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激光与光电子学进展 2020年第15期57卷 85-91页

作者：曹瀚文杨凌辉林嘉睿天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室天津300072

基于光电扫描原理的分布式测量网络是一种大尺寸三维坐标测量系统,广泛应用于工业制造和装配领域。但测量网络体系庞大、测量环境复杂,增加了组网定向工作的难度,且任意节点的变动都需要重新进行组网。现有的组网定向方法过于依赖人工... 详细信息

基于光电扫描原理的分布式测量网络是一种大尺寸三维坐标测量系统,广泛应用于工业制造和装配领域。但测量网络体系庞大、测量环境复杂,增加了组网定向工作的难度,且任意节点的变动都需要重新进行组网。现有的组网定向方法过于依赖人工介入和主观估计,因此提出了一种基于自主建图、全局定位和自动导航的分布式测量网络自动组网定向方法和标定点位规划策略。实验结果表明,该组网方法在保证测量精度的前提下,提高了组网效率和自动化水平,可实现测量系统自动维护和工业现场自动化。

关键词：计量仪器工作空间测量定位系统光电扫描组网定向自动引导车标定规划

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融合自主导航信息的分布式测量网络组网方法研究

融合自主导航信息的分布式测量网络组网方法研究

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作者：曹瀚文天津大学

学位级别：硕士

目前,精密测量定位技术已成为高精尖制造和数字化装配的关键支撑。传统单站测量模式已无法满足智能工装自主定位的多任务并行、高效动态测量需求。近年来新出现的分布式测量网络将多个测量仪器组成空间分布的整体系统,在保证精度的基础... 详细信息

目前,精密测量定位技术已成为高精尖制造和数字化装配的关键支撑。传统单站测量模式已无法满足智能工装自主定位的多任务并行、高效动态测量需求。近年来新出现的分布式测量网络将多个测量仪器组成空间分布的整体系统,在保证精度的基础上通过并行自动化测量提高了效率,是智能制造的必然趋势。组网定向是统一测量坐标系的重要过程和关键共性技术。以室内空间测量定位系统（workshop Measuring and Positioning System,w MPS）为例,由于缺乏对测量网络和测量环境的客观先验信息,现有的组网方法依赖主观经验和人力参与,导致组网操作困难且效率较低。而且任何测量节点的变动都可能导致重新组网的需要,因此这类方法不能满足复杂分布式测量网络长期自动维护的目标。考虑到自动引导车（Automatic Guided Vehicle,AGV）在上述工业领域应用广泛,以及基于分布式测量技术的AGV定位引导系统这一研究热点,本文的目标为构建AGV信息感知和自主决策代理,自动获取并分析测量网络的客观先验信息,以此为依据计算合理有效的标定点位分布,综合考虑组网精度和效率,改进组网定向算法。主要内容如下:1、提出融合自主导航信息的自动组网方法,利用后方交会和自适应蒙特卡洛定位改进平差定向算法,设计自动导航框架引导AGV采集w MPS交会信息并构造约束方程,迭代优化求解定向参数。2、结合同步定位建图技术和后方交会获取测量网络的客观先验信息,设计标定点位自动规划算法,根据交会关系和信号盲区,计算评估并最终决定标定点位的有效布置和每个接收器的最优朝向。3、为减少人力参与、实现自主组网,研究并实现了基于信息理论的自主探索和主动构建地图的算法框架,解决了在不确定环境中的定位问题,保证了先验信息和平差迭代初值的准确。

关键词：分布式测量网络组网定向自主探索建图自动引导车标定规划

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室内空间测量定位系统接收节点误差分析与优化

室内空间测量定位系统接收节点误差分析与优化

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作者：郭烽天津大学

学位级别：硕士

室内空间定位测量系统（workshop Measurement Positioning System,wMPS）作为分布式网络化大尺寸空间坐标测量系统的典型代表,具有环境适应性强、测量精度高、组网方式灵活的特点,是大尺寸测量领域的研究热点。wMPS以发射站、接收器、... 详细信息

