一种传感器标定装置及其使用方法与流程

1.本发明涉及精密测试技术领域，具体来说涉及一种传感器标定装置及其使用方法。


背景技术：

2.在几何量测量领域，常用的位移传感器包括电感传感器、差电传感器、传感器等主要类型，传感器在使用前需要进行线性标定，即精度校准。常用的量块校准方法，无法实现量程范围内的连续标定，同时，对于某些特殊校准点，需组合使用量块，必然引入一定的累积误差，从而导致校准误差的出现。


技术实现要素：

3.为了解决上述技术方案的不足，本发明的目的在于提供一种传感器标定装置。
4.本发明的另一目的在于提供一种上述传感器标定装置的使用方法。
5.本发明的目的是通过下述技术方案予以实现的。
6.一种传感器标定装置，包括底座、滑动机构、夹持机构、传感器和螺旋测微计，所述滑动机构安装在所述底座上，所述螺旋测微计安装在所述滑动机构的一侧的侧面上，所述夹持机构通过竖向螺杆安装在所述底座上，所述夹持机构可在所述竖向螺杆上上下移动，所述夹持机构用于夹持传感器，所述传感器安装在所述夹持机构上，并位于所述滑动机构的上方；
7.所述传感器内置激光器和ccd感光元件，激光器发出光束遇到被测件后反射到ccd感光元件上；
8.所述滑动机构包括基座和滑块，所述基座安装在所述底座上，所述滑块安装在所述基座上，所述基座和滑块斜面配合，并通过所述螺旋测微计安装在所述滑块一侧的侧面上，以控制进给量；
9.所述夹持机构带动传感器沿z方向上下移动，通过螺旋测微计控制进给量，将水平方向的位移转换为z方向的位移。
10.在上述技术方案中，在所述基座的上表面设置有一滑动轨道，所述滑动轨道的上表面为第一斜面，所述滑块的下表面设置有与所述滑动轨道匹配的滑动槽，所述滑动轨道嵌入所述滑动槽内，所述滑动槽的槽壁的下表面为第二斜面，所述第一斜面和第二斜面的接触面贴合。
11.在上述技术方案中，所述基座的下表面和滑块的上表面均为水平面。
12.在上述技术方案中，在所述竖向螺杆上安装有限位环，所述限位环与所述竖向螺杆螺纹连接，所述限位环位于所述夹持机构的下方，用以限制夹持机构在竖向螺杆上的移动。
13.在上述技术方案中，所述限位环的外表面设置有滚花。
14.在上述技术方案中，所述夹持机构与所述竖向螺杆螺纹连接，所述夹持机构的前
端安装有传感器。
15.在上述技术方案中，在所述底座上开设有安装竖向螺杆和基座的安装孔。
16.在上述技术方案中，所述传感器为激光传感器。
17.上述传感器标定装置的使用方法，包括以下步骤：
18.步骤1，将传感器安装在夹持机构上，根据传感器的量程调整传感器在竖向螺杆上的位置，当传感器与滑块接触后，继续调整其位置，直至找到物理零位，并标记为校准零位，并用限位环限定传感器的位置；
19.步骤2，根据传感器的精度，选择适当的螺旋测微计并安装在滑块上，转动螺旋测微计，其进给量为传感器的精度值的整数倍，并将每一个固定进给间隔设定为校准点；
20.步骤3，以校准零位为起始点，转动螺旋测微计，分别向正、负方向进给至校准点，并记录传感器实时位移变化量；
21.步骤4，计算每一个校准点数值与传感器位移变化量差值，作为该校准点的误差值，根据所有校准点计算拟合补偿算式，完成传感器的线性补偿。
22.在上述技术方案中，所述传感器的量程为
±
1mm，精度为5μm。
23.在上述技术方案中，
24.本发明的优点和有益效果为：
25.1、本发明的装置主要作用即对
±
y量程范围内的校准点进行精度标定，进而得到传感器的线性误差，修正后可有效提高传感器的采点精度。
26.2、本发明的传感器标定装置可满足各种不同类型的传感器全量程范围内连续精度校准使用，并实现微米量级的量值传递。
27.3、本发明通过限位环、竖向螺杆和夹持机构之间的配合，可带动传感器沿竖直方向(z方向)上下移动，并通过螺旋测微计准确控制进给量，从而实现对传感器进行线性误差标定。
28.4、本发明的传感器标定装置，主要应用于传感器使用前的精度校准。该装置可根据所检传感器的量程、精度进行自由匹配，满足不同类型、不同精度、不同量程传感器的精度校准；螺旋测微计结合滑动机构设计，可将水平位移量转化为z向(竖向)位移量，从而实现对传感器的全量程、无断点式校准，并可根据校准结果绘制线性误差曲线，通过软件进行误差修正，满足传感器精度修正需求。
附图说明
29.图1为本发明传感器标定装置的整体结构示意图；
30.图2为本发明滑动机构的侧视图；
31.图3为本发明的部分结构示意图；
32.图4为本发明的激光传感器的标定原理图。
33.其中，
34.1：底座，2：滑动机构，2-1：基座，2-2：滑块，2-3：滑动轨道，2-4：滑动槽，3：夹持机构，4：传感器，5：螺旋测微计，6：竖向螺杆，7：限位环。
