国家自然科学基金(51275350)
- 作品数：11 被引量：145H指数：6
- 相关作者：曲兴华张福民刘柏灵李睿刘本德更多>>
- 相关机构：天津大学国网河北省电力公司杭州海康威视数字技术股份有限公司更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金国家教育部博士点基金天津市自然科学基金更多>>
- 相关领域：自动化与计算机技术机械工程电子电信金属学及工艺更多>>
- 工业机器人运动学参数标定误差不确定度研究被引量：41
- 2014年
- 为研究机器人末端定位不确定度分布规律,采用不确定度误差的评价方法对工业机器人标定方案得到的运动学参数进行了分析。采用基于各轴单独旋转拟合空间曲线的方法,解算获得运动学参数模型。在机器人标定模型的基础上,分析出各项运动学参数标定结果的不确定度。分析了各轴关节转角θ对不确定度的影响规律,并实验研究各轴在标定或者动态测量过程中,测量点数及测量角度等条件对测量不确定度的影响。推导出机器人末端位置误差不确定度的计算方法,并分别以机器人某一固定姿态和固定路径为例,研究了机器人末端位置误差的不确定度。采用激光跟踪仪做为闭环测量设备,实验验证了单轴运动空间曲线拟合方法,可有效地估计在整个机器人工作空间内的运动误差不确定度分布,标定后在x、y、z 3个方向上定位不确定度分别为0.356 mm、0.582 mm和0.524 mm。
- 李睿曲兴华
- 关键词：机器人过程能力指数
- 成像前光学调制系统的设计与应用
- 2015年
- 建立了成像前光学调制系统,利用移相莫尔条纹的产生原理,实现了调制臂子系统的匹配和校准;研究了调制臂子系统的标定方法,以建数字微镜器件(DMD)的寻址坐标和电荷耦合器件(CCD)图像平面坐标之间的对应关系;提出了基于成像前光学调制系统的Sobel边缘检测方法,避免了冗繁的软件卷积运算;最后,针对三维形貌测量中用到的回光标记点进行Sobel边缘检测实验。实验结果表明:基于成像前光学调制系统的Sobel边缘检测方法,将原本17 N次的软件加法运算减少为3 N次,原本20 N次的软件乘法运算减少到2 N次,有效地提高了处理器的运算效率。
- 赵首博曲兴华冯维陈喆郑世伟
- 关键词：边缘检测视觉检测
- 基于组合测量的机器人运动误差特性分析及定位补偿技术被引量：9
- 2014年
- 研究了机器人各轴运动角度误差的测量与控制补偿技术.讨论了各因素对运动角度误差影响的显著性,独立分析了电机运动控制误差和关节连杆变形误差模型.设计了双轴正交惯性测量方案,通过预先测量机器人各轴运动范围回转角度误差,得到机器人运动空间几何误差分布,基于多元统计学分析确立了不同因素对运动角度误差的影响系数,基于正交多项式拟合建立了各轴定位误差分布模型,在机器人运行前利用该模型计算误差补偿量,控制机器人进行定位补偿.同时,对所提出的机器人各轴运动误差分布规律和正交多项式拟合方法进行了分析,并使用激光跟踪仪测量验证了机器人末端定位精度的补偿效果.研究结果表明,通过对机器人自身性能的研究和补偿可以提高机器人控制精度.
- 李睿曲兴华
- 关键词：机器人误差补偿
- 基于激光二维扫描的船模航行轨迹测量系统被引量：1
- 2015年
- 为了实现对船模航行轨迹及其漂角信息的自动测量,设计了一套基于激光二维扫描仪的船模航行轨迹实时测量系统,主要包括激光二维扫描仪、三维电子罗盘、无线通信模块、数据采集及处理软件4个部分。扫描仪固定在河道岸边对船模靶标进行实时测量获得船模的位置信息,电子罗盘固定在船模上实时监测船模的俯仰、翻滚、航向角信息,两部分数据分别通过以太网通信与无线模块传输回计算机。基于MFC架构数据处理软件系统,设计靶标数据处理算法,综合两部分数据对船模靶标中心进行实时拟合与补偿,并在交互界面上实时绘制出船模航行轨迹,计算其漂角数据。实验结果表明,测量系统可以在较大测量范围内满足现场测量±8 mm的精度要求,准确绘制出船模的航行轨迹,为船模通航试验的检测与控制等研究提供了很好地试验方法。
- 张婷张福民曲兴华职广涛刘本德安慰宁
- 关键词：以太网通信无线通信
- 激光雷达单目视觉目标点跟踪系统设计（英文）被引量：5
- 2018年
- 应用激光雷达对空间中的某点进行定位,需要设计目标点跟踪系统,来捕获目标点的位姿角度信息,并反馈给转台进而控制转台调节激光方位以指向目标点.为完成对目标跟踪系统的设计,编写了相机获取目标点图像坐标程序,得到目标点角度信息程序以及对转台的反馈控制程序.最终,搭建了目标跟踪系统,进行激光雷达空间定位相关实验.实验结果表明:对于目标跟踪系统,针对于初始光点与目标点处于同一竖直目标成像面的情况,在测距范围为1~15 m的情况下,其水平定位误差不超过6.6 mm,垂直定位误差不超过7.8 mm,且垂直定位误差总是高于水平定位误差.该系统应用于激光雷达对空间中某点的定位,基本满足定位精度的要求.
