变臂关节式坐标测量机的参数自标定方法研究 被引量：14

1

作者 祝连庆 李伟仙 +2 位作者 潘志康 郭阳宽 陈青山 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第3期572-579,共8页

为了有效地提高关节式坐标测量机的测量精度,变臂关节式坐标测量机通过锁定坐标测量机的前2个关节,减小前端关节转角误差的引入降低系统传递误差。经D-H方法建模,变臂关节式坐标测量机和关节式坐标测量机具有相同的数学方程,但是两者具... 为了有效地提高关节式坐标测量机的测量精度,变臂关节式坐标测量机通过锁定坐标测量机的前2个关节,减小前端关节转角误差的引入降低系统传递误差。经D-H方法建模,变臂关节式坐标测量机和关节式坐标测量机具有相同的数学方程,但是两者具有不同的结构参数,主要差别体现在前2个关节转角。提出了一种基于逆运动学分析方法和非线性规划遗传算法的参数自标定方法。首先,采用Robotics Toolbox中的逆运动学分析方法反求到达同一标定点的多组可能位姿;其次,根据这些反求的位姿结合测量模型计算标定点的坐标值;最后,以单点重复误差为目标函数通过遗传算法进行全局搜索并利用非线性规划算法进行局部搜索获取最优标定结果。实验结果表明,所提出的参数自标定方法使得变臂关节式坐标测量机的单点测量精度提高1 000倍,长度测量精度提高8倍。 展开更多

关键词 变臂关节式坐标测量机 参数标定 D-H方法 非线性规划遗传算法 逆运动学分析

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关节式坐标测量机热变形误差及修正 被引量：17

2

作者 胡毅 费业泰 程文涛 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第24期15-19,共5页

关节式坐标测量机工作温度范围宽,可以在线测量,应用领域越来越宽。这也使得其热变形误差随着对测量机测量精度要求的提高越来越受到关注,并且对其必须加以修正。简要分析关节式坐标测量机主要部件由于温度变化对测量的影响。关节式坐... 关节式坐标测量机工作温度范围宽,可以在线测量,应用领域越来越宽。这也使得其热变形误差随着对测量机测量精度要求的提高越来越受到关注,并且对其必须加以修正。简要分析关节式坐标测量机主要部件由于温度变化对测量的影响。关节式坐标测量机热变形误差模型用单隐层带反向传播前馈神经网络建立,网络的输入是测量机两个温度参数和测头的坐标值,输出为测头坐标相对于20℃该点的变化量。通过试验获得数据样本,训练所建模型并进行仿真。试验结果表明所建模型对关节式坐标测量机热变形误差修正是有效的。 展开更多

关键词 关节式坐标测量机 热变形 误差修正 神经网络

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基于激光跟踪仪的关节式坐标测量机参数标定 被引量：13

3

作者 于连栋 程文涛 费业泰 《中国科学技术大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2009年第12期1329-1332,共4页

给出了一种6自由度(degree of freedom,DOF)关节式坐标测量机的总体结构设计,运用Denavit-Hartenberg(D-H)方法建立了该测量机的测量方程,并研究了测量机的误差模型,基于激光跟踪仪建立了基于空间坐标变换原理的测量机参数标定模型.对... 给出了一种6自由度(degree of freedom,DOF)关节式坐标测量机的总体结构设计,运用Denavit-Hartenberg(D-H)方法建立了该测量机的测量方程,并研究了测量机的误差模型,基于激光跟踪仪建立了基于空间坐标变换原理的测量机参数标定模型.对关节式坐标测量机标定前后的测量精度进行了实验验证,实验结果证明高精度激光跟踪仪可实现对关节式坐标测量机的快速标定. 展开更多

关键词 关节式坐标测量机 D-H方法 激光跟踪仪 标定

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关节式坐标测量机参数识别算法研究 被引量：14

4

作者 程文涛 于连栋 费业泰 《中国科学技术大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2011年第1期45-49,共5页

为了对比关节式坐标测量机结构参数常见的三种标定算法:非线性最小二乘法、遗传算法和模拟退火算法,建立了统一的损失函数,将实验数据分为标定数据和测试数据,分别用LM法、遗传算法、模拟退火算法标定关节式坐标测量机,从算法的速度、... 为了对比关节式坐标测量机结构参数常见的三种标定算法:非线性最小二乘法、遗传算法和模拟退火算法,建立了统一的损失函数,将实验数据分为标定数据和测试数据,分别用LM法、遗传算法、模拟退火算法标定关节式坐标测量机,从算法的速度、实测效果和稳定性三方面进行了对比分析.结果表明:LM法耗时最短,所得结果也最为稳定,是适合进行关节式坐标测量机标定的优良算法. 展开更多

