受限空间内机器人在位测量位姿优化方法

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作者 宋慧鹏 王英鹏 孙玉文 《沈阳工业大学学报》 北大核心 2025年第2期137-144,共8页

【目的】随着现代制造业对加工精度和效率要求的不断提高,在位测量技术作为一种实时、精准的测量手段,正逐渐成为现代加工过程中不可或缺的一部分。工业机器人因其具有工作空间大、运动灵活性好和易于编程等特点,被广泛应用于复杂零件... 【目的】随着现代制造业对加工精度和效率要求的不断提高,在位测量技术作为一种实时、精准的测量手段,正逐渐成为现代加工过程中不可或缺的一部分。工业机器人因其具有工作空间大、运动灵活性好和易于编程等特点,被广泛应用于复杂零件在位测量与加工过程中。然而受限于测量空间约束的复杂性及测量运动在机器人本体关节空间下的非线性传递表达,机器人末端沿给定路径测量时存在位姿不光顺,甚至发生与障碍物碰撞的情形。为解决该问题,提出了一种基于机器人测量系统冗余运动参数的位姿优化新方法。【方法】首先,建立机器人的正逆运动学模型,结合该模型计算得到测量运动与机器人关节空间的运动传递关系,基于机器人测量系统中绕着测量工具轴线转动的冗余运动参数,构造各路径点处满足关节角限位约束和位姿奇异性约束的机器人测量冗余姿态集合;其次,为避免机器人与障碍物发生碰撞,采用有向包围盒技术对大型复杂曲面构件测量场景进行建模,并基于GJK方法对机器人与障碍物进行碰撞快速检测,筛选出满足无碰撞约束的机器人在位测量姿态集合;最后,基于Dijkstra最短路径方法计算得到关节角变化最小的机器人测量姿态序列,提高了受限空间内机器人在位测量过程中的稳定性。【结果】对本文方法进行实验验证,采集测量过程中机器人关节角数据。结果表明优化后的机器人关节运动更加平稳,各个关节角的累计变化量得到降低,关节角波动幅值和标准差较优化前均显著减小,实现了在受限空间内对工件的平稳测量。【结论】基于机器人冗余运动参数的在位测量位姿优化方法可以在有效避免机器人与障碍物发生全局干涉的同时,显著提高测量过程中机器人位姿的光顺性。 展开更多

关键词 机器人 运动学 奇异性 在位测量 位姿优化 碰撞检测 冗余度 光顺

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基于光谱共焦原理的五轴数控机床工件在位测量系统 被引量：1

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作者 贺帅宇 周涛 +2 位作者 金玲兴 荣佑民 刘秀峰 《仪器仪表学报》 北大核心 2025年第1期75-82,共8页

精密光学元件目前广泛应用于天文观测、空间对地观察、投影光刻物镜等诸多重要的领域,其具有高表面质量、高面形精度、低表面损伤等特点。光学元件精加工的最后一道工序一般为抛光,光学元件进行抛光加工时,需要经历“测量-加工”的反复... 精密光学元件目前广泛应用于天文观测、空间对地观察、投影光刻物镜等诸多重要的领域,其具有高表面质量、高面形精度、低表面损伤等特点。光学元件精加工的最后一道工序一般为抛光,光学元件进行抛光加工时,需要经历“测量-加工”的反复迭代过程以实现纳米级面型精度和亚纳米级表面粗糙度。因此,数控抛光加工时在对工件待加工表面面型离线测量后,需要在机床上对工件进行二次安装及找正,对工件位姿进行精确定位以保证后续的加工精度,而传统的接触式找正或定位方法存在效率低下、易划伤工件表面等问题。为此,基于光谱共焦传感器构建了立式五轴机床非接触式在位测量系统,建立了该测量系统获取工件表面坐标数据的数学模型及光谱共焦传感器在机床上标定的数学模型,利用球面约束方程提出了基于标准球的补偿标定的方法,并在磁流变抛光机床上开展了实际的标定实验,验证了标定方案的可行性和精确性。最后进行工件位姿测量实验,通过雷尼绍三坐标接触式在位测量系统对光谱共焦非接触式在位测量系统的工件位姿测量精度进行了验证。实验结果表明本文所提出的光谱共焦非接触式在位测量系统测量标准球的直径误差<6μm,工件定位误差<10μm,能够满足磁流变抛光实际的定位要求。 展开更多

