CN114935428B - 一种压合设备测力传感器漂移的补偿方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种压合设备测力传感器漂移的补偿方法，首先测取测力传感器处于压合前恒定载荷时间段的环境温度值T及电压值UT；对电压值UT进行温度补偿得到U′T并计算电压平均值Ua；计算电压平均值Ua与电压值U′0的差值ΔU，电压值U′0是测力传感器处于压合前恒定载荷时间段的理论电压值U0经过温度补偿的电压值；判断差值ΔU的绝对值|ΔU|是否大于设定的差值上限值Umax，否，则执行下一步骤，是，则发出测力传感器故障报警，结束；判断所述差值的绝对值|ΔU|是否小于设定差值下限值Ue，是，则赋ΔU＝0，执行下一步骤，否，则储存ΔU，执行下一步骤；按照公式得到漂移补偿后的压合力，U″＝U′‑ΔU，为常温时的传感器零点，为常温时的传感器灵敏度。
Description
技术领域
本发明涉及设备参数修正领域，尤其是一种压合设备测力传感器漂移的补偿方法。
背景技术
压合设备是机械加工生产中常用设备，如应用于汽车生产线四门两盖压合等。测力传感器是压合设备的主要器件之一，检测压合力作为压合设备的控制环节，对压合质量有着决定性的影响。通常情况下测力传感器的输出量(电压)U＝a+b*F，a称为传感器零点，b称为传感器灵敏度，F则为输入量(载荷)，然而由于a、b随着温度而变化，导致测力传感器在输入量不变的情况下，输出量随着温度变化，故需要进行温度补偿，使输出量的修正值U′与输入量F成线性关系。测力传感器漂移是指在输入量不变的情况下，传感器的输出量随着时间推移而变化的现象，目前基本上是通过硬件电路实现补偿，不仅增加硬件成本，而且存在着调试困难、通用性差等缺点。
发明内容
本发明是为了解决现有技术所存在的上述技术问题，提供一种压合设备测力传感器漂移的补偿方法。
本发明的一种压合设备测力传感器漂移的补偿方法，按照如下步骤进行：
步骤1.测取压合设备测力传感器处于压合前恒定载荷时间段的环境温度值T及电压值UT；
步骤2.对电压值UT进行温度补偿得到U′T，计算电压U′T的平均值Ua；
步骤3.计算电压平均值Ua与电压值U′0的差值ΔU＝Ua-U′0，所述电压值U′0是压合设备测力传感器处于压合前恒定载荷时间段的理论电压值U0经过温度补偿后的电压值；
步骤4.判断所述差值ΔU的绝对值|ΔU|是否大于设定的差值上限值Umax，否，则执行步骤5，是，则发出测力传感器故障报警，结束；
步骤5.判断所述差值的绝对值|ΔU|是否小于设定差值下限值Ue，是，则赋ΔU＝0，执行步骤6，否，则储存ΔU，执行步骤6；
步骤6.进入压合工序并读取差值ΔU，按照公式得到漂移补偿后的压合力F″，所述U″＝U′-ΔU，U′是压合工序测力传感器实测电压U经过温度补偿后的电压值，所述/>为常温时的传感器零点，所述/>为常温时的传感器灵敏度。
所述步骤2对电压值UT进行温度补偿得到U′T是按照如下步骤进行：
步骤2.1在不同温度值Ti进行测力传感器的标定，得到不同载荷Fj下压合设备测力传感器输出电压标定值{Uij}，所述i＝1，2，......m，T1为设定的常温值，m为不同温度值的总个数，所述j＝1，2，......n，n为不同载荷的总个数；
步骤2.2在不同的温度Ti下，以载荷F为自变量对力{Fj}和电压{Uij}进行线性拟合，得到线性关系式：
式中UTi为不同温度值Ti、变量为F对应的电压值，为不同温度值Ti对应的传感器零点，/>为不同温度值Ti对应的传感器灵敏度；
步骤2.3以环境温度T为自变量，以传感器零点为因变量，进行二次多项式拟合，得到传感器零点与温度的关系式如下：
aT＝a0+a1*T+a2*T2其中a0、a1、a2为拟合系数；
步骤2.3以环境温度T为自变量，以传感器灵敏度为因变量，进行二次多项式拟合，得到传感器灵敏度与温度的关系式如下：
bT＝b0+b1*T+b2*T2其中b0、b1、b2为拟合系数；
步骤2.4按照下式计算温度补偿后的电压U′T，
所述步骤3的电压值
所述步骤6的电压值所述U为压合工序测力传感器的实测输出电压值。
本发明无需增加任何硬件即可实现压合设备测力传感器漂移的补偿，操作简单、通用性强，提高了检测精度，降低了压合力控制成本。
附图说明
图1是本发明实施例的流程图。
具体实施方式
本发明的一种压合设备测力传感器漂移的补偿方法如图1所示，按照如下步骤进行：
步骤1.测取压合设备测力传感器处于压合前恒定载荷时间段(如翻转工序)的环境温度值T＝28℃及电压值UT；
步骤2.对电压值UT进行温度补偿得到U′T，计算电压U′T的平均值Ua；
所述对电压值UT进行温度补偿得到U′T可以在测力传感器投入使用前按照如下步骤进行：
步骤2.1在不同温度值Ti进行测力传感器的标定，得到不同载荷Fj下压合设备测力传感器输出电压标定值{Uij}，所述i＝1，2，......m，T1为设定的常温值，m为不同温度值的总个数，所述j＝1，2，......n，n为不同载荷的总个数；
如：m＝5，i＝1，2，3，4，5，T1为设定的常温值为20℃，T2～5温度值分别为10℃、25℃、30℃、35℃；n＝6，j＝1，2，3，4，5，6，F1～F6分别为5kN、10kN、15kN、20kN、30kN、40kN，得到测力传感器输出电压标定值{Uij}如表1：
