基于拉線位移傳感器的三坐標測量系統(tǒng)算法研究.pdf

1、隨著工業(yè)自動化程度的不斷提高，三維坐標測量已經(jīng)是現(xiàn)代先進制造技術中不可或缺的重要技術。目前三坐標測量系統(tǒng)種類繁多，各種測量系統(tǒng)都有其各自的優(yōu)點，但普遍存在成本較高、便攜性較差等問題。本文針對這些問題，旨在設計一種基于拉線位移傳感器的三坐標測量系統(tǒng)，包括系統(tǒng)結(jié)構(gòu)部分、數(shù)據(jù)采集平臺和處理軟件部分、算法仿真分析部分和實驗研究部分。主要工作和研究內(nèi)容如下：
　　首先，對測量系統(tǒng)進行了總體分析并確定設計方案。從傳感器的布局形式出發(fā)，分析討論

2、了不同個數(shù)、不同布局形式的傳感器測量三維坐標原理，最終比較得出測量系統(tǒng)的數(shù)學模型；分析并初步確定了測量系統(tǒng)測量三維坐標的算法；通過數(shù)學模型分析并設計了測量裝置的整體結(jié)構(gòu)，并提出了本測量系統(tǒng)的目標精度（0.15mm）；根據(jù)整體設計方案和結(jié)構(gòu)平臺設計了數(shù)據(jù)采集平臺和處理軟件系統(tǒng)。
　　然后，對測量系統(tǒng)計算三維坐標進行了算法仿真分析，分別對線性化法、粒子群算法、BP神經(jīng)網(wǎng)絡算法估算三維坐標進行反演驗證、比較和分析。仿真結(jié)果表明，線性化法

3、能很好的反演出三維坐標值，但添加2mm的隨機誤差后誤差較大，魯棒性不好；粒子群算法和BP神經(jīng)網(wǎng)絡算法均能很好的反演三維坐標值，且增加2mm的隨機誤差情況下仍可以得到精度較高的結(jié)果，其中粒子群算法誤差1.0654mm，魯棒性好；BP神經(jīng)網(wǎng)絡算法誤差0.5441mm，適應性和容錯性好。粒子群算法和 BP神經(jīng)網(wǎng)絡算法均能很好的用于本測量系統(tǒng)三維坐標的測量估算，且兩種算法可滿足不同的測量應用場景。
　　最后，對測量系統(tǒng)設計了實驗方案并進行

4、了實驗研究，分別在粒子群算法和BP神經(jīng)網(wǎng)絡算法下對測量系統(tǒng)進行三維坐標測量實驗，并對結(jié)果進行算法優(yōu)化和誤差分析。實驗結(jié)果表明，粒子群算法的平均誤差1.4996mm，對該算法進行精度和效率優(yōu)化，結(jié)果無法達到本文目標精度要求，并對誤差因素進行了分析；BP神經(jīng)網(wǎng)絡算法平均誤差0.1691mm，改進后的算法精度提高的雖然不大（0.1628mm）但效率提升了近一倍，且誤差與目標精度較為接近。
　　本文的研究對于低成本、便攜式的空間三維坐標測