视觉测量中光学测头姿态估计方法

基于光学测头特征点成像的单机视觉坐标测量系统具有测量空间大、测量精度高及可进行现场测量等优点,是替代传统的大型坐标测量机的最有发展前途的技术方案之一.为实现该测量方法,必须先解决光学测头姿态估计问题,为此,提取一种利用SVD与矢量观测值的姿态确定方法.首先,通过基于SVD的5点优化算法确定特征点的空间坐标;然后,利用特征点的测头坐标和空间坐标建立关于测头坐标矢量、像机坐标矢量的矩阵方程,优化求解矩阵方程确定光学测头(测头坐标系)相对于像机坐标系的姿态.该算法利用所有数据冗余信息,提高了测量系统的精度和稳定性.实验证明,该算法切实可行,系统的单点重复性及测量不确定度<0.1 mm.     

三坐标测量机测头系统的误差分析与修正

测头是三坐标测量机的关键部分,其动态性能对测量机最终测量结果有直接的影响。为了提高三坐标测量机测头的测量精度,以触发式测头系统为主,研究了测头系统动态误差的构成,分析了测头预行程误差来源及影响因素,提出了将测头直径动态标定与微平面补偿法相结合的方法对测头直径进行补偿。通过对凹轮轮廓进行测量,并在逆向工程软件中对测头直径补偿前后进行对比。结果表明,该方法对测量机测头直径有较好的补偿效果,具有一定的应用价值。     

叶片模的在线检测

通过对叶片模的在线检测技术研究，提出了一种具有测头半径三维补偿并适合于自由曲面工件的在线检测方法，并对该方法进行了精度分析。设计了用于数控测量的软件。     

叶片模的在线检测

通过对叶片模的在线检测技术研究，提出一种具有测头半径三维补偿适合于自由曲面工件的在线检测方法，并对该方法进行了精度分析，设计了用于数控测量的软件。     

基于iGPS和机器人的大尺寸接触式测量系统

针对传统大尺寸复杂曲面特征点坐标测量过程中存在的被测工件与测量系统进行坐标系统一时会存在较大偏差、被测工件在测量过程中易产生移动和深孔中心位置点无法准确测量等问题,设计了一种用于大尺寸复杂曲面特征点的坐标测量系统。首先,对手持框架和探针的结构进行了设计,使用iGPS定位系统和工业机器人搭建了测量系统。然后,采用微平面法对探针测头进行了补偿。测量系统可同时实现对大尺寸曲面上特征点三维坐标的自动化测量和动态测量。实验结果表明:采用微平面法的测头补偿误差不超过±0.2mm,深孔中心位置点的测量精度在±0.2mm左右,测量系统不确定度为0.279mm。测量系统可实现大型复杂曲面坐标的动态跟踪测量,且适用于带有深孔特征的曲面测量。     

模拟测头在齿轮测量中心上的应用研究

本文简单介绍了测头的分类．经过比较,选用了某一型号的模拟测头．经过该测头在齿轮测量中心上的实验研究,设计出了一块模拟测头接口卡．该卡解决了模拟测头信号的解调与处理以及传感器值的读取与存储的问题．经过对采集到的测头数据进行分析可知该卡能够达到整个系统的性能要求．     

基于双测头组合的未知自由曲面自适应采样

在逆向工程中为了准确、快速、合理地获取未知自由曲面的表面数据,提出一种基于双测头组合的非接触式自适应采样方法.并列组安装2个点激光测头,分别为前端测头和后端测头,利用遮光布阻挡反射光消除两测头之间的测量干扰.在逐行采样过程中,在扫描方向上前端测头用于探路测量,系统实时地对探路测量数据进行处理与曲线拟合,根据拟合曲线的曲率特征为后端测头规划合理的采样间距,后端测头以探路结果为指导完成自适应采样.在测量截面进给方向上,通过截面间夹角分析,自适应地细分测量截面.仿真与实验结果表明,该方法能根据曲面特征合理地布置采样点,能有效提高曲面数字化的效率与精度,为模型重建提供合理的测量数据.     

三维扫描测头的标定方法

为降低三维扫描测头中标定方法对测量系统定位精度的要求,提出了一种三维扫描测头标定方法,设计了一种最小二乘迭代算法及迭代数据筛选算法,实现了三维扫描测头高精度高效率的标定.为验证该三维扫描测头标定方法的稳定性与精度,设计若干组标定仿真实验,测试各类误差对于三维扫描测头标定结果的影响.结果表明:该三维扫描测头标定方法对于三维扫描测头标定过程中定位精度没有要求,对于测量机误差及扫描测头探测误差不敏感,三维扫描测头坐标系单位向量精度达0.000 01,完全满足三维扫描测头标定要求.     

