应用改进模拟退火算法实现关节臂式坐标测量机的参数辨识 被引量：28

1

作者 高贯斌 王文 +1 位作者 林铿 陈子辰 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第10期2499-2505,共7页

结构参数误差是影响关节臂式坐标测量机精度的主要因素之一,精确辨识其结构参数可以有效地提高测量机的精度。本文基于Denavit-Hartenberg模型建立了六自由度关节臂式坐标测量机坐标变换方程,分析了基于锥孔的参数辨识原理,提出了一种... 结构参数误差是影响关节臂式坐标测量机精度的主要因素之一,精确辨识其结构参数可以有效地提高测量机的精度。本文基于Denavit-Hartenberg模型建立了六自由度关节臂式坐标测量机坐标变换方程,分析了基于锥孔的参数辨识原理,提出了一种改进的模拟退火算法用于测量机的结构参数辨识。该算法在接近最优解时将减小搜索范围以提高搜索效率和求解精度,并保留中间过程的最优解。以单点重复精度为目标函数,利用改进的模拟退火算法对研制的六自由度关节臂式坐标测量机的结构参数进行辨识。实验结果表明,经过参数辨识后,测量机的单点重复精度提高了7.87倍,长度测量精度提高了5.59倍。 展开更多

关键词 关节臂式坐标测量机 结构参数辨识 标定 模拟退火算法

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关节臂式坐标测量机测量力误差分析及补偿 被引量：24

2

作者 罗哉 刘晖 +1 位作者 田焜 李冬 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第5期1159-1167,共9页

针对接触测量力对关节臂式坐标测量机(AACMM)测量精度的影响展开研究。对测量力引起的长度测量误差进行理论和实验分析,得到测头与被测件的局部变形、测杆的弯曲变形是影响关节臂式坐标测量机测头精度的主要因素。建立了关节臂式坐标测... 针对接触测量力对关节臂式坐标测量机(AACMM)测量精度的影响展开研究。对测量力引起的长度测量误差进行理论和实验分析,得到测头与被测件的局部变形、测杆的弯曲变形是影响关节臂式坐标测量机测头精度的主要因素。建立了关节臂式坐标测量机测头与被测件的局部变形、测杆的弯曲变形的数学模型,并对测量结果进行了测量力误差补偿。实验结果研究表明,测量力引起的误差对接触式关节臂式坐标测量机测量精度影响很大。通过本研究成果,可在很大程度上补偿测量力引起的误差:平均长度测量误差降低82%左右,最大误差降低约47μm,有效地提高了关节臂式坐标测量机的测量精度。 展开更多

关键词 关节臂式坐标测量机 测量力 测杆弯曲变形 误差补偿

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关节臂式坐标测量机的数学建模及参数标定 被引量：16

3

作者 冯旭刚 朱嘉齐 章家岩 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第2期190-197,共8页

关节臂式坐标测量机(AACMM)是一种便携式高精度测量设备,由于测量机末端探头中心坐标的关系且关节的旋转角度非常复杂,有必要建立准确的数学模型以达到所需的精度。其经典的数学模型是Denavit-Hartenberg(D-H)模型,但它在相邻关节轴平... 关节臂式坐标测量机(AACMM)是一种便携式高精度测量设备,由于测量机末端探头中心坐标的关系且关节的旋转角度非常复杂,有必要建立准确的数学模型以达到所需的精度。其经典的数学模型是Denavit-Hartenberg(D-H)模型,但它在相邻关节轴平行时存在缺陷且忽略了静态柔性误差。为了消除D-H模型的不足,研究了一种基于广义几何误差理论的数学模型,并采用非常快速模拟退火算法对广义几何误差参数进行标定。对比实验结果表明,广义几何误差模型进行算法标定后平均误差减小了0.500 1 mm,标准偏差减小了0.337 3 mm;基于广义几何误差模型的长度测量的平均误差为0.045 4 mm,标准偏差为0.032 3 mm,均优于采用MDH模型测量的平均误差和标准偏差,验证了方法的有效性。 展开更多

关键词 关节臂式坐标测量机 Denavit-Hartenberg法 广义几何误差模型 非常快速模拟退火算法

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精确标定关节臂视觉检测系统手眼关系 被引量：10

4

作者 王金桥 段发阶 汪润 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2015年第21期225-229,共5页