关键词 光谱共焦传感器 标定 在位测量 工件定位

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特大型齿轮激光跟踪在位测量原理及关键技术 被引量：24

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作者 石照耀 张白 +2 位作者 林家春 魏华亮 陈显民 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第9期2340-2347,共8页

为了实现特大型齿轮精密测量,介绍了作者提出的特大型齿轮激光跟踪在位测量原理,重点阐述了其中的几项关键技术。特大型齿轮激光跟踪在位测量系统整合了激光跟踪仪的大尺寸测量能力和三坐标测量机的高精度,采用激光跟踪仪建立齿轮工件... 为了实现特大型齿轮精密测量,介绍了作者提出的特大型齿轮激光跟踪在位测量原理,重点阐述了其中的几项关键技术。特大型齿轮激光跟踪在位测量系统整合了激光跟踪仪的大尺寸测量能力和三坐标测量机的高精度,采用激光跟踪仪建立齿轮工件坐标系和三维测量平台坐标系,通过激光跟踪仪坐标系将齿轮工件坐标系与三维测量平台坐标系关联起来,并建立了相应坐标系的拟合模型及算法。同时,建立了三维测量平台的姿态调整模型,通过姿态调整机构完成了三维测量平台的姿态调整,进而确保三维测量平台与齿轮轴线的位置关系满足要求。最后,给出了该在位测量系统的实测结果。实验结果表明:特大型齿轮激光跟踪在位测量系统原理正确可行,满足6级以下特大型齿轮的精密测量。 展开更多

关键词 特大齿轮 齿轮测量 激光跟踪仪 在位测量 姿态调整

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特大型齿轮激光跟踪在位测量的定位模型 被引量：9

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作者 石照耀 张宇 +1 位作者 张白 林家春 《北京工业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2013年第1期1-6,共6页

为融合特大型齿轮激光跟踪在位测量系统中各测量组件的测量数据,研究了各测量状态中测量组件之间位置关系建立的相关方法.由于采用了激光跟踪仪对三维测量平台进行多测点式测量,需将测量数据统一到同一个坐标系下,严格按照测量原理对测... 为融合特大型齿轮激光跟踪在位测量系统中各测量组件的测量数据,研究了各测量状态中测量组件之间位置关系建立的相关方法.由于采用了激光跟踪仪对三维测量平台进行多测点式测量,需将测量数据统一到同一个坐标系下,严格按照测量原理对测量系统建模,在此基础上研究了测量系统中三维测量平台坐标系的建立和转换问题,提出了2种解决方案:直线向量法和整体映射法,同时分析比较了两者的差异及适用范围.经实验验证,在不计入激光跟踪仪测量误差的影响时,由解决方案原理及相关计算引入的误差完全可以忽略. 展开更多

关键词 特大型齿轮测量 激光跟踪仪 三维测量平台 在位测量 姿态调整

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基于误差分离技术的圆度误差在位测量 被引量：5

5

作者 吴琦 刘红斌 胡德金 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第S2期120-123,共4页

总结了现有用于在位圆度误差测量的误差分离技术,并对经典频域三点法、时域三点法、频域三点法的近似实现方法和频域三点法的改进实现方法的测量特点进行了评述。针对球度误差没有实现在位测量的问题,将圆度误差分离技术引伸到球度误差... 总结了现有用于在位圆度误差测量的误差分离技术,并对经典频域三点法、时域三点法、频域三点法的近似实现方法和频域三点法的改进实现方法的测量特点进行了评述。针对球度误差没有实现在位测量的问题,将圆度误差分离技术引伸到球度误差分离技术,并在理论上进行了探讨。 展开更多

关键词 误差分离 圆度 球度 在位测量

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轴类零件电跳动在位测量方法 被引量：2

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作者 茅健 陈小龙 +2 位作者 林载誉 杨将新 曹衍龙 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第5期310-314,共5页

