仿生计量学的新领域——视觉坐标测量机

介绍了当代仿生计量学的新领域视觉坐标测量机,并描述了各类视觉坐标测量机的特点、测量原理、应用领域、可以达到的测量准确度和发展前景。     

三坐标测量机结构误差非线性补偿方法研究

利用三坐标测量机的２１项几何误差建立结构误差的非线性模型,通过自制殷钢球板检具对三坐标测量机进行检测,并采用“分区域补偿”技术,确定三坐标测量机结构误差补偿系统。实际检测结果表明可以使结构误差的５０％～８０％得以补偿,提高了三坐标测量机的测量准确度。     

虚拟现实中坐标测量机的运动建模方法

虚拟现实中坐标测量机的运动建模是虚拟坐标测量机仿真运行的基础,是虚拟制造系统发展的需要。首先说明了虚拟现实、虚拟制造的基本概念和虚拟现实中坐标测量机运动建模的重要性,然后介绍了虚拟现实中坐标测量机几何建模、形象建模和运动建模之间的关系和运动建模方法,并针对运动建模中难以处理的光照模型变换进行了较详细的阐述,最后提出了虚拟现实中坐标测量机运动模型的开发运行环境。     

坐标测量机的标准和检验

由于坐标测量机在计量和生产中的重要地位，它的准确度必须得到保障。国际标准ＩＳＯ１０３６０－２即将被我国等效采用为国家标准。根据该标准，讨论了坐标机检验和准确度保证的方法。     

坐标测量机上平面度误差的快速评定

把测点到基准平面的轴向距离作为度量函数来建立平面度误差评定的线性模型，从而快速地评定出空间一般位置被测平面的平面度误差，为坐标测量机采用最小条件准则评定平面度误差提供了一个实用方法。     

坐标测量机组合系统

介绍了一种坐标测量机组合系统，该系统是由一系列组件和通用测量软件ＣＭ－ＭＤＰＳ组合构成。对两坐标机械位移系统、万能工具显微镜、老式三坐标测量机，均可选用本系统组件建造一台现代化的小型台式三坐标测量机，或单坐标、两坐标机。可实现对中、小型工件的空间几何要素的测量和参数计算、空间几何尺寸的计算、形状和位置误差的计算。本系统具有系统组件灵活多样、软件丰富形象、便于操作、性能价格比最优等特点，是老式坐标测量机升级的最佳选择。最后，介绍了应用坐标测量机组合系统对万能工具显微镜进行改造，使之升级为小型台式三坐标测量机的实例。     

超量程位置误差基准桥接测量技术研究

以某类型专用检具为例,介绍了一种基于坐标测量机的利用基准桥接测量其位置误差的方法,对平行度和垂直度参数建立了数学模型并进行了计算推导,给出了实现测量的方法,提升了测量范围和测量能力,同时对测量结果不确定度进行了评定,证实了此方法的可行性。     

超量程位置误差基准桥接测量技术研究

以某类型专用检具为例,介绍了一种基于坐标测量机的利用基准桥接测量其位置误差的方法,对平行度和垂直度参数建立了数学模型并进行了计算推导,给出了实现测量的方法,提升了测量范围和测量能力,同时对测量结果不确定度进行了评定,证实了此方法的可行性。     

多视场星敏感器结构参数标定方法

提出一种基于星间角距不变原理的多视场(FOV)星敏感器结构参数标定方法.这种方法以欧拉角表征多视场星敏感器各个子视场之间的旋转关系,利用识别得到的各个视场星点的坐标信息和赤经赤纬信息,计算出多对星光矢量来建立标定模型和目标函数,然后使用L-M算法优化目标函数并解算出各个子视场之间的结构参数.此方法不需要外部姿态测量仪器辅助,可用于在轨和地面标定.在全天球随机抽取多个姿态生成多视场的仿真星图用于标定,并采用星内角统计偏差作为结构参数标定精度的评价指标.这种方法能够准确求解多视场星敏感器的结构参数.星内角统计偏差的平均值在星点位置噪声标准差为0.1像素的仿真试验中为1.3",在外场观星的实际试验中为6.4".      

三坐标测量机的误差分析与修正

根据三坐标测量机的结构特点分析了影响三坐标测量机精度的误差源,提出了对三坐标测量机的误差进行软件修正的方法,并做了两维坐标测量误差修正的验证。     

拉扭疲劳试验机同步校准技术研究

介绍了一种新型力值、扭矩多分量传感器，在此传感器的基础上，研究力值、扭矩两参数同步校准技术，从而实现了对拉扭疲劳试验机的系统校准，解决了以往分参数校准存在不可靠性的难题，保证了拉扭疲劳试验机各参数整体系统的准确性。     

内外参数精确建模的太阳敏感器标定

对数字式太阳敏感器标定,现有的多项式拟合和只有内部参数的简单建模方法标定精度低,为提高标定精度,提出一种基于内外参数精确建模的标定方法.通过分析太阳敏感器标定系统的内外参数,建立太阳敏感器标定模型,基于太阳模拟器和两轴转台获取标定点数据,采用最小二乘法分两步优化得到各模型参数.该方法不需要太阳光线与太阳敏感器成像面的初始对准,操作方便,同时通过精确分离太阳敏感器内外参数,避免了标定系统外部参数误差对太阳敏感器内部参数标定的影响,且通过两步优化,进一步提高了太阳敏感器的标定精度.实验结果表明:该方法的标定精度达0.005°(±60°视场),比常用的标定方法的标定精度(0.02°)提高约4倍.      