35.对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，可以根据以上附图获得其他的相关附图。
具体实施方式
36.下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术方案。
37.实施例1
38.如图1-3所示，一种传感器标定装置，包括底座1、滑动机构2、夹持机构3、传感器4和螺旋测微计5，所述滑动机构2安装在所述底座1上，所述螺旋测微计5安装在所述滑动机构2的一侧的侧面上，所述夹持机构3通过竖向螺杆6安装在所述底座1上，所述夹持机构3可在所述竖向螺杆6上上下移动，所述传感器4安装在所述夹持机构3上，并位于所述滑动机构2的上方。
39.所述传感器内置激光器和ccd感光元件，激光器发出光束遇到被测件后反射到ccd感光元件上。
40.所述滑动机构2包括基座2-1和滑块2-2，所述基座2-1安装在所述底座1上，所述滑块2-2安装在所述基座2-1的上方，滑块2-2可在所述基座2-1上滑动，所述螺旋测微计5安装在所述滑块2-2一侧的侧面上；具体的来讲，在基座2-1的上表面设置有一竖向横截面为梯形的滑动轨道2-3(所述梯形的上底面长度大于下底面长度，具体的，所述梯形为等腰梯形)，所述滑动轨道2-3的上表面为第一斜面，所述滑块2-2的下表面设置有与所述滑动轨道2-3匹配的滑动槽2-4，所述滑动轨道2-3嵌入所述滑动槽2-4内，所述滑动槽2-4的槽壁的下表面为第二斜面，所述第一斜面和第二斜面的接触面贴合，所述滑动槽2-4在所述滑动轨道2-3上滑动，所述螺旋测微计5安装在所述第二斜面的最低点所在的滑块2-2的侧面上；所述基座2-1的下表面和滑块2-2的上表面均为水平面，通过上述滑块2-2与基座2-1之间的结构设置，滑块2-2在基座2-1上滑动的过程中，将螺旋测微计5的水平位移转化为滑块2-2的竖向位移。
41.在本实施例中，所述螺旋测微计5与所述传感器4的精度相匹配，常用精度范围为0.5～10μm，或其他范围。
42.实施例2
43.如图1-3所示，在实施例1的基础上，在所述竖向螺杆6上安装有限位环7，所述限位环7与所述竖向螺杆6螺纹连接，所述限位环7位于所述夹持机构3的下方，用以限制夹持机构3在竖向螺杆6上的移动，所述限位环7的外表面设置有滚花，便于手动旋拧限位环7在竖向螺杆6上移动。
44.实施例3
45.如图1-3所示，在实施例1和2的基础上，所述夹持机构3与所述竖向螺杆6螺纹连接，所述夹持机构3的前端安装有传感器4，以使所述夹持机构3带动传感器4沿所述竖向螺杆6上下移动。
46.在所述底座1上开设有安装竖向螺杆6和基座2-1的安装孔。
47.实施例4
48.如图4所示，在实施例1～3的基础上，在本实施例中，所述传感器4为激光传感器，其原理是激光器发出光束，遇到被测工件后反射到ccd感光元件上，被测工件的尺寸变化可体现为ccd上的感光面积的变化，通过计算得到位移量。图中d横线代表传感器4的物理零位，y代表其正、负极限量程。
49.实施例5
50.在实施例1～3的基础上，在本实施例中，所述传感器4为笔式电感传感器等多种类型的传感器。
51.实施例6
52.实施例1～5所述的传感器标定装置的使用方法，包括以下步骤：
53.步骤1，将传感器4安装在夹持机构3上，根据传感器4的量程调整传感器4在竖向螺杆6上的位置，当传感器4与滑块接触后，继续调整其位置，直至找到物理零位，并标记为校准零位，并用限位环7限定传感器4的位置；
54.步骤2，根据传感器4的精度，选择适当的螺旋测微计5并安装在滑块2-2上，转动螺旋测微计5，其进给量为传感器4的精度值的整数倍，并将每一个固定进给间隔设定为校准点；
55.步骤3，以校准零位为起始点，转动螺旋测微计5，分别向正、负方向进给至校准点，并记录传感器4实时位移变化量；
56.步骤4，计算每一个校准点数值与传感器4位移变化量差值，作为该校准点的误差值，根据所有校准点计算拟合补偿算式，完成传感器4的线性补偿。
57.以量程为
±
1mm，精度5μm的传感器为例，其校准结果可用下表进行记录：
[0058][0059]
为了易于说明，实施例中使用了诸如“上”、“下”、“左”、“右”等空间相对术语，用于说明图中示出的一个元件或特征相对于另一个元件或特征的关系。应该理解的是，除了图中示出的方位之外，空间术语意在于包括装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果图中的装置被倒置，被叙述为位于其他元件或特征“下”的元件将定位在其他元件或特征“上”。因此，示例性术语“下”可以包含上和下方位两者。装置可以以其他方式定位(旋转90度或位于其他方位)，这里所用的空间相对说明可相应地解释。
