激光线结构光数控测量系统的标定

介绍了激光线结构光数控测量系统地标定方法,该方法利用数控机床本身的坐标精度,利用三角测量原理直接在数控机床上标定出光片角,同时采用最小二乘法拟合出摄像机结构参数,通过激光中心检索表的方法,修正由于参数标定所带来的误差,并采用神经网络拟合修正系数曲线,提高插值精度。     

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。     

激光跟踪系统“鸟巢”坐标的球面标定法

深入分析了激光跟踪测量系统坐标系的特点,建立了采用高精度约束球面标定激光跟踪测量系统(LTS)的初始状态参量和结构误差参量的方法.通过数学仿真搜索出采用约束球面进行系统标定时的最佳约束球半径、最佳采样点个数等,并采用仿真方法评估系统噪声对标定结果的影响.使用三坐标测量机和QC20-W高精度伸缩球杆仪建立了球面约束标定的实验装置,对激光跟踪系统执行了球面约束标定实验.实验结果表明,采用高精度约束球面作为约束条件可以提高系统的未知参数标定精度和测量精度.     

基于阶梯形标定物的线激光传感器手眼标定算法

本文设计了一种阶梯形标定物,这种标定物的标定点坐标更容易获取,只需线激光对准一次标定物上的标记点,与球形标定法相比操作更加简单;同时,在阶梯型标定物的基础上,提出了一种线激光传感器手眼标定算法,该算法利用RASANC(随机抽样一致)算法对标定点进行拟合,并利用最小二乘法求解手眼标定矩阵,这种标定算法无需对标定点的坐标进行修正.实验结果表明,阶梯形标定法的精度和稳定性均优于球形标定法,且该方法操作简单,可以满足自动化加工领域的大部分应用.     

大视场多视觉传感器测量系统的全局标定方法

研究了姿态测量系统中多视觉传感器在大视场条件下的标定技术.提出了一种基于激光跟踪仪的多视觉测量系统的全局标定法.利用激光跟踪仪在现场构建系统总体坐标系.通过对测量系统中的屏幕扫描拟合基准面作为标定板,然后在其表面设置标定点,并精确测定共面标定点位置.针对一阶径向畸变的摄像机模型,分步标定各参数,且全部采用线性方法求解,避免了非线性优化中的不稳定性.通过坐标反求的方法应用贝塞尔公式计算标准差.实验结果表明,在8000mm×6000mm范围内可以得到0.47mm的测量精度.可以满足多视觉测量系统的总体测量精度要求.     

基于移动机器人两步法的摄像机标定

利用透镜成像理论建立摄像机数学模型,提出一种全面考虑镜头的径向畸变和切向畸变的简单、快速的摄像机参数标定和修正方法,利用图像中心附近点畸变量较小的性质,对摄像机内、外参数进行标定.实践证明,该方法能快速、方便地对摄像机系统进行标定和相差修正,具有良好的精度和稳定性.     

激光跟踪坐标测量系统的双线法基点自标定

激光跟踪三维坐标测量是一种新型的大范围坐标测量方法.在实际测量中,系统首先要经过标定,确定系统参数,然后才可以进行测量.因此,系统参数自标定的精度直接影响测量的精度.为了分析误差起因,提高标定精度.提出了一种新型的标定方法,用激光干涉仪双直线法来标定测量系统的基点坐标,通过仿真和实验,证明该标定方法可提高激光跟踪系统基点坐标的标定精度.     

应用激光跟踪仪的数控机床几何精度检测

为了对数控机床几何精度进行快速、高精度检测,提出了一种基于激光跟踪仪的多站分时测量方法.该方法通过一台激光跟踪仪先后在不同的基站位置对机床相同的三维空间进给运动轨迹进行了测量,利用测量得到的大量测量点到不同基点的距离变化量建立了超定方程组.采用最小二乘法对方程组求解,准确标定出机床运动过程中各测量点的坐标,然后分离出机床的各项几何误差.通过对多站分时测量的原理分析,给出了多站分时测量方法的具体算法,并对该方法的测量误差进行了分析.仿真和实验结果表明,多站分时测量方法是可行的,该方法具有快速、精度高等优点,适合中高档数控机床几何精度的检测.     

BKX-Ⅰ型变轴数控机床的标定实验研究

本文介绍了BKX-Ⅰ型变轴数控机床运动学参数标定的实验设计和具体测量.实验结果表明,该标定方法对于提高变轴数控机床的静态精度非常有效,对6-UPS型并联机床的标定具有通用性和实用性.     

激光光束质量参数测量中的奇异值分解

基于奇异值分解拟合双曲线方法, 对激光光束质量参数进行测量. 通过分析激光光束质量参数测量中应用正规方程组拟合双曲线的优缺点, 给出采用奇异值分解拟合激光光束束宽变化双曲线的拟合优度判断方法, 并对比了奇异值分解和正规方程组两种双曲线拟合方法的拟合精度. 结果表明, 在激光测量中, 用奇异值分解方法拟合曲线, 在曲线拟合精度和曲线拟合优度上均取得较好效果.     

