传感器校准设备、基于误差补偿的传感器自动校准方法和装置与流程

本技术涉及传感器，特别是涉及一种传感器校准设备、基于误差补偿的传感器自动校准方法和装置、计算机可读存储介质和计算机程序产品。

背景技术：

1、随着智能制造与精密测量技术的快速发展，对位移传感器的测量精度与动态响应特性提出了更高要求。位移传感器的准确度直接关系到工业控制系统的稳定性，因此需要定期对位移传感器进行高精度的校准作业。目前，行业内通常采用自动化校准装置结合位移基准部件来实现位移传感器的参数标定。

2、然而，相关技术在位移传感器校准的精度方面仍存在明显不足。一方面，在校准过程中，运动机构的动态运行会不可避免地产生偏摆等动态系统误差，而传统的误差补偿技术通常仅能针对基准部件自身的静态误差进行固定补偿，无法实时消除运动过程中引入的动态系统误差，导致校准结果的不确定度较大，难以满足高精度传感器的计量溯源要求。

3、因此，相关技术中存在位移传感器的校准精度较差的问题。

技术实现思路

1、基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够提高位移传感器的校准精度的传感器校准设备、基于误差补偿的传感器自动校准方法和装置、计算机可读存储介质和计算机程序产品。

2、第一方面，本技术提供了一种传感器校准设备，包括：

3、固定设置在底座上的直线滑动导轨，所述直线滑动导轨上设置有第一滑块和第二滑块；所述第一滑块设置有传感器固定夹具，所述传感器固定夹具用于与被测位移传感器的固定端刚性连接；所述第二滑块设置有传感器活动头固定座，所述传感器活动头固定座用于与所述被测位移传感器的活动端刚性连接；所述传感器固定夹具的夹具中心与所述传感器活动头固定座的中心同轴设置；

4、驱动组件，用于驱动所述第二滑块在所述直线滑动导轨上运动，以带动所述被测位移传感器的活动端；

5、电涡流位移传感器，固定设置于所述底座上，用于采集所述第二滑块在所述直线滑动导轨上的运动偏摆角数据；

6、光栅位移测量组件，固定设置于所述底座上，用于测量所述第二滑块在所述直线滑动导轨上的原始位移数据；

7、处理器，被配置为：

8、获取针对所述被测位移传感器的校准程序配置信息，基于所述校准程序配置信息，生成校准执行程序；

9、基于所述校准执行程序，驱动所述驱动组件带动所述被测位移传感器的活动端经过预设的多个校准点，并获取每个所述校准点各自对应的所述运动偏摆角数据、所述原始位移数据和所述被测位移传感器的输出信号数据；

10、基于每个所述校准点对应的运动偏摆角数据，利用预设的阿贝误差实时补偿模型确定每个所述校准点对应的位移实时补偿量；

11、根据所述位移实时补偿量对相应的原始位移数据进行修正，得到每个所述校准点对应的标准位移基准值；

12、根据每个所述校准点对应的标准位移基准值与对应的输出信号数据，生成所述被测位移传感器的校准结果描述文件。

13、在其中一个实施例中，所述基于每个所述校准点对应的运动偏摆角数据，利用预设的阿贝误差实时补偿模型确定每个所述校准点对应的位移实时补偿量，包括：

14、获取所述被测位移传感器的测头与所述光栅位移测量组件的垂直固定距离；

15、利用预设的所述阿贝误差实时补偿模型，根据每个所述校准点各自对应的所述运动偏摆角数据和所述垂直固定距离，确定每个所述校准点各自对应的所述位移实时补偿量。

16、在其中一个实施例中，所述根据所述位移实时补偿量对相应的原始位移数据进行修正，得到每个所述校准点对应的标准位移基准值，包括：

17、获取所述光栅位移测量组件的出厂校准数据；

18、根据所述出厂校准数据、每个所述校准点对应的位移实时补偿量对相应的原始位移数据进行修正，得到每个所述校准点对应的标准位移基准值。

19、在其中一个实施例中，所述出厂校准数据包括所述光栅位移测量组件的全行程误差表；所述根据所述出厂校准数据、每个所述校准点对应的位移实时补偿量对相应的原始位移数据进行修正，得到每个所述校准点对应的标准位移基准值，包括：

20、根据所述全行程误差表，确定所述光栅位移测量组件对应的线性补偿系数，以及各预设的标定区段对应的端点误差补偿值；

21、根据所述线性补偿系数，确定各所述校准点对应的原始位移数据的线性补偿量；

22、根据各所述校准点所属的目标标定区段对应的端点误差补偿值，结合线性插值算法，确定各所述校准点对应的原始位移数据的区段补偿量；所述目标标定区段为相应的原始位移数据所属的标定区段；

23、根据每个所述校准点各自对应的位移实时补偿量、线性补偿量以及区段补偿量，对每个所述校准点对应的原始位移数据进行修正，得到每个所述校准点对应的标准位移基准值。

24、在其中一个实施例中，所述根据每个所述校准点对应的标准位移基准值与对应的输出信号数据，生成所述被测位移传感器的校准结果描述文件，包括：

25、根据每个所述校准点对应的标准位移基准值与对应的输出信号数据，通过最小二乘法拟合参比直线方程；所述参比直线方程表征标准位移基准值与相应的理论位移值之间的映射关系；

26、根据所述参比直线方程，和/或，所述标准位移基准值与所述输出信号数据，确定所述被测位移传感器的性能参数；所述性能参数包括动作点位置、复位点位置、差动行程、回程误差、重复性、灵敏度、线性度和触点转换时间中的至少一项；

