基于平差优化技术的高精度三维标定方法

发布时间：2021-08-18 20:03

　　为提高工业机器人、自动化校准设备等智能系统的整体精度,基于罗德里格矩阵和最小二乘法拟合建立数学模型,解决了三维直角坐标系之间转换关系的工程应用问题。采用基于冗余测量数据的平面平差优化技术和定位坐标点的间接测量方法,提升了局部坐标系建立的精度。针对坐标点接触式测量和非接触式测量的技术缺陷,提出了采用激光跟踪仪测量终端,用标定工装辅助实现间接测量的方法,能通过多点的接触式间接测量保证被测定位坐标点的精度。最后经过多次试验验证了方法的可行性。 

【文章来源】：组合机床与自动化加工技术. 2020,(05)北大核心

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

三维直角坐标系的建立

如图2所示,定义终端平面为S3,S3面上均匀分布了n1个点,分别对n1个点的坐标值进行测量,每次取3个不共线的点为一组,建立多个直角坐标系Pi-jk(以第ni个坐标点为原点,第nj,nk个坐标点为坐标值建立的坐标系),将每个坐标系Pi-jk视为一个站位,设以第1个点为原点,空间跨度最大的两个点为坐标点建立的坐标系为参考坐标系,其它坐标系为第 ( i-jk ) 站位坐标系,能够得到各站位坐标系与参考坐标系之间的转换参数以及所有点在各站位坐标系下的坐标值。根据各站位坐标系下坐标值与参考坐标系下坐标值之间满足公式(17)中的坐标系转换关系,考虑测量误差的影响,建立测量误差方程。基于最小二乘原理,将所有站位坐标系下的测量误差方程联立,并以各测量误差平方和最小为目标构建平差目标函数,求解获取坐标系转换参数及坐标测量值的更正值,进而求解优化后各站位坐标系的转换关系以及参考坐标系的坐标平差优化值,实现被测平面的精确拟合,获得终端平面的法向向量N。

步骤1:按图3和图4所示,安装标定工装。在平板屏幕上显示以A点为中心的十字线(屏幕十字线),在电子显微镜下对准平板屏幕十字线与标定光栅上的十字刻线,并用UV胶粘接固定。图4 固定标定工装

【参考文献】：
期刊论文
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硕士论文
[1]面向高精度应用的工业机器人系统误差建模与标定[D]. 蔡煜野.东华大学 2016



本文编号：3350536