CN101566470A - 角度传感器位置校正方法 - Google Patents

Abstract

本发明角度传感器位置校正方法，针对传感器位置的安装精度误差和振动误差，提出了一种传感器位置校正方法，通过信息融合方法，由多个角度传感器经数据融合得到较高精度和可靠性的角度信号和偏角信号。

Description

角度传感器位置校正方法

技术领域

本发明涉及一种角度传感器位置校正方法，可得到较高精度和可靠性的角度信号，属于检测检测领域。

背景技术

角度传感器，提取检测面的位置信号，并将其转化为电压信号。但是，由于安装精度以及运行振动造成角度传感器位置微小变化等客观原因，简单地利用角度传感器并不能检测到高精度和高可靠性的角度信号。

本发明针对角度传感器位置的安装精度误差和振动误差，提出了一种角度传感器位置校正方法，通过信息融合方法，由多个角度传感器经数据融合得到较高精度和高可靠性的角度信号。

发明内容

本发明的目的是提供一种角度传感器位置校正方法，通过信息融合方法，由多个角度传感器经数据融合得到较高精度和可靠性的角度信号。

为实现以上目的，本的技术方案是：

结合附图1，设定斜平面为测量平面，CO为测量平面上所需测定的轴线，轴线CO垂直于测量平面和水平面的交线，倾角传感器检测平面与测量平面平行，BO为实际传感器测量轴线，两轴线的夹角为∠4；BO和BC垂直，且为倾角传感器检测平面的两坐标轴；点b为点B在水平面上的投影，点c为点C在水平面上的投影；显然，实际角度为CO与cO的夹角∠1，倾角传感器测得BO与bO的夹角∠2和BC与bc的夹角∠3，其中bc与BP共面平行；设Bb＝1

所以

BO＝1/sin∠2

BC＝BO×tan∠4

BC＝tan∠4/sin∠2

CO＝BO/cos∠4

CO＝1/(sin∠2×cos∠4)

CP＝BC×sin∠3

CP＝sin∠3×tan∠4/sin∠2

所以

sin∠1＝(CP+Pc)/CO

sin∠1＝(CP+Bb)/CO

sin∠1＝(sin∠3×tan∠4/sin∠2+1)×sin∠2×cos∠4

sin∠1＝sin∠3×sin∠4+sin∠2×cos∠4(1)

显然，由于偏角∠4的存在，单纯测定∠2是不能真实反映∠1的。假若∠2与∠1之间是线性关系，存在偏角∠4引起的误差也无足轻重，关键∠2与∠1之间是非线性的。

若附图1中，在斜平面上将BO向左移动使点B位于CO上，且交CO于点M，交测量平面和水平面的交线于点D；移动BC使点C交于点M，交测量平面和水平面的交线于点E；所以点M等效为点C，点N等效为点O，点m等效为点c；最终形成附图2，即原理图经等效变换后的原理图。

结合附图2，斜平面为测量平面，MN为测量平面上所需测定的轴线，轴线MN垂直于测量平面和水平面的交线，倾角传感器检测平面与测量平面平行，MD为实际传感器测量轴线；MD和ME垂直，且为倾角传感器检测平面的两坐标轴；点m为点M在水平面上的投影；令MN与Nm的夹角为∠5，MD与mD的夹角为∠6，ME与Em的夹角为∠7，ME与EN的夹角为∠8。

所以附图一和附图二中角度的关系为：

∠5＝∠1；∠6＝∠2；∠7＝∠3；∠8＝∠4

同时，令Mm＝1，则

$\mathrm{DM}=\frac{1}{\sin \∠6}=\frac{1}{\sin \∠2}$

$\mathrm{ME}=\frac{1}{\sin \∠7}=\frac{1}{\sin \∠3}$

$\tan \∠4=\tan \∠8=\frac{\mathrm{DM}}{\mathrm{ME}}=\frac{\sin \∠3}{\sin \∠2}$

$\∠4=\arctan \frac{\sin \∠3}{\sin \∠2}---\left(2\right)$

MN＝ME×sin∠8＝ME×sin∠4＝sin∠4×sin∠3

$\sin \∠1=\sin \∠5=\frac{\mathrm{Mm}}{\mathrm{MN}}=\sqrt{{\sin }^2\∠2+{\sin }^2\∠3}$

