变臂关节式坐标测量机的参数自标定方法研究 被引量：14

1

作者 祝连庆 李伟仙 +2 位作者 潘志康 郭阳宽 陈青山 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第3期572-579,共8页

为了有效地提高关节式坐标测量机的测量精度,变臂关节式坐标测量机通过锁定坐标测量机的前2个关节,减小前端关节转角误差的引入降低系统传递误差。经D-H方法建模,变臂关节式坐标测量机和关节式坐标测量机具有相同的数学方程,但是两者具... 为了有效地提高关节式坐标测量机的测量精度,变臂关节式坐标测量机通过锁定坐标测量机的前2个关节,减小前端关节转角误差的引入降低系统传递误差。经D-H方法建模,变臂关节式坐标测量机和关节式坐标测量机具有相同的数学方程,但是两者具有不同的结构参数,主要差别体现在前2个关节转角。提出了一种基于逆运动学分析方法和非线性规划遗传算法的参数自标定方法。首先,采用Robotics Toolbox中的逆运动学分析方法反求到达同一标定点的多组可能位姿;其次,根据这些反求的位姿结合测量模型计算标定点的坐标值;最后,以单点重复误差为目标函数通过遗传算法进行全局搜索并利用非线性规划算法进行局部搜索获取最优标定结果。实验结果表明,所提出的参数自标定方法使得变臂关节式坐标测量机的单点测量精度提高1 000倍,长度测量精度提高8倍。 展开更多

关键词 变臂关节式坐标测量机 参数标定 D-H方法 非线性规划遗传算法 逆运动学分析

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基于激光跟踪仪的关节式坐标测量机参数标定 被引量：13

2

作者 于连栋 程文涛 费业泰 《中国科学技术大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2009年第12期1329-1332,共4页

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... 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. 展开更多

关键词 关节式坐标测量机 D-H方法 激光跟踪仪 标定

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关节式坐标测量机参数识别算法研究 被引量：14

3

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1期45-49,共5页

为了对比关节式坐标测量机结构参数常见的三种标定算法:非线性最小二乘法、遗传算法和模拟退火算法,建立了统一的损失函数,将实验数据分为标定数据和测试数据,分别用LM法、遗传算法、模拟退火算法标定关节式坐标测量机,从算法的速度、... 为了对比关节式坐标测量机结构参数常见的三种标定算法:非线性最小二乘法、遗传算法和模拟退火算法,建立了统一的损失函数,将实验数据分为标定数据和测试数据,分别用LM法、遗传算法、模拟退火算法标定关节式坐标测量机,从算法的速度、实测效果和稳定性三方面进行了对比分析.结果表明:LM法耗时最短,所得结果也最为稳定,是适合进行关节式坐标测量机标定的优良算法. 展开更多

关键词 关节式坐标测量机 参数标定 标定算法

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用蚁群算法求解关节式坐标测量机的最佳测量区 被引量：8

4

作者 胡毅 江超 +1 位作者 黄炜 胡鹏浩 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第6期1486-1493,共8页

本文提出了一种求解最佳测量区的方法,以进一步提高关节式坐标测量机的测量精度。首先,根据关节式坐标测量机的测量模型,建立了基于圆编码器测角误差的关节式坐标测量机误差模型。利用蒙特卡洛理论得到6个关节转角的随机数,采用数值法... 本文提出了一种求解最佳测量区的方法,以进一步提高关节式坐标测量机的测量精度。首先,根据关节式坐标测量机的测量模型,建立了基于圆编码器测角误差的关节式坐标测量机误差模型。利用蒙特卡洛理论得到6个关节转角的随机数,采用数值法仿真分析测量机的测量空间。然后将包含测量空间的一立方体区域等间隔切割成343个小立方体区域,采用蚁群算法确定每个小区域由于圆编码器误差所引起的最大测量误差。最后,通过比较找到其中最大测量误差最小的区域,即为最佳测量区。研究结果表明,对于所研究的关节式坐标测量机,各个小区域的最大误差为0.069 9~0.189 6mm,其中最小值为0.069 9mm的区域为-100mm≤x≤100mm,-100mm≤y≤100mm,400mm≤z≤600mm。采用本文方法确定的最佳测量区在测量空间内为一个立方体区域,故在最佳测量区进行较高精度的测量具有实用性和可操作性。 展开更多

关键词 关节式坐标测量机 蚁群算法 最佳测量区

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基于内点法实现关节式坐标测量机参数标定 被引量：7

5

作者 潘志康 祝连庆 郭阳宽 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第3期117-123,共7页