- 吴博文张福民曲兴华张桐裴冰
- 关键词：单目视觉激光雷达
- 二维搜索与梯度重心相结合的光条提取方法被引量：6
- 2016年
- 为了在线结构光三维形貌测量中快速准确提取光条的中心位置,保证测量精度,研究了一种基于二维搜索与梯度重心相结合的光条中心提取方法。首先,分析了图像中光条的几何特征和灰度分布特点,采用二维搜索的方法对光条中心进行初步定位;然后,采用自适应阈值法确定光条边界的精确位置;最后,采用梯度重心法对光条中心进行精确定位,得到光条中心的精确位置。该方法单幅图像光条提取时间控制在0.03 s以内,提取误差(3σ)为0.1 pixel,在60 mm×60 mm的测量范围内,测量精度优于30μm,满足了测量对精确性和实时性的要求,解决了实验中存在的局部过曝的问题,具有较强的适应能力。
- 梁保秋张福民冯维曲兴华
- 负载对工业机器人末端定位精度影响的分析被引量：6
- 2015年
- 在工业机器人末端夹持测量或加工设备时,引入设备的重量会对机器人的运动性能造成影响,尤其是引入设备的质量较大时,机器人的负载效应比较明显,会影响机器人的末端定位精度。在高精度测量和加工条件下,应当充分考虑负载对机器人的影响。文章从工业机器人的六个轴与关节臂特性入手,分析了负载影响机器人末端定位精度的主要作用方式,建立了机器人各个轴受负载影响的误差模型,并设计实验加以验证。实验结果表明提出的误差模型能较为准确的反映出负载对工业机器人末端定位精度的影响。
- 刘本德曲兴华张姝颖林德欣
- 关键词：工业机器人
- 一种色度自适应投影标记点的选取方法被引量：1
- 2015年
- 近年来,对物体的颜色显现力、光源光谱功率分布和自身表面反射光谱三者的定量关系方面的研究备受大家关注。在三维扫描测量领域,由于颜色特征具有反映物体材料和纹理等丰富信息的优势,提出了一种主要由彩色相机、投点光源和PC机组成的色度自适应投点仪结构,其中数字微镜(DMD)作为投点光源的核心元件用于调制R,G,B三个LED光源的光谱功率分布。然而主动式标记点的颜色显现力因受未知反射光谱投影接受面的影响,其颜色特征往往难以识别和区分。为了提高投影标记点与不同反射光谱的投影接收面作为背景的分辨力,描述了一种色度自适应投影标记点的选取方法。在高维线性反射光谱建模的基础上,用光谱响应的方法对彩色投点仪设备特征化,以解决三通道彩色相机设备特征化精度低的问题。并通过样本训练为高维线性反射光谱的求解提供条件约束。继而,在CIE1931色度坐标空间下,选取与投影接收面背景色度坐标欧氏矩最大的色度坐标点。根据投点仪设备特征化结果,推导其LED最优设定值。最后,采用24孟塞尔色卡作为被投影对象,主动标记点与色块的色差作为其颜色显现力的评价参数,通过与激光二极管投点仪做对比性实验。实验结果表明对各不同色度的投点接受面,提出的色度自适应投影标记点的选取方法均有较好表现。
- 赵首博张福民曲兴华郑世伟陈喆
- 关键词：色差
- KUKA工业机器人位姿测量与在线误差补偿被引量：67
- 2017年
- 工业机器人因其良好的重复定位精度而被广泛应用于堆垛、搬运、焊接等工业领域,但其绝对定位精度低,限制了其在高精度制造领域的应用。通过构建工业机器人误差测量与在线补偿闭环控制系统,对工业机器人的误差进行在线补偿。该方法综合考虑了几何参数和非几何参数引起的误差,提高了其位姿精度。研究基于KUKA机器人传感器接口(Robot sensor interface,RSI)进行位姿误差补偿的性能。通过研究KUKA机器人末端姿态的表示方式,提出一种基于激光跟踪仪测量工业机器人末端姿态的方法,并设计试验研究机器人在其工作空间的位姿误差特点。对搭建的闭环控制系统进行位姿误差补偿试验验证了该系统的位姿补偿效果。试验结果表明,经过第二次在线误差补偿后,其绝对定位精度由原先的0.628 mm提升到0.087 mm,姿态精度接近0.01°。
- 史晓佳张福民曲兴华刘柏灵王俊龙
- 关键词：工业机器人位姿精度激光跟踪仪
- 一种轴孔自动测量系统的溯源方法的研究被引量：2
- 2015年
- 以研制的轴孔内径自动测量系统为实验对象,为了实现测量结果的量值溯源,分析了系统结构,从而得到系统存在的主要系统误差源和随机误差源,包括定位误差、测量误差、安装误差、轴向跳动和径向跳动误差。建立了系统的误差理论模型,并设计校正方案,以环规和三坐标测量机等仪器为标准,得到这些误差值,从而对测量结果进行校正。测量584 mm环规的实验表明,研制系统与激光跟踪仪测量结果一致,内径差值在10μm以内,验证了对各项误差源溯源方法的有效性。
- 贾果欣熊星庭刘柏灵
- 关键词：自动测量系统
