一种三维位置检测装置的研究及其在串联机器人标定上的应用
发布时间：2021-09-18 14:58
随着工业、制造业等领域快速发展,各种设备的研制和生产更加迫切需要先进的检测技术。在检测技术研究领域中,三维位置检测技术具有重要地位,其以机械结构为基础,集诸多技术为一体,通过检测设备获取被测对象三维位置坐标,进而实现多种测量功能。本文以此为背景,研制一种新型的三维位置检测装置,并以本实验室的微创腹腔手术串联机器人为测量对象,实现对其末端位置测量,在此基础上,对机器人的运动学模型参数标定和运动特性测量进行研究。为同时满足高精度、低成本的测量要求,提出以拉线传感器为基础的三维位置检测装置总体设计方案,通过考虑尽可能减弱复杂机构加工、装配误差影响,设计以过线座构件和回零构件为主体的简化装置机构;使用空间解析几何法和海伦定理法建立两种位置坐标计算数学模型,并确定模型非线性方程组求解方法,进而分析检测装置测量空间;完成装置元器件选型,并搭建装置硬件平台,在此基础上,使用LabVIEW软件编写装置设有的多种测量功能程序,并为用户提供良好的人机交互界面。以检测装置测量实时性为出发点,优选出装置位置坐标计算数学模型;通过实验对检测装置进行误差分析,并对其本体机构和精度测试方法进行改进,提升装置测量精度...
【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省 211工程院校
【文章页数】：90 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
机器人测量和性能分析系统（CompuGauge）
哈尔滨工程大学硕士学位论文2量距离，精度很高可达到±25μm[4]。正由于其可以准确地测量位置坐标，被广泛应用于机器人，航空航天，数控加工，汽车等多个领域，但其售价也十分昂贵，通常在百万人民币左右[5-6]。图1.1激光跟踪仪（Leica-AT40x）图1.2手持测量机T-Probe激光跟踪仪比较适用于大范围或表面直接的三维位置坐标测量，而不适用测量内部隐蔽部位，为此Leica公司推出与激光跟踪仪组合使用的手持测量机T-Probe，如图1.2所示，在其测头反射镜上固定位置装有多个红外发光二极管，由此反映出反射镜相对于激光跟踪仪的位姿参数，进而确定出测量探头坐标，探头与被测点相接触便实现测量功能[4]。T-Probe在航空、水利领域应用较多，但由于是属于间接测量，其精度有所下降，在17m量程下精度为60μm[7-8]。Dynalog公司推出机器人测量和性能分析系统（RobotPerformanceAnalysisSystem，简称CompuGauge），如图1.3所示。测量设备本体由两根相同的测试横梁Beam1、Beam2以及一个3D测试适配器组成，同时在PC端配套有CompuGauge测量软件[9-10]，可实现对机器人末端位姿准确度和位姿重复性测试，测量精度可达到为0.02mm。图1.3机器人测量和性能分析系统（CompuGauge）
手持测量机 T-Probe
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于拉线位移传感器的机器人标定应用研究[J]. 罗振军,孙思嘉,梅江平,陈落根,许健. 航空制造技术. 2017(09)
[2]激光精密测量技术在大型水轮发电机组安装中的应用[J]. 李林伟,朱罗平,孟鹏. 水电能源科学. 2016(11)
[3]6自由度串联机器人D-H模型参数辨识及标定[J]. 张旭,郑泽龙,齐勇. 机器人. 2016(03)
[4]拉线位移传感器测试仪测控软件设计与应用[J]. 刘华,许玮熠,霍晓飞,姜欣. 宇航计测技术. 2016(02)
[5]基于激光跟踪仪T-Probe的数字化装配检测[J]. 陈晓芳,郑伟. 航空制造技术. 2015(Z2)
[6]基于拉线传感器的工业机器人标定系统研制[J]. 肖永强,游玮,孔民秀,成世良. 机器人技术与应用. 2015(06)
[7]空间网格化的机器人变参数精度补偿技术[J]. 洪鹏,田威,梅东棋,曾远帆. 机器人. 2015(03)
[8]基于双目视觉动态跟踪的机器人标定[J]. 应再恩,李正洋,平雪良,蒋毅,刘开明. 计算机应用研究. 2014(05)
