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国产高精度位置和姿态测量系统LDPOS的发展与应用周落根邓晓光洪勇(摘要：本文详细介绍了高精度位置和姿态测量系统的发展，我国具有完全自主知识产权的移动测量和实景三维技术和产品的研究、应用和服务情况，以及地面无控航测系统，并对其未来的发展进行展望。
关键词：高精度位置和姿态测量系统LDPOS地面无控航测系统一引言高精度位置和姿态测量系统(Position and Orientation System, POS)集全球导航卫星系统、惯性测量单元、导航处理计算机技术于一体，可以实时获取运动物体的高精度空间位置和三维姿态信息，广泛应用于飞机、轮船和陆地载体的导航定位。
POS通过全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System ，GNSS)接收定位数据，利用高精度光学陀螺捷联惯性测量单元(Inertial Measurement Unit，IMU)提供设备瞬间的速度、加速度和方向信息，然后通过数据处理与融合软件对所接收的定位定姿信息进行数据处理，获得载体设备的高精度位置及姿态信息，同时给载荷传感器提供高精度同步信息，直接解算观测成果的高精度外方位元素，输出具有直接地理参考的影像数据。
POS解决了GNSS动态可靠性差，会出现信号遮挡、丢失，同时数据输出的频率低等问题。
POS系统将GNSS长期、低动态定位精度高的特性与惯性导航系统QNS)的短期、高动态定位精度高的性能有机地结合起来，不但提高了系统的精度，加强了系统的抗干扰能力，同时解决了GNSS动态应用采样频率低的问题。
POS系统可为载体或航空传感器提供高精度、高频率(200HZ)的实时位置与姿态(X,Y,Z,e,3, K)数据，应用于各种不同类型的传感器：如航空胶片或数字相机、线阵扫周落根，立得空间信息技术股份有限公司副总经理；邓晓光、洪勇，立得空间信息技术股份有限公司。
描仪、激光扫描仪、合成孔径雷达、成像光谱仪等。
在崇山峻岭、戈壁荒漠等难以通行的地区，如国界、沼泽滩涂等作业员根本无法到达的地区，采用POS系统和航空摄影系统集成进行直接空间对地定位，可迅速、及时地获取多频段、多时相、高精度、高分辨率的位置与图像信息，快速高效地编绘基础地理图件，大大提高了作业效率和成功率。
测绘技术中的精度评定与验证方法介绍测绘技术在现代社会中起着至关重要的作用，它是绘制地图和测量地球表面各种要素位置的一种技术手段。
然而，在测绘工作中，精度评定与验证是至关重要的，因为精度直接影响到测绘结果的准确性和可靠性。
本文将介绍测绘技术中常用的精度评定与验证方法。
一、观测精度评定观测精度评定是对测量过程中所涉及的各种误差进行评估和分析的过程。
常见的观测精度评定方法包括误差反演法、残差分析法和误差理论分析法。
误差反演法是通过对测量数据进行处理，将观测结果反演成真实值，并将其与已知真实值进行比较，从而评估观测精度。
此方法可以有效地检测出系统误差和随机误差，并进行合理的误差修正。
残差分析法主要通过计算观测残差（即观测值与已知真值之差），以及求出残差的平均值、方差等统计指标，从而评定观测精度。
该方法适用于对大量观测数据进行分析和判断。
误差理论分析法是一种基于误差理论的评定方法，它通过建立数学模型和误差传递方程，对测量误差进行传递和分析，从而评估观测精度。
该方法适用于对测量数据进行较为深入的分析和研究。
二、精度验证方法精度验证是指对已经完成的测量数据进行验证，以确认其准确性和可靠性的过程。
常见的精度验证方法包括内插法、交叉检验法和精度检测法。
内插法是通过利用附近已知点的数据，对待验证点进行插值，从而验证测量数据的准确性。
该方法适用于不规则点分布的情况，可以较为准确地评定测量数据的精度。
交叉检验法是指通过在测量数据中留出一部分作为验证集，将其与训练集进行对比，以验证测量数据的准确性和可靠性。
该方法常用于图像匹配、地理信息系统等领域，能够较为准确地验证测量数据的精度。
精度检测法是指通过使用已知精度较高的参考数据进行对比，评估测量数据的准确性和可靠性。
该方法常用于全球导航卫星系统（GNSS）等测量领域，能够提供较准确的精度验证结果。
