六自由度机械臂参数校准不确定度评定方法

六自由度机械臂的结构参数校准对其定位精度影响较大, 为了评价其参数化校准效果,采用蒙特卡洛法建立了六自由 度机械臂参数校准不确定度评定模型。 首先, 根据空间坐标系的几何转换关系建立六自由度机械臂结构参数校准模型, 分析 主要误差来源对校准参数的影响,建立各校准参数的不确定度分量的函数关系; 其次, 采用现场校准数据集的抽样统计, 分析 各不确定度分量的概率密度函数,获得真实分布规律; 最后, 采用蒙特卡洛法建立各校准参数的不确定度分量与机械臂模型 之间的数学关系, 通过大规模随机数值模拟, 实现机械臂校准不确定度的评定。 为了验证本文方法的有效性, 利用激光跟踪 仪对六自由度机械臂进行了校准实验。 结果表明, 当采用正则化方法进行机械臂校准时,各坐标轴的相对扩展不确定度分别 优于 0. 542 2% ,1. 325 9% , 0. 015 4% 。     

基于点特征的单目视觉位姿测量算法

针对位姿求解过程中存在的解不唯一、选解难和解的精度不高等问题,提出一种基于点特征的单目视觉位姿测量算法。首先,根据共面4个特征点之间的位置关系,分别对平行和相交两种情况进行分析;其次,根据特征点的空间坐标、图像坐标和空间位置关系,推导出世界坐标系中3个坐标轴上的向量变换到摄像机坐标系中的单位向量,进而求解出物体相对于摄像机的初始位姿;最后,用LM算法对初始位姿进行优化,得到最终位姿。实验结果表明:文中算法的合成误差为0.54 mm;现有的EPnP算法、两点一线算法和P3P算法的合成误差分别为1.28、1.52和4.26 mm;文中算法的合成误差分别减小了57.8%、64.4%和87.3%,优于现有的EPnP算法、两点一线算法和P3P算法。     

基于激光扫描仪的点云配准方法

针对激光扫描仪实际扫描得到的不完整点云配准困难问题,提出了一种基于对应点对的配准方法。通过激光扫描仪进行实验,得到被测工件的实测点云数据,基于Visual Studio软件配置Point Cloud Library环境,对实测模型与理想模型的点云配准进行研究。首先对实测点云数据进行体素滤波以及均匀下采样的预处理;其次通过对应点对的方式进行对齐为后续精细配准提供较好的变换初值,后基于ICP算法实现点云配准精配准;最终以均方根误差作为点云配准精度评价指标对配准结果进行评价。借助CloudCompare软件对配准结果进行直观展示分析可知,在实测工件本身存在不绝对光滑的情况下,配准的均方根误差可控制在0.62 mm,表明该方法对于不完整点云的配准效果较好。     

基于蒙特卡罗法的冲击力溯源系统不确定度评定

利用蒙特卡罗方法对多变量的冲击力溯源系统进行不确定性量化评定。该方法首先建立冲击力溯源系统各不确定变量的表征模型;再根据抽样空间相邻迭代解的误差限,建立样本量的适应度函数;最后利用适应度函数使冲击力测量模型的输入变量最佳逼近总体分布。为了验证该方法的有效性,利用该方法对冲击力溯源系统进行不确定度评定,评定结果表明,在95%的置信水平上,冲击力溯源系统的相对扩展不确定度优于0.818%,其不确定性主要来源于落锤上表面加速度分布不均匀和横向偏摆。     

制动间隙自调臂单向离合器的测试技术研究

提出了一种汽车自调臂的单向离合器性能测试方法。构建了自调臂自调功能有效性与蜗杆轴作用在单向离合器上的正、反转力矩之间的模型关系。根据该模型计算出理想条件下不同结构型号自调臂的正、反转调整力矩的理论值,再利用设计的不确定度达到±0.1N·m的调整力矩测试装置检测各型号自调臂的正、反转力矩的测试结果。通过比对理论值与测试结果来验证被测自调臂的单向离合器的性能质量。目前工程上常用调整力矩经验值比对法来判断自调臂单向离合器的性能,而不同型号自调臂单向离合器的调整力矩不同,厂家提供的经验值将不能作为统一的评定标准。对5种已知设计参数的合格自调臂进行实验,实验表明,各型号调整臂的调整力矩的正、反转测试值都在其理论值的范围内。提出的单向离合器测试方法获得的评定结果完全符合国内标准要求,检测方法可靠。     