关键词 关节式坐标测量机 参数标定 标定算法

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用蚁群算法求解关节式坐标测量机的最佳测量区 被引量：7

5

作者 胡毅 江超 +1 位作者 黄炜 胡鹏浩 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第6期1486-1493,共8页

本文提出了一种求解最佳测量区的方法,以进一步提高关节式坐标测量机的测量精度。首先,根据关节式坐标测量机的测量模型,建立了基于圆编码器测角误差的关节式坐标测量机误差模型。利用蒙特卡洛理论得到6个关节转角的随机数,采用数值法... 本文提出了一种求解最佳测量区的方法,以进一步提高关节式坐标测量机的测量精度。首先,根据关节式坐标测量机的测量模型,建立了基于圆编码器测角误差的关节式坐标测量机误差模型。利用蒙特卡洛理论得到6个关节转角的随机数,采用数值法仿真分析测量机的测量空间。然后将包含测量空间的一立方体区域等间隔切割成343个小立方体区域,采用蚁群算法确定每个小区域由于圆编码器误差所引起的最大测量误差。最后,通过比较找到其中最大测量误差最小的区域,即为最佳测量区。研究结果表明,对于所研究的关节式坐标测量机,各个小区域的最大误差为0.069 9~0.189 6mm,其中最小值为0.069 9mm的区域为-100mm≤x≤100mm,-100mm≤y≤100mm,400mm≤z≤600mm。采用本文方法确定的最佳测量区在测量空间内为一个立方体区域,故在最佳测量区进行较高精度的测量具有实用性和可操作性。 展开更多

关键词 关节式坐标测量机 蚁群算法 最佳测量区

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基于内点法实现关节式坐标测量机参数标定 被引量：7

6

作者 潘志康 祝连庆 郭阳宽 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第3期117-123,共7页

提出一种基于内点法的关节式坐标测量机参数自标定方法。首先,基于D-H方法,建立关节式坐标测量机的运动学模型,在此基础上建立参数误差模型。利用自制标定块,采用多位姿测量多点的方法获得标定用数据,从而使该标定方法能够在现场应用;... 提出一种基于内点法的关节式坐标测量机参数自标定方法。首先,基于D-H方法,建立关节式坐标测量机的运动学模型,在此基础上建立参数误差模型。利用自制标定块,采用多位姿测量多点的方法获得标定用数据,从而使该标定方法能够在现场应用;以测量机的长度测量精度为基础建立目标函数,利用内点法进行参数辨识,该算法对迭代初值无要求,可有效提高参数标定成功率。通过标定实验得到坐标测量机的运动学参数,验证了该方法的可行性。经过标定后,关节式坐标测量机的单点重复性精度和长度测量精度分别提高了93.65倍和100.13倍。 展开更多

关键词 关节式坐标测量机 参数标定 内点算法 约束优化

原文传递

仿人关节式坐标测量机的数学建模及标定方法 被引量：6

7

作者 王从军 魏霖 李中伟 《华中科技大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第11期1-4,共4页

在Denavit-Hartenberg方法基础上,建立了关节式坐标测量机的数学模型,通过数学仿真实验结合图解法验证了数学模型的合理性.设计一种全新的标定块,采用最小二乘法和迭代法相结合的方法实现了参数的快速标定.结果表明:仿人关节式坐标测量... 在Denavit-Hartenberg方法基础上,建立了关节式坐标测量机的数学模型,通过数学仿真实验结合图解法验证了数学模型的合理性.设计一种全新的标定块,采用最小二乘法和迭代法相结合的方法实现了参数的快速标定.结果表明:仿人关节式坐标测量机杆件的各项实际参数误差在所允许的范围内,具有较好的实用性和鲁棒性. 展开更多

关键词 仿人关节式坐标测量机 数学模型 参数标定 仿真实验

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一种关节式坐标测量机的建模及其标定 被引量：6

8

作者 程文涛 于连栋 费业泰 《中国科学技术大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2011年第5期439-444,共6页

为了研究7轴关节式坐标测量机的测量模型及其标定技术,根据DH模型(Denavit-Hartenberg notation)对7轴关节式坐标测量机进行了建模,并对参数个数和含义进行了深入研究.通过仿真发现7轴关节式坐标测量机直接标定时不能有效辨识某些参数... 为了研究7轴关节式坐标测量机的测量模型及其标定技术,根据DH模型(Denavit-Hartenberg notation)对7轴关节式坐标测量机进行了建模,并对参数个数和含义进行了深入研究.通过仿真发现7轴关节式坐标测量机直接标定时不能有效辨识某些参数的特殊问题.为解决该问题,设计了弯杆测头对测量机的整机参数进行标定.最后,将测量机测头换回直杆测头进行测头校准,获得更换测头后的测头参数.实验表明该方法能够有效地辨识出测量机整机的参数,能有效保证测量机的精度,这也证明了给出的测量模型的正确性。 展开更多

