CN112697170B - 标定载体上两个以上倾角传感器的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种标定载体上两个以上倾角传感器的方法，属于倾角传感器的应用领域。标定应满足规定的环境条件。载体固定时，将传感器进行电子标定或者以零位为标准值的载体不调平机械标定。载体移动时，多传感器如果是主‑从方式，主方在载体调平时进行电子标定或者载体调平的机械标定，从方在载体支腿撤收时标定，将对应从传感器对于主传感器的偏移量保存，对应从传感器实际值＝对应从传感器读值‑对应从传感器偏移量，完成电子标定；或者完成以主传感器平均值为标准值的载体不调平机械标定。多传感器如果精度一致，在传感器存在着多值对应时，则应选取主‑从传感器并按该方式标定；否则将载体调平，完成电子标定或者载体调平机械标定。

Description

标定载体上两个以上倾角传感器的方法

技术领域

本发明涉及倾角传感器的应用领域，具体涉及一种标定载体上两个以上倾角传感器的方法。

背景技术

载体调平或其它有关领域依赖于倾角(斜)传感器对载体的倾角(斜)数据进行测量，通常情况下这个传感器只需要一个就行了，但是在特殊情况下载体需要两个以上的这种传感器。

比如公开号CN110132221A专利《多倾角传感器非同步采集后同步处理的桥梁挠度测量方法》(2019-05-31申请)明确指出在桥梁挠度测量时在对象多点布置倾角传感器；公开号CN110471462A专利《一种多点支撑设备的自动调平方法、系统、终端及存储介质》(2019-08-16申请)在其“摘要”当中指出“判断各支腿的相对水平面的两方向上的倾角值”的情况，在其实施例中使用了12个倾角传感器；公开号CN111397577A专利《一种倾角传感器和陀螺仪融合的塔架检测系统及方法》(2020-02-21申请)在摘要中指出系统包括塔顶传感器组、基础传感器组，……获得塔顶和基础的倾斜角。凡此种种，不再一一举例。这种情况下，如何标定两个以上的多个传感器在工程当中必须予以解决，但是这三个专利均没有涉及解决方法。

有关传感器标定的专利少之又少，两个以上的倾角传感器标定的专利发明人没有查询到，只查询到了一个和本发明最为相近的专利《一种特种车上的传感器在线标定方法》(公告号CN107702848A，2017-10-25申请)，其方法如下：

权利要求1记载了：“……设备连接步骤：将标定计算机与车载控制器连接，在预留的接入口或安装位置上安装基准传感器；信号获取步骤：利用待标定传感器采集第一目标信号，利用基准传感器采集第二目标信号；器件标定步骤：令所述第二目标信号作为基准信号，将所述第一目标信号与所述基准信号进行对照，根据对照结果完成对传感器的在线标定。”

权利要求3记载了：“……当所述待标定传感器为待标定倾角传感器时，……”，步骤11、12、13以及14、15合在一起(步骤3合一)，分别类似于条款1当中的设备连接步骤、信号获取步骤、器件标定步骤，在步骤14当中指出待标定倾角传感器值和所述实际倾角值，通过车载控制器处理后得到用于校正待标定倾角传感器的标定值，在步骤15当中，将这个标定值予以存储。

可以看到当标定倾角传感器时，该专利权利要求1需要现场接入一个基准倾角传感器以便获得一个基准信号，便于和来自于待标定倾角传感器的第一目标信号进行对照或者通过车载控制器处理后得到需要的标定值，如权利要求3所记载。

从本质上讲该专利是使用一个传感器去标定另一个传感器，不属于标定两个以上传感器的范畴。

这里还存在一个问题：现场接入一个基准倾角传感器需要对其固定，从技术实现手段来讲比较麻烦，同时可能还会带来一个由应力形变带来的测量误差问题；或者为了避免这个问题而等待其释放所需的缓慢长达1～2天的问题。

还有对于这样的两个信号的处理该专利权利要求1记载为“进行对照”或者权利要求3为“处理”，没有明确记载如何实施。

所以现有技术并没有包括对多个传感器的标定方法，并且单个传感器标定也没有给出具体方法。

发明人以前从事的某液压调平项目采用了精度一高一低两个传感器，由于车体刚性欠缺，标定过程当中发现在多次调平高精度传感器中，低精度传感器呈现多值对应，两个传感器之间存在一对多，标定低精度传感器陷入困难。后来项目组某成员提出一种办法：先调平车体标定高精度传感器，再撤收支腿进行粗调平，如是循环三次，分别记录三次粗调平时低精度传感器对于高精度传感器的偏差值，将这些偏差值求平均，以平均值作为偏移量标定低精度传感器。应当说这种方法解决了当时的标定问题，但是由于该方法涉及的粗调平精度(收敛门限±900″，粗不平门限±2400″)，几次粗调平低精度传感器在区间波动，数据一致性较差，标定以后，几批次产品均存在某些站调平反复、时间延长现象，个别车体经过调平应力作用在自由状态时横向轻微变形。以后在实践当中逐渐认识到这种以不确定状态进行标定的方法存在问题。