综上所述，测绘技术中的精度评定与验证方法包括观测精度评定和精度验证两个方面。
观测精度评定方法主要是对测量过程中各种误差进行评估和分析，而精度验证方法则是对已完成的测量数据进行验证和确认。
工业机器人绝对定位误差补偿方法摘要：随着我国经济在快速发展，社会在不断进步，现场环境下工业机器人连续作业运行容易导致定位漂移问题，利用外部高精度测量系统获取其末端执行器精确三维位置信息是机器人绝对定位误差的有效补偿方式。
针对误差补偿三维测量高效率、高精度、高适应性要求，提出了一种基于工作空间测量定位系统的工业机器人精度补偿方法。
利用测量定位系统的动态特性，设计了针对机器人工作轨迹空间的网格划分策略，根据定位误差实际分布情况调整网格边长，通过采集网格节点绝对定位误差矢量值，研究了反距离加权算法以完成轨迹关键节点定位误差矢量的插值计算，最终完成末端执行器绝对定位误差补偿。
试验结果表明，所研究方法实时性好、效率高，安装20kg负载补偿后机器人绝对定位误差平均值由1.36mm降为0.19mm，提升了约86%，能够显著改善工业机器人现场作业精度。
关键词：工业机器人；误差补偿；网格划分引言随着工业机器人智能控制技术的发展，需要构建工业机器人的输出稳定性控制模型，结合工业机器人的位姿补偿和误差定位的方法，进行工业机器人的控制稳定性设计，提高工业机器人的空间三维定位和控制能力，相关的工业机器人定位方法研究在工业机器人的输出定位控制中具有重要意义。
在进行工业机器人的定位控制中，需要结合工业机器人的定位参数分布，进行控制稳定性测试，结合三维空间定位的方法，提高工业机器人的输出稳定性和自适应性，研究工业机器人的空间定位误差补偿方法，在提高工业机器人的稳定性方面意义重大，相关的工业机器人定位误差补偿方法研究受到人们极大的重视。
1机器人介绍本文研究对象LR20型工业机器人为安徽零点精密机械有限公司自主研发并量产的通用工业机器人，重复定位精度达到士0.05mm,LR20型工业机器人本体自重仅230kg，结构紧凑能够满足轻量化要求，防护等级达到IP65。
该机器人采用管线内置技术，保证了不受外部恶劣环境的干扰，但对内部空间的布局和管线磨损等方面的要求较高;同时该机器人可以满足地面与悬吊两种安装方式。
定义与原理定义三坐标测量仪是一种基于坐标测量原理的高精度测量设备，用于对三维空间内的几何元素进行精确测量。
原理通过测头在三个互相垂直的导轨上移动，感应被测物体的几何形状和尺寸，将测量数据通过计算机系统处理，得出被测物体的实际坐标值。
发展历程及现状发展历程自20世纪50年代第一台三坐标测量仪问世以来，随着计算机技术和精密制造技术的不断发展，三坐标测量仪的测量精度、速度和自动化程度不断提高。
现状目前，三坐标测量仪已广泛应用于机械制造、汽车、航空航天、能源、电子等各个领域，成为现代工业生产和质量控制不可或缺的重要工具。
应用领域与前景应用领域机械制造、汽车、航空航天、能源、电子等各个领域的产品研发、生产过程中的质量检测与控制。
前景随着智能制造、工业4.0等概念的提出和实施，三坐标测量仪将更加智能化、网络化、柔性化，实现更高精度、更高效率的测量，为工业生产和质量控制提供更加可靠的技术支持。
同时，随着新材料、新工艺的不断涌现，三坐标测量仪的应用领域也将不断拓展。
三坐标测量仪的主体结构，通常采用高强度材料制造，确保稳定性和刚性。
框架提供测量探针运动的轨道，保证运动的平稳性和准确性。
导轨支撑导轨并减少摩擦，保证测量探针的顺畅运动。
轴承驱动测量探针沿导轨运动，通常由电机和传动机构组成。
驱动系统主机部分01控制器接收并执行测量软件发出的指令，控制驱动系统使测量探针按预定轨迹运动。
02传感器检测测量探针的位置和姿态，将信号反馈给控制器以形成闭环控制。
03电源及电气系统为控制器、传感器等提供稳定可靠的电源和电气信号。
控制系统03根据被测对象的形状和尺寸特点，编写相应的测量程序，实现自动化测量。
测量程序对测量数据进行处理和分析，如计算形状误差、位置误差等。
数据处理将测量结果以图形、报表等形式输出，便于用户分析和判断。
结果输出测量软件用于对三坐标测量仪进行定期校准，确保其测量精度符合要求。
校准装置夹具防尘罩用于固定被测对象，保证其在测量过程中的稳定性和可靠性。
空间钢结构三维节点快速定位测量施工工法一、前言近年来，随着建筑技术的不断进步，空间钢结构的应用越来越广泛。
