多基站激光跟踪仪协同测量的误差影响因素研究

尹瑞多; 祖洪飞; 陈章位; 郭晓炜; 严萍

doi:10.12338/j.issn.2096-9015.2022.0233

多基站激光跟踪仪协同测量的误差影响因素研究

doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2022.0233

尹瑞多^{1, 5,},
祖洪飞²,
陈章位³,
郭晓炜^{1, 5},
严萍⁴

1.
浙江省计量科学研究院，杭州 310018
2.
浙江理工大学，杭州 310018
3.
杭州亿恒科技有限公司，杭州 310015
4.
浙江龙宇智能科技有限公司，海宁 314419
5.
浙江省市场监管测力与称重计量重点实验室，杭州 310018

基金项目: 浙江省重点研发计划项目（2020C01028）；浙江省自然科学基金资助项目（LQ20E050020）；2021年海宁市协同创新项目（20210101）。

详细信息

作者简介:
尹瑞多（1980-），浙江省计量科学研究院高级工程师，研究方向：计量技术、计量科技与管理、力值计量等，邮箱：83375301@qq.com

计量
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出版历程
- 收稿日期: 2022-09-15
- 录用日期: 2022-12-10
- 修回日期: 2022-09-21
- 网络出版日期: 2022-12-12

Research on Error Influencing Factors of Coordinated Measurement of Multi-Base Station Laser Tracker

YIN Ruiduo^{1, 5
,},
ZU Hongfei²,
CHEN Zhangwei³,
GUO Xiaowei^{1, 5},
YAN Ping⁴

1.
Zhejiang Institute of Metrology, Hangzhou 310018, China
2.
Zhejiang Sci-Tech University, Hangzhou 310018, China
3.
Hangzhou ECON Technology Co., Ltd, Hangzhou 310015, China
4.
Zhejiang Longyu Intelligent Technology Co., Ltd, Haining 314419, China
5.
Key Laboratory of Force and Weighing Measurements of Zhejiang Provincial Market Supervision and Adiministration Bureau, Hangzhou 310018, China

摘要

摘要: 激光跟踪仪由于精度高、测量范围大、可多维测量等优势被广泛用于工业机器人的性能测量中。常规的大型设备位置尺寸测量，单基站激光跟踪仪便可以满足需求，然而在对双臂机器人、多机器人联动系统等复杂对象进行测量时，单基站激光跟踪仪不能满足同步实时测量的要求，需要采用多基站激光跟踪仪进行协同转站测量。从多基站激光跟踪仪测量的原理出发，开展多基站激光跟踪仪协同测量的误差影响因素研究，分析不同影响因素对于测量误差的影响，并通过仿真实验对比了最小二乘法、SVD分解法及四元数求解法三种方法对坐标转换的解算精度，对今后多基站激光跟踪仪测量系统的推广应用有一定的指导意义。
- 多基站 /
- 激光跟踪仪 /
- 协同测量 /
- 机器人性能测量 /
- 误差分析
Abstract: Laser tracker is widely used in the performance measurement of industrial robots because of its high precision, large measurement range and multi-dimensional measurement. For conventional industrial robot position measurement, a single-base station laser tracker can meet the demand. However, when measuring complex objects such as dual-arm robots and multi-robot linkage systems, the single-base station laser tracker can not meet the requirements of synchronous real-time measurement, and a multi-base station laser tracker is required for coordinated transfer measurement. Based on the measurement principle of multi-base station laser tracker, this paper carries out the research on the error influencing factors of coordinated measurement of multi-base station laser tracker, analyzes the influence of different influencing factors on the measurement error, and compares the solution accuracy of coordinate transformation by the least square method, SVD decomposition method and quaternion solution method through simulation experiments, which has certain guiding significance for the promotion and application of the measurement system of the multi-base station laser tracker system in the future.
- multi-base station /
- laser tracker /
- coordinated measurement /
- robot performance measurement /
- error analysis

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图 1 多基站激光跟踪仪性能测量系统

Figure 1. Performance measurement system of multi-base station laser tracker

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图 2 激光跟踪仪测量坐标系

Figure 2. Measurement coordinate system of laser tracker

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图 3 多基站激光跟踪仪转站模型

Figure 3. Transfer model of multi-base laser tracker

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表 1 仿真计算公共点坐标

Table 1. Coordinates of common points calculated by simulation

	主站位	转站站位
公共点1	3000.000, 0.029, 0.029	4999.980, 2000.049, 0.052
公共点2	−2000.048, 4999.981, 0.053	−0.069, 7000.000, 0.068
公共点3	−1999.951，−0.019, 5000.019	−0.019, 1999.951, 5000.019
公共点4	−7000.000，−0.068, 0.067	−5000.019,1999.952, 0.053
公共点5	−2000.000，−0.019, 0.019	−0.019, 2000.000, 0.019

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表 2 不同参数求解方法的转站误差

Table 2. Transfer errors of different parameter solving methods

	最小二乘法	SVD分解法	四元数求解法
平均误差	0.012	0.012	0.014

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