提出一种基于内点法的关节式坐标测量机参数自标定方法。首先,基于D-H方法,建立关节式坐标测量机的运动学模型,在此基础上建立参数误差模型。利用自制标定块,采用多位姿测量多点的方法获得标定用数据,从而使该标定方法能够在现场应用;... 提出一种基于内点法的关节式坐标测量机参数自标定方法。首先,基于D-H方法,建立关节式坐标测量机的运动学模型,在此基础上建立参数误差模型。利用自制标定块,采用多位姿测量多点的方法获得标定用数据,从而使该标定方法能够在现场应用;以测量机的长度测量精度为基础建立目标函数,利用内点法进行参数辨识,该算法对迭代初值无要求,可有效提高参数标定成功率。通过标定实验得到坐标测量机的运动学参数,验证了该方法的可行性。经过标定后,关节式坐标测量机的单点重复性精度和长度测量精度分别提高了93.65倍和100.13倍。 展开更多

关键词 关节式坐标测量机 参数标定 内点算法 约束优化

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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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关节式坐标测量机虚拟样机建立及采样点推广算法 被引量：2

7

作者 胡毅 万侃然 +1 位作者 张宏伟 龚阳波 《合肥工业大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2016年第10期1327-1330,共4页

为了单独分析关节式坐标测量机由圆编码器误差引起的测量误差,排除包括由杆件长度、杆件偏角及环境温度等因素所引起的误差,文章运用虚拟样机技术建立了关节式坐标测量机的虚拟样机模型,并将其与D-H方法建立的测量模型进行了比较验证,... 为了单独分析关节式坐标测量机由圆编码器误差引起的测量误差,排除包括由杆件长度、杆件偏角及环境温度等因素所引起的误差,文章运用虚拟样机技术建立了关节式坐标测量机的虚拟样机模型,并将其与D-H方法建立的测量模型进行了比较验证,结果表明该虚拟样机成功地排除了绝大多数误差源,使得单独分析由圆编码器误差引起的测量空间误差分布成为可能。同时为了解决在空间采集大量均匀点的工作量大及复杂度高的问题,该文提出了一种将采集的一个面上的点推广为整个测量空间的大量点的算法,为下一步分析空间误差分布奠定了基础。 展开更多

关键词 关节式坐标测量机 虚拟样机模型 误差源 采样点推广算法

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关节式坐标测量机激光测量头参数标定 被引量：1

8

作者 王从军 江舜妹 李中伟 《光电工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第7期39-44,49,共7页

在三维视觉测量中,标定方法对测量结果的影响是决定性的。本文通过分析、比较各种视觉模型及标定方法,采用考虑镜头畸变因素的三维视觉模型以满足高精度测量系统的需求。由于关节式坐标测量机的激光测量头,使用单摄像机和线结构光来匹... 在三维视觉测量中,标定方法对测量结果的影响是决定性的。本文通过分析、比较各种视觉模型及标定方法,采用考虑镜头畸变因素的三维视觉模型以满足高精度测量系统的需求。由于关节式坐标测量机的激光测量头,使用单摄像机和线结构光来匹配被测物体表面的三维数据,本文设计了一种新型的阶梯形标定块,通过标定块图像和激光条纹图像完成了摄像机的内外参数标定和激光平面参数标定。实验证明,该标定操作过程简单,易于实现自动化,且具有较高的标定精度。 展开更多

关键词 关节式坐标测量机 摄像机 参数标定 激光平面

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关节式坐标测量机关节轴晃动导致测量误差的分析及建模 被引量：2

9

作者 任继文 龙铭 《工具技术》 北大核心 2005年第11期59-62,共4页

针对关节式坐标测量机测量精度不易保证的问题,在讨论导致关节式坐标测量机测量误差的各种原因的基础上,对关节晃动导致的测量误差进行了定量分析,建立了测头的测量运动方程和因关节晃动引起的测量误差的数学模型。

关键词 关节式坐标测量机 测量运动方程 测量误差方程 标定

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关节式坐标测量机标定体的结构仿真设计 被引量：1

10

作者 李骏睿 于连栋 程文涛 《工具技术》 2010年第12期88-91,共4页

利用ANSYS有限元分析软件对提出的新型标定体的具体结构进行了仿真,对标定体的主要结构部分——底座与杆件分别进行了主要误差源的误差仿真分析;通过对不同结构参数的标定体杆件数据进行分析,从而对标定体的具体结构进行了优化并确定了... 利用ANSYS有限元分析软件对提出的新型标定体的具体结构进行了仿真,对标定体的主要结构部分——底座与杆件分别进行了主要误差源的误差仿真分析;通过对不同结构参数的标定体杆件数据进行分析,从而对标定体的具体结构进行了优化并确定了误差范围。 展开更多

