时栅传感器直驱式误差自动标定与修正系统.pdf

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1、第３７卷第５期仪器仪表学报Ｖｏｌ３７Ｎｏ５２０１６年５月ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔＭａｙ．２０１６时栅传感器直驱式误差自动标定与修正系统杨继森，陈自然，张天恒，李小雨（重庆理工大学机械检测技术与装备教育部工程研究中心重庆４０００５０）摘要：针对研制时栅位移传感器过程中的误差标定环节，常规光栅传感器精度不满足要求的问题，采用激光干涉仪作为误差标定基准，自主研制了基于激光干涉仪的直驱式时栅角位移传感器误差自动标定与修正系统。利用时栅角位移传感器的多测头结构与误差曲线等间距周期性分布的特性，以一个对极的误差

2、曲线重构传感器整周的误差曲线，采用多项式拟合算法构建了时栅角位移传感器的误差修正模型。实验结果表明，误差自动标定与修正系统可以快速、准确地对时栅角位移传感器进行自动误差标定与修正，修正后的时栅角位移传感器的整周误差达到±０．４３″。关键词：时栅角位移传感器；激光干涉仪；自动标定；误差修正中图分类号：ＴＨ７１２文献标志码：Ａ国家标准学科分类代码：４６０．４０３０ＡｕｔｏｍａｔｉｃｅｒｒｏｒｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎａｎｄｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｆｏｒｔｉｍｅｇｒａｔｉｎｇａｎｇｕｌａｒｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｓｅｎｓｏｒＹａｎｇＪｉｓｅｎ，ＣｈｅｎＺ

3、ｉｒａｎ，ＺｈａｎｇＴｉａｎｈｅｎｇ，ＬｉＸｉａｏｙｕ（ＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＲｅｓｅａｒｃｈＣｅｎｔｅｒｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＴｅｓｔｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄＥｑｕｉｐｍｅｎｔＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎ，ＣｈｏｎｇｑｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ４０００５４，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｓｉｎｃｅｔｈｅｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌｇｒａｔｉｎｇｓｅｎｓｏｒａｃｃｕｒａｃｙｄｏｅｓｎｏｔｍｅｅｔｓｔｈｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｆｏｒｅｒｒｏｒｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎａｎｄｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎｉｎｔ

4、ｈｅｐｒｏｃｅｓｓｏｆｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇｔｈｅｔｉｍｅｇｒａｔｉｎｇａｎｇｕｌａｒｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｓｅｎｓｏｒ，ａｎａｕｔｏｍａｔｉｃｅｒｒｏｒｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎａｎｄｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｆｏｒｔｈｅｔｉｍｅｇｒａｔｉｎｇａｎｇｕｌａｒｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｓｅｎｓｏｒｉｓｄｅｖｅｌｏｐｅｄｂｙｕｓｉｎｇｔｈｅｌａｓｅｒｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒａｓｔｈｅｓｔａｎｄａｒｄｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｍｕｌｔｉｐｌｅｐｒｏｂｅｓａｎｄｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉ

5、ｓｔｉｃｏｆｅｑｕａｌｉｎｔｅｒｖａｌｐｅｒｉｏｄｉｃｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｔｈｅｅｒｒｏｒｃｕｒｖｅｆｏｒｔｉｍｅｇｒａｔｉｎｇａｎｇｕｌａｒｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｓｅｎｓｏｒ，ｔｈｅｅｒｒｏｒｃｕｒｖｅｉｎｏｎｅｐｏｌａｒｆｏｒｔｉｍｅｇｒａｔｉｎｇａｎｇｕｌａｒｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｓｅｎｓｏｒｉｓｕｓｅｄｔｏｒｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｔｈｅｃｉｒｃｕｍｆｅｒｅｎｃｅｅｒｒｏｒｃｕｒｖｅ．Ｔｈｅｅｒｒｏｒｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎｍｏｄｅｌｉｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄｂａｓｅｄｏｎａｐｏｌｙｎｏｍｉａｌｆｉｔｔｉｎｇａｌｇｏｒｉｔｈｍ．Ｅｘｐｅｒｉ

6、ｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｅｒｒｏｒｏｆｔｉｍｅｇｒａｔｉｎｇａｎｇｕｌａｒｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｓｅｎｓｏｒｃａｎｂｅｑｕｉｃｋｌｙａｎｄａｃｃｕｒａｔｅｌｙｃａｌｉｂｒａｔｅｄａｎｄｃｏｒｒｅｃｔｅｄｂｙｕｓｉｎｇｔｈｅａｕｔｏｍａｔｉｃｅｒｒｏｒｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎａｎｄｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ，ａｎｄｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｅｒｒｏｒｃａｎｒｅａｃｈｔｏ±０．４３″ｗｉｔｈｉｎ０～３６０°．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｔｉｍｅｇｒａｔｉｎｇａｎｇｕｌａｒｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｓｅｎｓｏｒ；ｌａｓｅｒｉｎｔｅｒｆｅｒ

7、ｏｍｅｔｅｒ；ａｕｔｏｍａｔｉｃｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ；ｅｒｒｏｒｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ时栅角位移传感器是基于时空坐标转换原始创新思［３５］１引言想发明的一种新型角位移传感器，目前已经进入产业化阶段，与哈尔滨量具刃具集团合作建立的仪器仪表车高端装备制造被《中国制造２０２５》列为重点发展的间已经形成年产５００台（套）高精度时栅位移传感器的生核心产业，高端装备制造是一个国家工业的基础产业，是产能力，形成整体式、分体式、轴式、孔式等多种规格时栅［１］工业现代化的标志产业。高端装备制造业的核心设备角位移传感器产品。传感器误差标定与修正是研制高精是精密机床，而精

8、密机床的核心部件是精密位移传感［６９］度位移传感器的重要技术手段。［２］器。精密位移测量已经