利用激光扫描测头对镜面反射很强的金属曲面进行轮廓测量,是目前形貌测量领域的一个难点。分析了现有的几种激光测头的工作原理并比较了其对金属表面的测量能力。通过构建斜射式三角测头的测量模型,分析系统误差产生的原因并给出补偿算法。对标准球进行测量,实验结果表明该补偿算法的可行性与有效性。

提出一种基于激光与CCD的复合式测量方法,结合二者的优势,通过测量同一标准球球心的位置标定出了二者光轴的位置关系,有效地把二者测量的数据融合到同一个坐标系中,从而实现高精度的3维测量。在对所测靶丸表面数据进行去噪处理后,采用拟牛顿法,以CCD所测惯性约束聚变（ICF）靶丸直径作为部分待求参数的初始值,可以有效避免该方法容易陷入局部最优化的缺陷。从而快速、准确地实现靶丸球度误差的测量。分别在两种测量模式下进行了实验,结果验证了该方法的有效性与鲁棒性。

针对在非接触式坐标测量机上所用激光测头轴线位置需要标定这一工程需要,通过测量标准圆弧,提出了一种最小距离评价方法,该方法在评价函数取得极小值的时候可以有效标定激光测头轴线的初始参考零位。实验结果验证了该方法的有效性与可靠性。

为了满足微型、复杂形状工件的高精度测量要求,设计开发了一台微型五坐标图像测量系统,该系统可以实现对工件的多方位非接触测量。而自动调焦技术作为图像测量过程中必不可少的环节,其调焦效果直接影响到后续的图像质量与测量精度,为此提出了五坐标图像测量系统自动调焦的路径规划模型以及一种梯度均方差评价函数的近似算法,通过实验验证了该模型与算法的有效性。

提升臂液压缸作为小直径TBM管片吊机的关键动力驱动部件,其失效将会导致整个设备的瘫痪。为此,分析了不同工况下提升臂液压缸的受力情况,完成了液压缸的三维建模,校核了液压缸工作过程的稳定性,并利用ANSYS Workbench对简化后的液压缸模型进行了静力学分析,得到液压缸各部分应力分布。利用Fatigue Tool模块分析了液压缸的疲劳寿命,分析结果与理论计算结果的相对误差为8.30%,为提升臂液压缸的及时维护提供了数据支持。

在智能制造领域,视觉机器人应用前景十分广阔。视觉机器人的手眼标定精度直接关系到机器人的后续作业精度。为了进一步提高机器人的手眼标定精度,现提出一种基于Adam优化算法的双目Eye-to-Hand型机器人的手眼标定方法。根据多体运动学理论,建立了6DOF机器人手眼标定数学模型,以Halcon输出的手眼标定矩阵为初始值,采用Adam优化算法对目标函数进行迭代求解,将由优化前后手眼矩阵得到的两组机器人末端坐标系的位姿分别与从示教器得到的位姿作差值,并取Frobenius范数。结果表明:相机标定误差为0.089个像素,优化后的Frobenius范数平均值小于优化前,且一致性好。