激光位移多点位标定系统以及标定方法与流程

本发明涉及传感器检测与标定，尤其是涉及激光位移多点位标定系统以及标定方法。

背景技术：

1、目前，在工业级激光位移传感器的生产与校准环节中，普遍采用基于直线移动平台的标定方案。该类方案通常将待标定传感器或标定靶标固定于精密移动台上，通过光栅尺或激光干涉仪实时测量移动位置作为真值，控制移动台依次启停至预设标定点位进行数据采集。然而，这种逐点移动-定位-采集的作业模式存在显著缺陷：一方面，移动台的往复运动及频繁启停易引入机械振动与定位滞后误差，影响标定精度；另一方面，精密移动平台及高精度位置反馈器件导致系统结构复杂、成本高昂，且单点标定耗时较长，难以满足工业化批量标定对高效率与低成本的需求。

技术实现思路

1、本发明提供了激光位移多点位标定系统以及标定方法，以解决上述技术问题。

2、本发明提供了激光位移多点位标定系统，包括底座；旋转机构，包括旋转圆柱和驱动组件，所述旋转圆柱转动连接于所述底座，所述驱动组件驱动所述旋转圆柱转动；标靶组件，包括若干个标定靶标，若干个所述标定靶标沿着所述旋转圆柱的轴向以螺旋状排列设置于所述旋转圆柱的外周面，且所述标定靶标的延伸方向平行于所述旋转圆柱的周向；点位检测机构，包括若干个点位检测柱和点位光电开关，若干个所述点位检测柱呈圆周式阵列分布于所述旋转圆柱的端部，且与所述标定靶标一一对应，所述点位光电开关设置于所述底座上且位于所述点位检测柱的转动路径旁侧，所述点位检测柱随所述旋转圆柱转动经过所述点位光电开关时能够遮挡其感应光路，以触发所述点位光电开关输出检测信号；固定机构，用于固定待标定激光位移传感器，使待标定激光位移传感器的光轴与所述旋转圆柱的轴向相互平行；控制装置，所述控制装置与所述驱动组件、所述点位光电开关及待标定激光位移传感器信号连接，用于接收检测信号、控制所述驱动组件运动以及获取所述激光位移传感器的测量数据。

3、优选的，所述点位检测机构有两个，分别为第一点位检测机构和第二点位检测机构；所述第一点位检测机构用于产生触发信号，以控制所述激光位移传感器采集测量信号；所述第二点位检测机构用于判断所述旋转圆柱的旋转位置，以控制所述旋转圆柱复位。

4、优选的，还包括位置光电开关，所述位置光电开关设置于所述底座上且位于所述点位检测柱的转动路径旁侧，所述位置光电开关用于检测所述旋转圆柱的旋转位置。

5、优选的，若干个所述点位检测柱中，其中一个所述点位检测柱设置有原点标记，或者，其中一个所述点位检测柱沿所述旋转圆柱轴向的宽度与其余所述点位检测柱的宽度不相等，作为原点基准位。

6、优选的，若干个所述点位检测柱沿所述旋转圆柱的轴向宽度各不相等，所述点位检测柱的轴向宽度与对应的所述标定靶标的位置形成唯一映射关系，或者，每个所述点位检测柱分别包括多根微型点位检测柱，不同所述点位检测柱对应的所述微型点位检测柱的粗细和/或间距各不相同，以形成唯一的脉冲序列编码。

7、优选的，所述驱动组件为驱动电机，所述驱动电机的输出轴与所述旋转圆柱的端部传动连接；和/或，所述驱动电机设置有编码器。

8、优选的，若干个所述标定靶标沿所述旋转圆柱的轴向的截面为扇环形，若干个所述标定靶标相互组合形成圆环形。

9、优选的，所述固定机构包括固定支架、压板和调节螺杆，所述固定支架设置有安装槽，所述调节螺杆与所述固定支架螺纹连接，且所述调节螺杆的端部伸入所述安装槽内，所述压板与所述调节螺杆的端部连接。

10、优选的，本申请还提供了一种标定方法，包括如上述方案所述的激光位移多点位标定系统，包括以下步骤：

11、s100、控制所述驱动组件驱动旋转圆柱匀速转动；

12、s200、在所述点位检测柱触发所述点位光电开关时，所述点位光电开关输出检测信号，所述控制装置根据所述检测信号确定当前对应的标定靶标信号，并控制所述待标定激光位移传感器采集测量信号hn，根据标定靶标信号调取预先存储的映射关系表，依据映射关系表得到激光位移传感器与当前标定靶标之间的实际距离ln，其中n=0，1，2，……，n-1，n为标定靶标的总数；所述映射关系表根据标定靶标信号与激光位移传感器相对标定靶标的实际距离一一映射对应关系建立；