关键词 关节式坐标测量机 运动学模型 参数标定

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关节式坐标测量机测量原理特点及应用理论分析 被引量：4

9

作者 艾竹君 胡毅 费业泰 《制造业自动化》 北大核心 2014年第21期80-83,共4页

关节式坐标测量机是一种串联关节结构系统,具有测量空间开阔、操作简便、携带方便、对使用环境要求不高、适于现场测量和在线测量等优点。但由于其机构原理特点及精度控制存在不足,其目前最高测量精度也达不到通用直角三坐标测量机的精... 关节式坐标测量机是一种串联关节结构系统,具有测量空间开阔、操作简便、携带方便、对使用环境要求不高、适于现场测量和在线测量等优点。但由于其机构原理特点及精度控制存在不足,其目前最高测量精度也达不到通用直角三坐标测量机的精度水平。从关节式坐标测量机测量原理、误差减少与控制等几方面进行分析,提出测量机精度提高的若干途径和措施。 展开更多

关键词 关节式坐标测量机 测量精度 误差减少 误差控制

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关节式坐标测量机虚拟样机建立及采样点推广算法 被引量：2

10

作者 胡毅 万侃然 +1 位作者 张宏伟 龚阳波 《合肥工业大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2016年第10期1327-1330,共4页

为了单独分析关节式坐标测量机由圆编码器误差引起的测量误差,排除包括由杆件长度、杆件偏角及环境温度等因素所引起的误差,文章运用虚拟样机技术建立了关节式坐标测量机的虚拟样机模型,并将其与D-H方法建立的测量模型进行了比较验证,... 为了单独分析关节式坐标测量机由圆编码器误差引起的测量误差,排除包括由杆件长度、杆件偏角及环境温度等因素所引起的误差,文章运用虚拟样机技术建立了关节式坐标测量机的虚拟样机模型,并将其与D-H方法建立的测量模型进行了比较验证,结果表明该虚拟样机成功地排除了绝大多数误差源,使得单独分析由圆编码器误差引起的测量空间误差分布成为可能。同时为了解决在空间采集大量均匀点的工作量大及复杂度高的问题,该文提出了一种将采集的一个面上的点推广为整个测量空间的大量点的算法,为下一步分析空间误差分布奠定了基础。 展开更多

关键词 关节式坐标测量机 虚拟样机模型 误差源 采样点推广算法

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关节式坐标测量机激光测量头参数标定 被引量：1

11

作者 王从军 江舜妹 李中伟 《光电工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第7期39-44,49,共7页

在三维视觉测量中,标定方法对测量结果的影响是决定性的。本文通过分析、比较各种视觉模型及标定方法,采用考虑镜头畸变因素的三维视觉模型以满足高精度测量系统的需求。由于关节式坐标测量机的激光测量头,使用单摄像机和线结构光来匹... 在三维视觉测量中,标定方法对测量结果的影响是决定性的。本文通过分析、比较各种视觉模型及标定方法,采用考虑镜头畸变因素的三维视觉模型以满足高精度测量系统的需求。由于关节式坐标测量机的激光测量头,使用单摄像机和线结构光来匹配被测物体表面的三维数据,本文设计了一种新型的阶梯形标定块,通过标定块图像和激光条纹图像完成了摄像机的内外参数标定和激光平面参数标定。实验证明,该标定操作过程简单,易于实现自动化,且具有较高的标定精度。 展开更多

关键词 关节式坐标测量机 摄像机 参数标定 激光平面

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关节式坐标测量机关节轴晃动导致测量误差的分析及建模 被引量：2

12

作者 任继文 龙铭 《工具技术》 北大核心 2005年第11期59-62,共4页

针对关节式坐标测量机测量精度不易保证的问题,在讨论导致关节式坐标测量机测量误差的各种原因的基础上,对关节晃动导致的测量误差进行了定量分析,建立了测头的测量运动方程和因关节晃动引起的测量误差的数学模型。