27、根据所述被测位移传感器的性能参数，生成所述被测位移传感器的校准结果描述文件。

28、在其中一个实施例中，所述校准程序配置信息包括校准范围、传感器型号、校准点数量及循环次数，所述基于所述校准程序配置信息，生成校准执行程序，包括：

29、在计量校准规范模板库中确定与所述传感器型号匹配的目标校准规范模板；

30、根据所述目标校准规范模板、所述校准范围、所述校准点数量及所述循环次数，生成所述校准执行程序；所述校准执行程序用于指示测试项目、校准点分布以及合格判定阈值中的至少一项。

31、第二方面，本技术还提供了一种基于误差补偿的传感器自动校准方法，应用于如第一方面所述的传感器校准设备，方法包括：

32、获取针对所述被测位移传感器的校准程序配置信息，基于所述校准程序配置信息，生成校准执行程序；

33、基于所述校准执行程序，驱动所述驱动组件带动所述被测位移传感器的活动端经过预设的多个校准点，并获取每个所述校准点各自对应的所述运动偏摆角数据、所述原始位移数据和所述被测位移传感器的输出信号数据；

34、基于每个所述校准点对应的运动偏摆角数据，利用预设的阿贝误差实时补偿模型确定每个所述校准点对应的位移实时补偿量；

35、根据所述位移实时补偿量对相应的原始位移数据进行修正，得到每个所述校准点对应的标准位移基准值；

36、根据每个所述校准点对应的标准位移基准值与对应的输出信号数据，生成所述被测位移传感器的校准结果描述文件。

37、第三方面，本技术还提供了一种基于误差补偿的传感器自动校准装置，应用于如第一方面所述的传感器校准设备，装置包括：

38、程序生成模块，用于获取针对所述被测位移传感器的校准程序配置信息，基于所述校准程序配置信息，生成校准执行程序；

39、数据获取模块，用于基于所述校准执行程序，驱动所述驱动组件带动所述被测位移传感器的活动端经过预设的多个校准点，并获取每个所述校准点各自对应的所述运动偏摆角数据、所述原始位移数据和所述被测位移传感器的输出信号数据；

40、补偿量确定模块，用于基于每个所述校准点对应的运动偏摆角数据，利用预设的阿贝误差实时补偿模型确定每个所述校准点对应的位移实时补偿量；

41、数据修正模块，用于根据所述位移实时补偿量对相应的原始位移数据进行修正，得到每个所述校准点对应的标准位移基准值；

42、文件生成模块，用于根据每个所述校准点对应的标准位移基准值与对应的输出信号数据，生成所述被测位移传感器的校准结果描述文件。

43、第四方面，本技术还提供了一种计算机可读存储介质。所述计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的方法的步骤。

44、第五方面，本技术还提供了一种计算机程序产品。所述计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的方法的步骤。

45、上述传感器校准设备、基于误差补偿的传感器自动校准方法和装置，传感器校准设备包括：固定设置在底座上的直线滑动导轨，直线滑动导轨上设置有第一滑块和第二滑块；第一滑块设置有传感器固定夹具，传感器固定夹具用于与被测位移传感器的固定端刚性连接；第二滑块设置有传感器活动头固定座，传感器活动头固定座用于与被测位移传感器的活动端刚性连接；传感器固定夹具的夹具中心与传感器活动头固定座的中心同轴设置；驱动组件，用于驱动第二滑块在直线滑动导轨上运动，以带动被测位移传感器的活动端；电涡流位移传感器，固定设置于底座上，用于采集第二滑块在直线滑动导轨上的运动偏摆角数据；光栅位移测量组件，固定设置于底座上，用于测量第二滑块在直线滑动导轨上的原始位移数据；

46、处理器，被配置为：获取针对被测位移传感器的校准程序配置信息，基于校准程序配置信息，生成校准执行程序；基于校准执行程序，驱动上述驱动组件带动被测位移传感器的活动端经过预设的多个校准点，并获取每个校准点各自对应的运动偏摆角数据、原始位移数据和被测位移传感器的输出信号数据；基于每个校准点对应的运动偏摆角数据，利用预设的阿贝误差实时补偿模型确定每个校准点对应的位移实时补偿量；根据位移实时补偿量对相应的原始位移数据进行修正，得到每个校准点对应的标准位移基准值；根据每个校准点对应的标准位移基准值与对应的输出信号数据，生成被测位移传感器的校准结果描述文件。

47、如此，传感器校准设备的硬件设置，提供了高精度的机械运动基准与多源信号采集硬件基础，保证传感器活动端运动的直线性与数据采集的同步性；通过处理器获取针对被测位移传感器的校准程序配置信息，基于校准程序配置信息，生成校准执行程序，实现了校准参数的数字化输入与执行程序的自动生成，为后续自动化校准提供了准确的控制依据；通过处理器基于校准执行程序，驱动上述驱动组件带动被测位移传感器的活动端经过预设的多个校准点，并获取每个校准点各自对应的所述运动偏摆角数据、原始位移数据和被测位移传感器的输出信号数据，实现了多源信号的同步获取，确保位移数据、偏摆角数据与传感器输出信号在时间上对齐，为后续误差补偿计算提供了完备的数据基础；通过基于每个校准点对应的运动偏摆角数据，利用预设的阿贝误差实时补偿模型确定每个校准点对应的位移实时补偿量，为消除运动机构偏摆带来的动态系统误差提供了准确的补偿数据；通过根据位移实时补偿量对相应的原始位移数据进行修正，得到每个校准点对应的标准位移基准值，实现利用补偿量实时修正位移数据，有效消除了动态阿贝误差，大幅提升了校准用位移基准的准确度；通过根据每个校准点对应的标准位移基准值与对应的输出信号数据，生成被测位移传感器的校准结果描述文件，如此，基于高精度的标准位移基准值解算传感器性能参数并生成校准文件，保证了校准结果的真实可靠，显著提升了校准效率和校准精度。