关键词 关节式坐标测量机 标定体 结构分析

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关节式坐标测量机初始位姿对误差影响研究 被引量：4

11

作者 崔亚军 陈青山 +2 位作者 祝连庆 郭阳宽 潘志康 《工具技术》 2012年第7期76-79,共4页

采用Denavit-Hartenberg方法建立了关节式坐标测量机的数学模型,分析了影响关节式坐标测量机的误差源,并对第一关节的误差分布进行了仿真。通过关节式坐标测量机的第一关节在不同初始位姿下对被测工件进行测量与真值进行比较,分析在不... 采用Denavit-Hartenberg方法建立了关节式坐标测量机的数学模型,分析了影响关节式坐标测量机的误差源,并对第一关节的误差分布进行了仿真。通过关节式坐标测量机的第一关节在不同初始位姿下对被测工件进行测量与真值进行比较,分析在不同初始位姿下所测得结果的不同,得到了其第一关节的误差分布。实验表明关节式坐标测量机在采用相对角度编码器时,第一关节选择最佳初始位姿,可以有效地提高测量精度,减小误差。 展开更多

关键词 关节式坐标测量机 初始位姿 误差 角度编码器

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压簧在关节式坐标测量机平衡机构中的应用研究 被引量：1

12

作者 刘宁宁 赵会宁 +1 位作者 刘芳芳 于连栋 《电子测量与仪器学报》 CSCD 北大核心 2016年第10期1575-1581,共7页

关节式坐标测量机力平衡部件结构和参数配置直接影响测量机的测量精度和平衡效果。使用弯曲压簧式平衡部件实现一种6自由度(6DOF)关节式坐标测量机的平衡。通过MATLAB软件对压簧结构参数进行分析,建立关键参数与平衡效果之间的关系,为... 关节式坐标测量机力平衡部件结构和参数配置直接影响测量机的测量精度和平衡效果。使用弯曲压簧式平衡部件实现一种6自由度(6DOF)关节式坐标测量机的平衡。通过MATLAB软件对压簧结构参数进行分析,建立关键参数与平衡效果之间的关系,为弯曲压簧式平衡部件的设计提供了理论依据;利用ANSYS软件对弯曲压簧进行仿真受力分析,优化弯曲压簧平衡部件,并通过实验进行检验。实验结果表明,利用弯曲压簧可以实现关节式坐标测量机的平衡。 展开更多

关键词 关节式坐标测量机 平衡 弯曲压簧

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关节式坐标测量机静力结构误差分析 被引量：2

13

作者 冯超鹏 潘志康 +1 位作者 郭阳宽 祝连庆 《工具技术》 2018年第6期122-125,共4页

利用ANSYS Workbench软件对关节式坐标测量机的测量臂和关节分别进行了静力结构仿真。根据仿真结果分析和计算测量臂和关节受力产生形变时对关节式坐标测量机的最终测量结果的影响。研究结果表明,测量臂和关节受力产生的形变对关节式坐... 利用ANSYS Workbench软件对关节式坐标测量机的测量臂和关节分别进行了静力结构仿真。根据仿真结果分析和计算测量臂和关节受力产生形变时对关节式坐标测量机的最终测量结果的影响。研究结果表明,测量臂和关节受力产生的形变对关节式坐标测量机的最终测量结果产生的影响很小。 展开更多

关键词 有限元 关节式坐标测量机 静力分析

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关节臂式坐标测量机角度传感器偏心参数辨识 被引量：26

14

作者 王文 林铿 +1 位作者 高贯斌 陈子辰 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第1期135-141,共7页

对关节臂式坐标测量机中圆光栅角度传感器分度盘安装存在的偏心误差进行修正,可以有效提高测量机的测量精度。为了实现坐标测量机动态、实时的现场标校,建立了一种六自由度关节臂式坐标测量机的坐标系统,分析了圆光栅分度盘的安装偏心... 对关节臂式坐标测量机中圆光栅角度传感器分度盘安装存在的偏心误差进行修正,可以有效提高测量机的测量精度。为了实现坐标测量机动态、实时的现场标校,建立了一种六自由度关节臂式坐标测量机的坐标系统,分析了圆光栅分度盘的安装偏心对角度测量的影响,推导了由于偏心引起的测量误差及其修正公式。分析表明,较小的安装偏心便会引起较大的角度测量偏差。以测量机的单点重复测量精度为目标函数,提出了一种基于模拟退火算法的角度传感器偏心参数辨识方法,并将其用于测量机关节圆光栅12个偏心参数的辨识和修正,实验结果表明,修正之后测量机的重复测量精度提高了11.3%。 展开更多

关键词 关节臂式坐标测量机 角度传感器 偏心误差 参数辨识 误差修正

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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

