[發明專利]一種位移傳感器測量軸類零件的溫差補償方法

在審

• 申請號: 202010619662.2
• 申請日: 2020-06-30
• 公開（公告）號: CN111964619A
• 公開（公告）日: 2020-11-20
• 發明（設計）人: 曾琪;湯佳明;侯一帆;楊俊杰;王樟平;高小棟
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G01B21/02
• 分類號: G01B21/02;G01B21/04
• 代理公司: 北京艾皮專利代理有限公司 11777
• 代理人: 李德勝

1.一種位移傳感器測量軸類零件的溫差補償方法，其特征在于，包含如下步驟：

步驟1：表示軸頸的理想徑向長度；

理想條件下測得校準件的半徑表示如下：

R₀＝d₀+C (1)

其中，C為未檢測狀態下測頭與軸頸中心之間的原始距離，d0為標定主軸頸時測頭的位移量；

測量實際工件時，設測頭的實際位移量設為d，則此時刻的軸頸的實際徑向長度如下：

R＝d+C (2)

將(1)式與(2)式整理如下：

R＝d-d₀+R₀＝Δd+R₀ (3)步驟2：對位移傳感器進行降溫實驗并補償其溫度特性；

位移傳感器以一定預緊力接觸校準件，單獨將傳感器從100℃降溫至0℃，每下降5℃記錄下傳感器讀數；以20℃時得到的數據X₀為基準，計算所有記錄的讀數與X₀之差，記為Δx₁、Δx₂...Δx₂₀以溫度T為橫坐標、偏差數據Δx為縱坐標畫出散點圖，利用MATLAB工具進行曲線擬合，即可得到Δx與T的關系函數如下：

Δx＝f(T) (4)

步驟3：校準件和軸類零件的溫度補償；

校準件和被測軸徑向量的變化均與溫度呈線性關系，校準計量室溫度為20℃；測量過程中需定時定次對測頭零位進行重新校準，此時校準件處于非校準溫度20℃，發生徑向膨脹或收縮，此時補償值如下：

Δ_校準件＝(T-20)×α₂×L (5)

其中L為標準溫度20℃下校準件的徑向長度，T為設備進行校準時的環境溫度；α₂為校準件熱膨脹系數；

在線測量中被測軸類零件在測量時也非處于標準溫度，當前溫度軸類零件的補償的值如下：

Δ_軸＝(T_i-20)×α₁×L (6)

其中L為標準溫度20℃下軸類零件的徑向長度，T₁為設備進行校準時的工件溫度，α₁為工件熱膨脹系數；

校準件和軸類零件整體的溫度補償量如下：

Δ＝Δ_校準件-Δ_軸＝L×((T-20)×α₂-(T₁-20)×α₁) (7)

將測量軸類零件時所有溫度補償量代入式(1)，整理如下：

R₀+Δ＝C+d₀-Δx (8)

將(2)式和(9)式整理可得軸頸的實際徑向長度如下：

R＝Δ+Δx+d-d₀+R₀＝Δ+Δx+Δd+R₀ (9)

2.根據權利要求1所述的一種位移傳感器測量軸類零件的溫差補償方法，其特征在于，步驟2單獨對傳感器進行降溫實驗，并將所得離散點擬合獲得位移偏差與溫度之間的函數關系。

3.根據權利要求2所述的位移偏差與溫度之間的函數關系，其特征在于根據位移傳感器結構不同，需要考慮位移傳感器偏差數據Δx與測頭偏差值之間的換算關系。

4.根據權利要求1所述的一種位移傳感器測量軸類零件的溫差補償方法，其特征在于，步驟3引入材料的熱膨脹系數進行溫度補償，且校準件和工件材料不必一致。