[发明专利]一种位移传感器测量轴类零件的温差补偿方法

说明书

本发明提出了一种位移传感器测量轴类零件的温差补偿方法，采用比较测量法测量轴类零件的径向长度，对校准件进行零位标定，并推导出被测零件径向长度理想表达式；位移传感器以一定预紧力接触校准件，对位移传感器进行100℃到0℃的降温实验，求得位移传感器测量偏差和温度的关系式；最后对校准件以及待测零件进行温度补偿，得出不同温度下校准件和待测零件的补偿值，从而推导出轴类零件实际径向长度表达式。本方法充分考虑了测量时位移传感器的温度特性和温度对校准件、被测轴类零件径向长度的影响，以理论推导结合实验模拟方法对温度的影响做了定量分析，提出相应的补偿方法，提高了测量精度。

技术领域

本发明涉及轴类零件的测量技术领域，尤其涉及一种位移传感器测量轴类零件的温差补偿方法。

背景技术

汽车制造业每年会生产数以万计的轴类零件，测量任务繁重而离线测量效率低下，只能在计量室对轴类零件抽检。测量是制造的“眼睛”，要保证零件质量，必须实现全检，在线测量是实现零件全检的一个有效的解决方案。轴类零件出厂时对其形位误差是否合格的判定准则是在标准温度20℃下轴类零件各参数的测量值的大小。轴类零件测量时所处的环境为车间环境，车间温度受季节变化、昼夜更替、天气等因素影响使其无法保证恒温，即使采取一定的恒温措施车间温度也无法达到全局恒温的效果。

在轴的测量过程中，测量前后温度的变化使得轴发生膨胀和收缩，也会对传感器自身的测量精度产生影响，从而对测量结果带来很大误差，因此需要通过对传感器以及轴本身进行误差分析及优化实现对测量的温度补偿。

传感器的温度补偿可采用补偿电路的方式实现，温度补偿可分为模拟补偿、数字补偿以及微处理器补偿三类。模拟补偿是采用由热敏电阻组成的振荡器电路进行温度补偿，但是对热敏电阻精度要求高，而且功耗较高。数字补偿包括获取补偿值和调节频率两部分，数字补偿晶体振荡器优于普通的模拟温度补偿晶体振荡器，但是会引入相位抖动，需要通过PLL来消除抖动。微处理器可以看作是数字补偿的一种，但更为灵活，可以显著提升补偿精度，但相应会带来成本的上升。

对于位移传感器的温度补偿也可采用二维标定法，以位移传感器为主，温度传感器为辅，在不同温度下测得输入输出数据，然后通过PSO-LSSVM算法或者建立GA-WNN模型，并对模型利用遗传算法对GA-WNN的参数进行全局优化，从而提高零点温度系数和灵敏度温度系数，实现传感器的温度补偿。但是该技术只是在一定程度上减小了温度对传感器的影响，还没有考虑由于温度变化导致的轴几何参数的变化。

发明内容

本发明针对现有测量轴类零件的温度补偿技术存在的问题，提供一种位移传感器测量轴类零件的温度补偿方法，其在测量时充分考虑了温度对位移传感器、校准件、被测零件的影响，并以理论推导结合实验模拟方法对温度的影响做了定量分析，并提出相应的补偿方法，从而保证更高的测量精度。本发明的温度补偿流程如图1所示。

本发明采用的具体技术方案如下：

步骤1：理想条件下测得校准件的半径可表示如下；

R₀＝d₀+C (1)

式中C为未检测状态下测头与轴颈中心之间的原始距离，d₀为标定主轴颈时测头的位移量。

测量实际工件时，设测头的实际位移量设为d，则此时刻的轴颈的实际径向长度如下：

R＝d+C (2)

将(1)式与(2)式整理如下：

R＝d-d₀+R₀＝Δd+R₀ (3)

步骤2：做位移传感器的降温实验对其温度特性进行补偿；