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基于激光跟踪仪的机器人运动学参数标定方法 被引量：66
1
作者 叶声华 王一 +1 位作者 任永杰 李定坤 《天津大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第2期202-205,共4页
工业机器人的连杆参数误差是影响其绝对定位精度的最主要因素,为改善机器人的绝对定位精度,借助了高精度且可以实现绝对坐标测量的先进测量仪器——激光跟踪仪,以及功能强大的CAM2 Measure 4.0配套软件,从机器人自身的运动约束出发,构... 工业机器人的连杆参数误差是影响其绝对定位精度的最主要因素,为改善机器人的绝对定位精度,借助了高精度且可以实现绝对坐标测量的先进测量仪器——激光跟踪仪,以及功能强大的CAM2 Measure 4.0配套软件,从机器人自身的运动约束出发,构建起实际的D-H模型坐标系,进而对运动学参数进行了修正,获得了关节变量与末端法兰盘中心位置在基坐标系下的准确映射关系.结果表明,标定后的平均误差及均方根误差均改善了400/0以上,且该方法易于实现,通用性强,能明显改善精度. 展开更多
关键词 工业机器人 绝对定位精度 激光跟踪仪 D—H模型 运动约束
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KUKA工业机器人位姿测量与在线误差补偿 被引量：72
2
作者 史晓佳 张福民 +2 位作者 曲兴华 刘柏灵 王俊龙 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第8期1-7,共7页
工业机器人因其良好的重复定位精度而被广泛应用于堆垛、搬运、焊接等工业领域,但其绝对定位精度低,限制了其在高精度制造领域的应用。通过构建工业机器人误差测量与在线补偿闭环控制系统,对工业机器人的误差进行在线补偿。该方法综合... 工业机器人因其良好的重复定位精度而被广泛应用于堆垛、搬运、焊接等工业领域,但其绝对定位精度低,限制了其在高精度制造领域的应用。通过构建工业机器人误差测量与在线补偿闭环控制系统,对工业机器人的误差进行在线补偿。该方法综合考虑了几何参数和非几何参数引起的误差,提高了其位姿精度。研究基于KUKA机器人传感器接口(Robot sensor interface,RSI)进行位姿误差补偿的性能。通过研究KUKA机器人末端姿态的表示方式,提出一种基于激光跟踪仪测量工业机器人末端姿态的方法,并设计试验研究机器人在其工作空间的位姿误差特点。对搭建的闭环控制系统进行位姿误差补偿试验验证了该系统的位姿补偿效果。试验结果表明,经过第二次在线误差补偿后,其绝对定位精度由原先的0.628 mm提升到0.087 mm,姿态精度接近0.01°。 展开更多
关键词 工业机器人 位姿精度 激光跟踪仪 在线误差补偿
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大型飞机机身调姿与对接试验系统 被引量：57
3
作者 邱宝贵 蒋君侠 +5 位作者 毕运波 方强 王青 詹建潮 李江雄 柯映林 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第5期908-919,共12页
为实现飞机大部件装配过程的数字化、自动化和柔性化,研制了大型飞机机身调姿与对接试验系统。阐述了该系统的工作原理,通过激光跟踪仪测量试验机身上的检测点,集成管理系统计算试验机身的位姿,控制系统驱动多个三坐标数控定位器协同运... 为实现飞机大部件装配过程的数字化、自动化和柔性化,研制了大型飞机机身调姿与对接试验系统。阐述了该系统的工作原理,通过激光跟踪仪测量试验机身上的检测点,集成管理系统计算试验机身的位姿,控制系统驱动多个三坐标数控定位器协同运动,实现试验机身的调姿与对接。建立了位姿调整机构的运动学模型,针对构建的硬件平台完成了包括集成管理系统、测量系统和控制系统在内的软件开发与集成,并对系统的性能进行了测试。试验结果表明,试验机身的位置调整精度优于0.09mm,姿态调整精度优于0.000 5°。试验系统涉及的若干关键技术已成功应用于多项国家重点型号工程,大幅提高了飞机装配的质量和效率。 展开更多