基于参数辨识的力传感器动态校准方法

力传感器动态校准通常采用静态指标分析方法,很难评价其结构参数对模型时变特性的影响,为此提出一种力传感器动态校准方法。针对被校准力传感器的结构特征建立参数化数学模型,分析动态激励与结构响应之间的频域传递关系;利用最小二乘法对传递函数的频谱特性进行解析,实现模型参数的辨识;采用频率分析法建立传递函数的频域几何关系式,实现动态校准模型的稳定性评价。采用落锤式冲击力校准装置验证所提方法,结果表明该方法能以较小的标准差辨识被校准力传感器的结构参数,也能依据相位裕量和幅值裕量判断动态校准模型的稳定性。     

动态力计量建模与分析方法综述

针对动态力计量中大规模复杂数据分析与处理难度大的问题,本文从原理性和实用性角度,系统地对动态力的标准激励源、校准仪表建模方法、动态时频域评价和测量不确定度评定等进行了综述讨论。梳理了数据建模和评价在动态力校准、量值溯源与传递等关键计量链路中的作用。为动态力计量数据评价机制的建立提供了一定的理论基础。     

串联式制动阀静特性仿真及测试方法研究

针对串联式制动阀结构特征及静特性工作机理,基于AMEsim建立参数模型,分析结构参数对其性能影响;以行业标准为依据,结合工作机理及仿真参数,优化测试方法,设计线性模拟负载机构真实复现实车制动状态下静特性响应流程;结合高精度数据采集系统,以LabVIEW为平台开发测试软件,研制了一套静特性测试系统。对比分析仿真结果与实测数据,引入测试系统分析(MSA)方法,验证模型与系统的可靠性。实验数据表明:研制的测试系统测量能力指数Cg大于1.67,系统精确度指标均小于30%,符合新设备验收及静特性测试要求。     

基于线激光扫描的基准孔检测与定位方法

为了满足尖端制造领域中大部件的数字化钻孔与装配需求,利用线激光扫描仪和工业机械臂提出了基准孔自动检测与 定位系统及方法。 首先,对基准孔三维点云进行孔底点云插值补偿,采用双向梯度约束算法实现了基准孔的粗略边缘特征点提 取;然后,针对提取的边缘特征点,采用基于角度判断的细化算法和基于平面拟合的压缩算法,实现了边缘特征点的精细化提 取;最后,对边缘特征点进行空间圆参数化,得到了孔径和孔距,实现了基准孔的检测与定位。 实验结果表明:该方法对基准孔 的检测精度和定位精度(相对误差)分别为 1. 77% 和 0. 24% ,优于传统方法的 2. 77% 和 0. 46% ,能够满足生产制造中大部件的 数字化钻孔与装配要求。     

基于TDLAS的CO2高温高压谱线参数测量研究

气体谱线参数的准确性对于应用可调谐半导体激光吸收光谱技术(TDLAS)开展燃烧流场参数的精确测量十分重要。针对目前谱线数据库参数在高温高压环境的不确定性,以主要燃烧产物CO₂作为目标气体,开展了CO₂高温高压谱线参数测量研究。设计了耐高温高压气室,在三段管式炉上搭建了一套气体谱线参数高温高压校准装置,以分布反馈式(DFB)半导体激光器作为光源,对中心频率4 988.655 cm^-1的CO₂吸收光谱进行了测量,获得了373～673 K温度范围内,1～3 atm多个压强下的纯CO₂高温高压吸收光谱,经过Voigt线型拟合等数据处理,得到了线强、自展宽系数、温度指数等谱线参数,与HITRAN2016数据库对应的参数进行对比,线强相对误差在-8.6%～-2.4%,线强不确定度约为4.1%,自展宽系数相对误差在-8.8%～2.1%,所测数据对现有的谱线数据库起到了修正和补充。