[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

本發明提出了一種位移傳感器測量軸類零件的溫差補償方法，采用比較測量法測量軸類零件的徑向長度，對校準件進行零位標定，并推導出被測零件徑向長度理想表達式；位移傳感器以一定預緊力接觸校準件，對位移傳感器進行100℃到0℃的降溫實驗，求得位移傳感器測量偏差和溫度的關系式；最后對校準件以及待測零件進行溫度補償，得出不同溫度下校準件和待測零件的補償值，從而推導出軸類零件實際徑向長度表達式。本方法充分考慮了測量時位移傳感器的溫度特性和溫度對校準件、被測軸類零件徑向長度的影響，以理論推導結合實驗模擬方法對溫度的影響做了定量分析，提出相應的補償方法，提高了測量精度。

技術領域

本發明涉及軸類零件的測量技術領域，尤其涉及一種位移傳感器測量軸類零件的溫差補償方法。

背景技術

汽車制造業每年會生產數以萬計的軸類零件，測量任務繁重而離線測量效率低下，只能在計量室對軸類零件抽檢。測量是制造的“眼睛”，要保證零件質量，必須實現全檢，在線測量是實現零件全檢的一個有效的解決方案。軸類零件出廠時對其形位誤差是否合格的判定準則是在標準溫度20℃下軸類零件各參數的測量值的大小。軸類零件測量時所處的環境為車間環境，車間溫度受季節變化、晝夜更替、天氣等因素影響使其無法保證恒溫，即使采取一定的恒溫措施車間溫度也無法達到全局恒溫的效果。

在軸的測量過程中，測量前后溫度的變化使得軸發生膨脹和收縮，也會對傳感器自身的測量精度產生影響，從而對測量結果帶來很大誤差，因此需要通過對傳感器以及軸本身進行誤差分析及優化實現對測量的溫度補償。

傳感器的溫度補償可采用補償電路的方式實現，溫度補償可分為模擬補償、數字補償以及微處理器補償三類。模擬補償是采用由熱敏電阻組成的振蕩器電路進行溫度補償，但是對熱敏電阻精度要求高，而且功耗較高。數字補償包括獲取補償值和調節頻率兩部分，數字補償晶體振蕩器優于普通的模擬溫度補償晶體振蕩器，但是會引入相位抖動，需要通過PLL來消除抖動。微處理器可以看作是數字補償的一種，但更為靈活，可以顯著提升補償精度，但相應會帶來成本的上升。

對于位移傳感器的溫度補償也可采用二維標定法，以位移傳感器為主，溫度傳感器為輔，在不同溫度下測得輸入輸出數據，然后通過PSO-LSSVM算法或者建立GA-WNN模型，并對模型利用遺傳算法對GA-WNN的參數進行全局優化，從而提高零點溫度系數和靈敏度溫度系數，實現傳感器的溫度補償。但是該技術只是在一定程度上減小了溫度對傳感器的影響，還沒有考慮由于溫度變化導致的軸幾何參數的變化。

發明內容

本發明針對現有測量軸類零件的溫度補償技術存在的問題，提供一種位移傳感器測量軸類零件的溫度補償方法，其在測量時充分考慮了溫度對位移傳感器、校準件、被測零件的影響，并以理論推導結合實驗模擬方法對溫度的影響做了定量分析，并提出相應的補償方法，從而保證更高的測量精度。本發明的溫度補償流程如圖1所示。

本發明采用的具體技術方案如下：

步驟1：理想條件下測得校準件的半徑可表示如下；

R₀＝d₀+C (1)

式中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：做位移傳感器的降溫實驗對其溫度特性進行補償；