关键词 装配 三坐标数控定位器 激光跟踪仪 位姿调整 运动协调
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激光跟踪仪测角误差的现场评价 被引量：57
4
作者 林嘉睿 邾继贵 +2 位作者 张皓琳 杨学友 叶声华 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第2期463-468,共6页
激光跟踪仪是基于角度传感和测长技术相结合的球坐标测量系统,其长度测量采用激光干涉测长方法,可直接溯源至激光波长,因此,激光跟踪仪的长度测量精度远高于角度测量精度,相对而言,测角误差就成为评价跟踪仪测量精度的重要指标。为了对... 激光跟踪仪是基于角度传感和测长技术相结合的球坐标测量系统,其长度测量采用激光干涉测长方法,可直接溯源至激光波长,因此,激光跟踪仪的长度测量精度远高于角度测量精度,相对而言,测角误差就成为评价跟踪仪测量精度的重要指标。为了对现场测量激光跟踪仪的测角误差进行快速有效地评价,采用跟踪仪多站位对空间中测量区域内若干个被测点进行测量,与传统基于角度交汇原理的多站位冗余测量不同,利用各站位所观测的高精度测长值建立误差方程,并通过测长方向的矢量位移对跟踪仪测长误差进行约束,获得被测点三维坐标在跟踪仪水平角和垂直角方向上的改正值,以此来评价激光跟踪仪的测角误差。通过Leica激光跟踪仪AT901-LR进行了多站位测角误差评价实验,在现场测量条件下,跟踪仪水平和垂直方向测角误差约为0.003 mm/m(1σ),符合跟踪仪的测量误差特性。 展开更多
关键词 激光跟踪仪 测角误差 多站位测量 矢量位移约束
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LTD500激光跟踪测量系统原理及应用 被引量：43
5
作者 李广云 《测绘工程》 CSCD 2001年第4期3-8,共6页
激光跟踪测量系统是瑞士徕卡公司生产的高精度工业测量仪器，它具有测量精度高、实时快速、动态测量、便于移动等优点。在航空航天一气车制造、电子工业、高能粒子加速器工程以及大尺寸计量等行业中，均有广泛应用。随着我国上述行业测... 激光跟踪测量系统是瑞士徕卡公司生产的高精度工业测量仪器，它具有测量精度高、实时快速、动态测量、便于移动等优点。在航空航天一气车制造、电子工业、高能粒子加速器工程以及大尺寸计量等行业中，均有广泛应用。随着我国上述行业测试计量技术的迅速发展，这类仪器已开始大量引进，如在沈飞、西飞、上飞及一些研究所已应用于生产实践。本文主要介绍激光跟踪仪的原理、校准方法及应用情况。 展开更多
关键词 工业测量系统 激光跟踪仪 误差校准 测量精度 CCD传感器
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激光跟踪仪在大尺寸工件几何参数测量中的应用 被引量：41
6
作者 张春富 张军 +1 位作者 唐文彦 卢红根 《工具技术》 北大核心 2002年第5期26-28,共3页
介绍了激光跟踪仪的工作原理 ,开发了用于航空航天制造业大尺寸工件装配测量的激光跟踪仪专用测量软件 ,提出了可取代机械工装的“电子工装”测量方法。
关键词 激光跟踪仪 大尺寸工件 几何参数测量 装配测量 电子工装
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工业测量系统最新进展及应用 被引量：45
7
作者 李广云 《测绘工程》 CSCD 2001年第2期36-40,共5页
主要介绍了四种工业测量系统，即经纬仪、全站仪、激光跟踪以及数字近景摄影测量系统的原理及最新进展，还介绍了工业测量系统在天线检测、顶管施工、大坝变形监测及水库闸门检测等领域的实际应用情况。
