工业激光3D投影系统精度标定与补偿技术研究

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面对现代化装配制造领域高精度、高效率、低成本的需求,工业激光3D投影系统在装配制造领域的研究备受关注,“参数标定”是该系统的关键技术,对投影准确性有直接影响。为获得更加精确的旋转参数与位置参数,提高工业激光3D投影系统的精度,对工业激光3D投影系统标定技术的研究尤为重要。本文提出了基于立体视觉的工业激光3D投影系统的标定方法,建立了工业激光3D投影系统旋转参数及位置参数标定模型,验证了该标定模型的可行性,提出了基于BP神经网络的振镜转动角度的补偿方法,完成了工业激光3D投影系统的精度标定与补偿。本文主要研究的内容如下:1)研究工业激光3D投影系统的组成、工作原理,构建工业激光3D投影系统的几何模型,并对投影系统的参数与投影点坐标间的关系进行了理论分析,由此建立了工业激光3D投影系统矢量模型,为后续投影系统的参数标定提供了理论支撑。2)提出了基于立体视觉测量系统的工业激光3D投影系统的参数标定方法,并建立了工业激光3D投影系统标定参数的求解模型。提出“两步法”的参数标定方法,采用最小二乘法、牛顿迭代法、列文伯格-马夸尔特算法结合四元数法、罗德里格矩阵法的投影系统旋转参数标定以及基于粒子群算法、杂交粒子群算法的投影系统位置参数标定。并构建了标定误差评价模型,用以综合评价系统的标定精度。3)进行了旋转参数及位置参数标定模型仿真实验。仿真结果表明,基于列文伯格-马夸尔特算法结合四元数法的旋转参数标定模型以及基于粒子群算法的位置参数标定模型的参数求解方法精度更高,验证了该标定模型的准确性与可行性。4)针对工业激光3D投影系统中的双轴扫描振镜的转动角度偏差进行补偿。建立了基于BP神经网络的振镜转动角度偏差补偿模型,并给出相应的模型精度评价方法;搭建工业激光3D投影系统标定实验现场;进行立体视觉测量系统辅助下的工业激光3D投影系统参数标定实验并对振镜转动角度偏差进行补偿。实验结果表明该标定方法、标定模型及补偿方法可行。
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