在实践当中也发现，车体不能达到绝对刚性，各型车体普遍具有刚性软问题，只是轻重程度不同，这样多传感器之间多值对应情况也就是一个较普遍问题，标定混入不确定因素就会带来如上等等的不良结果，因此多倾角传感器标定就显得较为必要和迫切。

发明内容

要解决的技术问题

基于以上不足，本发明提出多个倾角传感器的标定方法，并试图涵盖单个传感器的标定情况。

技术方案

一种标定载体上多个倾角传感器的方法，其特征在于步骤如下：

步骤1：将多个倾角传感器保持其出厂零位安装在载体上面，载体如果固定，所处的环境应当满足3级以下风、常温要求，专门测量负载对载体的施力影响载体应当空载；载体如果移动，则停放于厂房室内地坪，并满足常温、满载要求，如果是车轮载，则要求所有车轮正常充气；所述的倾角传感器安装于上述载体处于上述的环境当中，并完成安装应力释放；

步骤2：根据安装载体的固定或移动情况分别进行处理：

根据传感器线性范围选择电子标定还是机械标定，如果在±30′以外，则进行电子标定；否则进行机械标定；所述的电子标定为利用软件命令将当前倾角设置为零位或者将当前倾角作为偏移量保存起来，传感器实际值＝传感器读值-传感器偏移量；所述的机械标定通过调节固定传感器的细牙螺丝调整倾角传感器姿态，具体又可分为载体不调平以及载体调平两种情况：

载体不调平机械标定：在当前读值上机械调整倾角传感器至标准值±(1～2)个该传感器分辨率以内，等待1～2昼夜以完成机械调整造成的应力释放；在第2～3天检查传感器的输出是否在该范围以内，如果超出则再次机械调整传感器到该范围以内；否则完成传感器机械标定；

载体调平机械标定：在当前读值上机械调整倾角传感器至零位±(1～2)个该传感器分辨率以内，等待1～2昼夜以完成机械调整造成的应力释放；在第2～3天再次确认载体或核心调平区域的调平状态，如果状态已经变动，则再次调平载体或区域，然后进入下一步；否则直接进入下一步：检查传感器的输出是否在零位范围以内，如果超出则再次机械调整传感器到零位范围以内；否则完成传感器机械标定；

1)如果载体固定：

根据各传感器适用于电子标定还是载体不调平机械标定，在其当前读值上分别进行电子标定或者以零位为标准值该种情况机械标定；

本情况单个传感器标定方法同多个传感器标定；

2)如果载体可移动：

根据两个以上的倾角传感器精度对比进一步分下面两种情况：

(1)如果有精度最高的传感器，其它传感器精度较低，即传感器有主-从之分，则要先标定主传感器；

将主传感器所处的核心调平区域利用合像水平仪调平，根据主传感器属于电子标定还是载体调平机械标定，在其当前读值上分别进行电子标定或者该种情况机械标定；

标定从传感器时收起所有调平支腿，载体保持行军状态不动并释放支腿撑起所产生的应力1～2昼夜，第2～3天开始标定，具体方法如下：

所有传感器加电并以M分钟间隔读取N次数据，将各自读到的N次数据求出平均值；

如果从传感器有属于电子标定的情况，将各自平均值减去主传感器平均值，结果写入该传感器在控制器非易失参数区对应的偏移量单元当中，各从传感器实际值＝各从传感器读值-各从传感器偏移量，完成标定；

如果从传感器有属于载体不调平机械标定的情况，则在其当前读值上以主传感器平均值为标准值进行该种情况机械标定；

(2)如果所有倾角传感器精度相同，将载体利用合像水平仪调平，核查各传感器区域的水平情况，确认水平，记录各传感器的读值，然后撤收所有调平支腿，重新调平，并记录各传感器的读值；如是进行第3次，共获得3组传感器数据；