关键词 工业测量系统 经纬仪 全站仪 激光跟踪仪 数字摄影测量 顶管施工 天线检测
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工业机器人的绝对定位误差模型及其补偿算法 被引量：48
8
作者 龚星如 沈建新 +3 位作者 田威 廖文和 万世明 刘勇 《南京航空航天大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2012年第B04期60-64,共5页
工业机器人重复定位精度高而绝对定位精度低。为了提高工业机器人的绝对定位精度,提出一种绝对定位误差模型。基于该模型,利用激光跟踪仪和最小二乘法辨识出所需参数,并对误差进行补偿修正。最后,将这种方法应用在KUKA KR150-2机器人上... 工业机器人重复定位精度高而绝对定位精度低。为了提高工业机器人的绝对定位精度,提出一种绝对定位误差模型。基于该模型,利用激光跟踪仪和最小二乘法辨识出所需参数,并对误差进行补偿修正。最后,将这种方法应用在KUKA KR150-2机器人上进行测量和补偿。实验结果显示:平均绝对定位精度由补偿前的1.321mm变为补偿后的0.183mm,从而表明该方法的有效性。 展开更多
关键词 工业机器人 绝对定位精度 最小二乘法 激光跟踪仪
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激光跟踪仪精密跟踪系统的设计 被引量：42
9
作者 董登峰 周维虎 +2 位作者 纪荣祎 张滋黎 劳达宝 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第2期309-318,共10页
对激光跟踪仪的跟踪伺服控制系统进行了整体研究并给出了总体设计方案。针对跟踪目标的精密探测问题,研究了新型探测手段以及微弱光电信号的精细调理技术与数字滤波方法,使得脱靶量探测稳定性优于±2.0μm。针对跟踪角度精密测量问... 对激光跟踪仪的跟踪伺服控制系统进行了整体研究并给出了总体设计方案。针对跟踪目标的精密探测问题,研究了新型探测手段以及微弱光电信号的精细调理技术与数字滤波方法,使得脱靶量探测稳定性优于±2.0μm。针对跟踪角度精密测量问题,设计了圆光栅数据采集系统,实现了角度脉冲的细分、辨向与准确计数;基于谐波分析方法建立了跟踪过程中的误差补偿模型,将角度测量精度由3.5″提高到1.5″。建立了跟踪伺服电机的数学模型,分析了电流环在跟踪控制中的作用机理,提出了电流、速度、位置三闭环控制结构和复合跟踪控制策略。跟踪实验表明:系统最远跟踪距离不小于41.7m,跟踪速度不低于2.0m/s。该项技术还能为空间动态目标跟踪、激光通信等提供有益借鉴。 展开更多
关键词 激光跟踪仪 脱靶量探测 角度测量 跟踪控制
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激光跟踪仪坐标测量精度的研究 被引量：37
10
作者 欧阳健飞 刘万里 +1 位作者 闫勇刚 梁智勇 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2008年第S1期15-18,共4页
激光跟踪仪是目前最新型的便携式空间大尺寸坐标测量系统,其坐标测量精度的校准目前常用标准件进行评定,但标准件的加工制造困难且易变形。因此本文利用高精度三坐标测量机及标准球,在三坐标测量机上建立虚拟三维网格标准球板,并通过移... 激光跟踪仪是目前最新型的便携式空间大尺寸坐标测量系统,其坐标测量精度的校准目前常用标准件进行评定,但标准件的加工制造困难且易变形。因此本文利用高精度三坐标测量机及标准球,在三坐标测量机上建立虚拟三维网格标准球板,并通过移站对激光跟踪仪坐标测量精度进行实验研究。虚拟三维网格标准球板消除了由于标准件变形给坐标测量精度带来的影响,移站测量可以从不同的角度和位置全方位地测量工件各部位待测点的坐标,避免了外界环境的影响,也改善通视条件,实验结果证明该方法具有理论正确性和实际可行性。 展开更多
关键词 激光跟踪仪 虚拟三维网格 坐标测量精度 移站
