激光多模式跟蹤機(jī)器人誤差測(cè)量系統(tǒng)研究
工業(yè)機(jī)器人定位精度是機(jī)器人技術(shù)研究的關(guān)鍵問題,直接影響到機(jī)器人的作業(yè)精度和應(yīng)用水平。本項(xiàng)目瞄準(zhǔn)機(jī)器人動(dòng)態(tài)誤差測(cè)量中的關(guān)鍵問題,原創(chuàng)性的將級(jí)聯(lián)棱鏡多模式跟蹤方法引入機(jī)器人動(dòng)態(tài)測(cè)量中,結(jié)合單站雙視場(chǎng)三維重建方案,不僅可以實(shí)現(xiàn)粗精順序跟蹤、時(shí)變跟蹤和連續(xù)跟蹤等動(dòng)態(tài)測(cè)量要求,而且能夠產(chǎn)生直線形和圓弧形等多種跟蹤樣式,同時(shí)滿足大視場(chǎng)、高分辨率成像和大范圍、高精度定向的動(dòng)態(tài)多自由度測(cè)量要求。研究?jī)?nèi)容包括:建立級(jí)聯(lián)棱鏡粗精耦合跟蹤和雙視場(chǎng)成像聯(lián)控的測(cè)量方案和數(shù)學(xué)模型;研究粗精跟蹤和雙視場(chǎng)成像的參數(shù)匹配、模式轉(zhuǎn)換、測(cè)量信息提取與圖像處理方法;根據(jù)測(cè)量要求,建立機(jī)器人動(dòng)態(tài)誤差測(cè)量的理論模型、誤差模型和實(shí)驗(yàn)方案,并實(shí)現(xiàn)測(cè)量系統(tǒng)的精確標(biāo)定;通過機(jī)器人動(dòng)態(tài)誤差的測(cè)量實(shí)驗(yàn),為機(jī)器人誤差測(cè)量提供科學(xué)依據(jù),同時(shí)對(duì)測(cè)量精度進(jìn)行評(píng)定。本項(xiàng)目提出的單站多模式跟蹤測(cè)量方法具有獨(dú)創(chuàng)性和可行性,旨在攻克激光多模式跟蹤機(jī)器人誤差測(cè)量系統(tǒng)中的關(guān)鍵問題,開展測(cè)量系統(tǒng)的原理樣機(jī)實(shí)驗(yàn)和應(yīng)用示范研究,有望為機(jī)器人動(dòng)態(tài)誤差測(cè)量提供全新的解決途徑,具有重要的應(yīng)用價(jià)值和市場(chǎng)前景。 近二三十年來,激光跟蹤技術(shù)發(fā)展迅速,在機(jī)器人測(cè)量領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。據(jù)ElectroniCastConsultants發(fā)布的市場(chǎng)研究報(bào)告,對(duì)光電跟蹤行業(yè)的全球消費(fèi)量進(jìn)行了調(diào)查分析。2010年,光電跟蹤設(shè)備的全球消費(fèi)價(jià)值為5.95億美元,預(yù)計(jì)未來五年該行業(yè)的消費(fèi)價(jià)值將以9.83%的平均年增長(zhǎng)率在成長(zhǎng),2016年將達(dá)到9.51億美元,約合人民幣58.96億元。本項(xiàng)目提出的測(cè)量系統(tǒng)以其結(jié)構(gòu)緊湊、準(zhǔn)確性高、速度快、偏轉(zhuǎn)角度大、動(dòng)態(tài)性能好、環(huán)境適應(yīng)性好等優(yōu)點(diǎn),是一種頗具潛力的測(cè)量新技術(shù),可以廣泛用機(jī)器人動(dòng)態(tài)誤差測(cè)量領(lǐng)域,具有廣闊的市場(chǎng)前景。 根據(jù)“中國(guó)制造2025”規(guī)劃,我國(guó)需要努力提升高端裝備的自主創(chuàng)新研發(fā)能力,而測(cè)量技術(shù)是高端裝備制造的重要保證。目前,我國(guó)高端光學(xué)測(cè)量設(shè)備主要依賴進(jìn)口,不僅價(jià)格昂貴,而且國(guó)外對(duì)其關(guān)鍵技術(shù)嚴(yán)密封鎖。國(guó)外每臺(tái)激光跟蹤儀的售價(jià)高達(dá)百萬元,嚴(yán)重制約一些我國(guó)中小心型企業(yè)的購(gòu)買。因此本項(xiàng)目研發(fā)的產(chǎn)品不僅在國(guó)內(nèi)存在巨大的市場(chǎng)空間和發(fā)展?jié)摿Γ梢酝苿?dòng)先進(jìn)裝備制造的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程,對(duì)促進(jìn)我國(guó)自主創(chuàng)新具有重要的戰(zhàn)略意義。項(xiàng)目研發(fā)中的創(chuàng)新技術(shù)處于國(guó)際先進(jìn)水平,將極大提升機(jī)器人作業(yè)的技術(shù)含量。合作單位江陰納爾捷機(jī)器人技術(shù)有限公司是專業(yè)從事機(jī)器人技術(shù)研發(fā)的高新技術(shù)企業(yè),是機(jī)器人產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟第一屆理事單位,具有雄厚的科研和技術(shù)開發(fā)實(shí)力。該項(xiàng)目在研究實(shí)驗(yàn)階段,就可以將成果應(yīng)用到現(xiàn)有產(chǎn)品的開發(fā)中;項(xiàng)目完成后除了該公司以外,研究成果還可以應(yīng)用到其他自動(dòng)化機(jī)器人裝備企業(yè)的產(chǎn)品開發(fā)中。尤其通過產(chǎn)學(xué)研結(jié)合,將會(huì)極大的提升產(chǎn)品的科技含量并縮短產(chǎn)品開發(fā)周期,提前實(shí)現(xiàn)批量化市場(chǎng)銷售,有望為企業(yè)帶來良好的經(jīng)濟(jì)效益。
同濟(jì)大學(xué)
2021-04-11