,并具有较好的稳定性,而且可以提高分布式测量系统的组网效率和复杂环境适应能力。

大尺度线结构激光面的非参数模型标定方法

精确结构光模型是三维光学测量的前提,其中分布式空间测量定位系统的交会模型是以线结构激光面的理想平面模型为基础的。而大尺度空间下的线结构激光面存在复杂变形,且很难用任何数学模型来精确拟合。因此,研究了一种基于高精度转台的线结构激光面非参数模型标定方法,建立了激光面旋转时间与空间角度间的精密映射表,替代了曲面拟合参数模型,并在激光面非参数标定的结果基础上对交会模型进行了优化。以室内空间测量定位系统为验证平台,实验结果表明该标定方法能够有效克服激光面复杂变形问题,可将12m测量范围内变形较为明显区域的坐标测量误差减少约50%。

基于工作空间测量定位系统和激光雷达的室内组合导航算法研究

针对复杂场景下大空间室内高精度导航应用,提出一种基于工作空间测量定位系统(wMPS)和激光雷达的组合建图、定位算法。采用wMPS对激光雷达位姿进行精确估计,融合激光雷达点云数据完成栅格地图的绘制,使得机器人在导航时能够识别周围环境信息;考虑到导航时容易缺失wMPS测量信息的情况,根据雷达获得的实时数据与栅格地图通过粒子滤波算法反算雷达的位姿;最后将粒子滤波的结果进行线性卡尔曼滤波处理,并进行算法仿真与实验。仿真与实验结果表明:组合导航系统保证了地图的可靠性和动态导航精度,大大提升了系统的整体性能。