15

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

16

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误差仿真系统建模与分析 被引量：16

17

作者 高贯斌 王文 +1 位作者 林铿 陈子辰 《计算机集成制造系统》 EI CSCD 北大核心 2009年第8期1534-1540,共7页

为了提高六自由度关节臂式坐标测量机的测量精度,建立了相应的坐标系统及误差模型,并基于误差模型在Matlab软件中建立了误差仿真系统,根据误差仿真结果绘制了关节空间的误差分布图。仿真结果表明:当关节长度、杆长和测头长度的误差传递... 为了提高六自由度关节臂式坐标测量机的测量精度,建立了相应的坐标系统及误差模型,并基于误差模型在Matlab软件中建立了误差仿真系统,根据误差仿真结果绘制了关节空间的误差分布图。仿真结果表明:当关节长度、杆长和测头长度的误差传递到测量结果上时,没有被放大或缩小,且不受测量机位姿的影响;而关节转角和关节扭转角误差传递到测量结果上时,被严重放大,放大效果受关节顺序和测量机位姿影响显著。最后根据分析结果对角度传感器和轴承的选择、零件的加工精度要求和测量位姿提出了建议。 展开更多

关键词 关节臂式坐标测量机 误差分析 运动学模型 仿真

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关节臂式坐标测量机参数标定方法 被引量：7

18

作者 王学影 王华 +1 位作者 陆艺 张培培 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第6期408-412,共5页

采用对称点法对关节臂式坐标测量机的各参数进行标定。该标定方法把各参数分离,使标定过程更简单。首先,在D-H参数建模法的基础上,利用基于准球坐标系的建模方法,建立了关节臂式坐标测量机的数学模型,使关节间各个参数正交,进而推导了... 采用对称点法对关节臂式坐标测量机的各参数进行标定。该标定方法把各参数分离,使标定过程更简单。首先,在D-H参数建模法的基础上,利用基于准球坐标系的建模方法,建立了关节臂式坐标测量机的数学模型,使关节间各个参数正交,进而推导了运动学方程。借助设计的固紧装置,在ROMER Infinite 2.0型关节臂式坐标测量机上运用该方法进行了标定实验,得出了坐标测量机的结构参数,验证了参数标定方法的可行性和实验结果的准确性,为进一步提高关节臂式坐标测量机的测量精度奠定了基础。 展开更多

关键词 关节臂式坐标测量机 参数标定 对称点法

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虚拟关节臂式坐标测量机模型的构建与验证 被引量：4

19

作者 冯旭刚 徐驰 +2 位作者 章家岩 徐强 费业泰 《重庆大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第6期135-140,共6页

关节臂式坐标测量机的测量误差受到众多因素的影响,且由物理构件带来的误差无法被消除。为此,笔者旨在构建一种虚拟关节臂式坐标测量机。首先,采用D-H矩阵建立其运动学模型,其次,利用PC-DMIS测量软件分析测量机数据并对模型的精确性进... 关节臂式坐标测量机的测量误差受到众多因素的影响,且由物理构件带来的误差无法被消除。为此,笔者旨在构建一种虚拟关节臂式坐标测量机。首先,采用D-H矩阵建立其运动学模型,其次,利用PC-DMIS测量软件分析测量机数据并对模型的精确性进行检验,最后使用蒙特卡罗法和测量机模型完成仿真测量。通过与实际参数构建的模型、制造商参数构建的模型相对比,可知所构建测量机模型的测量精度能够满足要求。仿真结果表明提出的模型构建与验证方法对坐标测量的应用具有较高的工程价值。 展开更多

关键词 关节臂式坐标测量机 虚拟建模 D-H矩阵 蒙特卡罗法 模型验证

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基于PSO-BP神经网络的关节臂式坐标测量机长度误差补偿 被引量：14

20

作者 陆艺 张培培 +2 位作者 王学影 王华 赵晨馨 《计量学报》 CSCD 北大核心 2017年第3期271-275,共5页

针对关节臂式坐标测量机(AACMM)长度误差补偿问题,分析了误差来源,通过实验确定了影响其测量长度的误差参数。引入BP神经网络对长度误差补偿模型进行了建模,并通过粒子群化算法对BP神经网络的权值和阈值进行全局寻优,克服了BP神经网络... 针对关节臂式坐标测量机(AACMM)长度误差补偿问题,分析了误差来源,通过实验确定了影响其测量长度的误差参数。引入BP神经网络对长度误差补偿模型进行了建模,并通过粒子群化算法对BP神经网络的权值和阈值进行全局寻优,克服了BP神经网络收敛速度慢和易陷入局部极值的缺陷。在不同输入参数的条件下测量标准尺,获得了误差补偿模型的训练样本。进行了长度误差补偿验证,补偿后误差均值减小了0.014 mm,使AACMM的测量精度提高了31.8%。 展开更多

关键词 计量学 关节臂式坐标测量机 长度误差补偿 PSO-BP神经网络

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