观察各传感器3次读值的重复性，如果任意两次之间的读值之差绝对值＞0.5倍该传感器精度，则判定这些传感器在载体调平状态存在着多值对应，应当以一个居于核心的传感器为主传感器，其它为从传感器，按照前述主-从倾角传感器标定流程进行标定；否则将载体利用合像水平仪调平，核查各传感器区域的水平情况，确认水平，根据各传感器属于电子标定还是载体调平机械标定，在其当前读值上分别进行电子标定或者该种情况机械标定；

(3)本情况单个传感器标定方法同(1)当中的多个传感器的主传感器标定；

步骤1中的常温为25±3℃；

步骤2中的调平状态为满足传感器精度十分之一；

步骤2中，在载体固定情况下，各传感器进行电子标定或者载体不调平机械标定；

在步骤2中，在载体移动情况下，多传感器标定要求载体停在厂房地坪上进行；

在步骤2中，在载体移动情况下，当多传感器精度配置为具有高低差异的主-从方式时，主、从传感器分别在载体调平与载体支腿悬空两种状态下标定，即主-从方式标定；

在步骤2中，在载体移动情况下，当多传感器精度一致，在载体具有多值效应时选定主-从传感器，按照主-从方式分别标定各传感器；

在步骤2中，在载体移动情况下，当多传感器精度一致，在载体没有多值效应时将载体调平进行电子标定或者载体调平机械标定；

标定过程如果载体产生机械应力，应当等待1～2天以便完成载体的应力释放。

有益效果

本发明标定两个以上倾角传感器的方法在调平及其它应用上上可以获得如下益处：

1.方法不需要额外的传感器，易于实现；

2.所有传感器全部在应用位置安装，不增加额外的载体结构；

3.确定空载或者满载起点，测量倾斜、变形最完全；

4.对移动载体传感器的标定方法充分利用研制单位厂房地坪的资源优势；

5.移动载体从传感器标定以载体在地坪停放的姿态为准，这样不仅解决工程实践当中普遍存在的传感器之间多值对应问题，而且调平载体形变最小，没有额外绞顽力，最大限度地保护载体结构，调平速度达到最快，同时保持的时间最长；

6.达到较高性价比。

附图说明

图1倾角传感器载体不调平机械标定流程图

图2倾角传感器载体调平机械标定流程图

图3可移动载体的主-从传感器标定流程图

图4可移动车体精、粗主-从倾角传感器标定流程图

具体实施方式

现结合实施例、附图对本发明作进一步描述：

首先将多个倾角传感器保持其出厂零位安装在载体上面，载体如果固定，所处的环境应当满足3级以下风、常温(25±3℃)要求，如专门测量负载对载体的施力影响载体应当空载；载体如果移动，则停放于厂房室内地坪，并满足常温(25±3℃)、满载要求，如果是车轮载，则要求所有车轮正常充气。所述的倾角传感器安装于上述载体处于上述的环境当中，并完成安装应力释放。

标定根据安装载体的固定或移动情况分别处理：

根据传感器线性范围选择电子标定还是机械标定，如果在±30′以外，则进行电子标定；否则进行机械标定。所述的电子标定为利用软件命令将当前倾角设置为零位或者将当前倾角作为偏移量保存起来，传感器实际值＝传感器读值-传感器偏移量；所述的机械标定通过调节固定传感器的细牙螺丝调整倾角传感器姿态，具体又可分为载体不调平以及载体调平两种情况：

载体不调平机械标定：在当前读值上机械调整倾角传感器至标准值±(1～2)个该传感器分辨率以内，等待1～2昼夜以完成机械调整造成的应力释放。在第2～3天检查传感器的输出是否在该范围以内，如果超出则再次机械调整传感器到该范围以内；否则完成传感器机械标定。具体流程图见附图1；

载体调平机械标定：在当前读值上机械调整倾角传感器至零位±(1～2)个该传感器分辨率以内，等待1～2昼夜以完成机械调整造成的应力释放。在第2～3天再次确认载体或核心调平区域的调平状态(最低满足传感器精度十分之一，下同)，如果状态已经变动，则再次调平载体或区域，然后进入下一步；否则直接进入下一步：检查传感器的输出是否在零位范围以内，如果超出则再次机械调整传感器到零位范围以内；否则完成传感器机械标定。具体流程图见附图2。

1.如果载体固定：

根据各传感器适用于电子标定还是载体不调平机械标定，在其当前读值上分别进行电子标定或者以零位为标准值该种情况机械标定；

本情况单个传感器标定方法同多个传感器标定。

2.如果载体可移动：

在载体停放的厂房地面停放载体进行标定。根据GB50209-2002《建筑地面工程施工质量验收规范》普通地面验收标准每2米的地面落差范围在4～6mm且80％满足下限20％满足上限，实践当中要求封闭空间的地面高低差不能超过3mm；而超平地坪标准则规定地面落差每3米的地面落差上下限为2～3mm且90％满足下限10％满足上限，实践当中控制在1.6mm以内；而对于特级超平地坪则控制在1.0mm以内。这些数据表明载体在满足上述几种地坪标准的厂房停放时产生的最小形变程度。