误差分离法实现直线度误差的在线测量

对直线度误差的在线测量采用误差分离技术进行了理论研究和实验研究，验证了三测头误差分离的数学模型是可靠的，实验结果是令人满意的，并进行了误差分析。     

单目视觉坐标测量方法

为了解决现代化生产中对高精度、大尺寸、三维整体现场在线测量技术的需求问题,提出了一种基于光学测头成像的单目视觉坐标测量方法。该方法以光学测头上的光学特征点作为成像目标,利用单个摄像机获取测量信息。测量过程中,通过分析光学测头上光学特征点的二维成像坐标,利用特征点之间已知的几何约束知识和摄像机的透视投影模型,建立特征点与对应像点的求解关系。通过基于奇异值分解的位姿优化算法确定特征点的空间位置坐标。根据特征点与测尖间已知的位置约束关系确定被测点的空间坐标,从而实现坐标测量目的。测试实验结果表明,该方法切实可行,系统的测量不确定度小于0.32mm。     

基于双测头组合的未知自由曲面自适应采样

在逆向工程中为了准确、快速、合理地获取未知自由曲面的表面数据,提出一种基于双测头组合的非接触式自适应采样方法.并列安装2个点激光测头,分别为前端测头和后端测头,利用遮光布阻挡反射光消除两测头之间的测量干扰.在逐行采样过程中,扫描方向上的前端测头用于探路测量,系统实时地对探路测量数据进行处理与曲线拟合,根据拟合曲线的曲率特征为后端测头规划合理的采样间距,后端测头以探路结果为指导完成自适应采样.在测量截面进给方向上,通过截面间夹角分析,自适应地细分测量截面.仿真与实验结果表明:该方法能根据曲面特征合理地布置采样点,有效提高曲面数字化的效率与精度,为模型重建提供合理的测量数据.     

车床直线运动误差测试新技术的应用研究

本文阐述用序贯双测头法测量车床直线运动误差的原理,并给出了该方法与其他测试方法(水平仪法、三坐标法、激光干涉法)的对比试验洁果。大量试验结果表明:序贯双测头法的测量精度和测试效率都远远高于其它方法。该方法不仅能测量车床直线运动误差,而且为工件直线度误差在线测量提供了新的测试手段,很有开发应用前景。     

高精度多功能线材在线定长系统

本文提出的定长系统是光学、电子、精密机械和单片微型计算机一体化的在线计量系统,并兼有测长等多功能。它通过光电传感器装置检测线材的长度信息,利用单片微型计算机系统进行实时数据处理和在线自动控制。实验结果表明,该系统具有高精度、在线测量等优点,测量精度达到0.5％。     

一种非接触式的精密主轴回转误差测量系统

基于双测头误差分离法设计一种易于携带、非接触式测量、能够实现在线测量和监控、适应多种工况的精密主轴回转误差测量系统。为此,以VC＋＋为软件平台,实现整个系统的软硬件连接、数据采集、数据处理和数据保存等功能。最后通过硬件搭建完成了对一种加工中心主轴的测量实验,证明了此精密主轴回转误差测量系统的可行性和可靠性,并且通过对所得实验数据的分析得到了一定的结论。     

镀锌钢丝在线测重的研究

本文叙述了镀锌钢丝在线测重系统的原理及组成.本系统采用8031单片微型计算机控制各部分工作,可自动完成镀锌钢丝的动态称重,通过实验和理论研究,对测量精度进行分析,为多根镀锌钢丝在该系统同时测重的开发创造了条件.     

三坐标测量机测头的校正方法和误差分析

三坐标测量机的测头是坐标测量机的关键部件,主要用来触测工件表面。为确保测量机的测量精度和测量效率,现通过对三坐标测量机测量系统接触式测头结构特点的分析,并对测头校正时所产生的误差进行分析探讨,提出了测头直径有效的校正和使用方法,从而获得最佳的有效工作长度和测针刚性,提高了测量精度。     

一种共聚焦激光测头轴线位置标定方法研究

针对在非接触式坐标测量机上所用激光测头轴线位置需要标定这一工程需要,通过测量标准圆弧,提出了一种最小距离评价方法,该方法在评价函数取得极小值的时候可以有效标定激光测头轴线的初始参考零位。实验结果验证了该方法的有效性与可靠性。     

大型圆柱件圆柱度误差测量方法研究

本文详细论述了大型圆柱件圆柱度误差的测量方法。该测量方法通过安装在V型支承上的直角激光扫描测头,对被测大型工件界面进行扫描测量,可测得大型圆柱工件截面内接三角形的变化量,经最小二乘圆柱处理,可得到大型圆柱工件的圆柱度误差。     

基于可变向测头的未知自由曲面数字化测量

为了消除曲面倾斜对点激光测头测量精度的影响,针对连续的未知自由曲面,提出一种基于可变向测头的数字化测量方法.设计一种摆动机构安装点激光测头,使测头方向可以在一定范围内变动.在测量过程中,首先使测头竖直,对被测曲面进行等间距逐行扫描,并对扫描数据进行及时处理与曲线拟合,根据拟合曲线外法线与X轴正方向所成角度α值的大小,找出α∈[0°,60°)、α∈(120°,180°]的曲线段所在位置.一次扫描结束后,将测头向左倾斜,对α∈[0°,60°)的曲线段进行二次测量,将测头向右倾斜,对α∈[120°,180°)的曲线段进行二次测量.通过多次测量数据组合,获得被测曲面的整体形貌数据.实验结果表明,该方法能够有效实现α∈[0°,180°)的未知自由曲面的数字化测量,同时保证测量精度.     

非接触式回转体测量系统的路径规划

非接触式回转体测量系统,以三坐标测量仪为平台,在其基础上设计高精度转台带动工件回转,以光电非接触式位移传感器为测头,通过三坐标带动测头移动实现回转体的内外径测量。对于复杂外形的工件,测头的运动路径对测量效率和测量精度都有较大影响,针对多个台阶面的回转体测量过程中的路径规划开展研究,分析测头的运动路径对测量精度的影响,通过蚁群算法对测头的运动路径进行规划。实验表明,蚁群算法相对比较稳定,对于回转体零件的测量精度达到5μm,测量效率也有明显优势。