$\∠1=\∠5=\arcsin \sqrt{{\sin }^2\∠2+{\sin }^2\∠3}---\left(3\right)$

所以，通过实时在线测定倾角传感器所测∠2和∠3，根据公式(3)，可计算得到精确的∠1，即可实现角度传感器安装位置误差的校正。

通过实时在线测定倾角传感器所测∠2和∠3，根据公式(2)，可计算得到精确的偏角∠4，即可实现角度传感器安装位置误差的校正。

附图说明

附图1为方法原理示意图，其中斜平面为测量平面，CO为测量平面上所需测定的轴线，，轴线CO垂直于测量平面和水平面的交线，倾角传感器检测平面与测量平面平行，BO为实际传感器测量轴线，两轴线的夹角为∠4；BO和BC垂直，且为倾角传感器检测平面的两坐标轴；点b为点B在水平面上的投影，点c为点C在水平面上的投影；显然，实际角度为CO与cO的夹角∠1，倾角传感器测得BO与bO的夹角∠2和BC与bc的夹角∠3，其中bc与BP共面平行；

附图2为等价变换后的原理示意图，其中斜平面为测量平面，MN为测量平面上所需测定的轴线，轴线MN垂直于测量平面和水平面的交线，倾角传感器检测平面与测量平面平行，MD为实际传感器测量轴线；MD和ME垂直，且为倾角传感器检测平面的两坐标轴；点m为点M在水平面上的投影；令MN与Nm的夹角为∠5，MD与mD的夹角为∠6，ME与Em的夹角为∠7，ME与EN的夹角为∠8。

具体实施方式

以下结合附图本发明作进一步说明：

当角度传感器通过较好的固定方式固定在测量平面上时，角度传感器检测平面与测量平面工程意义上可实现平行；

通过实时在线测定倾角传感器所测∠2和∠3，根据公式(3)，可计算得到精确的∠1，通过实时在线测定倾角传感器所测∠2和∠3，根据公式(2)，可计算得到精确的偏角∠4，即可实现角度传感器安装位置误差的校正。

Claims (2)

1、角度传感器位置校正方法的技术特征：

设定斜平面为测量平面，CO为测量平面上所需测定的轴线，轴线CO垂直于测量平面和水平面的交线，倾角传感器检测平面与测量平面平行，BO为实际传感器测量轴线，两轴线的夹角为∠4；BO和BC垂直，且为倾角传感器检测平面的两坐标轴；点b为点B在水平面上的投影，点c为点C在水平面上的投影；显然，实际角度为CO与cO的夹角∠1，倾角传感器测得BO与bO的夹角∠2和BC与bc的夹角∠3，其中bc与BP共面平行；

当角度传感器通过较好的固定方式固定在测量平面上时，角度传感器检测平面与测量平面工程意义上可实现平行；通过实时在线测定倾角传感器所测∠2和∠3，根据公式(3)，

$\∠1=\∠5=\arcsin \sqrt{s{\mathrm{in}}^2\∠2+{\sin }^2\∠3}---\left(3\right)$

可计算得到精确的∠1，即可实现角度传感器安装位置误差的校正。

2、根据权利要求项1所述的角度传感器位置校正方法，其技术特征是：

当角度传感器通过较好的固定方式固定在测量平面上时，角度传感器检测平面与测量平面工程意义上可实现平行；通过实时在线测定倾角传感器所测∠2和∠3，根据公式(2)，

$\∠4=\arctan \frac{\sin \∠3}{\sin \∠2}---\left(2\right)$

可计算得到精确的偏角∠4，即可实现角度传感器安装位置误差的校正。

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