[9]基于三坐标测量机的球面5R并联机构运动学标定研究[J]. 张立杰,李永泉,王艮川. 中国机械工程. 2013(22)
[10]基于空间插值的工业机器人精度补偿方法理论与试验[J]. 周炜,廖文和,田威. 机械工程学报. 2013(03)
博士论文
[1]非线性最小二乘的不适定性及算法研究[D]. 唐利民.中南大学 2011
硕士论文
[1]面向标定的工业机器人建模及参数辨识方法研究[D]. 张虎.哈尔滨工业大学 2015
[2]工业机器人精度评估与误差补偿研究[D]. 喻敏.南京航空航天大学 2015
本文编号：3400344
【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省 211工程院校
【文章页数】：90 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
机器人测量和性能分析系统（CompuGauge）
哈尔滨工程大学硕士学位论文2量距离，精度很高可达到±25μm[4]。正由于其可以准确地测量位置坐标，被广泛应用于机器人，航空航天，数控加工，汽车等多个领域，但其售价也十分昂贵，通常在百万人民币左右[5-6]。图1.1激光跟踪仪（Leica-AT40x）图1.2手持测量机T-Probe激光跟踪仪比较适用于大范围或表面直接的三维位置坐标测量，而不适用测量内部隐蔽部位，为此Leica公司推出与激光跟踪仪组合使用的手持测量机T-Probe，如图1.2所示，在其测头反射镜上固定位置装有多个红外发光二极管，由此反映出反射镜相对于激光跟踪仪的位姿参数，进而确定出测量探头坐标，探头与被测点相接触便实现测量功能[4]。T-Probe在航空、水利领域应用较多，但由于是属于间接测量，其精度有所下降，在17m量程下精度为60μm[7-8]。Dynalog公司推出机器人测量和性能分析系统（RobotPerformanceAnalysisSystem，简称CompuGauge），如图1.3所示。测量设备本体由两根相同的测试横梁Beam1、Beam2以及一个3D测试适配器组成，同时在PC端配套有CompuGauge测量软件[9-10]，可实现对机器人末端位姿准确度和位姿重复性测试，测量精度可达到为0.02mm。图1.3机器人测量和性能分析系统（CompuGauge）
手持测量机 T-Probe
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于拉线位移传感器的机器人标定应用研究[J]. 罗振军,孙思嘉,梅江平,陈落根,许健. 航空制造技术. 2017(09)
[2]激光精密测量技术在大型水轮发电机组安装中的应用[J]. 李林伟,朱罗平,孟鹏. 水电能源科学. 2016(11)
[3]6自由度串联机器人D-H模型参数辨识及标定[J]. 张旭,郑泽龙,齐勇. 机器人. 2016(03)
[4]拉线位移传感器测试仪测控软件设计与应用[J]. 刘华,许玮熠,霍晓飞,姜欣. 宇航计测技术. 2016(02)
[5]基于激光跟踪仪T-Probe的数字化装配检测[J]. 陈晓芳,郑伟. 航空制造技术. 2015(Z2)
[6]基于拉线传感器的工业机器人标定系统研制[J]. 肖永强,游玮,孔民秀,成世良. 机器人技术与应用. 2015(06)
[7]空间网格化的机器人变参数精度补偿技术[J]. 洪鹏,田威,梅东棋,曾远帆. 机器人. 2015(03)
[8]基于双目视觉动态跟踪的机器人标定[J]. 应再恩,李正洋,平雪良,蒋毅,刘开明. 计算机应用研究. 2014(05)
[9]基于三坐标测量机的球面5R并联机构运动学标定研究[J]. 张立杰,李永泉,王艮川. 中国机械工程. 2013(22)
[10]基于空间插值的工业机器人精度补偿方法理论与试验[J]. 周炜,廖文和,田威. 机械工程学报. 2013(03)
博士论文
[1]非线性最小二乘的不适定性及算法研究[D]. 唐利民.中南大学 2011
硕士论文
[1]面向标定的工业机器人建模及参数辨识方法研究[D]. 张虎.哈尔滨工业大学 2015
[2]工业机器人精度评估与误差补偿研究[D]. 喻敏.南京航空航天大学 2015
本文编号：3400344
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