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Modelling and Calibration Technique of Laser Triangulation Sensors for Integration in Robot Arms and Articulated Arm Coordinate Measuring Machines

機(jī)譯：集成在機(jī)器人手臂和關(guān)節(jié)臂坐標(biāo)測(cè)量機(jī)中的激光三角傳感器的建模和校準(zhǔn)技術(shù)

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摘要

A technique for intrinsic and extrinsic calibration of a laser triangulation sensor (LTS) integrated in an articulated arm coordinate measuring machine (AACMM) is presented in this paper. After applying a novel approach to the AACMM kinematic parameter identification problem, by means of a single calibration gauge object, a one-step calibration method to obtain both intrinsic—laser plane, CCD sensor and camera geometry—and extrinsic parameters related to the AACMM main frame has been developed. This allows the integration of LTS and AACMM mathematical models without the need of additional optimization methods after the prior sensor calibration, usually done in a coordinate measuring machine (CMM) before the assembly of the sensor in the arm. The experimental tests results for accuracy and repeatability show the suitable performance of this technique, resulting in a reliable, quick and friendly calibration method for the AACMM final user. The presented method is also valid for sensor integration in robot arms and CMMs.
機(jī)譯：本文提出了一種在關(guān)節(jié)臂坐標(biāo)測(cè)量機(jī)（AACMM）中集成的激光三角測(cè)量傳感器（LTS）的內(nèi)部和外部校準(zhǔn)技術(shù)。在對(duì)AACMM運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)識(shí)別問(wèn)題采用了一種新穎的方法之后，通過(guò)一個(gè)校準(zhǔn)標(biāo)尺對(duì)象，采用一種一步校準(zhǔn)方法來(lái)獲取固有的（激光平面，CCD傳感器和照相機(jī)幾何形狀）以及與AACMM主變量有關(guān)的外部參數(shù)框架已經(jīng)開(kāi)發(fā)。這樣就可以集成LTS和AACMM數(shù)學(xué)模型，而無(wú)需在先前的傳感器校準(zhǔn)之后采用其他優(yōu)化方法，通常在將傳感器組裝到手臂之前在坐標(biāo)測(cè)量機(jī)（CMM）中完成。準(zhǔn)確性和可重復(fù)性的實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果表明了該技術(shù)的適當(dāng)性能，從而為AACMM最終用戶提供了可靠，快速且友好的校準(zhǔn)方法。所提出的方法對(duì)于機(jī)器人手臂和CMM中的傳感器集成也是有效的。

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