[0060]
而且，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个与另一个具有相同名称的部件区分开来，而不一定要求或者暗示这些部件之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
[0061]
以上对本发明做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本发明的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种传感器标定装置，其特征在于，包括底座、滑动机构、夹持机构、传感器和螺旋测微计，所述滑动机构安装在所述底座上，所述螺旋测微计安装在所述滑动机构的一侧的侧面上，所述夹持机构通过竖向螺杆安装在所述底座上，所述夹持机构可在所述竖向螺杆上上下移动，所述夹持机构用于夹持传感器，所述传感器安装在所述夹持机构上，并位于所述滑动机构的上方；所述传感器内置激光器和ccd感光元件，激光器发出光束遇到被测件后反射到ccd感光元件上；所述滑动机构包括基座和滑块，所述基座安装在所述底座上，所述滑块安装在所述基座上，所述基座和滑块斜面配合，并通过所述螺旋测微计安装在所述滑块一侧的侧面上，以控制进给量；所述夹持机构带动传感器沿z方向上下移动，通过螺旋测微计控制进给量，将水平方向的位移转换为z方向的位移。2.根据权利要求1所述的传感器标定装置，其特征在于，在所述基座的上表面设置有一滑动轨道，所述滑动轨道的上表面为第一斜面，所述滑块的下表面设置有与所述滑动轨道匹配的滑动槽，所述滑动轨道嵌入所述滑动槽内，所述滑动槽的槽壁的下表面为第二斜面，所述第一斜面和第二斜面的接触面贴合。3.根据权利要求2所述的传感器标定装置，其特征在于，所述基座的下表面为水平面。4.根据权利要求3所述的传感器标定装置，其特征在于，所述滑块的上表面为水平面。5.根据权利要求4所述的传感器标定装置，其特征在于，在所述竖向螺杆上安装有限位环，所述限位环位于所述夹持机构的下方，用以限制夹持机构在竖向螺杆上的移动。6.根据权利要求5所述的传感器标定装置，其特征在于，所述限位环与所述竖向螺杆螺纹连接，其在所述竖向螺杆上上下移动。7.根据权利要求6所述的传感器标定装置，其特征在于，所述限位环的外表面设置有滚花。8.根据权利要求7所述的传感器标定装置，其特征在于，所述夹持机构与所述竖向螺杆螺纹连接。9.根据权利要求8所述的传感器标定装置，其特征在于，所述夹持机构的前端安装有传感器。10.根据权利要求9所述的传感器标定装置，其特征在于，在所述底座上开设有安装竖向螺杆的安装孔。11.根据权利要求10所述的传感器标定装置，其特征在于，在所述底座上开设有安装基座的安装孔。12.根据权利要求11所述的传感器标定装置，其特征在于，所述传感器为激光传感器。13.如权利要求1～12中任意一项所述的传感器标定装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，将传感器安装在夹持机构上，根据传感器的量程调整传感器在竖向螺杆上的位置，当传感器与滑块接触后，继续调整其位置，直至找到物理零位，并标记为校准零位，并用限位环限定传感器的位置；步骤2，根据传感器的精度，选择适当的螺旋测微计并安装在滑块上，转动螺旋测微计，
其进给量为传感器的精度值的整数倍，并将每一个固定进给间隔设定为校准点；步骤3，以校准零位为起始点，转动螺旋测微计，分别向正、负方向进给至校准点，并记录传感器实时位移变化量；步骤4，计算每一个校准点数值与传感器位移变化量差值，作为该校准点的误差值，根据所有校准点计算拟合补偿算式，完成传感器的线性补偿。14.根据权利要求13所述的使用方法，其特征在于，所述传感器的量程为
±
1mm，精度为5μm。

技术总结
本发明公开了一种传感器标定装置及其使用方法，所述装置包括底座、滑动机构、夹持机构、传感器和螺旋测微计，所述滑动机构安装在所述底座上，所述螺旋测微计安装在所述滑动机构的一侧的侧面上，所述夹持机构通过竖向螺杆安装在所述底座上，所述夹持机构可在所述竖向螺杆上上下移动，所述传感器安装在所述夹持机构上，并位于所述滑动机构的上方。本发明的传感器标定装置可满足各种不同类型的传感器全量程范围内连续精度校准使用，并实现微米量级的量值传递。的量值传递。的量值传递。


技术研发人员：王斌 殷红秋 崔丽兰
受保护的技术使用者：中核（天津）科技发展有限公司
技术研发日：2022.12.30
技术公布日：2023/7/13