根据两个以上的倾角传感器精度对比进一步分下面两种情况：

1)如果有精度最高的传感器，其它传感器精度较低，即传感器有主-从之分，则要先标定主传感器。

将主传感器所处的核心调平区域利用合像水平仪调平，根据主传感器属于电子标定还是载体调平机械标定，在其当前读值上分别进行电子标定或者该种情况机械标定；

标定从传感器时收起所有调平支腿，载体保持行军状态不动并释放支腿撑起所产生的应力1～2昼夜，第2～3天开始标定，具体方法如下：

所有传感器加电并以M分钟间隔读取N次数据，将各自读到的N次数据求出平均值；

如果从传感器有属于电子标定的情况，将各自平均值减去主传感器平均值，结果写入该传感器在控制器非易失参数区对应的偏移量单元当中，各从传感器实际值＝各从传感器读值-各从传感器偏移量，完成标定；

如果从传感器有属于载体不调平机械标定的情况，则在其当前读值上以主传感器平均值为标准值进行该种情况机械标定。

可移动载体主-从倾角传感器标定流程图见附图3。

以在厂房地坪停止的行军状态为准标定所有从传感器，解决了原先高、低精度传感器之间存在的一对多问题，同时调平目标状态必然为厂房地坪停止的行军状态，这样调平完成时载体形变最小，载体不产生额外绞顽力，调平时间达到最短；

2)如果所有倾角传感器精度相同，将载体利用合像水平仪调平，核查各传感器区域的水平情况，确认水平，记录各传感器的读值，然后撤收所有调平支腿，重新调平，并记录各传感器的读值。如是进行第3次，共获得3组传感器数据；

观察各传感器3次读值的重复性，如果任意两次之间的读值之差绝对值＞0.5倍该传感器精度，则判定这些传感器在载体调平状态存在着多值对应，应当以一个居于核心的传感器为主传感器，其它为从传感器，按照前述主-从倾角传感器标定流程进行标定；

否则将载体利用合像水平仪调平，核查各传感器区域的水平情况，确认水平，根据各传感器属于电子标定还是载体调平机械标定，在其当前读值上分别进行电子标定或者该种情况机械标定；

3)本情况单个传感器标定方法同1)当中的多个传感器的主传感器标定。

实施例：

本发明实施例示意图见附图4。

某液压调平分系统使用精、粗两个倾角传感器完成调平，精、粗倾角传感器的测量范围、线性范围、精度分别为：±1°、±15°；±10′、±15°；1′、6′，分别位于天线座底舱以及调平控制组合旁边，分别为主、从传感器。

车体满载停在厂房地坪，常温静置1～3天释放应力。

将精传感器所处的天线座利用电子合像水平仪调平，精传感器在当前读值上进行载体调平机械标定。

标定粗传感器时收起所有调平支腿，车体保持行军状态不动并释放支腿撑起所产生的应力1昼夜。第2天开始标定，精、粗传感器加电并以1分钟间隔读取3次数据，将各自读到的3次数据求平均，将粗传感器平均值减去精传感器平均值，结果写入粗传感器在控制器非易失参数区对应的偏移量单元当中，粗传感器实际值＝粗传感器读值-粗传感器偏移量，完成标定。

Claims (9)

1.一种标定载体上多个倾角传感器的方法，其特征在于步骤如下：

步骤1：将多个倾角传感器保持其出厂零位安装在载体上面，载体如果固定，所处的环境应当满足3级以下风、常温要求，专门测量负载对载体的施力影响，载体应当空载；载体如果移动，则停放于厂房室内地坪，并满足常温、满载要求，如果是车轮载，则要求所有车轮正常充气；所述的倾角传感器安装于上述载体处于上述的环境当中，并完成安装应力释放；

步骤2：根据安装载体的固定或移动情况分别进行处理：

根据传感器线性范围选择电子标定还是机械标定，如果在±30′以外，则进行电子标定；否则进行机械标定；所述的电子标定为利用软件命令将当前倾角设置为零位或者将当前倾角作为偏移量保存起来，传感器实际值＝传感器读值-传感器偏移量；所述的机械标定通过调节固定传感器的细牙螺丝调整倾角传感器姿态，具体又可分为载体不调平以及载体调平两种情况：