基于标定场的激光雷达两步标定方法

针对激光雷达大测量范围高精度测角测距问题,提出一种基于标定场的激光雷达两步标定方法.该方法在分析激光雷达测角误差和测距误差的基础上,提出激光雷达误差修正模型.该模型将距离修正从标定模型中分离,首先利用靶标场完成全视场的角度标定,并确定其外部参数,再利用基线场实现距离标定.以降低距离标定参数与角度标定参数之间的耦合性,保证激光雷达角度和距离标定的精度和准确度.实验结果表明方法合理有效,能够实现激光雷达的高精度标定.     

一种基于指数积公式的空间机械臂自标定方法

为了克服发射过程和在轨极端温度环境对空间机械臂末端位姿精度的影响,提出了一种基于指数积（POE）公式的空间机械臂运动学在轨自标定方法。该方法使用空间机械臂末端双目空间相机和棋盘式标定板测量空间机械臂末端位姿实际值。根据关节旋量理论值和实际值之间的伴随变换关系建立了空间机械臂实际运动学模型,对运动学模型取微分建立了线性化的运动学误差模型,给出了基于最小二乘法的运动学标定模型。进行了7自由度空间机械臂运动学自标定仿真,仿真结果表明运动学标定过程能快速收敛到稳定值,标定后空间机械臂末端位姿精度有明显提高。      

大功率微波测量校准技术发展综述

给出了国内外大功率测量与校准技术的研究水平和现状。对几种典型的大功率测量校准方法的原理和优缺点详细介绍。通过比较研究,提出了一种新的大功率微波测量校准方法：级联耦合测量新技术。相对于其他测量技术,级联耦合测量方法具有准确性和可靠性、可溯源性、实时性、可扩展性和可以多参数同时测量等特性,凸显了其实际运用价值。     

三坐标测量机上自由型曲面的精确测量

提出自适应扫描测量法和自由型曲面的单有序测量方法,用双三次参数Ｂ样条和最小二乘法建立测头中心轨迹曲面的数学描述,实现测头半径的三维补偿和被测曲面的生成重建。测量步长自动选择,测量过程简便,曲面生成准确度高,适用于三坐标测量机上自由曲面的快速、精确测量和重建。     

基于距离测量的机器人误差标定及参数选定

为消除机器人运动学标定中的模型奇异问题,研究距离平方差模型的可辨识参数.采用修正DH（Denavit-Hartenberg）模型描述机器人连杆结构,六参数描述末端关节到工具坐标系的变换,推导了连杆参数误差到机器人末端距离平方差的线性模型,从冗余关系式和物理解释角度讨论冗余参数,确定可辨识参数,使用迭代的最小二乘法辨识参数完整且非奇异的模型.结合某6旋转关节机器人,以激光跟踪仪为测量仪器进行标定实验,在设计末端执行器时目标测量点偏离末端关节轴线以保证倒数第二关节参数的辨识.结果显示,距离平方差模型避免了测量坐标系到基坐标系的转换,检验点的距离误差均方根降低93.1%,完整性和非奇异性提高了参数辨识的有效性.      

虚拟坐标测量机虚拟测量方法的研究

提出了“虚拟坐标测量”的新概念。它是在虚拟环境下,通过虚拟测头的移动和触测实现对真实环境下坐标测量机的零件测量过程的仿真。与真实环境下坐标测量机的零件测量不同,它产生的测量结果并不是零件的实际尺寸及误差是否满足要求,而是产生特定被测零件的测量程序和测量方案。因此,它也是一种坐标测量机的离线编程。     

一种无引北三轴转台标定捷联惯组方法

用三轴转台标定捷联惯组时，需要对三轴转台引北，用于精准测量捷联惯组相对地球北向的角度。为了减少引北带来的繁重工作量，在研究传统六位置标定方法的基础上，设计了十二位置标定方法。给出了十二位置翻转编排，建立了捷联惯组器件误差参数模型，详细推导了求解误差参数的方程式，并在高精度三轴转台上进行了试验验证。结果表明，在对三轴转台无引北的情况下，十二位置标定方法仍能标定出捷联惯组的24个器件误差参数，且精度与六位置标定方法相当，达到了预期目的。     

深空探测光学导航敏感器在轨几何定标方法

光学导航敏感器是光学自主导航的一个核心器件,它所获得的导航目标源的光线指向的精度将直接影响自主导航的精度。设计了一个分步式的光学导航敏感器在轨几何定标方法,该方法先求解外定标参数,然后在外定标所确定的广义相机坐标系下求解内定标参数,从而完成对内外定标参数的标定。为了在星上计算资源与能力有限的环境下,利用更多的参考星图实现对定标参数的高精度估计,利用逐行法化最小二乘方法估计定标参数。实验表明,通过高精度的在轨几何定标,可以有效提高光学导航敏感器的指向量测精度,使其满足光学自主导航的需求。