电跳动误差反映了轴类零件表面材料的电磁性质分布差异,加工过程中对此类零件电跳动进行在位测量有助于检验电跳动是否满足加工和机器运行的要求,对控制产品的质量和保证工作性能十分重要。本文提出了一种基于电涡流的电跳动轴类零件在... 电跳动误差反映了轴类零件表面材料的电磁性质分布差异,加工过程中对此类零件电跳动进行在位测量有助于检验电跳动是否满足加工和机器运行的要求,对控制产品的质量和保证工作性能十分重要。本文提出了一种基于电涡流的电跳动轴类零件在位测量技术,首先介绍了电涡流传感器的工作原理及其电涡流分布规律,然后建立了电跳动检测的有限元分析模型,最后搭建了电跳动在位测量系统,针对空压机转子进行了电跳动在位测量试验,测量结果验证了系统的有效性。 展开更多

关键词 轴类零件 电跳动 电涡流检测 有限元 在位测量

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大型轴类电跳动在位测量系统 被引量：4

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作者 赖海鸣 林载誉 +2 位作者 杨将新 陈小龙 曹衍龙 《汽轮机技术》 北大核心 2014年第3期234-236,共3页

提出了一套大型主轴跳动在位测量系统,通过设置激光位移传感器、电涡流传感器和霍尔传感器,获取主轴跳动相关信息,然后经去直流分量、小波去噪、消除回转误差和信号分离等信号处理,可获得精确的机械跳动和电跳动信息。特别是本系统可以... 提出了一套大型主轴跳动在位测量系统,通过设置激光位移传感器、电涡流传感器和霍尔传感器,获取主轴跳动相关信息,然后经去直流分量、小波去噪、消除回转误差和信号分离等信号处理,可获得精确的机械跳动和电跳动信息。特别是本系统可以初步消除机床回转误差,实现电跳动的在位测量,大大提高了测量效率和测量精度。最后,实验验证了该系统的可行性。 展开更多

关键词 电跳动 机械跳动 系统开发 信号处理 在位测量

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活塞环外圆加工的在位测量技术研究 被引量：2

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作者 王琥 黄红武 谌国权 《湖南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第1期47-52,共6页

提出了一种检测活塞环外圆表面的新方法在位测量 ,通过自主设计的软硬件系统 ,及集成的活塞环自由形线生成系统 ,使活塞环自由形线的生成和测试一体化 ,大大提高了活塞环的生产率 ,缩短了活塞环加工的周期 .

关键词 活塞环 在位测量 自由形成 VXD 虚拟驱动程序 检测

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数控铣床视觉在位测量路径规划方法 被引量：7

9

作者 夏瑞雪 卢荣胜 《电子测量与仪器学报》 CSCD 2011年第8期722-727,共6页

以提高加工精度和效率为目标,针对数控铣床开发了一种视觉在位测量系统,根据视觉测量技术的特性,重点研究了该系统中的测量路径规划问题,包括采样策略规划和测量路径规划算法。首先,基于工件CAD模型,依据提出的采样策略,自动生成采样点... 以提高加工精度和效率为目标,针对数控铣床开发了一种视觉在位测量系统,根据视觉测量技术的特性,重点研究了该系统中的测量路径规划问题,包括采样策略规划和测量路径规划算法。首先,基于工件CAD模型,依据提出的采样策略,自动生成采样点坐标;然后,根据设计的测量路径规划算法,生成一条依次通过各采样点的优化的测量路径。实验表明,所提出的采样策略和测量路径规划算法适用于工件的视觉在位测量。 展开更多

关键词 数控机床 测量路径规划 视觉测量 在位测量

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基于结构光技术的高温锻件三维尺寸实时在位测量系统 被引量：5

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作者 康杰虎 曹江萍 +1 位作者 黄桂平 段玲 《中国测试》 CAS 北大核心 2023年第S02期70-75,共6页

