基于多点动态捕捉的机器人关节位移与几何参数标定

机器人关节位移及几何参数误差是导致位姿出现误差的主要原因,对二者进行高精度标定可提高机器人的绝对精度．传统标定方法的精度受机器人位姿的影响,且需多次实验．本文提出一种基于多点动态捕捉测量的标定方法,可通过单次实验,同时标定串联机器人的关节位移和几何参数．首先基于多点动捕测量获取机器人各连杆上靶标点的3D坐标,结合罗德里格斯变换实现关节位移的求解．其次结合机器人运动学模型和坐标转换关系,实现几何参数误差小量的标定．对方程线性化处理以提高计算效率,并用最小二乘法降低噪声对结果的影响．最后通过对6自由度串联机器人进行仿真,验证了该标定方法的可行性．     

基于线特征的无人机自主着陆惯性/视觉导航方法

卫星拒止条件下无人机与着陆场站之间的相对位置与姿态测量技术是无人机安全回收、重复使用的关键。惯性/视觉导航方法综合了惯性导航、视觉测量的优势,同时克服了惯性误差发散,视觉测量盲区等问题。针对无人机着陆过程中点特征提取精度易受天气、飞行距离和高度等因素影响的问题,提出了一种基于线特征的无人机自主着陆惯性/视觉导航方法。通过识别机场跑道左右边线与中线,计算由这三条平行线确定的消隐点及消隐线方程,建立基于线特征的视觉相对测量模型,通过坐标系间的转换关系解算无人机在机场坐标系下的位姿,并与惯性导航结果进行数据融合,引导无人机安全着陆。经机载飞行试验验证,所提方法中无人机着陆垂向精度可达10 m,侧向精度达5 m,结果表明了所提方法的有效性。     

激光散斑干涉法测量金属复合引线热膨胀系数的实验研究

本文采用激光散斑干涉法测量微电子金属封装用金属复合引线的热膨胀系数。该方法有很高的测量精度和灵敏度,并对试件形状、尺寸和表面无特殊要求。同时利用光学方法全场测量的优点,使用已知热膨胀系数的金属材料作为标准试件,可减少温度场不均匀分布及微小变化对测试精度的影响,消除了测量光路几何参数导致的系统误差。在相对简单的实验设备下,得到较高精度金属复合引线的热膨胀系数值。该方法可广泛用于各种新材料的热膨胀系数的测定。     

运动学的齐次变换表述

本文将任意一点和刚体上各点的坐标、速度与加速度统一地用齐次变换矩阵表述,形式简单、物理意义明确。文中还用齐次变换方法讨论了地球上的动点和定点相对于定坐标系的运动学表达式。一、齐次坐标和齐次变换1.齐次坐标通常,称不同时等于零的任意四个 ...     

基于点云矩形面特征的故障航天器位姿测量

针对非合作航天器的相对导航问题,提出了一种利用点云矩形面特征测量非合作航天器位姿的方法。首先从点云数据中提取矩形面;然后根据矩形面点云数据计算出点云分布矩阵,通过特征值分解求出相对位置和姿态,并解决了因矩形面对称而产生的多解问题;最后设计了卡尔曼滤波器,确定目标星与追踪星的相对位置参数以及目标星的姿态、角速度。仿真结果表明:相对位置的估计精度优于0.005m,目标星姿态精度优于0.1°,验证了该方法的有效性。     

一种用于重力梯度动态测量的载体环境引力梯度补偿方法

重力梯度仪动态测量时,重力梯度敏感器一直稳定在地理坐标系下,载体姿态变化使载体质量分布相对敏感器的位置发生变化,形成载体环境引力梯度变化。为提高重力梯度仪动态测量精度,提出一种基于Tikhonov正则化的载体环境引力梯度补偿方法。首先,推导了载体环境引力梯度的解析模型,建立了引力梯度变化的回归方程。然后,针对回归算子病态性问题,提出了Tikhonov正则化方法,通过半物理仿真确定最优正则化参数,使补偿量的误差控制在2%以内。最后,利用该参数处理船载试验实测数据,结果表明:所提出的方法对载体环境梯度变化补偿具有明显的效果,可将两路重力梯度测量信号内符合中误差分别降低19 E和21 E,补偿后重力梯度测量精度达到10 E的精度水平。     

三维形状检测中的参数标定研究

应用投影栅线法在现场检测三维物体的形状时，参数标定是影响测量精度最重要的一个因素。本文研究了三维形状检测过程中的参数标定问题，并应用傅里叶位相解调技术处理实验数据。提出了坐标系统及几何参数的标定技术，推导出考虑栅线节距变化的计算公式。给出了部分实验结果，并讨论了测试精度。     