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基于距离精度的测量机器人标定模型及算法 被引量：35
11
作者 任永杰 邾继贵 +1 位作者 杨学友 叶声华 《计量学报》 EI CSCD 北大核心 2008年第3期198-202,共5页
对机器人绝对位置误差进行检测和补偿时,通常要涉及到测量系统坐标系与机器人基础坐标系间的坐标变换,由于这个变换很难精确测定,从而导致测量机器人的绝对位置精度降低。为了克服这一情况,可改用空间两点间的距离精度来衡量机器人的绝... 对机器人绝对位置误差进行检测和补偿时,通常要涉及到测量系统坐标系与机器人基础坐标系间的坐标变换,由于这个变换很难精确测定,从而导致测量机器人的绝对位置精度降低。为了克服这一情况,可改用空间两点间的距离精度来衡量机器人的绝对位置精度,这样可简化测量过程。利用距离精度的定义,建立了机器人的距离误差模型,该模型可以避免坐标转换带来的误差,降低对测量系统的精度要求。同时,激光跟踪仪测试技术的应用,使得机器人的位姿测量变得非常容易。最后给出了此模型及算法在IRB2400机器人上的应用实例。 展开更多
关键词 计量学 测量机器人 绝对位置误差 距离精度 激光跟踪仪
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大尺寸测量中多传感器的融合 被引量：34
12
作者 张福民 曲兴华 叶声华 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第7期1236-1240,共5页
为了实现大型工件的几何量测量,建立了多测量站的测量网络,研究了相应的多传感器信息融合方法以充分融合多测量站的信息。基于奇异值分解的解析形式将多测量站的测量信息进行空间数据配准,统一到全局坐标系下。再建立各测量站的测量模型... 为了实现大型工件的几何量测量,建立了多测量站的测量网络,研究了相应的多传感器信息融合方法以充分融合多测量站的信息。基于奇异值分解的解析形式将多测量站的测量信息进行空间数据配准,统一到全局坐标系下。再建立各测量站的测量模型,得到各测量站的协方差矩阵和雅可比矩阵,按矩阵加权线性最小方差最优融合准则,求取权重矩阵,对多测量站的测量数据有效融合。仿真实验给出了某一空间的平均测量结果,全站仪、经纬仪测量系统和激光跟踪仪的测量误差分别为0.7451 mm、0.0449 mm和0.0327 mm,融合测量误差降低为0.0128 mm。最后,将该方法实际应用于隧道构件的测量网络,理论、仿真和实际实验都验证了本文提出的融合规则可有效提高融合精度,融合精度优于各局部精度,增强了测量网络的冗余性和可靠性。 展开更多
关键词 大尺寸测量 多传感器融合 激光跟踪仪 最小方差
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激光跟踪仪现场测量精度检测 被引量：36
13
作者 甘霖 李晓星 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第5期612-614,共3页
激光跟踪测量系统具有测量精度高、实时快速、动态测量、便于移动等优点,因此,对激光跟踪仪进行现场校准和精度检测是非常有必要的.为了验证LT300激光跟踪仪的测量精度是否满足实际测量要求,用该激光跟踪仪检测固定点的测量精度和标准... 激光跟踪测量系统具有测量精度高、实时快速、动态测量、便于移动等优点,因此,对激光跟踪仪进行现场校准和精度检测是非常有必要的.为了验证LT300激光跟踪仪的测量精度是否满足实际测量要求,用该激光跟踪仪检测固定点的测量精度和标准花岗岩三角尺的平面度.改变三角尺的测量距离和测量角度,得到测量精度与测量角度和测量距离的关系,从而得到在实际测量位置下的测量精度. 展开更多
关键词 激光跟踪仪 测量误差 测量精度 现场测量
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激光跟踪仪测角误差补偿 被引量：38
