大部件对接中iGPS高精度位姿测量优化设计

 为保证大部件对接位姿测量精度,提高对接测量效率,实现大部件最优位姿装配,提出了基于iGPS测量系统的大部件对接位姿测量优化设计方法。首先,基于iGPS系统测量模型和不确定度模型建立对接测量网络,并对其网络测量精度进行仿真分析,优化设计了对接测量网络iGPS多发射器的布站方式;其次,基于对大部件位姿参数求解模型及不确定度模型的仿真分析,优化设计了调姿基准点的布设方式;最后,对某机型大部件对接进行了位姿测量方式的对比实验。结果表明,经过位姿测量优化设计后,大部件对接测量x、y、z的位置调整不确定度均小于0.16 mm,姿态滚转角、俯仰角和偏航角的角度调整不确定度均小于3.1",相较于未经布站优化设计的测量方式,精度至少提高了20%。由此证明该测量优化设计方案能够高效、高精度地对移动大部件进行实时位姿测量,在有效提高大部件对接位姿测量效率及精度方面是可行的。     

智能扫描仪I-Scan校准方法研究

在激光跟踪仪发展的基础上,发展了可扩展激光跟踪仪功能的设备——智能扫描仪I-Scan,而对于它的校准问题,尚无相关国家标准或企业标准可以依据。通过智能扫描仪I-Scan对标准平面块规和标准球规进行扫描,并将扫描结果与高精度测量机测量结果进行比对,满足智能扫描仪扫描精度和定位精度的要求;对智能扫描仪I-Scan的测量不确定度进行分析,解决了智能扫描仪的校准及评定。研究结果对智能扫描仪的校准及评定具有一定的参考价值。     

三维激光成像系统构像点定位误差分析方法

三维激光成像系统是一种包含激光扫描仪、惯性导航系统（SINS）、全球定位系统（GPS）等多种先进技术的复杂系统。影响三维激光成像系统构像点定位精度的因素有扫描仪测距误差、扫描角误差、姿态测量误差、GPS定位误差、系统集成误差。在三维激光成像系统设计开始时需要确定各分系统的技术指标,这需要确定上述各误差项对构像点定位精度的影响大小。为了确定上述各误差大小与构像点定位误差之间的量化关系,研究了一种三维激光成像系统误差分析方法,推导了系统误差方程。通过试验验证,该方法能够准确确定各误差项对构像点定位误差的影响,为系统设计时对各分系统提出合理技术指标提供理论支持。     

基于6SPS并联机构标定新方法

系统研究6SPS并联机构标定的方法。研究中应用激光跟踪仪测量、基于并联机构正解和定位误差旋量的计算,正交试验进行试验设计,应用非线性最小二乘参数辨识。仿真验证辨识的几何误差可以等于假定值,试验验证位姿精度提高了10倍。     

外测系统共同校准方法初探

一、前言在外测数据的处理中,常涉及到两类误差,即随机误差和系统误差。对于随机误差,通常采用数据平滑的方法减弱其影响;而对系统误差,有时不作修正,仅估计其对测量结果的影响。当然,系统误差较小或测量精度要求较低时,是可以这样做的。但当要求提高精度时,这样处理就有问题了。而且仅靠提高硬设备的精度或靠增加设备数量来提高外测精度往往会有困难,也是不经济的。这就促使我们采用“软设备”去解决系统误差问题,即在不增加设备的情况下综合利用现有设备(如二种以上的设备),合理应用统计数学方法,尽可能减小随机误差的影响,分离系统误差,并予以修正,以提高外测系统的精度,获得高精度的弹道参数。     

市场

激光扫描仪NVision公司的ModelMakerZ激光扫描仪可对发光面进行扫描，扫描尺寸最小可达到0.0002mm(8微英寸)。传统的激光扫描仪很难扫描发光的表面，这是由于发光面会分散激光束，使得扫描仪传感器混淆了被扫描面的位置信息。ModelMakerZ扫描仪解决了这一问题，它根据操作条件的不同，可以改变激光的强度和照相机的感光度。该扫描仪为便携式产品，可以高精度地捕捉复杂的三维图形。ModelMaker扫描仪系统由便携式的CMM、个人电脑和专门的ModelMaker软件组成。CMM配有三维激光传感器，ModelMaker软件可以对数据进行选取、显示、操作和…     