大视场双目投影条纹方法中的相机参数标定与优化研究

投影条纹法具有高精度、高分辨的特点,且实验设备简单,对实验环境要求低,适宜于不同尺度的三维形貌测量。双目投影条纹法通常采用有标准参照物的相机标定方法获取相机参数,以实现物体表面三维形貌重建。然而,在大型结构的三维形貌测量中参照物的相对尺度较小,传统的基于重投影的相机标定方法在特征检测中引入的误差会被放大,从而影响三维表面形貌测量的稳定性和准确性。本文结合双目投影条纹成像原理,提出了一种适用于大面积形貌测量的投影条纹系统标定方法。该方法利用投影条纹控制点以及对极几何约束对张氏标定法结果进行优化,从而可以在大视场标定中保持较高的精度。实验表明,在标定板与测量物大小相当时,本文提出的标定方法与传统标定方法的测量结果基本一致;当标定板远小于待测物时,本文方法的测量精度和稳定性明显优于传统方法。     

椭圆微孔端面机械密封泄漏率与几何收敛点的关系

采用解析法和数值计算相结合的方法,解释椭圆微孔端面机械密封的方向角所引起的几何特性改变如何影响到泄漏率.首先,得到了不同方向角下,椭圆沿速度方向上的几何收敛点的解析解.然后,基于质量守恒的JFO空化边界条件建立数值计算模型,分析了液膜的压力分布,并使用最高压力点的坐标来近似表征高压区的位置,得到了方向角与最高压力点的关系.接着,通过对比,发现几何收敛点和最大压力点位置一致,并分析了原因.最后,分析了在不同结构参数和操作参数下方向角对泄漏率的影响规律,通过分析得到,方向角的改变,使几何收敛点的位置发生改变,从而改变高低压区的分布,当高压区靠近泄漏出口时,泄漏率大;当高压区远离泄漏出口时,泄漏率小.     

改进的时域多点激振复指数结构模态识别方法

本文提出了一种改进的时域多点激振总体结构模态参数识别算法.介绍了本方法的理论背景及算法的理论基础,阐明了各时域方法,如多点激振复指数方法(PRCE),特征系统实现算法(ERA),Ibrahim时域(ITD)方法等,之间的内在的联系.针对PRCE方法固有的缺陷,即对于随机噪声的高度敏感性和模型参数估计的偏度误差等,提出了利用时域滤波预处理技术,以减少原始数据中随机噪声的影响,在模型参数的求解过程中,采用了总体最小二乘算法以使模型参数估计的偏度误差极小化.和PRCE相比,不仅精度改善,且大大减少了估计问题的规模,对所需计算阶次的判断也更加可靠和简单.同时亦改进了留数的估计方法,由于考虑了时域剩余项而提高了精度.最后,给出了几个计算实例.     

大学物理《力学》中的自由度分析

对《力学》中的物体自由度进行多方面分析,以深化教学、提高学生正 确分析物理问题的能力.使用实际教学分析的研究方法,在《力学》范围内讨论自由度与坐标、 自由与约束的关系并得以下结论: (1) 同一物体的自由度随其所在的``空间'不同而不同, 不因坐标系的选取不同而 异, 在同类参考系中不因参考系的动静而有别;(2)自由度遵循叠加原理. 讨论了质点系的总自由度及相关计算问题,并指出研究《力学》中自由度的意义.     

Development and design of new methods of measurement of state of strain of structures

The present paper deals with development and design of new methods utilizing Wiedemann's effect for determination of state of strain in building structures. Wiedemann's effect and some features of torsional strain of magnetic field are the basis of new experimental method. Especially the point electromagnetic strain gages using the effect of pure torsion of electromagnetic field to enable universal examination. For strain-gage measurements, almost all physical quantities are used which can be related to the variation in length of the structures. From the electric strain measurements, the most commonly used methods are the measurements by resonance-wire strain gages or by electric-resistance strain gages. In this paper, electromagnetic strain gages are discussed using the Wiedemann effect, and the author describes some new measuring equipment and his own suggestions and methods based on an application of this effect.     

Calculation of aerodynamic characteristics of arrays of profiles of arbitrary shape

It is well known that the problem on nonseparating potential flow of an incompressible fluid about an array of profiles reduces to an integral equation for a certain real function, determined on the contours of the profiles of the array. As such a function one can take, as was done, for instance, in [1–5], the relative velocity of the fluid on the profiles of the array. For arrays of profiles of arbitrary shape it is necessary to solve the corresponding integral equation numerically. In the particular examples of the calculation of aerodynamic arrays that are available [1–3] the numerical methods used were based on the approximate evaluation of contour integrals by rectangle formulas. As investigations showed, sizeable errors arose thereby in the approximate solution obtained, these being especially significant in the case of curved profiles of relatively small bulk. In the present paper a method for the numerical solution of the integral equation obtained in [5] is proposed. The method is based on the replacement of a profile of the array with an inscribed N polygon, the length of whose sides is of the order N^–1 and whose internal angles are close to . Convergence with increasing N of the numerical solution to an exact solution of the integral equations at the reference points is demonstrated. Examples of the calculation are given.Novosibirsk. Translated from Izvestiya Akademii Nauk SSSR. Mekhanika Zhidkosti i Gaza, No. 2, pp. 105–112, March–April, 1972.