粒子群算法在超声三维坐标测量中的应用.pdf

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1、第26卷第1期中国计量学院学报V01．26No．12015年3月JournalofChinaUniversityofMetrologyMar．2015【文章编号】1004—1540(2015)01—0034—05DOI：10．3969／j．issn．1004—1540．2015．01．006粒子群算法在超声三维坐标测量中的应用孔明，韩欢欢，郭天太(中国计量学院计量测试工程学院，浙江杭州310018)【摘要】提出一种基于粒子群算法的三维坐标反演模型，实现了超声波三坐标测量中三维坐标的高精度反演，提高了坐标反演迭代过程的鲁棒性．同时介绍了超声

2、波测距系统的原理，推导了三维坐标反演的目标函数，建立了基于粒子群算法的反演模型，并进行了实验研究．通过软件仿真，对粒子群算法在超声波三维测量上的可行性和鲁棒性进行了验证，并搭建超声波三维定位平台，在1mX1mX2m空间中进行了测量实验．结果表明，测量的绝对误差小于10mm，具有较高的反演精度．【关键词】超声传感器；三维坐标测量；粒子群算法【中图分类号1TP216【文献标志码】AAthree-dimensionalultrasoniccoordinatemeasuringmethodbasedonparticleswarmoptimizat

3、ionalgorithmKoNGMing，HANHuanhuan，GUOTiantai(CollegeofMetrologyandMeasurementEngineering，ChinaJiliangUniversity，Hangzhou310018，China)Abstract：Highprecisionandgoodrobustnessforthe3Dcoordinateinversionalgorithmisthekeytorealizeultrasonicmeasurement．The3Dcoordinateinversionmo

4、delbasedontheparticleswarmoptimization(PSO)algorithmwaspresented．Theexperimentalstudywascarriedoutintwosteps．Firstly，wevalidatedthefeasibilityoftheultrasonicmeasurementofPSObysoftwaresimulation．Then，wesetupathree—dimensionalexperimentplatformtovalidatethemethod．Theresults

5、showthatthemeasuringabsoluteerrorislessthan10mm，withagoodretrievalprecision．Keywords：ultrasonicsensor~three-dimensionalcoordinatemeasurement；particleswarmoptimizationalgorithm三维坐标测量在机械、汽车、航空、船舶等方量系统等，这些测量方法存在着成本高、扩展性面具有广泛的应用，目前的三维坐标测量方法主低、便携性差等问题Ⅲ，因此研发出一款低成本、要有三坐标测量机、经纬仪、

6、全站仪、激光雷达测可扩展、便携的三维坐标测量系统是很有必要的．【收稿日期】2014-09—28《中国计量学院学报》网址：zgj1．cbpt．cnki．net【基金项目】国家自然科学基金资助项目(No．51375467)．【作者简介】孔明(1978一)，男，江苏省苏州人，教授，主要研究方向为精密仪器测试技术、光电检测研究、机器视觉Email：mkong@cjlucom通讯联系人：郭天太，男，副教授．E—mail：teampaper209@ejlu．edu．cn第1期孔明，韩欢欢，等：粒子群算法在超声三维坐标测量中的应用35目前定位方法主要有

7、红外线、射频识别、超声波、无线蓝牙、光跟踪等[2]，相对于其他定位方法，超声波技术具有成本低、抗干扰能力强、不受光线粉尘影响、安装方便等优点，将超声波技术应用于三维坐标测量上具有一定的优势]．超声波在进行空间坐标测量时，测量精度受传感器测距精度及三维反演模型及算法等因素的影响．本文提出基于粒子群算法L5的反演模型，可以提高超声波三维测量的精度及提高反演过程的鲁棒性．1超声波三维坐标测量系统图1坐标测量示意图超声波三维坐标测量的基础是超声波测距．Figure1Diagramofthree-dimensional测距的基本原理是通过超声波的传

8、输时间来测量coordinatemeasurement距离．测距模块包括超声波发射端和接收端，该模题的可行解，该算法采用速度一位置搜索模型进块工作时，超声波发射端发出超声波并开始计时，行优化计