然而，由于空间钢结构的特殊性和复杂性，其施工难度也越来越大。
为了解决这一问题，空间钢结构三维节点快速定位测量施工工法应运而生。
该工法通过科学的施工工艺和先进的测量技术，能够更快、更准确地定位节点位置，从而提高施工效率和施工质量。
本文将对该工法进行详细介绍，以期为实际工程提供参考。
二、工法特点空间钢结构三维节点快速定位测量施工工法具有以下几个特点：1、精度高：该工法采用激光测距、全站仪等高精度仪器进行测量，在定位精度方面表现出色，能够满足复杂结构的高精度定位需求。
2、操作简便：该工法采用数控钻床、数控切割机等现代化的设备进行加工，操作简便，上手快，适应性强。
3、效率高：该工法采用一体化的测绘与施工方案，可以实现快速测绘，高效施工，大幅提高施工速度。
4、质量可靠：该工法通过工艺的规范化、标准化实现精准施工，保证结构质量。
5、可靠性强：该工法经过多个工程项目的实践应用，表现出了高度的可靠性和稳定性。
三、适应范围空间钢结构三维节点快速定位测量施工工法适用于建筑、桥梁、城市轨道交通、机场等领域的空间钢结构工程项目。
其适用于各种复杂的空间钢结构，如网架、壳体、拱桥等。
四、工艺原理空间钢结构三维节点快速定位测量施工工法的工艺原理是：通过设计参数、测量、检测以及分析计算等一系列步骤实现对空间钢结构的三维节点位置快速准确的定位。
该工法采用高精度空间位姿定位仪等现代化测量设备进行测量，并采用CAD、3DMAX等计算机辅助设计软件进行三维建模和分析计算，从而保证施工准确性。
五、施工工艺空间钢结构三维节点快速定位测量施工工法的施工工艺包括以下几个步骤：1、设计参数确定：确定节点位置、形状、尺寸等设计参数，并进行三维建模。
2、测量：采用高精度空间位姿定位仪等现代化测量设备进行测量，记录节点位置坐标。
3、检测：进行数据处理和质量检测，确保节点位置精度符合要求。
三坐标测量的误差分析及校正摘要：三坐标测量机的测头是坐标测量机的关键部件，主要用来触测工件表面。
精度是三坐标测量机的一项重要技术指标。
文中系统地对三坐标测量机的误差来源进行分类，针对几何误差总结了现存的检测方法，最后给出了有利于实现低成本精度升级的误差修正方法。
关键词：三坐标测量，误差，修正，精度1. 背景概况三坐标测量机(Coordinate Measuring Machine，CMM)是指在一个六面体的空间范围内，能够表现几何形状、长度及圆周分度等测量能力的仪器，又称为三坐标测量仪或三次元。
三坐标测量机就是在三个相互垂直的方向上有导向机构、测长元件、数显装置，有一个能够放置工件的工作台(大型和巨型不一定有)，测头可以以手动或机动方式轻快地移动到被测点上，由读数设备和数显装置把被测点的坐标值显示出来的一种测量设备。
显然这是最简单、最原始的测量机。
有了这种测量机后，在测量容积里任意一点的坐标值都可通过读数装置和数显装置显示出来。
测量机的采点发讯装置是测头，在沿X、Y、Z三个轴的方向装有光栅尺和读数头。
其测量过程就是当测头接触工件并发出采点信号时，由控制系统去采集当前机床三轴坐标相对于机床原点的坐标值，再由计算机系统对数据进行处理和输出。
因此测量机可以用来测量直接尺寸，也可以获得间接尺寸和形位公差及各种相关关系，也可以实现全面扫描和一定的数据处理功能，为加工提供数据和测量结果。
自动型还可以进行自动测量，实现批量零件的自动检测。
一下是两种三坐标测量机的实图。
2. 关键问题TP是接触式结构三维测头，由测头体、测杆、导线组成。
测头体内部结构如下图所示，这是一个弹簧结构，弹力大小即测力。
由3个小铁棒分别枕放在2个球上，在运动位置上形成6点接触。
在接触工件后产生触发信号，并用于停止测头的运动。
在测杆与工件接触之后，再离开时弹簧把测杆恢复到原始位置。
测球恢复位置精度可达到1um。
TP是接触式测头，其功能是在测尖接触表面的瞬间产生一个触发信号，因此其内部为一微开关电路。
一种测定物体重心三维空间坐标的实验教学装置及测定方法首先，实验教学装置由若干部件组成：实验架、负载块、实验杆和横匝。
实验架是一种重量较轻、体积小的夹具，通常被固定在地板上，用来支撑和固定其他实验部件；负载块是一块金属片，上面有若干窝，用来固定实验杆；实验杆是一个棍杆，用来支撑砝码和待测物体；横匝是一个旋转臂，用来确定物体中心距离。