13、s300、控制所述旋转圆柱旋转一周，依次获取所有标定位置的标定数据对(h0，l0)，(h1，l1)，……，(hn-1，ln-1)；

14、s400、根据所有标定位置的实际距离ln和测量信号hn进行曲线拟合，得到校正函数l=f(h)；

15、s500、将所述校正函数l=f(h)烧录至所述激光位移传感器。

16、优选的，所述步骤s200中，在所述旋转圆柱匀速转动过程中，所述激光位移传感器连续采集多组测量信号hi,k，其中i表示对应第i个标定靶标，k表示采集序号；通过求取多组测量信号hi,k的均值作为最终测量信号，与相应的实际距离li组成数据对(,li)。

17、本发明的有益效果主要在于：

18、1、 本发明提供的激光位移多点位标定系统及方法，通过将多个标定靶标沿轴向螺旋固定于旋转圆柱表面，构建了空间位置确定的静态标定基准，从根本上消除了传统移动台方案中因往复运动启停引起的机械振动与定位滞后误差，保障了标定真值的稳定性与重复性。

19、2、 本发明利用旋转机构的连续匀速运动配合光电触发同步采集机制，实现了单圈旋转即可完成全量程多点位数据的自动化获取，无需在每个标定点位执行停顿与复位动作，大幅缩短了标定节拍，显著提升了批量标定作业的效率。

20、3、 本发明摒弃了昂贵的精密直线导轨与在线位置测量仪器，通过机械结构的几何约束与编码识别直接关联实际距离，在保证高精度的前提下简化了系统构成，降低了设备制造成本与维护复杂度，兼具高通用性与工业环境适应性。

21、应当理解，前述的一般描述和接下来的具体实施方式两者均是为了举例和说明的目的并且未必限制本发明。并入并构成说明书的一部分的附图示出本发明的主题。同时，说明书和附图用来解释本发明的原理。

1.一种激光位移多点位标定系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的激光位移多点位标定系统，其特征在于，所述点位检测机构有两个，分别为第一点位检测机构和第二点位检测机构；

3.根据权利要求1所述的激光位移多点位标定系统，其特征在于，还包括位置光电开关，所述位置光电开关设置于所述底座上且位于所述点位检测柱的转动路径旁侧，所述位置光电开关用于检测所述旋转圆柱的旋转位置。

4.根据权利要求2或3所述的激光位移多点位标定系统，其特征在于，若干个所述点位检测柱中，其中一个所述点位检测柱设置有原点标记，或者，其中一个所述点位检测柱沿所述旋转圆柱轴向的宽度与其余所述点位检测柱的宽度不相等，作为原点基准位。

5.根据权利要求2或3所述的激光位移多点位标定系统，其特征在于，若干个所述点位检测柱沿所述旋转圆柱的轴向宽度各不相等，所述点位检测柱的轴向宽度与对应的所述标定靶标的位置形成唯一映射关系，或者，每个所述点位检测柱分别包括多根微型点位检测柱，不同所述点位检测柱对应的所述微型点位检测柱的粗细和/或间距各不相同，以形成唯一的脉冲序列编码。

6.根据权利要求1所述的激光位移多点位标定系统，其特征在于，所述驱动组件为驱动电机，所述驱动电机的输出轴与所述旋转圆柱的端部传动连接；和/或，所述驱动电机设置有编码器。

7.根据权利要求1所述的激光位移多点位标定系统，其特征在于，若干个所述标定靶标沿所述旋转圆柱的轴向的截面为扇环形，若干个所述标定靶标相互组合形成圆环形。

8.根据权利要求1所述的激光位移多点位标定系统，其特征在于，所述固定机构包括固定支架、压板和调节螺杆，所述固定支架设置有安装槽，所述调节螺杆与所述固定支架螺纹连接，且所述调节螺杆的端部伸入所述安装槽内，所述压板与所述调节螺杆的端部连接。

9.一种标定方法，应用于如权利要求1-8任意一项所述的激光位移多点位标定系统的所述控制装置，其特征在于，包括以下步骤：

10.根据权利要求9所述的标定方法，其特征在于，所述步骤s200中，在所述旋转圆柱匀速转动过程中，所述激光位移传感器连续采集多组测量信号hi,k，其中i表示对应第i个标定靶标，k表示采集序号；