在关节臂视觉检测系统中,视觉传感器与关节臂末端的手眼关系标定的准确性直接影响到系统的测量精度。推导了关节臂手眼问题的数学关系模型,提出了一种基于遗传优化算法的双阶段手眼标定的新方法,即先采用常规方法求取手眼变换矩阵主要... 在关节臂视觉检测系统中,视觉传感器与关节臂末端的手眼关系标定的准确性直接影响到系统的测量精度。推导了关节臂手眼问题的数学关系模型,提出了一种基于遗传优化算法的双阶段手眼标定的新方法,即先采用常规方法求取手眼变换矩阵主要参数的初始值,在初始值的基础上利用遗传算法优化手眼标定模型的所有参数,建立遗传优化算法的手眼关系数学模型。通过实验论证了该方法的优良性和可行性,对一般手眼问题具有一定的可移植性,系统测量精度优于40μm。 展开更多

关键词 关节臂 线激光 视觉传感器 手眼标定 遗传算法

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关节臂坐标测量机圆光栅偏心误差建模及修正研究 被引量：9

5

作者 郑大腾 谢世坤 +2 位作者 罗志扬 张晶 周太平 《电子测量与仪器学报》 CSCD 北大核心 2016年第10期1568-1574,共7页

在不增加关节臂坐标测量机硬件成本的基础上,为了提高测量精度,提出了包含圆光栅偏心误差的测量模型方案。分析了关节臂坐标测量机圆光栅偏心状况,通过圆光栅偏心误差实验对第1、2关节处圆光栅偏心误差模型参数进行了辨识,建立了包含前... 在不增加关节臂坐标测量机硬件成本的基础上,为了提高测量精度,提出了包含圆光栅偏心误差的测量模型方案。分析了关节臂坐标测量机圆光栅偏心状况,通过圆光栅偏心误差实验对第1、2关节处圆光栅偏心误差模型参数进行了辨识,建立了包含前两关节圆光栅偏心误差的测量模型。使用自制的标准杆组件对两种测量模型进行了标定实验,并运用LM算法进行了参数标定。结果表明不包含圆光栅偏心误差测量模型的关节臂坐标测量机的测量误差为0.083 4 mm,而包含两关节圆光栅偏心误差的关节臂坐标测量机测量误差为0.065 0 mm。经过圆光栅偏心误差修正后,其测量精度提高了22%,同时也论证了圆光栅偏心误差是制约关节臂坐标测量机测量精度的影响因素之一。 展开更多

关键词 关节臂坐标测量机 圆光栅 偏心误差 标定算法 测量精度

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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

6

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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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：2

7

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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基于光栅编码器的柔性测量臂位置精度研究 被引量：5

8

作者 许铀 高群 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第2期336-342,共7页

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... 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。 展开更多

关键词 柔性测量臂 光栅编码器精度 位置精度分布

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多关节测量臂的小生境混沌优化校准 被引量：1

9

作者 林苍现 林哲民 +1 位作者 陈刚 李评哲 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第8期2048-2056,共9页

多关节测量臂是一种便携式的坐标测量设备,它由一系列的旋转关节组成。为了提高多关节测量臂的测量精度和可重复性水平,必须对其运动学参数进行校准。首先,利用小生境的混沌优化算法提出了一种新的运动学校准方法以及一种混合目标的运... 多关节测量臂是一种便携式的坐标测量设备,它由一系列的旋转关节组成。为了提高多关节测量臂的测量精度和可重复性水平,必须对其运动学参数进行校准。首先,利用小生境的混沌优化算法提出了一种新的运动学校准方法以及一种混合目标的运动学校准函数,它考虑了诸如单点测量实验、容积性测量实验等多种性能测量实验的实验结果,然后,采用Levenberg Marquardt(L-M)算法和小生境混沌优化算法应用于运动学参数校准。小生境混沌优化算法显示出了优于L-M算法的性能。实验结果表明:使用NCOA算法校准后,测量误差的标准差始终优于LMA算法,并且校准前后多关节测量臂的测量精度提高了40倍。采用L-M算法和小生境混沌优化算法应用于运动学参数校准。小生境混沌优化算法显示出了优于L-M算法的性能。 展开更多