14
作者 卢荣胜 李万红 +2 位作者 劳达宝 周维虎 丁功明 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第9期2299-2305,共7页
由于激光跟踪仪的角度测量精度直接影响仪器的测量精度,本文提出了用自准直仪结合多面棱体对跟踪仪金属圆光栅测角误差进行离散标定的方法。研究了基于谐波分析的误差补偿方法,取金属柱面圆光栅测角误差中幅值较大且相位基本不变的谐波... 由于激光跟踪仪的角度测量精度直接影响仪器的测量精度,本文提出了用自准直仪结合多面棱体对跟踪仪金属圆光栅测角误差进行离散标定的方法。研究了基于谐波分析的误差补偿方法,取金属柱面圆光栅测角误差中幅值较大且相位基本不变的谐波分量建立了补偿模型,避免了最小二乘法不收敛的问题。分析了标定测角误差的不确定度,结果显示:水平测角精度补偿前后分别为1.60″和0.90″,俯仰测角精度补偿前后分别为4.89″和0.91″,精度分别提高了44%和81%,从角秒级提高到了亚角秒级。结果表明,提出的方法可为激光跟踪仪水平和俯仰轴系提供测角误差补偿,对类似测角系统的误差补偿也有参考价值。 展开更多
关键词 激光跟踪仪 角度测量 误差补偿 谐波分析
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激光跟踪仪现场测量不确定度的评定 被引量：26
15
作者 张春富 张军 +1 位作者 许文海 唐文彦 《计量学报》 EI CSCD 北大核心 2005年第1期20-22,共3页
提出了一种评定激光跟踪仪现场测量不确定度的方法。通过移站测量来获得几个固定点的坐标位置,然后将测量结果进行处理,给出整个测量系统的测量不确定度。主要目的是为了将测量现场的环境、操作人员的技术水平以及仪器自身的性能等各方... 提出了一种评定激光跟踪仪现场测量不确定度的方法。通过移站测量来获得几个固定点的坐标位置,然后将测量结果进行处理,给出整个测量系统的测量不确定度。主要目的是为了将测量现场的环境、操作人员的技术水平以及仪器自身的性能等各方面影响都包含在测量不确定度内,从而为仪器精度的现场评估、不同仪器的现场测量比较以及环境变化对测量结果的影响分析等提供量化指标。 展开更多
关键词 计量学 激光跟踪仪 不确定度 现场测量
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机器人坐标系与激光跟踪仪坐标系的快速转换方法 被引量：35
16
作者 张博 魏振忠 张广军 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第9期1986-1990,共5页
针对机器人坐标系与激光跟踪仪坐标系的转换问题,提出一种机器人单轴旋转运动与自身读数相结合的方法。将靶标球安装在机器人末端,用激光跟踪仪实时测量球心坐标,对机器人单轴转动产生的圆弧轨迹进行空间圆拟合,由三个空间圆的单位法向... 针对机器人坐标系与激光跟踪仪坐标系的转换问题,提出一种机器人单轴旋转运动与自身读数相结合的方法。将靶标球安装在机器人末端,用激光跟踪仪实时测量球心坐标,对机器人单轴转动产生的圆弧轨迹进行空间圆拟合,由三个空间圆的单位法向量可得到旋转矩阵。再求取球心初始位置相对于机器人默认工具点的坐标偏移量,便可反推机器人坐标系原点在激光跟踪仪坐标系下的坐标,即平移向量。实验结果表明,转换后空间点X、Y、Z坐标的RMS误差分别为0.216 mm、0.111 mm、0.157 mm。 展开更多
关键词 坐标系转换 机器人坐标系 激光跟踪仪
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采用激光跟踪仪测量飞机外形 被引量：24
17
作者 韩清华 郑保 +1 位作者 郭宏利 王鸿翔 《航空计测技术》 2004年第1期15-16,33,共3页
利用激光跟踪仪测量空间点坐标的原理 ,通过“转站”建立飞机坐标系 ,采集飞机外形坐标点云 。