关键词 关节式坐标测量机 测量运动方程 测量误差方程 标定

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关节式坐标测量机标定体的结构仿真设计 被引量：1

13

作者 李骏睿 于连栋 程文涛 《工具技术》 2010年第12期88-91,共4页

利用ANSYS有限元分析软件对提出的新型标定体的具体结构进行了仿真,对标定体的主要结构部分——底座与杆件分别进行了主要误差源的误差仿真分析;通过对不同结构参数的标定体杆件数据进行分析,从而对标定体的具体结构进行了优化并确定了... 利用ANSYS有限元分析软件对提出的新型标定体的具体结构进行了仿真,对标定体的主要结构部分——底座与杆件分别进行了主要误差源的误差仿真分析;通过对不同结构参数的标定体杆件数据进行分析,从而对标定体的具体结构进行了优化并确定了误差范围。 展开更多

关键词 关节式坐标测量机 标定体 结构分析

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关节式坐标测量机初始位姿对误差影响研究 被引量：4

14

作者 崔亚军 陈青山 +2 位作者 祝连庆 郭阳宽 潘志康 《工具技术》 2012年第7期76-79,共4页

采用Denavit-Hartenberg方法建立了关节式坐标测量机的数学模型,分析了影响关节式坐标测量机的误差源,并对第一关节的误差分布进行了仿真。通过关节式坐标测量机的第一关节在不同初始位姿下对被测工件进行测量与真值进行比较,分析在不... 采用Denavit-Hartenberg方法建立了关节式坐标测量机的数学模型,分析了影响关节式坐标测量机的误差源,并对第一关节的误差分布进行了仿真。通过关节式坐标测量机的第一关节在不同初始位姿下对被测工件进行测量与真值进行比较,分析在不同初始位姿下所测得结果的不同,得到了其第一关节的误差分布。实验表明关节式坐标测量机在采用相对角度编码器时,第一关节选择最佳初始位姿,可以有效地提高测量精度,减小误差。 展开更多

关键词 关节式坐标测量机 初始位姿 误差 角度编码器

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压簧在关节式坐标测量机平衡机构中的应用研究 被引量：1

15

作者 刘宁宁 赵会宁 +1 位作者 刘芳芳 于连栋 《电子测量与仪器学报》 CSCD 北大核心 2016年第10期1575-1581,共7页

关节式坐标测量机力平衡部件结构和参数配置直接影响测量机的测量精度和平衡效果。使用弯曲压簧式平衡部件实现一种6自由度(6DOF)关节式坐标测量机的平衡。通过MATLAB软件对压簧结构参数进行分析,建立关键参数与平衡效果之间的关系,为... 关节式坐标测量机力平衡部件结构和参数配置直接影响测量机的测量精度和平衡效果。使用弯曲压簧式平衡部件实现一种6自由度(6DOF)关节式坐标测量机的平衡。通过MATLAB软件对压簧结构参数进行分析,建立关键参数与平衡效果之间的关系,为弯曲压簧式平衡部件的设计提供了理论依据;利用ANSYS软件对弯曲压簧进行仿真受力分析,优化弯曲压簧平衡部件,并通过实验进行检验。实验结果表明,利用弯曲压簧可以实现关节式坐标测量机的平衡。 展开更多

关键词 关节式坐标测量机 平衡 弯曲压簧

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关节式坐标测量机静力结构误差分析 被引量：2

16

作者 冯超鹏 潘志康 +1 位作者 郭阳宽 祝连庆 《工具技术》 2018年第6期122-125,共4页

利用ANSYS Workbench软件对关节式坐标测量机的测量臂和关节分别进行了静力结构仿真。根据仿真结果分析和计算测量臂和关节受力产生形变时对关节式坐标测量机的最终测量结果的影响。研究结果表明,测量臂和关节受力产生的形变对关节式坐... 利用ANSYS Workbench软件对关节式坐标测量机的测量臂和关节分别进行了静力结构仿真。根据仿真结果分析和计算测量臂和关节受力产生形变时对关节式坐标测量机的最终测量结果的影响。研究结果表明,测量臂和关节受力产生的形变对关节式坐标测量机的最终测量结果产生的影响很小。 展开更多

关键词 有限元 关节式坐标测量机 静力分析

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关节式坐标测量机的动态误差补偿 被引量：1

17

作者 扈秋琬 祝连庆 +1 位作者 潘志康 郭阳宽 《计算机仿真》 CSCD 北大核心 2016年第7期318-322,共5页

在关节式坐标测量机动态误差对测量机的精度优化的研究中,由于动态误差因素较多,很难建立统一的数学模型。为了有效的对关节式坐标测量机动态误差进行预测与补偿,采用了误差分离的方法,重点研究了圆光栅角度编码器、热形变对测量机测量... 在关节式坐标测量机动态误差对测量机的精度优化的研究中,由于动态误差因素较多,很难建立统一的数学模型。为了有效的对关节式坐标测量机动态误差进行预测与补偿,采用了误差分离的方法,重点研究了圆光栅角度编码器、热形变对测量机测量精度的影响。同时为了解决小样本下获得最优解的问题,采用了nu-SVM回归算法建立动态误差补偿模型。通过仿真对空间测试点进行动态误差补偿后,单点重复性精度提高了50%左右,长度测量精度提高了40%左右,进而证明改进算法的可行性与有效性。 展开更多

