隧道测量中盾构机姿态的MATLAB自动化计算方法

通过应用Matlab编程,本文实现了只有三个公共点的大角度七参数坐标转换模型中转换参数的求解及平差,并结合实际案例验证了转换结果的正确性,评定了转换结果的精度;其次研究了适用于Matlab编程的两类设计轴线的放样方法,同时实现了设计轴线的自动化放样;最后通过将盾构机首/尾坐标与设计轴线对比,实现了盾构机姿态的自动化计算.     

三维坐标转换的总体最小二乘拟合推估

最小二乘的Gauss-Markov误差模型在三维坐标转换参数求解中存在缺陷,而求取坐标转换参数的目的是计算非公共点在目标坐标系的坐标,因此提出了一种三维坐标转换的总体最小二乘拟合推估法。考虑了原坐标系中公共点坐标和非公共点坐标的相关性以及非公共点在原坐标系中的坐标误差对模型的影响,对计算坐标转换参数和计算非公共点在目标坐标系中的坐标进行联合处理,推导出三维坐标转换的总体最小二乘拟合推估模型和求解方法。算例表明,利用新方法计算结果相比其他2种方法更加精确,均方根误差降低至0.077 3,相对百分误差降低至1.54%,证明了新方法的有效性和可靠性。     

顾及系数矩阵中误差项的三维坐标转换参数总体最小二乘迭代算法

在求解三维坐标转换参数过程中,观测误差直接影响着系数矩阵中相关元素的精确性,从而影响到坐标转换参数的最终结果。传统的总体最小二乘算法认为由平面坐标组成的系数矩阵中所有元素都含有误差,忽略了常数项的存在。因此,提出了一种只针对系数矩阵中含有误差元素改正的总体最小二乘迭代算法。该算法对系数矩阵中的常数项和含有误差的元素分别进行处理,利用某地实测数据对本算法的可靠性和精确性进行了验证,并将计算结果与其他四种常用算法进行比较。数值分析结果表明:算法能够实现坐标转换参数的精确计算,可靠性较高。     

一种高精度坐标转换新方法

针对最小二乘法解算坐标转换参数易受个别公共点坐标精度影响的问题,利用稳健抗差估计理论将个别坐标精度过低或误差较大的公共点的权值按一定的方式进行调整,降低其在解算过程中的作用,从而解算出高精度坐标转换参数,以进行高精度坐标系统转换。数据计算表明,高精度坐标转换新方法计算结果正确,可以克服个别公共点坐标误差较大的影响。研究表明该方法在实际测量工程中实用、可行。     

工程测量中新旧坐标转换的一种实现方法

常规的测量坐标转换模型因采用确定的变换参数而导致坐标换算误差。将转换区域内各新旧坐标公共点视为精度均匀的离散点,通过计算区域重心坐标和坐标转换的初始参数,求取各公共点的坐标换算近似值及其改正数。在此基础上,根据公共点旧坐标与其改正数的对应关系,利用常规数字成图软件的离散函数插值功能,获取任意点的坐标换算改正数,实现新、旧坐标转换。实例应用表明,该法简便可行,换算精度高,是新旧测量坐标转换的有效方法。     

PLGIS数据采集中特征点位校正及精度分析

针对PLGIS数据采集中特征点位存在误差，根据GIS空间数据的坐标转换原理，提出管线特征点位校正方法，并对该方法如何有效提高点位精度进行了数据分析。该方法为管线探测精度的提高和管线管理系统实用性的增强提供了理论依据。     

顾及2套坐标误差的三维坐标变换方法

探讨顾及2套坐标误差改正数的三维坐标转换模型,以2套坐标改正数的加权平方和最小为准则导出了转换参数的解算公式;并根据公共点的坐标改正数以及公共点与待转换点间的协方差阵计算待转换点的坐标改正数并对其改正,从而求得近似无缝的坐标转换结果.试验表明:当公共点与转换点坐标相关性较大时,该方法能显著地提高坐标转换精度.     

直接用边长计算两边交会的坐标及精度的新方法

提出直接用边长计算待定点的点位中误差及误差椭圆的新方法。导出了误差椭圆长轴方向的检核公式；采用边长导出待定点的坐标基本公式，其中α、β及γ值的几何意义比较明确，并给出判别值。因此，实现了直接用边长计算两边交会的坐标及精度的新方法。     

一种新的多区域坐标转换方法

针对同一坐标系下多区域内重合点坐标转换结果不统一,限制测量成果的综合利用问题,根据反距离权重法原理,提出一种多区域的平面坐标转换方法,并采用实际坐标数据进行验证计算。首先给出了进行坐标转换的计算模型,通过分析探究了坐标分布与其转换精度的特殊关系,引入了移动窗口提取区域内坐标,并对重合点的坐标转换参数进行插值计算,最后利用实际数据验证了算法的有效性和可靠性。结果表明：对比直接进行坐标转换的传统算法,引入移动窗口的新的坐标转换方法提高了坐标转换计算的精度,减小了冗余数据对坐标转换结果的影响,保证了多区域中重合点坐标转换结果的唯一性,坐标转换结果在X方向、Y方向的位置误差分别减小了30.45%和20.52%。     

