四位置敏感探测器空间位姿的同构变换标定法

来源：计算机集成制造系统杂志2025年第12期北京时间：

作者：苏成志, 巴麒蛟, 王文彪, 郑轶哲

单位：1.长春理工大学人工智能学院2.长春理工大学吉林省智能机器人高校协同创新中心3.长春理工大学智能复合机器人吉林省校企联合技术创新实验室4.长春理工大学机电工程学院5.长春设备工艺研究所

摘要：针对四位置敏感探测器(PSD)的空间位姿标定测量过程中存在平移和旋转误差耦合问题,提出一种基于同构变换的4-PSD测量阵列空间位姿标定方法。首先使用激光跟踪仪测量固接在4-PSD测量阵列上的三靶球A、B、C坐标,同时采集激光束投影到4-PSD测量阵列上的光斑P1、P2、P3、P4坐标;移动4-PSD测量阵列,再次记录三靶球An、Bn、Cn坐标和光斑Pn1、Pn2、Pn3、Pn4坐标;根据4-PSD测量阵列移动前后位姿矩阵相似迹相等的性质构建约束方程f,采用粒子群优化算法对f求解。机器人定位精度试验表明:基于4-PSD测量阵列标定后的机器人位置精度提升了66.27%,姿态精度(航向角、俯仰角、横滚角)分别提升了61.58%、68.69%和69.35%。与已有方法相比,位置精度最大提升了1.71%,姿态精度最大提升了51.57%。

关键词：位姿标定,位置敏感探测器,同构变换,非线性最小二乘法

基金资助：吉林省科技发展计划资助项目(YDZJ202503CGZH002);国防基础科研计划资助项目(JCKY2019411B001);长春市科技发展计划资助项目(24GXYSZZ14)。