基于PROA-BP的激光3D投影振镜偏转电压预测模型

为减小激光3D投影系统振镜偏转角偏差与根据振镜偏转角标定的转轴公垂线长度e误差引起的投影系统综合非线性误差,实现激光3D投影系统高精度辅助装配,提出一种基于改进的?鱼优化算法-BP神经网络的激光3D投影振镜偏转电压预测模型,以激光出射方向单位矢量作为输入预测振镜偏转电压数值。将改进的?鱼算法与BP神经网络相结合,解决BP神经网络容易陷入局部最优解问题,并通过BP神经网络实现激光3D投影系统综合非线性误差的耦合与补偿。结果表明,改进的?鱼算法-BP神经网络训练10 000次后均方差误差和平均绝对误差均值分别是粒子群算法-BP神经网络的41.2%、62.4%,是BP神经网络的22.2%、50.7%。基于改进的?鱼算法-BP激光3D投影振镜偏转电压模型的投影定位精度为0.35 mm,与激光3D投影传统模型相比,投影定位精度提升了30%,可实现更高精度投影定位。     

应用于激光扫描投影仪器的动态聚焦技术研究

为了实现激光投影仪器或系统的自动聚焦，研究搭建了激光动态聚焦系统。该系统可依据背向反射光强信号的变化调节聚焦系统的镜组间距，使激光扫描投影系统能够在不同距离的投影面上聚焦出最小光斑，从而提高系统的定位精度。根据激光动态自聚焦系统的原理，设计了光学杠杆型和反远距型2种动态自聚焦方案，并推导出相应的数学模型；利用ZEMAX光学设计软件进行仿真实验，通过比较得出响应更加灵敏、结构更加合理的自聚焦系统；搭建新型自聚焦激光扫描投影系统对动态自聚焦性能进行了验证。实验结果表明:反远距型动态自聚焦系统更加合理，在4.5 m处的投影面上，汇聚光斑直径最优可达0.2 mm，可使激光扫描投影仪在进行辅助装配时的定位准确度提高至0.1 mm，能够达到先进制造装配工程中零部件的精准定位要求。     

激光3D投影高精度校准建模方法

为了提高激光3D投影校准系统的校准可靠性、获得最佳校准参数,根据校准系统的基本原理,提出了一种将激光3D投影观测值求解模型与校准参数求解模型结合的方式,来建立激光3D投影校准模型的方法.该方法采用两个步骤进行激光3D投影校准系统的校准参数的求解.第一步是通过等距法建立激光3D投影观测值求解模型,引入模型初值的求解,这种初值的设计结果避免了该求解模型运用的牛顿迭代法呈现的弊端.第二步通过四元数法建立校准参数求解模型.仿真结果显示,在H、V上施加服从正态分布的均值为0、标准差σ=0.5″的误差后,该激光3D投影校准系统求解模型误差RMS在0.3mm以内,同时,采用激光跟踪仪作为对比基准验证了本方法的可靠性及校准精度,在3m至5m的定位空间范围内,最大误差在0.4mm以内,满足激光3D投影系统的投影定位精度.即该校准模型可实现对激光3D投影校准系统校准参数的求解,且校准精度高,校准方法收敛速度快,提高了系统校准工作速率,为激光投影系统的研制提供了新的算法思路.     

基于多源系统融合的结构形态感知技术

针对薄壁结构零件在装配过程中由于装配状态变化存在的装配受力变形问题，结合数字孪生发展背景，提出一种激光跟踪、视觉测量、光纤监测多源系统融合的结构形态感知技术。首先，建立多源系统多站位坐标统一模型，实现坐标基准统一；其次，建立异构数据融合模型，完成光纤监测波长与空间点坐标异构数据统一，基于高斯过程实现多源数据融合，预测变形点云，实现产品结构形态感知；最后，以蒙皮薄壁结构为例，模拟装配变形实验。结果表明，融合方法所感知数据更好地反应实际变形，其平均相对误差为4.66%，绝对误差保持在0.016 mm。多源异构数据融合基于实测数据预测形变点云，可实现结构实时变形监测，从而简化视觉测量方式，提高了曲面信息保真度，为动态孪生模型构建提供新思路。