针对我国高温锻件检测系统缺乏和测量方案不完善的问题,开发出基于结构光技术的锻件三维尺寸在位测量系统。该文设计结构光投影仪的光栅参数优化设计算法以及功率可调节光源系统,并配合三相机摄影设备搭建针对高温锻件三维尺寸实时在位... 针对我国高温锻件检测系统缺乏和测量方案不完善的问题,开发出基于结构光技术的锻件三维尺寸在位测量系统。该文设计结构光投影仪的光栅参数优化设计算法以及功率可调节光源系统,并配合三相机摄影设备搭建针对高温锻件三维尺寸实时在位测量系统。同时建立完整的在位检测方法流程,阐述参数标定、特征提取、对比度实时调节以及特征匹配的技术细节。实验结果证明,锻件三维尺寸摄影测量系统可适用于锻件热态测量且尺寸测量精度优于2mm,能够满足对高温锻件高精度尺寸测量的应用需。 展开更多

关键词 摄影测量 结构光 高温锻件测量 在位测量

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凸轮轴高速数控磨削在位测量技术 被引量：1

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作者 万林林 邓朝晖 +1 位作者 黄强 刘志坚 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第13期1747-1751,共5页

基于USB总线技术与自复位光栅位移传感器开发了凸轮轴轮廓在位测量装置,对磨削后的凸轮轴进行了在位升程测量。介绍了测量原理及升程测量过程,采用"敏感点"法并结合三次均匀B样条拟合与最小二乘法对测量数据进行了处理,求解... 基于USB总线技术与自复位光栅位移传感器开发了凸轮轴轮廓在位测量装置,对磨削后的凸轮轴进行了在位升程测量。介绍了测量原理及升程测量过程,采用"敏感点"法并结合三次均匀B样条拟合与最小二乘法对测量数据进行了处理,求解了凸轮升程的起始转角,获得了凸轮的实测升程。利用在位测量装置与BG1310-10型凸轮轮廓检测仪针对同一凸轮轴样件进行了对比检测实验。结果表明,该在位测量装置能够满足凸轮轴加工轮廓误差检测的精度要求。 展开更多

关键词 凸轮轴 在位测量 三次均匀B样条 升程拟合

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非圆截面在位测量 被引量：3

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作者 车晓毅 王先逵 《制造技术与机床》 CSCD 北大核心 2001年第6期48-49,共2页

提出了采用最小二乘法评定椭圆截面椭圆度误差的新方法。并通过对椭圆截面在位测量后的数据进行最小二乘法拟合、误差分离、测量结果实时仿真及误差补偿等处理 ,说明对非圆截面进行在位测量和测量结果仿真是一种实现加工测量一体化的有... 提出了采用最小二乘法评定椭圆截面椭圆度误差的新方法。并通过对椭圆截面在位测量后的数据进行最小二乘法拟合、误差分离、测量结果实时仿真及误差补偿等处理 ,说明对非圆截面进行在位测量和测量结果仿真是一种实现加工测量一体化的有效方法。 展开更多

关键词 非圆截面 在位测量 椭圆度误差 加工测量一体化

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数控机床视觉在位测量CAI系统 被引量：2

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作者 夏瑞雪 卢荣胜 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第17期2041-2047,共7页

针对视觉探头的数控机床在位测量系统,以AutoCAD为开发平台,利用其最新的二次开发工具.NET API,使用C#编程语言,研究开发了一套计算机辅助测量(CAI)系统,该系统主要包括测量元素提取和识别、测量路径规划、测量NC代码生成、测量过程仿... 针对视觉探头的数控机床在位测量系统,以AutoCAD为开发平台,利用其最新的二次开发工具.NET API,使用C#编程语言,研究开发了一套计算机辅助测量(CAI)系统,该系统主要包括测量元素提取和识别、测量路径规划、测量NC代码生成、测量过程仿真、数据处理和测量结果比对等功能模块。在该CAI系统中,可根据测量任务,通过图形交互的方式生成优化的测量路径,并将其转换为驱动数控机床对工件进行自动测量的NC代码,然后对测量过程进行实时动态模拟,确保测量过程的正确性和安全性,并将测量值与设计值进行比对,提供测量报告。相关实例表明,该CAI系统能有效地提高测量效率,缩短产品的制造周期。 展开更多