面积测量的中误差分析

讨论面积测量的偶然误差来源、面积中误差与界址中误差的关系,设计、推导了在未知界址点坐标时面积中误差的概算公式。     

基于电磁定位仪的超声图像中穿刺针实时跟踪软件开发

文中利用高精度电磁定位仪实时跟踪超声探头和穿刺针，开发用于穿刺导引的实时跟踪软件.文中使用NDI Aurora电磁定位仪实时获取穿刺针针尖的三维空间坐标，用PLUS toolkit从电磁定位仪和超声机采集数据，在完成时间以及空间校准（针尖校准、体模校准、探头校准）的基础上，得到从电磁定位坐标系到超声图像坐标系的转换矩阵，进而将由电磁定位器获得的针尖坐标转换到超声图像中，并标注出针尖的位置.为了衡量算法的精确度，文中用人工的方法在图像中选取针尖坐标，多次取样做平均，然后以该坐标作为衡量的标准.文中采集多组数据，计算由转换矩阵得到的针尖坐标与标准之间的均方误差.结果表明，该方法的均方误差MSE为2.456 mm，在可接受范围内.     

全站仪极坐标法布设图根点平面精度估算分析

在数字化测图的外业工作中,常常采用全站仪极坐标法测量图根点。随着测站数和测点距离的增加,图根点平面位置误差也在不断地变大;但人们在理论上对此讨论较少。通过图根点的误差的计算和分析,得出了在点位误差允许值以内,测站数和测点距离的合适范围;并验证了规范规定的每幅图所需的图根点的个数。     

齐次坐标变换的测量机误差修正模型

为提高结晶器坐标测量机的测量精度,运用齐次坐标变换矩阵,建立测量机测头中心相对于底座参考坐标系的测量模型,并进行误差修正。实验结果表明,该测量模型可以综合修正21项几何误差,使测量机测量精度提高30%~40%。该研究以误差补偿来提高测量精度,使测量精度由注重零部件的制造转向系统稳定性的高精度检测。     

全站仪测量导线中的错误分析和处理

分析了采用全站仪进行导线测量时不同作业状态下可能出错的情形,即定向点坐标输入错误、定向角设置错误、测站坐标输入错误,以方位角进行定向设置和坐标输入错误同时以坐标进行定向设置4种情况,分析了出现错误的原因及误差超限的特点,提出了相应的粗差判断方法,并给出了导线测量后坐标数据粗差修正处理公式.     

五轴数控机床综合误差建模分析

分析了机床运动副的误差运动学原理，利用齐次坐标变换对一台包含3个移动副和2个转动副的五轴加工中心建立了误差综合数学模型．模型中不仅包含了几何误差且包含了热误差，共计57个误差元素．本分析方法可为其他类型的多轴数控机床、机器人的误差综合建模及补偿提供理论参考．     

喷印机器人工具坐标系标定

提出一种利用激光跟踪仪标定机器人工具坐标系的方法。利用激光跟踪仪确定机器人的基坐标系,将机器人基坐标系与激光跟踪仪的测量坐标系统一。通过机器人运动学方程获得机器人末端连杆坐标系相对基坐标系的变换关系,利用激光跟踪仪测量拟合得到机器人工具坐标系,利用坐标变换初步确定机器人工具参数。通过机器人单轴旋转运动对工具坐标系原点进行修正,最终确定工具参数。最后通过机器人重定位运动对误差进行计算。实验结果表明,修正后x,y,z坐标的RMS(root mean square,均方根)误差分别为0.127 1,0.141 3和0.117 4mm,精度是修正前的2.5倍。     

基于齐次坐标变换的陀螺框架加工误差分析

针对陀螺框架高精度垂直孔系加工精度影响因素多且无综合分析测评方法的工程实际,采用齐次坐标变换的分析方法,建立了坐标镗床上应用转台精镗陀螺框架孔的同轴度误差模型,设计实现了误差分析软件,对陀螺框架的同轴度误差进行了定量分析,实现了陀螺框架加工误差的快速预测．加工试验结果表明该模型分析结论与加工试验结果具有较好一致性,分析方法对系列新产品开发具有指导作用．     

直线度误差评定的测量提取点数选择

在其他测量实验条件相同的情况下,采用不同的提取点数,用三坐标测量机对相同直线的部分测量点坐标进行等间距提取,并用最小二乘法评定相同直线不同提取点数下的直线度误差.分析提取点数与直线度误差的关系,提出最佳提取点数的概念,指出直线度误差检测相关标准中必须补充提取点数的要求.     

数控机床平面误差场的接力测量法

分析了数控机床几何误差的固有特性,提出一种使用较小范围测量仪器获得整个机床平面误差场信息的方法——接力测量法.该方法以距离机床坐标原点较近的点（该点的误差直接通过测量仪器获得）为基点,从而获得离机床坐标原点较远位置点的误差,依此类推,最终获得整个机床平面上位置点的误差信息.给出了接力测量的法则,对平面误差场中任意一点的误差,应以最少的接力次数获得,接力测量次数相同时,测量路径对测量结果影响不大.试验结果表明,在数控机床反向间隙补偿后,由接力测量产生的误差对测量结果影响很小,接力测量法具有较高的测量精度,且操作方便,能够用来进行平面误差场的标定.