测定物体重心三维坐标的实验测定方法如下。
首先，将实验架固定在地板上，然后将负载块固定在实验架上，并安装实验杆，将横匝固定在实验杆上。
接下来，将砝码和待测物体放入实验架上的砝码块和横匝的窝中。
最后，用水平仪测量物体的中心距离，进而计算出物体的重心坐标。
实验教学装置可以满足针对物体重心三维坐标的实验教学需求。
它可以围绕物体重心180°，360°转动，从而进行重心的横向、纵向测定，获得更准确的三维坐标测量值，从而更准确地推断物体的形状、重量等特征。
此外，实验装置简洁、安全，易于携带，且价格实惠，是学生和实验室研究者们展开实验研究的理想选择。
实验测定方法也比较简单，所需要的测定仪器只有水平仪和实验装置，测定时，首先将实验架固定在地板上，然后将横匝固定在实验杆上，最后将砝码和待测物体放入实验架上的砝码块和横匝的窝中，用水平仪测量物体的中心距离，从而计算出物体的三维重心坐标，进而推断出物体的形状、重量等特征。
整个实验操作简单易行，不仅极大地降低了实验学习和研究成本，而且可以有效提高实验研究效率。
总之，实验教学装置可以有效解决物体重心三维坐标测量的问题，它的结构简单、安全可靠，实验测定方法易行，且价格实惠，是学生和实验室研究者们展开实验研究的理想选择。
综上所述，实验教学装置是一种简单的测定物体重心三维空间坐标的实验和测试教学装置，它可以有效地测定物体的三维坐标，从而更准确地推断物体的形状、重量等特征，极大地简化且节约了实验研究流程，因此受到了学生和实验室研究者们的青睐。
三维空间定位准确度定义与测量说明王正平美国光动公司1180 Mahalo PlaceCompton, CA 90220310-635-7481I. 简介20年前,大型机器的主要定位精度为丝杆的螺距误差及热膨胀误差,但直至今日上述的大部份误差已藉由线性编码器来减少与补偿, 因此机器的误差转而变成以垂直度误差与直线度误差为主要原因, 然而为了达到三维空间定位精度,垂直度误差与直线度误差的测量与补偿则变得更为重要。
II. 机床定位误差就三轴机器而言, 每轴共有六项误差, 或换句话说, 三轴共有十八误差加上三项垂直度误差,这二十一项刚体误差可以表示如下 [1]:直线位移误差 : Dx(x, Dy(y, 及 Dz(z垂直直线度误差 : Dy(x, Dx(y, 及 Dx(z水平直线度误差 : Dz(x, Dz(y, 及 Dy(z横转度误差 : Ax(x, Ay(y, 及 Az(z俯仰度误差 : Ay(x,Ax(y, 及 Ax(z偏摇度误差 : Az(x, Az(y, 及 Ay(z垂直度误差 : Øxy, Øyz, Øzx,其中 D 为直线误差,下标表示位移方向,位置坐标为函数中的变量, A 为角度误差,下标表示旋转方向,位置坐标为函数中的变量。
III. 现有的空间精度定义对于三轴机器而言,主要的定位误差为各轴的位移误差 Dx(x, Dy(y, Dz(z, 空间误差则定义为这些位移误差和的平方根, 因此可表示如下式:空间误差 = sqrt {[Max Dx(x-Min Dx(x]²+ [Max Dy(y-Min Dy(y]² + [Max Dz(z- Min Dz(z]²}.上述的定义当主要误差为三项位移误差 (或丝杆螺距误差时是正确的, 但是近年来的机器, 其主要误差为直线度误差与垂直度误差, 远大于直线位移误差,因此上述的定义并非绝对符合 .IV. 空间精度的新定义各轴向的定位误差 Dx(x,y,z, Dy(x,y,z及 Dx(x,y,z为位移误差与直线度误差的和可表示如下式:Dx(x,y,z =Dx(x + Dx(y + Dx(z,Dy(x,y,z =Dy(x + Dy(y + Dy(z,Dz(x,y,z =Dz(x + Dz(y + Dz(z.空间误差为这些总误差的均方根,如下式所示:空间误差 = sqrt {[Max Dx(x,y,z-Min Dx(x,y,z]² + [Max Dy(x,y,z-Min Dy(x,y,z]² + [Max Dz(x,y,z- Min Dz(x,y,z]²}.因此使用一般的激光干涉仪来测量这些直线度与垂直度误差是相当耗时的,而在 ASME B5.54[2]或 ISO 230-6[3]标准中所列的体对角线位移测量则是种快速的空间误差检验方法。
