首页 > 论文 > 中国激光 > 46卷 > 1期(pp:104003--1)

基于iGPS定位跟踪的三维形貌测量系统标定方法

Calibration Method of Three-Dimensional Shape Measurement System Based on iGPS Positioning and Tracking

  • 摘要
  • 论文信息
  • 参考文献
  • 被引情况
  • PDF全文
分享:

摘要

基于iGPS定位跟踪的三维形貌测量系统, 建立了测量系统的数学模型, 介绍了传统手眼标定技术的主要原理, 使用激光跟踪仪建立了系统转换关系。提出了一种融合特征点拟合的标定方法, 利用特征点约束和基于罗德里格矩阵的算法得到了转换关系。对标定后的系统进行了基于机器人基坐标系和iGPS世界坐标系的点云拼接对比实验, 实验结果表明, 融合特征点拟合的标定方法提高了点云拼接的精度。

Abstract

Based on the three-dimensional shape measurement system of iGPS positioning and tracking, a mathematical model of this system is established, and the main principle of the traditional hand-eye calibration technology is introduced. Then the system conversion relationship is established with the laser tracker. A calibration method based on feature point fitting is proposed and the transformation relationship is solved by the feature point constraint and the Rodrigue matrix based algorithm. The point cloud splicing contrast experiments based on the robot base coordinate system and the iGPS world coordinate system are performed on the calibration system. The experimental results show that the calibration method based on fusion feature point fitting improves the precision of point cloud splicing.

Newport宣传-MKS新实验室计划
补充资料

中图分类号:N34

DOI:10.3788/cjl201946.0104003

所属栏目:测量与计量

基金项目:吉林省科技发展计划(20160204016GX,20180623031TC)、吉林省省级产业创新专项资金(2016C088, 2017C045-2)、吉林省教育厅“十三五”科学技术项目(JJKH20170626KJ)、长春理工大学青年科学基金(XQNJJ-2016-04, XQNJJ-2017-11)

收稿日期:2018-07-23

修改稿日期:2018-09-09

网络出版日期:2018-09-25

作者单位    点击查看

马国庆:长春理工大学机电工程学院, 吉林 长春 130022
刘丽:长春理工大学机电工程学院, 吉林 长春 130022
于正林:长春理工大学机电工程学院, 吉林 长春 130022
曹国华:长春理工大学机电工程学院, 吉林 长春 130022
王强:长春理工大学光电工程学院, 吉林 长春 130022

联系人作者:马国庆(magq@cust.edu.cn)

【1】Zhu J G, Zou J, Lin J R, et al. Measurement-oriented positioning error compensation for industrial robot[J]. Journal of Optoelectronics·Laser, 2013, 24(4): 746-750.
邾继贵, 邹剑, 林嘉睿, 等. 面向测量的工业机器人定位误差补偿[J]. 光电子·激光, 2013, 24(4): 746-750.

【2】Heller J, Henrion D, Pajdla T. Hand-eye and robot-world calibration by global polynomial optimization[J]. 2014 IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA), 2014: 3157-3164.

【3】Li W, Lü N G, Dong M L, et al. Simultaneous robot-world/hand-eye calibration using dual quaternion[J]. Robot, 2018, 40(3): 301-308.
李巍, 吕乃光, 董明利, 等. 基于对偶四元数的机器人方位与手眼关系同时标定方法[J]. 机器人, 2018, 40(3): 301-308.

【4】Hong L, Tian Q L, Ji B J. Calibration method for line structured-light parameters based on homography matrix[J]. Acta Photonica Sinica, 2015, 44(12): 1212003.
洪磊, 田啟良, 嵇保健. 基于单应性矩阵的线结构光参量标定法[J]. 光子学报, 2015, 44(12): 1212003.

【5】Zhang T, Zhang M H, Zou Y B. Path planning of robot processing based on three-dimensional point cloud[J]. Chinese Journal of Lasers, 2018, 45(5): 0502009.
张铁, 张美辉, 邹焱飚. 基于三维点云的机器人加工轨迹规划[J]. 中国激光, 2018, 45(5): 0502009.

【6】Zhang Z R, Zhang X, Zheng Z L, et al. Hand-eye calibration method fusing rotational and translational constraint information[J]. Chinese Journal of Scientific Instrument, 2015, 36(11): 2443-2450.
张召瑞, 张旭, 郑泽龙, 等. 融合旋转平移信息的机器人手眼标定方法[J]. 仪器仪表学报, 2015, 36(11): 2443-2450.

【7】Gu Y X, Ma J S. Research on an algorithm about 3D profile measurement based on laser feedback[J]. Optical Instruments, 2015, 37(1): 1-3, 8.
谷亚先, 马军山. 利用激光反馈测量物体三维形貌[J]. 光学仪器, 2015, 37(1): 1-3, 8.

【8】Hou M S, Wang Q, Ma G Q, et al. Calibration and verification method for 3D shape flexible measurement system[J]. Journal of Applied Optics, 2018, 39(3): 385-391.
侯茂盛, 王强, 马国庆, 等. 三维形貌柔性测量系统标定方法及验证[J]. 应用光学, 2018, 39(3): 385-391.

【9】Li D K, Ye S H, Ren Y J, et al. Research on robot′s positioning accuracy calibration[J]. Acta Metrologica Sinica, 2007, 28(3): 224-227.
李定坤, 叶声华, 任永杰, 等. 机器人定位精度标定技术的研究[J]. 计量学报, 2007, 28(3): 224-227.

【10】Zhao M L, Ma X, Zhang Z B, et al. Three-dimensional shape absolute measurement based on laser speckles [J]. Chinese Journal of Lasers, 2016, 43(2): 0208001.
赵明路, 马骁, 张子邦, 等. 激光散斑三维形貌绝对测量技术[J]. 中国激光, 2016, 43(2): 0208001.

【11】Jiang Q, Zhang Y Z, Zhang S Q, et al. Path planning method of the AGV navigated by IGPS in aircraft digital assembly[J]. Aeronautical Manufacturing Technology, 2016(22): 72-77,83.
蒋倩, 张云志, 张少擎, 等. 飞机数字化装配中IGPS导航的AGV路径规划方法[J]. 航空制造技术, 2016(22): 72-77,83.

【12】Pia E. Rotations with Rodrigues′ vector[J]. European Journal of Physics, 2011, 32(5): 1171-1178.

【13】Yang S R, Yin S B, Ren Y J, et al. Improvement of calibration method for robotic flexible visual measurement systems[J]. Optics and Precision Engineering, 2014, 22(12): 3239-3246.
杨守瑞, 尹仕斌, 任永杰, 等. 机器人柔性视觉测量系统标定方法的改进[J]. 光学 精密工程, 2014, 22(12): 3239-3246.

引用该论文

Ma Guoqing,Liu Li,Yu Zhenglin,Cao Guohua,Wang Qiang. Calibration Method of Three-Dimensional Shape Measurement System Based on iGPS Positioning and Tracking[J]. Chinese Journal of Lasers, 2019, 46(1): 0104003

马国庆,刘丽,于正林,曹国华,王强. 基于iGPS定位跟踪的三维形貌测量系统标定方法[J]. 中国激光, 2019, 46(1): 0104003

您的浏览器不支持PDF插件,请使用最新的(Chrome/Fire Fox等)浏览器.或者您还可以点击此处下载该论文PDF