关键词 多关节测量臂 运动学参数 小生境混沌优化算法 校准办法

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自驱动关节臂坐标测量机模块化关节设计 被引量：13

10

作者 胡毅 黄炜 +1 位作者 胡鹏浩 杨洪涛 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第8期2021-2029,共9页

传统的关节臂测量机工作时是依靠工作人员牵拉实现运动和测量,存在路径规划不佳、主观性误差大、测量效率低等问题很难适应智能制造对在线自动测量系统的新要求。本文提出了利用含有无刷电机、谐波减速器及精密轴系的模块化关节构成自... 传统的关节臂测量机工作时是依靠工作人员牵拉实现运动和测量,存在路径规划不佳、主观性误差大、测量效率低等问题很难适应智能制造对在线自动测量系统的新要求。本文提出了利用含有无刷电机、谐波减速器及精密轴系的模块化关节构成自驱动关节臂坐标测量机的构想,并对模块化关节进行了构型设计,建立了单关节扭矩估算模型,在此基础上选择了关节2的电机和谐波减速器,设计了关节模块的测控电路,研制了单关节部件样机并进行了重复性实验。其中单方向测量数据表明,为保证较小的测量重复性误差,关节在运动时应尽量避免速度或加速度突变的运动形式;双方向测量的数据表明,当控制电机运动速率小于1.53rad/s时,测头因回弹产生误触发信号的概率较小,此时最大误差数据为±2.11″。上述实验也验证了模块化关节设计方案的可行性,为后续自驱动关节臂坐标测量机整机研制提供了理论和实验依据。 展开更多

关键词 自驱动关节臂坐标测量机 模块化关节 扭矩估算 重复性实验

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自驱动关节臂坐标测量机关节角度实时测量系统 被引量：3

11

作者 杨洪涛 范禄源 胡毅 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2021年第2期113-115,119,共4页

针对传统的光电编码器角度测量方法无法满足自驱动关节臂坐标测量机角度高精度实时测量的问题,设计了基于FPGA组合设计方法的光电编码器角度实时测量系统,由原理图输入设计的抗扰动模块、Verilog HDL语言设计的四倍频辨相计数模块、Qsy... 针对传统的光电编码器角度测量方法无法满足自驱动关节臂坐标测量机角度高精度实时测量的问题,设计了基于FPGA组合设计方法的光电编码器角度实时测量系统,由原理图输入设计的抗扰动模块、Verilog HDL语言设计的四倍频辨相计数模块、Qsys搭建的数据传输模块和Visual Studio设计的软件模块组成。通过与数字采样频率为1 MHz的16位USB-6229数据采集卡同步对比实验结果表明,在相同条件下,FPGA与数据采集卡同时测量光电编码器的数据完全吻合,因此设计的光电编码器角度实时测量系统可以直接运用于自驱动关节臂坐标测量机的关节角度测量。 展开更多

关键词 自驱动关节臂测量机 关节角度 FPGA 实时测量 抗扰动

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自驱动关节臂坐标测量机结构参数标定 被引量：3

12

作者 汪仕铭 叶兵 +2 位作者 胡毅 胡鹏浩 郑辰雅 《合肥工业大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2021年第12期1611-1616,共6页

与关节臂坐标测量机一样,自驱动关节臂坐标测量机存在诸多结构参数误差影响其测量精度。为了提高自驱动关节臂坐标测量机的测量精度,文章建立以激光跟踪仪测量距离为基准的标定系统,并对该系统的标定算法进行研究。根据Denavit-Hartenbe... 与关节臂坐标测量机一样,自驱动关节臂坐标测量机存在诸多结构参数误差影响其测量精度。为了提高自驱动关节臂坐标测量机的测量精度,文章建立以激光跟踪仪测量距离为基准的标定系统,并对该系统的标定算法进行研究。根据Denavit-Hartenberg(D-H)模型,建立自驱动关节臂坐标测量机运动学模型;用激光跟踪仪标定自驱动关节臂坐标测量机测量距离的误差,建立距离误差模型,设计基于最小二乘迭代Levenberg-Marquardt(LM)的标定算法。实验结果表明,经LM算法标定且对自驱动关节臂坐标测量机的结构参数补偿后,在标定空间内测量20组距离,最大距离误差绝对值从13.8950 mm减小到0.3004 mm,测量误差减小了近97.8%。 展开更多

关键词 自驱动关节臂坐标测量机 运动学模型 结构参数 标定算法

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