关键词 数控机床 在位测量 视觉测量 计算机辅助测量

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大齿轮齿向误差的在位测量新方法研究 被引量：2

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作者 廖念钊 秦岚 王雪梅 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1994年第2期194-198,共5页

随着大齿轮加工技术的发展和对大齿轮精度要求的提高,在位测量加工过程中的大齿轮的各项主要参数并进行反馈修正,具有重要意义。因此,从理论上、原理上研究和开发上置式或旁置式齿向测量仪,是迫切的现实需要。在生产现场要完成大齿轮的... 随着大齿轮加工技术的发展和对大齿轮精度要求的提高,在位测量加工过程中的大齿轮的各项主要参数并进行反馈修正,具有重要意义。因此,从理论上、原理上研究和开发上置式或旁置式齿向测量仪,是迫切的现实需要。在生产现场要完成大齿轮的齿向误差在位测量,用传统理论及方法难以实现。为此,我们研究了如下新方法。 展开更多

关键词 齿轮测量 齿向误差 在位测量

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大齿轮齿形误差在位测量系统的研究 被引量：2

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作者 王代华 《重庆大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 1999年第2期6-11,共6页

介绍了一种基于采用测量头直线运动轨迹做基准在位检测大齿轮渐开线齿形误差方法而开发的测量系统的原理、结构、特点及精度分析等，并简要介绍了大齿轮齿形误差在位测量的仪器与方法的现状。

关键词 齿轮 计算机辅助测试 在位测量系统 齿形误差

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对称非球面镜的对比法独立在位测量和补偿磨削

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作者 李彬 席建普 +2 位作者 任东旭 赵则祥 赵惠英 《制造技术与机床》 北大核心 2019年第2期129-134,共6页

为提高大口径非球面镜磨削阶段的在位测量和补偿磨削精度,提出了具有独立在位测量框架的补偿磨削系统,对该系统的测量原理、测量框架和补偿方法进行了研究。首先介绍基于直线运动轴和长度计组成的测量框架以及对比法在位测量原理。以此... 为提高大口径非球面镜磨削阶段的在位测量和补偿磨削精度,提出了具有独立在位测量框架的补偿磨削系统,对该系统的测量原理、测量框架和补偿方法进行了研究。首先介绍基于直线运动轴和长度计组成的测量框架以及对比法在位测量原理。以此测量原理为基础,介绍了具有独立在位测量框架的磨削系统,并提出了基于砂轮磨削路径的测量基准路径生成方法;采用180 mm口径K9镜片进行了在位测量,并与Taylor Hobson PGI1250进行了交叉对比测量试验,验证了所构建在位测量框架的可靠性。采用样条拟合和共轭法来生成补偿路径。通过300 mm口径熔石英材料对称非球面镜的磨削试验,进行了在位测量和补偿磨削的验证。通过补偿磨削,将面形精度由35μm提高至4μm;与Taylor Hobson PGI1250的测量结果进行了交叉对比,试验结果表明所提出的独立在位测量框架测量结果可靠,补偿磨削效果稳定可靠。 展开更多

关键词 独立测量框架 在位测量 补偿磨削 非球面镜

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基于精密球面磨床的球度在位测量方法 被引量：2

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作者 刘冰 许黎明 +2 位作者 柴运东 许开州 李冬冬 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第1期66-70,共5页

提出了一种基于精密球面磨床的球度在位测量方法.在精密球面磨床上建立测量基准和自动测量方法,利用经纬法测量球面被测点的半径偏差及对应的经度和纬度,根据最小二乘法建立最小二乘球的球心坐标和半径的数学模型,并通过实际测量点与最... 提出了一种基于精密球面磨床的球度在位测量方法.在精密球面磨床上建立测量基准和自动测量方法,利用经纬法测量球面被测点的半径偏差及对应的经度和纬度,根据最小二乘法建立最小二乘球的球心坐标和半径的数学模型,并通过实际测量点与最小二乘球拟合所得最小二乘球对比,实现了球度误差的在位测量.结果表明,所测指标满足用户要求,所测球度误差与千分尺测量方法的结果相符,从而验证了球度在位测量方法的可行性. 展开更多