关键词 关节式坐标测量机 支持向量机 动态误差 误差补偿

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关节式坐标测量机测量误差分析 被引量：2

18

作者 刘源 黄志东 《机械与电子》 2005年第8期35-39,共5页

在全面分析了导致关节式坐标测量机测量误差的各种原因的基础上,针对每种误差提出了解决措施。建立了测头的测量运动方程和关节晃动引起的测量误差的方程。

关键词 关节式坐标测量机 测量运动方程 测量误差方程 标定

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基于复合标定和极限学习机的关节臂式坐标测量机残差建模及补偿 被引量：1

19

作者 高贯斌 谢佩 +1 位作者 刘飞 那靖 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第22期3289-3304,共16页

运动学标定是提高关节臂式坐标测量机精度的主要方法,但运动学标定后的残余误差对其测量精度和稳定性仍有很大影响。本文提出一种基于复合标定和极限学习机的关节臂式坐标测量机残差建模及补偿方法,以提高关节臂式坐标测量机的测量精度... 运动学标定是提高关节臂式坐标测量机精度的主要方法,但运动学标定后的残余误差对其测量精度和稳定性仍有很大影响。本文提出一种基于复合标定和极限学习机的关节臂式坐标测量机残差建模及补偿方法,以提高关节臂式坐标测量机的测量精度。首先,在关节臂式坐标测量机运动学建模和误差建模的基础上,建立了运动学参数辨识模型,并依次进行角度参数辨识、长度参数辨识和长度参数等比例缩放的复合辨识,完成了七自由度关节臂式坐标测量机的运动学标定。其次,通过对标定后残余误差图谱的分析,发现残余误差与测量构型有关联,进而构建了以测量摆角、仰角、距离和转角为变量的测量构型。由于测量构型变量与残余误差存在强非线性关系,提出一种基于极限学习机的残余误差预测和补偿方法。通过实验对本文所提模型及方法的有效性进行验证,结果表明:进行残差修正后关节臂式坐标测量机的单点测量误差最大值由0.061 mm下降到0.044 mm,误差均值由0.023 mm下降到0.017 mm,误差标准差由0.011mm下降到0.007 mm;长度测量误差最大值由0.137 mm下降到0.074 mm,误差均值由0.033 mm下降到0.021 mm、误差标准差由0.037 mm下降到0.019 mm。 展开更多

关键词 关节臂式坐标测量机 残余误差 测量构型 极限学习机 复合标定

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运用改进的教学-模拟退火算法辨识关节臂式三坐标测量机的结构参数 被引量：3

20

作者 夏军勇 刘科进 +1 位作者 钟飞 孙颖 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期314-323,共10页

为了提高关节臂式三坐标测量机的精度,降低其运动不确定度,提出了一种改进的教学-模拟退火混合优化算法来辨识其结构参数并补偿其误差,从而提高其精度。分析了教学算法(teaching-learning-based optimization,TLBO)的优缺点并对其进行... 为了提高关节臂式三坐标测量机的精度,降低其运动不确定度,提出了一种改进的教学-模拟退火混合优化算法来辨识其结构参数并补偿其误差,从而提高其精度。分析了教学算法(teaching-learning-based optimization,TLBO)的优缺点并对其进行改进从而得到改进的教学算法;提出了一种收敛精度转换准则,将改进的教学算法(modified TLBO,mTLBO)和模拟退火算法(simulated annealing,SA)融合得到改进的教学-模拟退火算法(mTLBO-SA);基于此理论和单点重复率误差实验,分别用TLBO、SA和mTLBO-SA对关节臂式三坐标测量机的结构参数进行了辨识;分别用辨识前后的关节臂式三坐标测量机再次进行单点重复率误差实验,并比较相应的实验结果。实验结果表明,所提算法能有效且高效地辨识关节臂式三坐标测量机的结构参数,进而有效提高其定位精度,降低其运动不确定度。 展开更多

关键词 关节臂式三坐标测量机 单点重复率误差 参数辨识 教学算法 改进的教学算法

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