基于改进粒子群的正交轴系三维激光 扫描设备的几何参数标定研究

来源：电子测量技术杂志2023年第1期北京时间：

作者：王舜，周惠兴，张中岳，徐崇文

单位：1.北京建筑大学土木与交通工程学院 北京 100044; 2.北京建筑大学机电与车辆工程学院 北京 100044; 3.北京市建筑安全监测工程技术研究中心 北京 100044

摘要：本文针对研发的正交轴系三维激光扫描设备几何参数标定问题，提出一种基于改进粒子群的标定算法，以解决设备装配几何误差带来的测量精度降低问题。首先，基于三维扫描设备的改进DH参数模型构建待优化几何误差参数并利用粒子群算法在约束范围内进行迭代优化以确定标定值；然后，在传统粒子群算法基础上进行了动态参数（惯性权重、学习因子的动态调整和基于整体最小二乘算法动态平面拟合的适应度函数改进）的优化以解决算法陷入局部最优的问题；最后，采用3种不同方法进行基于标准棋盘标定板的标定实验。实验结果对比分析表明：本文提出的动态平面拟合-参数改进PSO算法大幅提高了标定算法的收敛速度以及适应度计算可靠性，可以对设备进行快速标定，采用该方法标定后的设备其测量的精度也大幅提高。该标定方法为其它正交轴系的测量设备的几何参数标定提供了一种参考。

关键词：三维激光扫描设备;改进粒子群算法;改进DH建模;整体最小二乘法;几何参数标定

基金资助：北京市自然科学基金-市教委联合基金(KZ202110016024)、北京建筑大学博士研究生科研能力提升项目(DG2021015)、北京建筑大学硕士研究生研究生创新项目(PG2022128)、北京市建筑安全监测工程技术研究中心研究基金项目资助