[發(fā)明專利]一種三維運動機構的參數(shù)標定方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810991984.2
• 申請日: 2018-08-29
• 公開（公告）號: CN109238188A
• 公開（公告）日: 2019-01-18
• 發(fā)明（設計）人: 程文濤;劉寧
• 申請（專利權）人: 蘇州偉信奧圖智能科技有限公司
• 主分類號: G01B21/00
• 分類號: G01B21/00
• 代理公司: 北京志霖恒遠知識產(chǎn)權代理事務所(普通合伙) 11435
• 代理人: 申紹中;郭棟梁

本發(fā)明公開了一種三維運動機構的參數(shù)標定方法，以DH方法建立運動學模型并用于三維運動機構的參數(shù)標定，被測運動機構至少包括平移載體、轉(zhuǎn)動載體；在平移載體上設置一個或多個的傳感器；在轉(zhuǎn)動載體上設置對應傳感器個數(shù)的標準件；且標準件上設有圓弧狀的檢測面；利用DH方法對標準件檢測面上的進行運動學模型建立；以被測運動機構的安裝初始位置為基準，通過求解運動學模型與安裝初始位置之間的最優(yōu)化問題以獲得被測運動機構的運動參數(shù)值。該標定過程簡單，僅需要一比較標準的球面標準件放置在載物臺上即可，在標定完成后可以通過對標準件的測量來實現(xiàn)標定效果的評價。

技術領域

本發(fā)明涉及自動化結(jié)構的工業(yè)檢測領域，特別是一種三維運動機構的參數(shù)標定方法。

背景技術

在多軸運動機構中，如果不能比較準確地獲得機構的運動參數(shù)，會很大地影響機構運動的精度，對加工、作業(yè)、檢測等都有很大的影響。

目前工業(yè)上沒有成熟的標定方法，有些標定過程僅標定了部分運動參數(shù)，不能實現(xiàn)全部運動參數(shù)的標定。有些使用了比較復雜的專用標定夾具，操作過程較為復雜。

現(xiàn)有技術中，常見的運動系參數(shù)檢測方法是應用于機器人運動參數(shù)測定。在該方法中，機器人的慣性坐標系保持不變，參考坐標系原點固定在支撐腿，并且各坐標軸方向一直平行于慣性坐標系的坐標軸，另外，機器人的連桿坐標系是基于DH方法建立。但是，在工業(yè)結(jié)構中，五軸傳動的三維體系結(jié)構更為普遍，其操作及維護也更為常見。不同于機器人慣性運動方式，五軸三維運動結(jié)構更需要準確的數(shù)據(jù)校對，其準確性以及精準度是影響工業(yè)生產(chǎn)加工的重要因素。因此，急需一種準確且有效的檢測方法來進行設備運動參數(shù)的標定。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的是：提供了一種三維運動機構的參數(shù)標定方法，其解決了目前技術中標定參數(shù)過程復雜，參數(shù)標定不精準的問題。

本發(fā)明的技術方案是：一種三維運動機構的參數(shù)標定方法，以DH方法建立運動學模型并用于三維運動機構的參數(shù)標定，被測運動機構至少包括平移載體、轉(zhuǎn)動載體；在平移載體上設置一個或多個的傳感器；在轉(zhuǎn)動載體上設置對應傳感器個數(shù)的標準件；且標準件上設有圓弧狀的檢測面；利用DH方法對標準件檢測面上的進行運動學模型建立；以被測運動機構的安裝初始位置為基準，通過求解運動學模型與安裝初始位置之間的最優(yōu)化問題以獲得被測運動機構的運動參數(shù)值。

優(yōu)選的是，利用DH方法對標準件檢測面上的基點進行運動學模型為：P＝MP_r，其中：

其中：T_p為轉(zhuǎn)動載體上載物臺與α軸之間的相對位置關系矩陣；

x_s,y_s,z_s為平移載體與轉(zhuǎn)動載體之間的相對位置；

T_r為傳感器與平移載體之間的相對位置關系矩陣；

P_r為傳感器讀數(shù)。

優(yōu)選的是，為了獲得更高的測量精度，需要比較精確地獲得各運動參數(shù)的具體數(shù)值；如果所采用的模型不準確或參數(shù)不夠精確都不能正確測量物體，因此，上述的運動學模型也可以為：P＝M(Vec，m)P_r；其中：將參量表示成向量Vec，則關節(jié)變量表示成向量m。

優(yōu)選的是，所述標準件放置于轉(zhuǎn)動載體上的載物臺，所述標準件或為球面凸起的球冠物體，標準件或為球面凹陷的凹面物體。

優(yōu)選的是，運動模型即為標準件上的基點P，且基點P總可以描述成一個點集，運動學模型與安裝初始位置之間的最優(yōu)化問題為：其中O為被測運動機構的安裝初始位置，R為標準件上的球面半徑。

本發(fā)明的優(yōu)點是：