一种非接触式测距传感器静态标定方法与流程

专利2026-06-26  0


本发明属于测试与计量领域,具体而言,涉及一种非接触式测距传感器静态标定方法。


背景技术:

1、非接触式测距传感器相较于接触式测距传感器,具备不影响被测物状态、不易损耗等众多优点。随着智能制造、人工智能等领域的快速发展,被广泛应用于被测物的状态监控、位移检测等应用环境,如航空发动机叶尖间隙测量、航天器在轨对接目标检测等。非接触式测距传感器的测量原理,一般是通过传感器与被测物之间的间距变化,反映到测量信号的强度、相位等物理量的变化,将物理量的变化量代入预先标定好的标定曲线或标定表中,根据一一对应关系,解算出间距的变化量。所以,标定的精度极大地影响着测距传感器的测量精度。

2、在以往非接触式测距传感器的静态标定过程中,一般将被测物安装在精密位移机构上,以精密位移机构的位移值作为间距的测量值。但精密位移机构的位移方向和间距变化的方向在标定过程中并不一定在一个方向,如何保证精密位移机构的位移方向和间距变化的方向平行是一个值得关注的问题,尤其是在高精度测量领域,因为若存在5度的夹角,则间距的测量值和真实值之间就会有约千分之四的误差。另一方面,如果无法采用有效的方法保证精密位移机构的位移方向和间距变化的方向平行,在面对窄小的被测面时,很可能会出现量程过大时,测量信号无法发射到被测面上等问题。


技术实现思路

1、为了解决上述问题,本发明的目的在于提供一种非接触式测距传感器静态标定方法,本发明的技术方案如下:

2、一种非接触式测距传感器静态标定方法,包括以下步骤:

3、将二维精密位移机构和精密旋转台安装在同一平面上,将被测物安装在二维精密位移机构上,将传感器安装在精密旋转台上;

4、所述二维精密位移机构具备x轴和y轴两个互相垂直的位移方向,所述精密旋转台用于调节传感器相对于二维精密位移机构的位姿;

5、获取测量点操作,包括:通过移动二维精密位移机构、旋转精密旋转台,获取信号响应的峰值标记测量点;

6、将被测物沿着二维精密位移机构的x轴靠近传感器发射面的方向移动,判断传感器是否在移动过程中稳定接收到测量信号:如果否,重新执行所述获取测量点操作;如果是,执行平等状态操作;

7、所述平等状态操作是精密位移机构的位移方向和间距变化的方向已调整到平行状态后执行的操作,包括:

8、确定标定的初始零位o(xx,yy);

9、将被测物沿着二维精密位移机构的x轴远离传感器发射面的方向等间距移动,根据标定量程和精度的实际需求,设置n个等间距标定点,记录下不同位移值对应的传感器输出值(xn,vn),通过最小二乘拟合多组传感器输出值(xn,vn),得到传感器的标定系数。

10、所述将被测物安装在二维精密位移机构上时,被测物的反射面垂直于二维精密位移机构的x轴方向。

11、所述获取测量点操作前,对所述精密旋转台初始机械调零,使二维精密位移机构的x轴方向靠近并垂直于传感器的测量信号发射面。

12、获取信号响应的峰值标记测量点包括以下步骤:

13、获取当前信号响应峰值点,记为第一峰值点a(x0,y0);

14、将被测物沿着二维精密位移机构的x轴朝远离传感器发射面的方向移动,移动值为所需要标定的最大量程值,将该点记为b(x1,y0);

15、获取当前信号响应峰值点,记为第二峰值点c(x1,y1);

16、计算精密位移机构位移方向和间距变化方向之间在xy平面内的夹角为将精密旋转台旋转角度θ;

17、获取当前信号响应峰值点,记为第三峰值点d(x1,y2)。

18、获取当前信号响应峰值点的方法为:将二维精密位移机构在当前位置y轴方向上移动,测量信号响应,记录测量信号响应峰值点。

19、确定标定的初始零位包括:将被测物沿着二维精密位移机构的x轴移动到标定需要的最小间距处,y轴保持不变,记该点为o(xx,yy),作为标定的初始零位,并记录此时传感器的输出值(xx,vx)。

20、所述被测物反射面的横截面,具备在平行于精密位移机构的y轴方向的尺寸小于传感器信号发射的尺寸。

21、与现有技术相比,本发明的有益技术效果为:

22、本发明公开的技术能够有效解决在非接触式测距传感器的静态标定过程中,精密位移机构的位移方向和间距变化的方向是否平行的问题,有效提高标定精度和标定效率。



技术特征:

1.一种非接触式测距传感器静态标定方法,其特征在于,包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的非接触式测距传感器静态标定方法,其特征在于,所述将被测物安装在二维精密位移机构上时,被测物的反射面垂直于二维精密位移机构的x轴方向。

3.根据权利要求1所述的非接触式测距传感器静态标定方法,其特征在于,所述获取测量点操作前,对所述精密旋转台初始机械调零,使二维精密位移机构的x轴方向靠近并垂直于传感器的测量信号发射面。

4.根据权利要求1所述的非接触式测距传感器静态标定方法,其特征在于,获取信号响应的峰值标记测量点包括以下步骤:

5.根据权利要求4所述的非接触式测距传感器静态标定方法,其特征在于,获取当前信号响应峰值点的方法为:将二维精密位移机构在当前位置y轴方向上移动,测量信号响应,记录测量信号响应峰值点。

6.根据权利要求1所述的非接触式测距传感器静态标定方法,其特征在于,确定标定的初始零位包括:将被测物沿着二维精密位移机构的x轴移动到标定需要的最小间距处,y轴保持不变,记该点为o(xx,yy),作为标定的初始零位,并记录此时传感器的输出值(xx,vx)。

7.根据权利要求1所述的非接触式测距传感器静态标定方法,其特征在于,所述被测物反射面的横截面,具备在平行于精密位移机构的y轴方向的尺寸小于传感器信号发射的尺寸。


技术总结
本发明公开了一种非接触式测距传感器静态标定方法,包括以下步骤:将二维精密位移机构和精密旋转台安装在同一平面上,将被测物安装在二维精密位移机构上,将传感器安装在精密旋转台上;获取测量点操作;将被测物沿着二维精密位移机构的X轴靠近传感器发射面的方向移动,判断传感器是否在移动过程中稳定接收到测量信号:如果否,重新执行所述获取测量点操作;如果是,执行平等状态操作,包括:确定标定的初始零位;将被测物沿着二维精密位移机构的X轴远离传感器发射面的方向等间距移动,根据标定量程和精度的实际需求,设置n个等间距标定点,记录下不同位移值对应的传感器输出值,通过最小二乘拟合多组传感器输出值,得到传感器的标定系数。

技术研发人员:徐鋆,刘翔,黄芳,秦芝乾,李东,郭天水,徐婕,徐罡,陈泓余,周昆仑
受保护的技术使用者:中国航发贵阳发动机设计研究所
技术研发日:
技术公布日:2024/11/11
转载请注明原文地址: https://tieba.8miu.com/read-22058.html

最新回复(0)