国家自然科学基金(50805105)
- 作品数：12 被引量：145H指数：8
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- 机器人柔性坐标测量系统现场校准技术研究被引量：15
- 2010年
- 机器人柔性坐标测量系统能够实现大型工件尺寸在线快速测量,是自动化生产线的关键质量监控设备。现场校准技术是柔性坐标测量系统的关键技术之一,校准精度直接影响系统测量精度。现场精确建立机器人末端工具坐标系与视觉传感器坐标系形成的手眼关系、机器人运动学模型参数以及机器人基坐标系是现场校准的主要内容。通过设计中间靶标,利用激光跟踪仪直接测量的方法建立手眼关系,其转换精度不受机器人运动学误差影响;设立校准球体,实现基于距离不变模型的连杆参数现场快速校准;根据机器人正向运动学模型和激光跟踪仪的测量,利用基于奇异值分解的配准方法求解转换矩阵,高精度地建立机器人基坐标系。经过激光跟踪仪一次校准后,测量系统可利用基准球体实现机器人快速在线校准,减小模型参数变化对测量系统精度的影响。试验证明,校准后的测量系统整体误差低于0.2mm。
- 刘常杰段宇王一叶声华
- 关键词：工业机器人视觉测量现场校准奇异值分解
- 工业机器人视觉测量系统的在线校准技术被引量：18
- 2011年
- 汽车车身总成、分总成的加工过程中应用工业机器人视觉测量系统对关键尺寸进行在线实时监测.机械臂及环境温度变化导致杆件和关节热膨胀变形,造成测量结果产生温度漂移.本文提出了一种在线校准方法.首先根据机器人的D-H正向运动学模型和微分运动学模型建立末端关节坐标系的定位误差模型,然后结合轴动实验并利用多元线性回归方法确定受温度变化影响最为显著的机器人连杆参数,最后建立基于基准球的温度误差补偿模型.现场测量数据表明,该方法能将温度变化引起的测量误差控制在0.05 mm左右,并且适应生产线的正常节拍.
- 王一刘常杰杨学友叶声华
- 关键词：工业机器人视觉测量温度漂移多元线性回归
- 通用机器人视觉检测系统的全局校准技术被引量：25
- 2009年
- 介绍了基于通用机器人的车身在线柔性视觉检测系统的工作原理和在复杂现场环境下使用激光跟踪仪和测量臂进行全局校准的实用方法。基于测量姿态的全局校准方法,利用机械约束将传感器坐标系和靶标坐标系统一起来,实现测量姿态时传感器坐标系与系统基准坐标系的坐标转换。基于机器人运动学模型的全局校准方法,利用机器人末端关节位姿可通过正向运动学获知的特点,在现场构建机器人基坐标系,并通过坐标变换获得与机器人运动精度无关的手眼关系,实现任意姿态时的全局校准。实际测量结果表明,应用两种校准方法后系统的重复性精度都十分理想,测量装置重复测量标准差和系统重复测量标准差分别为0.07mm和0.13mm,能够满足在线监控白车身加工尺寸变化的精度要求,系统进行坐标测量时的误差分别为±0.2mm和±0.8mm。
- 王一刘常杰任永杰叶声华
- 关键词：通用机器人视觉检测全局校准激光跟踪仪运动学模型
- 基于视觉检测站线结构光传感器的标定方法被引量：8
- 2010年
- 将一种基于交比不变性的标定方法应用于工业现场,实现对白车身柔性激光视觉检测站中线结构光视觉传感器的现场标定。利用平面靶标在传感器测量空间内自由移动,结合其数学模型,实现传感器中摄像机的标定;利用透视投影交比不变性获取标定特征点实现对传感器的现场标定。实验结果表明:该方法标定精度高,传感器测量标定精度完全满足白车身测量精度要求。
- 段宇刘常杰劳达宝叶声华
- 关键词：线结构光视觉传感器平面靶标交比不变性
- 工业机器人视觉检测系统的现场标定技术被引量：4
- 2010年
- 介绍了基于通用工业机器人柔性在线视觉检测系统的坐标测量原理。为了获得封闭和准确的系统坐标变换链,以MD—H模型为基础建立了机器人的距离精度校准模型,同时,对多个校准点运用奇异值分解的形式分步求解旋转矩阵和平移矩阵,实现机器人基础坐标系与激光跟踪仪坐标系之间的配准,进而完成多台机器人基础坐标系与车身坐标系的统一。实验表明:该方法操作简单,能够获得±0.30 mm的标定精度。
- 王一任永杰刘常杰叶声华
- 关键词：工业机器人车身检测配准
