基于混合優化算法的關節臂式測量機參數標定

章家巖, 許治順, 王 勝, 馮旭剛

(安徽工業大學 電氣與信息工程學院，安徽 馬鞍山 243032)

關節臂式坐標測量機是一種非笛卡兒式的柔性測量系統，通常在大型加工現場對不便移動的復雜零部件進行幾何尺寸的快速測量[1]，因其可操作性、靈活性和便捷性在工業生產與科學研究中得到廣泛的應用。由于其串聯式連桿機構，測量機的測量誤差會被累積并放大，同時機械加工精度、裝配誤差、磨損及環境因素等都對各連桿的幾何參數造成影響，與傳統的正交式坐標測量機相比，整體測量精度還存在較大差距。因此，測量機的誤差模型的分析及參數標定方法對于減少測量誤差有著重大意義。

目前已有眾多國內外學者針對關節臂式坐標測量機參數標定方法做了多方面研究。一類通過借助更高精度的測量儀器，如激光跟蹤儀、三坐標測量機[2]，或布置復雜的裝夾裝置[3]。例如：Acero等[4]研究了激光跟蹤儀作為參考儀器在AACMM參數標定中的可行性，但這類方法普遍成本高昂，系統復雜，時間效率較低且容易產生二次誤差[5]。另一類通過算法進行參數標定，一般為最小二乘法和智能尋優算法，例如：Santolaria等[6]使用一維球列作為標準件，采用Levenberg-Marquarat法(最小二乘法)對Faro的關節式坐標測量機進行了標定；Seyedhosseini等[7]應用改進的模擬退火算法對測量臂運動學參數的標定值進行了辨識。但采用標定算法對參數進行辨識時，常用的標定算法如最小二乘法在求解過程中存在初始值是非可行點時無法收斂、參數較多的復雜計算易產生積累誤差等問題，而尋優算法的局部搜索能力較差、容易陷入局部最小值。……