【技术实现步骤摘要】
一种基于虚拟点位的无量纲运动学标定方法及其相关装置
[0001]本申请涉及运动学标定
，尤其涉及一种基于虚拟点位的无量纲运动学标定方法及其相关装置。
技术介绍
[0002]随着微电子、军工、航空航天等技术的发展，对零件加工精度和复杂度的要求越来越高，以高精密五轴机床、高精度机器人等为代表的多自由度机构备受青睐。但由于制造与装配误差，导致运动机构的实际结构与理论结构存在较大偏差，降低了定位精度。
[0003]运动学标定是一种能有效提高定位精度的方法，但其非常依赖于准确的标定模型和测量值。现有方法在进行运动机构的运动学标定时，其建模的对象往往是三个位置与三个姿态，由于位置与姿态是不同量纲的数值，导致一起优化时会出现分配不均的问题。而针对此问题提出的无量纲模型需要在末端上测量4点的位置信息，在大范围高精度测量的前提下，往往采用激光跟踪仪进行测量。但现有测量方法在利用4个反射头获取4点位置时，会引入激光跟踪仪的断光续接误差；而利用1个反射头获取4点位置时，会引入机构的重复定位误差或夹具的二次装夹误差，也使得实验流程更加...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于虚拟点位的无量纲运动学标定方法，其特征在于，包括：建立运动机构的运动学模型，所述运动机构的末端装夹有反射头；在所述运动机构的末端设置若干虚拟点位，并基于所述虚拟点位和所述运动学模型建立无量纲运动学模型以及建立无量纲误差模型；根据测量设备与所述运动机构的末端的空间关系将所述测量设备的测量坐标系转换为运动机构坐标系，得到新的测量坐标系；获取所述测量设备在所述新的测量坐标系下测量得到的目标虚拟点位的旋转矩阵和平移矩阵，并根据该目标虚拟点位的旋转矩阵和平移矩阵计算所有虚拟点位的实际坐标，得到所述无量纲运动学模型的测量值，所述目标虚拟点位为反射头坐标系的原点；获取所述反射头与所述运动机构的末端的空间关系，并根据所述反射头与所述运动机构的末端的空间关系计算所述无量纲运动学模型的理论值；根据所述无量纲运动学模型的测量值、理论值对所述无量纲误差模型进行模型优化，得到所述运动机构的无量纲运动学标定结果。2.根据权利要求1所述的基于虚拟点位的无量纲运动学标定方法，其特征在于，所述无量纲运动学模型为：；；式中，P表示无量纲运动学模型，、、、分别为第一虚拟点位、第二虚拟点位、第三虚拟点位、第四虚拟点位；表示第一虚拟点位的坐标，表示第二虚拟点位的坐标，表示第三虚拟点位的坐标，表示第四虚拟点位的坐标；T
OT
为测量点的平移矩阵，R
OT
为测量点的旋转矩阵，为点和点在反射头坐标系的x轴上的距离，b为点和点在反射头坐标系的y轴上的距离。3.根据权利要求1所述的基于虚拟点位的无量纲运动学标定方法，其特征在于，所述根据测量设备与所述运动机构的末端的空间关系将所述测量设备的测量坐标系转换为运动机构坐标系，得到新的测量坐标系，包括：通过测量设备跟踪测量所述运动机构得到B轴转动的反射头轨迹、C轴转动的反射头轨迹；分别根据B轴转动的反射头轨迹、C轴转动的反射头轨迹获取B轴圆心、C轴圆心，并基于B轴转动的反射头轨迹和B轴圆心进行圆拟合得到B轴半径；将C轴圆心向下移动B轴半径对应的数值，得到运动机构原点；通过点位测量获取X轴与Y轴上的若干点，并通过直线拟合得到X轴和Y轴所在的直线；基于运动机构原点以及X轴和Y轴所在的直线构建坐标系，得到新的测量坐标系。
4.根据权利要求2所述的基于虚拟点位的无量纲运动学标定方法，其特征在于，所述获取所述反射头与所述运动机构的末端的空间关系，包括：将运动机构复位，通过所述测量设备测量所述第一虚拟点位当前的旋转矩阵和平移矩阵，所述第一虚拟点位为反射头坐标系的原点；根据所述第一虚拟点位当前的旋转矩阵和平移矩阵获取所述反射头与所述运动机构的末端的空间关系。5.一种基于虚拟点位的无量纲运动学标定装置，其特征在于，包括：第一建立单元，用于建立运动机构的运动学模型，所述运动机构的末端装夹有反射头；第二建立单元，用于在所述运动机构的末端设置若干虚拟点位，并基于所述虚拟点位和所述运动学模型建立无量纲运动学模型以及建立无量纲误差模...
【专利技术属性】
技术研发人员：高健，陈迪赛，罗于恒，张揽宇，郑卓鋆，吴国庆，陈新，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：
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