- 工业坐标测量机器人定位误差补偿技术被引量：35
- 2011年
- 由通用工业机器人和视觉传感器组成的柔性坐标测量系统是视觉检测技术在工业在线测量领域的重要应用。工业机器人的机械结构和控制过程复杂,因此其定位误差成为影响系统测量精度的最主要因素,但可以通过修正连杆参数的方式加以补偿。以MD-H运动学模型为基础,建立机器人工具中心点(Tool center point,TCP)的基于相对定位精度的定位误差补偿模型,避免坐标在不同坐标系转换过程中产生精度损失。对与机器人测量姿态有关的柔度误差进行针对性补偿,通过建立柔性关节的弹性扭簧模型,将柔度误差分解为外加负载柔度误差和机械臂自重柔度误差分别进行补偿。标定过程中使用激光跟踪仪作为外部高精度测量设备,只需在单点测量模式下就能实现对TCP的三维坐标采集,大大简化数据采集过程。经过补偿后,标定点处的方均根误差由之前的1.230 2 mm降至0.428 8 mm,验证点处的则由0.723 6 mm降至0.505 4 mm。
- 王一刘常杰任永杰叶声华
- 关键词：工业机器人激光跟踪仪
- 一种工业机器人柔性在线坐标测量系统被引量：6
- 2010年
- 结合白车身焊装过程尺寸监控的实际需要,设计了一种基于机器人和视觉测量的在线坐标测量系统,提出利用机器人运动学模型计算坐标后进行坐标平移修正的方法,有效消除运动学模型与参数误差,充分利用机器人较高的重复定位能力,提高了测量系统精度,并且测量系统具有较高柔性,可以测量空间任意点,快速计算修正值,保证被测点的坐标精度,全面满足柔性生产线的测量需要。与三坐标测量机的比对实验证明,本系统99%测量点的测量误差小于0.4mm。
- 刘常杰陈益伟邾继贵叶声华
- 关键词：白车身在线测量系统
- 机器人柔性视觉检测系统现场标定技术被引量：23
- 2009年
- 针对江淮车身厂的轿车车身提出了一种基于工业机器人的柔性视觉检测系统.通过控制机器人在空间的位姿变换,立体视觉传感器能够依次到达空间指定测量位置采集空间特征点的图像信息,并通过计算图像数据获得该点的三维坐标数据.利用双经纬仪和精密靶标对机器人视觉测量系统进行整体标定,同时完成了测试试验数据的采集及计算,取得了较好的测量效果.该系统柔性好、测量无死角,能适应生产线多车型检测的需要.
- 任永杰邾继贵杨学友叶声华
- 关键词：立体视觉经纬仪虚拟传感器
- 基于机器人的柔性电子检具测量系统被引量：9
- 2011年
- 针对工业生产中常用的专用实物检具成本高、柔性差、自动化程度低的缺点,提出一种工业机器人柔性电子检具测量系统。以工业机器人为柔性自动化平台,将视觉传感器固定于机器人末端工具上,利用机器人示教功能规划测量路径,通过全局标定技术将局部测量结果统一到全局坐标系中。考虑测量过程中机器人重复定位误差是影响系统整体精度的主要因素之一,采用光学精密测量方法,将另一相机作为控制相机,利用摄影测量技术结合固定于支撑部件上的全局控制点测量机器人重复定位误差,实时补偿整体测量结果。将测量数据与CAD数模比对,构造虚拟柔性电子检具功能。实验显示,系统测量14个空间点的三维总体均方根误差为0.101 mm。结果表明,提出的方法原理正确,能够克服实物检具费用高、浪费严重、人为因素影响检测精度的局限。
- 邾继贵郭磊刘常杰林嘉睿叶声华
- 关键词：工业机器人近景摄影测量
- 面向测量的工业机器人定位误差补偿被引量：12
- 2013年
- 针对机器人定位误差影响柔性视觉测量精度问题,研究了基于视觉技术的机器人定位误差补偿方法。在传感器上附加单个定向相机,在传感器测量场景中设置全局控制点,通过定向相机测量控制点,实时获取传感器当前位置下与全局坐标系的转换关系,补偿机器人定位误差。由于直接应用补偿精度低,针对机器人定位误差产生的原因和特点,改进补偿方法,将角度参数作为已知量,仅优化位移变量。实验结果表明,单相机补偿方法均方根误差(RMSE)为3.422mm,改进方法的RMSE优于0.10mm,改进后的单相机补偿方法有效地提高了传感器定位精度,模型简单,方法可行,能够满足机器人定位误差补偿的精度要求。
- 邾继贵邹剑林嘉睿郭磊郭寅
- 关键词：工业机器人