激光光斑中心高精度定位算法研究

为提高测风激光雷达系统光学结构能量接收效率,需要对激光雷达系统中的激光光斑中心进行准确定位. 通过对常用亚像素定位算法的分析,利用高斯拟合和矩形区域来对灰度重心定位算法进行优化,提出了激光光斑定位的改进算法,并与已有的算法进行了对比分析,设计并开展了验证试验. 试验结果表明改进算法比已有传统算法对激光光斑的定位准确性大幅提高,最大限度地减小光斑形状的不对称所导致的误差,对于光能量分布中心的估计也更为准确,是一种切实可行的光斑中心定位算法.      

基于激光跟踪仪的关节式坐标测量机参数标定

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.     

基于单激光的玻璃测厚系统研究

玻璃厚度是衡量玻璃制品质量的一项重要性能指标.为了测量玻璃厚度,研究了基于单激光的玻璃测厚装置.首先,根据光学原理仿真分析确定了激光的最佳入射角,通过CCD获取的光斑中心位置求取玻璃的实际厚度,并与使用游标卡尺的测量结果进行对比,发现单激光玻璃测厚的精度能达到0.01 mm,满足实际的检测要求.     

正规方程组求解激光束质量M2因子方法的研究

为提高双曲线拟合精度和速度,克服M ²因子测量过程中受到随机误差的影响,采用正规方程组拟合双曲线的方法,给出了三角分解法求解正规方程组的快速数值算法。实验结果表明,采用正规方程组求解光束质量M²因子与奇异值分解法所得结果是一致的,且该方法速度快、精度高,运算速度可提高一个数量级。     

激光光斑定位的多圆拟合算法的研究

介绍了用于提取激光光斑参数的曲面拟舍和圆拟合算法，在圆拟合算法的基础上提出了新的多圆拟合算法，在不同的噪声水平下比较了曲面拟合算法和多圆拟合算法所能够达到的精度。研究结果表明，多圆拟合算法具有更好的抗噪声性能，除了可以检测光斑中心外，多圆拟合算法还可以检测其半径达到亚像素级的光斑，所以能够广泛地应用在光学测量系统之中。     

激光光斑及束腰光斑尺寸的测量研究

激光光斑尺寸和激光束腰光斑尺寸是标志激光器性能的重要参数，也是激光器在应用中的重要参量。用CCD作为探测传感器，可以更精确地测出激光器的光斑尺寸和束腰光斑尺寸，克服了传统测量的繁杂过程，并用计算机控制及数据处理，测量精度由原来的10μm提高到2μm，为激光器性能研究和光信息处理提供了一种新的方法。     

高速进给条件下数控机床圆轨迹运动的激光非接触法误差分析

提出一种检测加工中心在高速进给条件下精度的非接触方法.以三轴加工中心为例,介绍了这种方法的数学理论基础.利用两个激光干涉仪分别测出加工空间XY、YZ和XZ平面内的坐标值和半径误差等信息,把这些数据代入已经建立的数学模型中,程序即可自动计算出机床的静态和动态误差.该方法检测时的进给速度是接触法的6倍,更适用于现代高速进给机床的精度检测,而且检测精度比接触法高,检测范围更宽.     

针对射频相对测量敏感器的快速标定方法

在卫星编队飞行系统中,射频（radio frequency,RF）相对测量敏感器能够完成两颗卫星的相对位置和姿态的测量,为了验证其测量精度,提出了一种基于激光跟踪仪的快速标定方法.在标定过程中,针对拟合坐标原点和坐标轴产生误差较大的问题,提出了一种基于最小二乘拟合球体和圆的方法,分别确定坐标系的原点和坐标轴;利用坐标系间的固有关系设计了相对坐标系的快速转换方法.在飞行器模拟平台进行验证,实验结果表明,拟合坐标系原点均方根误差为0.120 764 mm,拟合坐标轴轴向的均方根误差为0.157 138 mm,坐标系转换误差的范围为0.30~0.75 mm,能够满足敏感器毫米级定位精度的标定要求.      

基于激光视觉的大尺寸测量系统的研究

应用多个激光点结构光传感器对大尺寸工件横断面进行扫描，形成多个光切平面；拟合各个光切面上离散点为空间椭圆曲线，求出光切面中心的空间三维坐标，由此确定大尺寸工件轴线的直线度，并计算出横截面几何形状。提出了一种大尺寸工件直线度激光视觉测量方法，推导了数学模型，进行实验研究并给出实验结果。     

复杂工业环境下激光束中心快速精确定位方法

针对工业现场在线检测对计算机视觉算法稳定性、实时性、精度和抗干扰能力的要求,结合两万吨挤压机活动部件五自由度实时监测系统的具体情况,在现有方法的基础上,提出了一种复杂工业环境下激光束中心快速精确定位方法.首先,在图像预处理的基础上通过Canny算法实现图像边缘二值化,并对得到边缘进行筛选,剔除不符合光斑轮廓特征的边缘.接着,采用一种改进的快速Hough变换初步确定激光光斑的大致位置和半径,依据Hough变换计算结果设置光斑有效区域,在有效区域内通过最小二乘法椭圆拟合得到亚像素精度的激光束中心坐标.实验研究表明,该方法在存在噪声的环境下单次检测时间小于50ms,精度达0.15像素(pixel).可在较强干扰下实现激光束中心的精确定位,与传统方法相比,精度高,实时性好,适应性强.