基于视觉的大尺度部件相对位姿实时测量方法研究

相对位姿是装配过程中的一项重要监控项。针对大尺度部件对接过程中的相对位姿测量需求,提出了一种基于视觉的相对位姿实时测量方法。该方法利用单目视觉技术,通过采集合作靶标的图像,实时解算大部段间的相对位姿,用于辅助大尺度部件的装配。首先,设计了一套相对位姿实时测量系统,包括搭载单目相机的视觉测量单元,以及用于辅助位姿解算的合作靶标;其次,对相对位姿测量的完整流程进行了研究,包含系统标定方法与实时位姿解算方法;最后,在实验室环境下对位姿测量系统的精度进行测试。试验结果表明,位姿测量系统在垂直于光轴方向的重复精度可达0.02mm,沿光轴方向重复精度优于0.2mm,输出位姿结果时间低于0.3s;对多测量单元组网测量进行了仿真计算,垂直于光轴方向的重复精度优于0.1mm,沿光轴方向重复精度优于0.2mm,输出位姿结果时间优于1.3s。试验结果表明,提出的方法可满足一般大尺度部件对接过程实时位姿监控与对接状态评估的需求。     

基于单应性矩阵的模型迎角单目视频测量方法

风洞试验中模型迎角的精准测量是降低阻力系数误差的重要途径之一，为此，提出了基于单应性矩阵的模型迎角单目视频测量方法。该方法通过两个单应性矩阵，获取试验过程中相机实时位姿和标记点物方空间位置坐标，应用坐标旋转关系，完成试验模型的迎角测量。数值仿真试验结果表明：迎角测量误差与待测标记点到风洞壁板间的距离偏差近似为线性关系，因此，当标记点不满足共面条件时，可根据该特点进行测量误差修正。静态标定和风洞迎角测量试验结果表明：修正系统误差后，迎角实测数据的测量准度在0.01°以内，精度不超过0.012°。本文方法易于实施，工程实用价值强。     

基于PSD的并联微定位平台位姿检测方法

位置姿态（以下简称位姿）检测是研究六自由度定位平台的技术难点之一,为了快速准确测量六自由度并联微定位平台的位姿,验证平台的定位精度,基于多片二维PSD光电位置传感器设计了六自由度光学位姿检测系统。依据几何光学理论,建立了六自由度位姿解算的数学模型。通过仿真计算,该算法可以快速准确解算六自由度定位平台位姿。进一步分析了该模型在考虑存在测量误差时的理论计算误差,结果表明,基于二维PSD位置传感器的六自由度光学位姿检测系统在解算六自由度定位平台位姿的同时,具备较高的测量精度。     

基于曲线拟合的飞机方向舵偏角测量误差补偿

在对飞参记录系统的方向舵偏角通道进行标校的过程中,俯仰角变化和其它非线性误差都会影响电子罗盘的测量精度。本文研究了基于曲线拟合原理建立误差补偿公式的方法,以减小方向舵偏角通道的测量误差。实验证明,这种方法可以有效地提高电子罗盘的方向舵偏角测量精度。     

带翼展飞行器质量质心测量系统设计与误差分析

为解决传统的基于三点法的质心测量系统无法应用于带翼展飞行器的问题，提出了一种基于三点方式的任意旋转角质心测量法。为了提高系统测量精度，采用响应面法分析多种随机误差对系统测量精度的综合影响。首先，构建了带翼展飞行器的质量质心测量系统，然后利用随机误差传递公式得到各个随机误差与系统测量精度之间的关系式，并使用响应面法和拉丁超立方抽样法得到多种随机误差与系统测量精度之间的二次项关系式模型，进而依据二次项关系式模型和系统精度指标得到各元器件的精度要求，并分析了满足系统测量误差的旋转角度范围。最后对200 kg、400 kg、800 kg三种质量级别的待测带翼展飞行器在不同旋转角度下进行了多次测量，并将响应面计算结果与理论值进行了对比。对比结果表明，质心测量精度满足系统精度要求，从而验证了任意旋转角度下该测量方法的有效性，以及随机误差与系统测量精度之间的二次项关系式模型的正确性。     

相同发动机试验程序交叉校准的测量不确定度

为了比较发动机的测量方法和测量结果 ,在北约五个国家的八个试验设备上用AGARD/PEP的相同发动机试验程序 (UETP)对两台发动机进行了试验。报告中主要按Abernethy推荐的方法评定测量不确定度 ,总的测量不确定度可分解为随机误差和系统误差。试验结果表明随机误差较小 ,但参加交叉校准各设备之间存在着较大的系统误差。     

基于PnP和自适应线性卡尔曼滤波的实时位姿估计

针对实时位姿估计中扩展卡尔曼滤波(EKF)线性化引入非线性误差和依赖已知噪声分布的缺点,提出一种基于PnP的自适应线性卡尔曼滤波位姿估计求解方法。将PnP位姿估计求解策略引入卡尔曼滤波观测方程,通过对动态方程误差统计参数实时估计,自适应调节卡尔曼滤波递推参数。所提算法求解精度高,固定了观测方程的观测向量维度,提高了算法实用性。通过仿真试验,比较了该算法与EKF的位姿估计精度,通过量化误差分析,证明了该方法可以提高三维运动位姿估计精度,也验证了该方法的有效性。     