关键词 激光跟踪仪 外形测量 飞机 数学模型
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三维坐标转换精度及其影响因素的研究 被引量：32
18
作者 张皓琳 林嘉睿 邾继贵 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2012年第10期26-31,共6页
为了对大空间组合测量中的三维坐标转换精度进行分析,指导现场测量公共点的布置方案,通过对坐标转换参数的最小二乘不等精度估计,建立了坐标转换精度在空间中分布的数学模型。通过模型可以得到空间中任意被测点的转换精度,并且转换精度... 为了对大空间组合测量中的三维坐标转换精度进行分析,指导现场测量公共点的布置方案,通过对坐标转换参数的最小二乘不等精度估计,建立了坐标转换精度在空间中分布的数学模型。通过模型可以得到空间中任意被测点的转换精度,并且转换精度受到公共点的测量点位误差及其几何分布的影响。最后结合多个公共点三维坐标数据分析了转换精度影响因素。实验表明,通过改进公共点坐标测量精度及几何分布能够有效地提高三维坐标转换精度。 展开更多
关键词 三维坐标 转换精度
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考虑结构变形的机器人运动学标定及补偿 被引量：30
19
作者 刘志 赵正大 +2 位作者 谢颖 任书楠 陈恳 《机器人》 EI CSCD 北大核心 2015年第3期376-384,共9页
针对一种3P3R型串联机器人,建立了参考零位模型与DH(Denavit-Hartenberg)模型的混合运动学模型,将直线运动部分与旋转运动部分分开建模,能够更好地描述机器人不同机械结构的几何关系,在此基础上提出了结合几何辨识和参数辨识的两步标定... 针对一种3P3R型串联机器人,建立了参考零位模型与DH(Denavit-Hartenberg)模型的混合运动学模型,将直线运动部分与旋转运动部分分开建模,能够更好地描述机器人不同机械结构的几何关系,在此基础上提出了结合几何辨识和参数辨识的两步标定方法.然后,结合机器人的机械结构特点,分析了机器人在操作大型零件过程中的结构变形,并提出了考虑结构变形的运动学补偿模型.最后,使用激光跟踪仪完成了机器人标定实验,通过对比空载和加载情况下的定位误差,验证了运动学标定和补偿的效果.结果表明,混合运动模型采用两步参数辨识能够在空载情况下取得较高的标定精度,而运动学补偿模型则能够在加载情况下对运动学进行较好的变形误差补偿. 展开更多
关键词 机器人标定 运动学补偿 激光跟踪仪 结构变形
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基于蒙特卡罗仿真方法的大尺寸测量不确定度分析 被引量：28
20
作者 张福民 曲兴华 叶声华 《计算机集成制造系统》 EI CSCD 北大核心 2009年第1期184-187,196,共5页
为评价大尺寸测量不确定度,特别是多站融合测量不确定度,引入蒙特卡罗仿真方法。该方法根据各传感器单元的概率特性重复采样,生成测量结果的样本,统计样本得到坐标测量不确定度,并利用计算机可视化样本的三维散点图。通过不同样本数对... 为评价大尺寸测量不确定度,特别是多站融合测量不确定度,引入蒙特卡罗仿真方法。该方法根据各传感器单元的概率特性重复采样,生成测量结果的样本,统计样本得到坐标测量不确定度,并利用计算机可视化样本的三维散点图。通过不同样本数对运算时间和准确性影响的实验,确定样本数为500。以激光跟踪仪为例进行实验,比较蒙特卡罗法、统计法和解析法三种方法得到的不确定度结果,吻合情况较好,其中与解析法比较最大偏差仅为2.7μm。实验结果表明,蒙特卡罗仿真方法可以准确评价大尺寸测量仪器及多站融合测量不确定度,融合精度优于各局部精度。 展开更多
关键词 大尺寸测量 不确定度分析 蒙特卡罗仿真方法 激光跟踪仪 融合测量
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