室内空间定位测量系统（workshop Measurement Positioning System,wMPS）作为分布式网络化大尺寸空间坐标测量系统的典型代表,具有环境适应性强、测量精度高、组网方式灵活的特点,是大尺寸测量领域的研究热点。wMPS以发射站、接收器、精度控制基准器作为节点组成网络结构,其系统性能受网络内各个节点以及节点间关系变动影响,网络中每一个节点发生的微小变化将会通过测量网络传递至整个测量系统,影响测量网络整体性能。以球型接收器对心误差为主的接收节点误差是测量网络系统误差的重要来源,通过多观测量交会解算、发射基站内参数标定、测量网络组网定向环节将其误差传递至网络相关参数,进而影响系统测量精度。针对上述现状,本文进行了以下研究工作:1、分析了wMPS接收节点误差以及其来源,研究了接收节点对心误差评估方法,实验验证了接收节点对心误差特性。2、以不确定度传播为线索,根据wMPS测量模型,分析了接收节点误差对系统测量精度的影响。基准长度定向和坐标控制场定向wMPS常用组网定向方法,通过蒙特卡洛仿真模拟了接收节点误差在两种定向方法中对测量精度造成的影响。3、研究了一种基于移动靶标的发射基站定向方法。通过设计移动靶标,利用接收节点间空间位置相对不变性,引入激光跟踪仪三维约束,建立了优化接收节点误差的系统定向参数解算模型。搭建实验系统,验证了该定向方法的精度与有效性。

关键词：大尺寸测量室内空间测量定位系统接收节点对心误差移动靶标组网定向

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结合距离约束的单基站wMPS绝对定向方法与技术研究

结合距离约束的单基站wMPS绝对定向方法与技术研究

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作者：谢宇天津大学

学位级别：硕士

wMPS(workspace Measuring and Positioning System)是一种新型光电扫描大尺寸测量系统,具有量程覆盖大、测量精度高、实时性好、环境适应性强、能够实现多目标同步测量等特点。目前关于多站分布式wMPS的原理和应用已经有了比较全面系... 详细信息

wMPS(workspace Measuring and Positioning System)是一种新型光电扫描大尺寸测量系统,具有量程覆盖大、测量精度高、实时性好、环境适应性强、能够实现多目标同步测量等特点。目前关于多站分布式wMPS的原理和应用已经有了比较全面系统的研究,然而对单基站wMPS的测量模型和现实应用的研究还有待拓展。本文以火箭贮箱检测、船舶分段制造等领域的相对形变测量和复杂现场环境下的多测量站组网定向为应用背景,以单基站wMPS为基础,引入距离约束,设计合作靶标,针对物方坐标系相对位置固定不变和空间姿态实时变化两种情况,研究了结合激光测距和超声测距的绝对定向方法,为单基站wMPS的进一步应用提供了理论依据。论文主要研究内容和工作如下:1、总结了当前大尺寸测量技术的需求,分析了现有测量方法的特点和现状应用,分析了研究单基站wMPS的理论意义和应用价值。2、研究了一种结合激光测距的单基站wMPS绝对定向方法,建立了面向局部相对形变测量的数学模型,分析了零位误差对测量精度的影响并给出了补偿方案;3、研究了一种结合超声测距的单基站wMPS绝对定向方法,建立了统一光电扫描基站测量角度信息和超声模块测量距离信息的测量模型,研究了一种基于高精度控制场的超声测距模块标定方法;4、结合火箭贮箱检测测量任务,在现场组建测量系统,验证了结合激光测距的单基站wMPS绝对定向方法的可行性和精度;在实验室条件下,搭建系统平台,对结合超声测距的单基站wMPS绝对定向方法的可靠性和准确性进行了实验验证。

关键词：大尺寸测量绝对定向相对形变测量组网定向单基站wMPS

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