载体不调平机械标定：在当前读值上机械调整倾角传感器至标准值±1～±2个该传感器分辨率以内，等待1～2昼夜以完成机械调整造成的应力释放；在第2～3天检查传感器的输出是否在该范围以内，如果超出则再次机械调整传感器到该范围以内；否则完成传感器机械标定；

载体调平机械标定：在当前读值上机械调整倾角传感器至零位±1～±2个该传感器分辨率以内，等待1～2昼夜以完成机械调整造成的应力释放；在第2～3天再次确认载体或核心调平区域的调平状态，如果状态已经变动，则再次调平载体或区域，然后进入下一步；否则直接进入下一步：检查传感器的输出是否在零位范围以内，如果超出则再次机械调整传感器到零位范围以内；否则完成传感器机械标定；

1)如果载体固定：

根据各传感器适用于电子标定还是载体不调平机械标定，在其当前读值上分别进行电子标定或者以零位为标准值该种情况机械标定；

本情况单个传感器标定方法同多个传感器标定；

2)如果载体可移动：

根据两个以上的倾角传感器精度对比进一步分下面两种情况：

(1)如果有精度最高的传感器，其它传感器精度较低，即传感器有主-从之分，则要先标定主传感器；

将主传感器所处的核心调平区域利用合像水平仪调平，根据主传感器属于电子标定还是载体调平机械标定，在其当前读值上分别进行电子标定或者该种情况机械标定；

标定从传感器时收起所有调平支腿，载体保持行军状态不动并释放支腿撑起所产生的应力1～2昼夜，第2～3天开始标定，具体方法如下：

所有传感器加电并以M分钟间隔读取N次数据，将各自读到的N次数据求出平均值；

如果从传感器有属于电子标定的情况，将各自平均值减去主传感器平均值，结果写入该传感器在控制器非易失参数区对应的偏移量单元当中，各从传感器实际值＝各从传感器读值-各从传感器偏移量，完成标定；

如果从传感器有属于载体不调平机械标定的情况，则在其当前读值上以主传感器平均值为标准值进行该种情况机械标定；

(2)如果所有倾角传感器精度相同，将载体利用合像水平仪调平，核查各传感器区域的水平情况，确认水平，记录各传感器的读值，然后撤收所有调平支腿，重新调平，并记录各传感器的读值；如是进行第3次，共获得3组传感器数据；

观察各传感器3次读值的重复性，如果任意两次之间的读值之差绝对值＞0.5倍该传感器精度，则判定这些传感器在载体调平状态存在着多值对应，应当以一个居于核心的传感器为主传感器，其它为从传感器，按照前述主-从倾角传感器标定流程进行标定；否则将载体利用合像水平仪调平，核查各传感器区域的水平情况，确认水平，根据各传感器属于电子标定还是载体调平机械标定，在其当前读值上分别进行电子标定或者该种情况机械标定；

(3)本情况单个传感器标定方法同(1)当中的多个传感器的主传感器标定。

2.根据权利要求1所述的一种标定载体上多个倾角传感器的方法，其特征在于步骤1中的常温为25±3℃。

3.根据权利要求1所述的一种标定载体上多个倾角传感器的方法，其特征在于步骤2中的调平状态为满足传感器精度十分之一。

4.根据权利要求1所述的一种标定载体上多个倾角传感器的方法，其特征在于步骤2中，在载体固定情况下，各传感器进行电子标定或者载体不调平机械标定。

5.根据权利要求1所述的一种标定载体上多个倾角传感器的方法，其特征在于在步骤2中，在载体移动情况下，多传感器标定要求载体停在厂房地坪上进行。

6.根据权利要求1所述的一种标定载体上多个倾角传感器的方法，其特征在于在步骤2中，在载体移动情况下，当多传感器精度配置为具有高低差异的主-从方式时，主、从传感器分别在载体调平与载体支腿悬空两种状态下标定，即主-从方式标定。

7.根据权利要求1所述的一种标定载体上多个倾角传感器的方法，其特征在于在步骤2中，在载体移动情况下，当多传感器精度一致，在载体具有多值效应时选定主-从传感器，按照主-从方式分别标定各传感器。

8.根据权利要求1所述的一种标定载体上多个倾角传感器的方法，其特征在于在步骤2中，在载体移动情况下，当多传感器精度一致，在载体没有多值效应时将载体调平进行电子标定或者载体调平机械标定。

9.根据权利要求1所述的一种标定载体上多个倾角传感器的方法，其特征在于标定过程如果载体产生机械应力，应当等待1～2天以便完成载体的应力释放。