[发明专利]一种三维空间下传感器模块安装误差的校准方法

说明书

本发明公开了一种三维空间下传感器模块安装误差的校准方法，包括三个校准步骤，在图示三维空间直角坐标系下：(1)以x、y轴所在平面P为水平面放置传感器装置S，测得倾角传感器模块T的轴U_x与平面P的夹角α，轴U_y与平面P的夹角β；(2)以x、z轴所在平面Q为水平面放置传感器装置S，测得传感器模块T的轴U_x与平面Q的夹角(3)由α、β、可以分别得到轴U_x、U_y对应的向量通过左乘对应的旋转矩阵得到旋转后的向量便将轴U_x校准至z轴的正方向，轴U_y校准至y轴正方向。本发明能够实现对由于传感器模块T在三维空间中安装时发生的微小偏差的安装校准，使测量准确度得到提高。

技术领域

本发明涉及倾角传感器模块安装之后的校准过程，这种校准方法也适用于空间三维安装的传感器，需要较高测量精度且安装时很难避免微小偏差的传感器。

背景技术

以倾角传感器说明，这类传感器放置于空间中，在不同的放置角度下，每个轴会输出相应角度下的电压值，根据所得的电信号并经过处理器处理，从而得到相应倾角值，广泛应用于工业生产、建筑安全、国防科技等领域。目前此类产品在与水平面垂直方向安装焊接的过程中，尽量保证与水平面的垂直，然而还是无法避免的会存在误差，使得竖轴没有在竖直方向，横轴没有在水平方向，导致最终计算结果的偏差。

传统的校准方法主要采取人工校准，成本高、效率低，精准度也低，显然已经不适合于倾角传感器的校准，现有许多自动校准技术，例如泛华恒兴推出的倾角传感器校准系统，主要基于单轴传感器的校准，无法解决在三维空间中由于安装而导致的倾斜。由煤炭科学研究院发表的关于双轴倾角传感器的算法校正方法，利用误差补偿方式，需要在全范围进行角度测量标定，来得到回归函数，再进行相应补偿，过程复杂，而且这种算法主要补偿校正装置本身的精度和漂移带来的误差，无法很好解决在三维空间中安装倾斜时的误差问题。

发明内容

为了解决空间中传感器模块安装焊接时无法避免出现的倾斜导致的结果不准确，本发明提出了一种三轴倾角传感器模块安装误差的校准方法，采用技术方案具体如下：

一种三维空间下传感器模块安装误差的校准方法，在三维空间直角坐标系下，以x、y轴所在平面P为水平面放置传感器装置S，测得传感器模块T的轴U_x与平面P的夹角α，轴U_y与平面P的夹角β；以x、z轴所在平面Q为水平面放置传感器装置S，测得传感器模块T的轴U_x与平面Q的夹角由α、β、分别得到轴U_x、U_y对应的向量通过左乘对应的旋转矩阵得到旋转后的向量便将轴U_x校准至z轴的正方向，轴U_y校准至y轴的正方向,与的向量积则落在x轴方向。

进一步，所述轴U_x对应的向量其中在平面P的投影和x轴正方向的夹角

进一步，所述轴U_y对应的向量其中在平面P的投影和y轴正方向的夹角

进一步，所述旋转矩阵

进一步，所述旋转矩阵

进一步，所述

进一步，所述

本发明的有益效果：

本发明解决了三维空间下倾角传感器模块由于安装焊接发生了略微倾斜而引来的误差，降低了对安装精确度的要求，在算法层面进行校正，成本较低，操作过程简便，只需要两次放置传感器装置进行测量即可，实现了更高精度的测量。

附图说明

图1为整体角度示意图；

图2为放置第一次传感器装置S，表示角度α、β的示意图；