关键词 最小二乘球 球面磨床 球度 在位测量

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三偏心蝶阀密封面在位测量的点云数据处理方法 被引量：7

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作者 彭娉 陈时健 +3 位作者 任利杰 于新海 陈尚书 李锦 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第12期30-38,共9页

三偏心蝶阀依靠蝶板和阀座密封面的充分面接触实现零泄漏的密封效果,而密封面的加工制造精度对密封性能有着至关重要的作用。现有的密封面测量主要依赖离线测量的方式,存在着测量基准不统一、二次装夹造成的测量误差等问题。本文提出了... 三偏心蝶阀依靠蝶板和阀座密封面的充分面接触实现零泄漏的密封效果,而密封面的加工制造精度对密封性能有着至关重要的作用。现有的密封面测量主要依赖离线测量的方式,存在着测量基准不统一、二次装夹造成的测量误差等问题。本文提出了密封面精密在位测量技术以及原始点云数据处理方法。针对被测密封面,提出波谷-聚类算法和考虑约束条件的法矢-曲面拟合算法,得出密封面的关键参数和加工误差。该算法较最小二乘法等算法在相对求解精度上提高了60%以上。现场在位测量的三偏心蝶阀密封面锥角与三坐标仪测量结果的相对误差仅为0.43%,满足测量相对误差±0.5%的要求,密封面在位测量技术的测量精度得到了有效验证,为今后高端阀门的精密测量提供了可靠的技术手段。 展开更多

关键词 在位测量 点云处理 曲面拟合 法矢

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化学机械抛光机的抛光盘面形在位测量研究 被引量：2

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作者 马堃 金洙吉 +2 位作者 董志刚 朱祥龙 康仁科 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2021年第6期49-52,共4页

化学机械抛光机是加工光学元件的主要设备,抛光盘面形是影响抛光机加工精度的重要技术参数。现有的抛光盘面形测量主要依赖离线测量的方式,存在着测量基准不统一、二次装夹引发变形等问题。针对上述问题,提出了一种抛光盘面形在位测量方... 化学机械抛光机是加工光学元件的主要设备,抛光盘面形是影响抛光机加工精度的重要技术参数。现有的抛光盘面形测量主要依赖离线测量的方式,存在着测量基准不统一、二次装夹引发变形等问题。针对上述问题,提出了一种抛光盘面形在位测量方法,搭建了抛光盘面形在位测量系统。经过误差分析将测量误差分离成为平行度误差与直线度误差两部分,通过垫调整片的方式将平行度误差从0.043 mm减小到0.015 mm,再通过z向补偿的方式将测量误差进一步减小到0.006 mm。分别利用抛光盘面形在位测量系统和三坐标测量机对直径200 mm的检测件进行了测量,两种测量方式的结果显示:抛光盘面形在位测量系统的测量误差在0.003 mm之内。抛光盘面形在位测量系统的测量精度得到了有效验证。 展开更多

关键词 化学机械抛光 抛光盘面形 在位测量

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光学非球面超精密切削的在位测量及补偿加工 被引量：2

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作者 张亮 郭曦鹏 +4 位作者 王定文 徐闻 刘坚 黄帅 尹韶辉 《金刚石与磨料磨具工程》 CAS 北大核心 2022年第1期18-22,共5页

开发一种采用接触式测头与电容式位移传感器相结合的在位测量装置及非球面测量与补偿加工软件,进行C3604黄铜球面及非球面的单点金刚石超精密切削加工,并开展在位测量及补偿加工试验。补偿加工后,经在位测量系统测量,球面面形精度PV达到... 开发一种采用接触式测头与电容式位移传感器相结合的在位测量装置及非球面测量与补偿加工软件,进行C3604黄铜球面及非球面的单点金刚石超精密切削加工,并开展在位测量及补偿加工试验。补偿加工后,经在位测量系统测量,球面面形精度PV达到231.4 nm,非球面面形精度PV达到206.3 nm;与离线测量结果比对,结果分别相差3.0 nm和7.0 nm,验证了在位测量系统测量的精确性和补偿加工的有效性。 展开更多

关键词 非球面 超精密加工 在位测量 补偿加工

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