触针式二维轮廓测量评定系统的改进

对触针式二维轮廓测量评定系统作了较大的改进:改进了测量方法和设备结构,提高了测量精度;设计了系统误差补偿算法,大大减小了由系统误差所造成的测量误差;提出了螺纹零件评定的新方法,简化了操作步骤,提高了评定结果的准确度;设计了轮廓对比功能,可将设计尺寸与被测轮廓进行整体对比,以判定被测零件是否满足设计要求。     

基于激光扫描的移动机器人实时轨迹测量系统

 设计了一种移动机器人实时轨迹测量系统，主要包括激光扫描仪、数据采集计算机、无线通讯网络和数据处理显示软件4个部分。测量系统采用两台激光扫描仪从不同高度测量机器人身上安装的标志杆的位置，将测量数据经过位置识别和坐标系对准后，传输到一台计算机上进行融合，采用卡尔曼滤波器消除测量随机误差，绘制出机器人的运动轨迹。实验结果表明，测量系统可以在较大的测量范围内实现厘米级测量精度和目标分辨率的轨迹测量，为移动机器人的设计开发和导航控制等研究领域提供了良好的实验测试平台。     

基于立体视觉的无人机位姿测量方法

现有的无人机位姿视觉测量方法大多基于诸如关键点等几何尺寸在图像和模型间的对应关系完成位姿计算；然而，在复杂情况下易出现关键点图像坐标定位失效的问题，而针对特定机型的算法设计泛化性不佳。针对这一问题，本文提出了一种基于立体视觉的固定翼无人机位姿测量方法，通过立体视觉重建目标无人机三维点云，基于无人机组件三维点云拟合鲁棒地完成位姿测量。首先，使用一种二维、三维数据结合的方式，利用卷积神经网络完成组件的分割。其次，分别利用机翼和机身点云拟合无人机坐标系的z轴和x轴，进而完成目标无人机位姿的计算。整个计算过程无需已知具体机型或尺寸。经试验验证，本文方法在10m的范围内达到了1.57°和0.07m的位姿测量精度，具有较高的精度和鲁棒性。     

2．4m跨声速风洞的模型位移视频测量精度研究

风洞试验中模型的位置和变形测量对试验数据精准度至关重要。为此,创建2．4m跨声速风洞的模型位移视频测量系统,提出度量其测量误差的方法,并实验研究其测量精度。研究发现,试验中的振动对测量精度影响极大,采用振动环境中相机位、姿解算方法后,试验段底部的编码标记点的测量误差从22．80-48．48mm降至0．03～0．64mm。     

非球面镜检测误差的逆向求解法

应用误差理论以及其在数据处理中的方法,根据具体的非球面加工中系统误差与随机误差的存在情况,分析影响精度的实际因素,采用误差消除的逆向求解思想,建立正确的数学模型,进行科学计算得出消除测量误差后的测量数据,正确地把握误差大小的方向,可指导非球面加工的有序进行,以得到理想的非球面面形。     

激光雷达在直升机悬停性能参数测试中的应用方法研究

介绍了一种用于直升机飞行试验中的测量其悬停性能参数的实时,高精度的定位测试技术,其基本原理是利用激光雷达实时测量目标（直升机）在极坐标系中的斜距,方位角,俯仰角,经坐标转换,解算目标在参考坐标系中的三维直角坐标,为了有效地控制各种误差源,消除系统误差,提高混同精度,采用了对原始数据进行了大气传输改正,地面校准,并用高亮度的反射材料代替反射器,合理选择悬停点等手段,实现了高度测量极限误差小于０．１５     

再入(返回)测量的自校准α-β-γ滤波

在导弹、航天器试验任务的实时数据处理中,α-β-γ滤波已得到应用。由于外测系统的观测数据中,除含有随机误差外,还含有系统误差,而且系统误差经常大于随机误差。随着对实时处理测量精度要求的日益提高,应用α-β-γ滤波解算弹道参数,必须考虑外测系统误差的修正,否则,在较长测量弧段利用其滤波时,系统误差会造成弹道参数的滤波“发散”。本文基于“EMBET”自校准原理,将其推广到α-β-γ滤波中,完成了具有自校准α-β-γ滤波公式的推导,并给出再入(返回)测量弧段时的常用测量元素下的相应公式。