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《浙江大学》 2015年
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激光位移传感器安装位置标定及其应用研究

袁康正  
【摘要】:随着机器人技术和离线编程技术的发展,机器人制孔技术在飞机制造装配领域中的应用越来越广泛。提高飞机结构件上连接孔的制孔精度和质量对于改善飞机结构件抗疲劳性能,提升飞机的使用寿命和安全性具有重要意义。机器人重复性好但绝对定位精度较低,因此在末端执行器集成各类传感器并实现机器人位置和姿态误差的补偿是提升机器人制孔精度的一项关键技术。本文以机器人自动化制孔系统为研究平台,对机器人末端执行器上安装的激光位移传感器的安装位置标定问题进行了深入的研究。第一章主要介绍了国内外自动化制孔技术的研究现状,提出本文研究的背景和意义。同时对于自动化制孔技术中法向修正技术的研究应用和现状进行了分析。最后给出了本文的研究内容和总体框架。第二章对机器人自动化制孔系统以及关键组成部分做了详细的介绍,同时对刀具坐标系标定方法进行了阐述说明。首先介绍了机器人自动化制孔系统的硬件组成,包括工业机器人、末端执行器和激光跟踪仪等,然后详细论述了基于点、线、面的TCP标定方法。第三章提出了一种激光位移传感器安装位置标定方法。针对激光位移传感器标定的平面和球面模板两种方法,进行了理论建模和仿真对比实验,对比两种标定模板的标定精度。最后以机器人制孔系统为平台,对基于球面模板的传感器标定方法进行了标定实验,验证仿真结论的正确性和方法的可行性。第四章提出了一种位移传感器标定过程中标定姿态的选择优化方法。首先对标定过程中的影响因素如测量长度、测量误差、标定参数个数等进行了分析。然后介绍了五种标定测量姿态的评价指标-可观测指数OIs (observability index)。最后通过对两千组测量姿态分别使用这五种评价指标进行姿态的选择优化,得出最优姿态和最佳评价指标,提高了球面标定算法的误差抑制能力。第五章介绍了机器人制孔过程中基于激光位移传感器测量的法向测量和法向调整方法。首先介绍了法向测量方法,通过仿真实验分析了测量误差对法向测量结果的影响。最后介绍了机器人位姿变换和法向调整算法。第六章对全文的研究工作进行了总结,并对后续研究做了展望。
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TP242

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