Methods of geometric parameters estimation for a mechanism based on point coordinates measurements

• Autorzy: Knapczyk J. , Maniowski M.

Warianty tytułu

PL

Metody estymacji parametrów mechanizmu na podstawie pomiarów współrzędnych punktów

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper presents selected methods used for estimation the unknown geometrical parameters of a spatial mechanism model, used to describe the position and orientation of the end-effector, for example the coordinates of the center points of spherical joints, link dimensions etc. These data are necessary when dealing with computer simulation of any mechanism. The parameters are estimated based on coordinate measurements of selected points, located on the real mechanism links, using a portable manipulator with serial structure composed of 6 revolute joints and a spherical probe, but other techniques of acquiring point coordinates are applicable as well. The described methods can be used in the cases of a disassembled link, an assembled mechanism and redundant data sets. This methods are characterized by accuracy and robustness in the presence of different levels of noise, stability with respect to degenerate data sets, and low computation time. Special attention is paid to the case when the wanted parameters are hard to measure directly. Numerical examples are presented dealing with 5-link mechanism used to guide front wheels of a car.

PL

W pracy przedstawiono metody estymacji położenia i przemieszczeń mechanizmu przestrzennego, na podstawie znanych współrzędnościowych wybranych punktów mechanizmu, które zmierzono metodą stykową za pomocą szeregowego manipulatora pomiarowego o 6 parach obrotowych. Opisano kolejne etapy pomiarów i estymacji, np.: pomiary punktów, osi, cylindrów i środków sfer, transformacje układów współrzędnych, miary rozrzutu pomiarów. Procedurę tę wykorzystano do wyznaczenia nieznanych parametrów geometrycznych mechanizmu oraz do weryfikacji jego modelu symulacyjnego. Przykład numeryczny dotyczy wielo-wahaczowego mechanizmu prowadzenia koła samochodu.

Słowa kluczowe

EN

5-link mechanism; kinematic model; geometric parameters; measurements; point coordinates

PL

mechanizm wielowahaczowy; model kinematyczny; parametry geometryczne; pomiary; współrzędne punktu

• Wydawca: Komitet Budowy Maszyn PAN
• Czasopismo: Archive of Mechanical Engineering
• Rocznik: 2009
• Tom: Vol. LVI, nr 3
• Strony: 291--301
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz., fot., rys., tab.

Twórcy

autor

Knapczyk J.

autor

Maniowski M.

• Institute of Automobiles and Internal Combustion Engines Cracow University of Technology; Al. Jana Pawła II 37, 31-864 Kraków, Poland,

Bibliografia

• [1] Angeles J.: Automatic computation of the screw parameters of rigid-body motions. Part 1: Finitely-separated positions. Trans. ASME, Journal of Dynamic Systems, Measurements and Control, V. 108 (1986), pp. 32-38.
• [2] Gupta K. C.: Measures of Positional Error for a Rigid Body. Trans, of ASME. Journal of Mechanical Design, Vol. 119, pp. 346-348. Sept. 1997.
• [3] Knapczyk J., Maniowski M.: Dimensional synthesis of a five-rod guiding mechanism for car front wheels. The Archive of Mechanical Engineering. Vol. 50, No 1, p. 89-116, 2003.
• [4] Knapczyk, J., Maniowski. M.: Synthesis of a five-rod suspension for given load-displacement characteristics. Proc. Instn. Mech. Engrs, Part D: J. Automobile Eng, Vol. 220, pp. 879-889, 2006.
• [5] Laub A.J., Shiflett G. R.: A linear algebra approach to the analysis of rigid body displacement from initial and final position data. Trans. ASME. Journal of Applied Mechanics 49 (1982) 213-216.
• [6] Messonnier J., Fauroux J-C., Gogu G., Montezin С.: Geometric identification of an elastokinematic model in a car suspension, Proc. IMechE Vol. 220 Pari D: J. Automobile Engineering, 2006.
• [7] Messonnier J., Fauroux J-C., Gogu G., Montezin C.: Iterative identification of stiffness parameters in a car suspension elastokinematic model. Proc. IMechE Vol. 220 Part D: J. Automobile Engineering, p. 1477-1489, 2006.
• [8] Optimization Toolbox for Use with Matlab, Users Guide.
• [9] Vertechy R., Parenti Casteli V.: Accurate and fast body pose estimation by three point position data. Mechanism and Machine Theory, vol. 42, p. l170-1183. 2007.
• [10] www.fr.romer.com