表1
| T1＝20℃ | T2＝10℃ | T3＝25℃ | T4＝30℃ | T5＝35℃ | |
| F1＝5kN | U11＝25.53 | U21＝28.26 | U31＝23.66 | U41＝21.35 | U51＝20.57 |
| F2＝10kN | U12＝42.76 | U22＝45.79 | U32＝40.78 | U42＝38.58 | U52＝37.69 |
| F3＝15kN | U13＝59.96 | U23＝63.24 | U33＝57.88 | U43＝55.8 | U53＝54.82 |
| F4＝20kN | U14＝77.15 | U24＝80.74 | U34＝75 | U44＝72.98 | U54＝71.93 |
| F5＝30kN | U15＝111.65 | U25＝115.63 | U35＝109.3 | U45＝107.08 | U55＝105.94 |
| F6＝40kN | U16＝146.05 | U26＝150.69 | U36＝143.52 | U46＝141.58 | U56＝139.92 |
步骤2.2在不同的温度Ti下，以载荷F为自变量对力{Fj}和电压{Uij}进行线性拟合，得到线性关系式：
式中UTi为不同温度值Ti、变量为F对应的电压值，为不同温度值Ti对应的传感器零点，/>为不同温度值Ti对应的传感器灵敏度；
传感器零点随温度变化如表2：
表2
传感器灵敏度随温度变化如表3：
表3
则有如下关系式：
步骤2.3以环境温度T为自变量，以传感器零点为因变量，进行二次多项式拟合，得到传感器零点与温度的关系式如下：
aT＝a0+a1*T+a2*T2＝13.704-0.2731*T-0.0007*T2，其中a0、a1、a2为拟合系数，分别为13.704、-0.2731、-0.0007；
步骤2.3以环境温度T为自变量，以传感器灵敏度为因变量，进行二次多项式拟合，得到传感器灵敏度与温度的关系式如下：
bT＝b0+b1*T+b2*T2＝3.5631-0.0077*T+0.0001*T2，其中b0、b1、b2为拟合系数，分别为3.5631、-0.0077、0.0001；
例如环境温度T为28℃，则可得到aT＝5.508，bT＝3.426。
步骤2.4按照下式计算温度补偿后的电压U′T，
则补偿后的电压，按照常规方法计算电压平均值Ua＝65.3；
步骤3.计算电压平均值Ua与电压值U′0的差值ΔU＝Ua-U′0，所述电压值U′0是压合设备测力传感器处于压合前恒定载荷时间段的理论电压值U0经过温度补偿的电压值，电压值
若压合设备测力传感器处于压合前恒定载荷时间段的理论电压值U0＝57.88，则经过温度补偿的电压
ΔU＝65.3-59.7＝5.6
步骤4.判断所述差值ΔU的绝对值|ΔU|是否大于设定的差值上限值Umax＝30(根据测定精度要求进行设定)，否，则执行步骤5，是，则发出测力传感器故障报警，结束，所述故障通常是测力传感器损坏、数据传输电缆磨损断裂、采集卡损坏或预紧螺栓松弛等；
步骤5.判断所述差值的绝对值|ΔU|是否小于设定差值下限值Ue＝3(根据测定精度要求进行设定)，是，则说明测力传感器输出电压与理论值偏差很小，属于测力传感器在精度范围的波动，即处于正常状态，无需进行时间漂移补偿，故赋ΔU＝0，执行步骤6，否，则说明测力传感器输出电压与理论值有一定的偏差，表明出现了较大的时间漂移，需要进行补偿，则储存ΔU，执行步骤6；
步骤6.进入压合工序，如属于正常状态，读取差值ΔU＝0，按照公式得到漂移补偿后的压合力F″，所述U″＝U′，U′是压合工序测力传感器实测电压U经过温度补偿后的电压值，/>所述U为压合工序测力传感器的输出电压值；如属于漂移状态，读取差值ΔU，按照公式/>得到漂移补偿后的压合力F″。
Claims (3)
1.一种压合设备测力传感器漂移的补偿方法，其特征在于按照如下步骤进行：
步骤1.测取压合设备测力传感器处于压合前恒定载荷时间段的环境温度值T及电压值UT；
步骤2.对电压值UT进行温度补偿得到U′T，计算电压U′T的平均值Ua：
步骤2.1在不同温度值Ti进行测力传感器的标定，得到不同载荷Fj下压合设备测力传感器输出电压标定值{Uij}，所述i＝1，2，......m，T1为设定的常温值，m为不同温度值的总个数，所述j＝1，2，......n，n为不同载荷的总个数；
步骤2.2在不同的温度Ti下，以载荷F为自变量对力{Fj}和电压{Uij}进行线性拟合，得到线性关系式：
式中为不同温度值Ti、变量为F对应的电压值，/>为不同温度值Ti对应的传感器零点，/>为不同温度值Ti对应的传感器灵敏度；
步骤2.3以环境温度T为自变量，以传感器零点为因变量，进行二次多项式拟合，得到传感器零点与温度的关系式如下：
aT＝a0+a1*T+a2*T2其中a0、a1、a2为拟合系数；
步骤2.4以环境温度T为自变量，以传感器灵敏度为因变量，进行二次多项式拟合，得到传感器灵敏度与温度的关系式如下：
bT＝b0+b1*T+b2*T2其中b0、b1、b2为拟合系数；
步骤2.5按照下式计算温度补偿后的电压U′T：
步骤3.计算电压平均值Ua与电压值U′0的差值ΔU＝Ua-U′0，所述电压值U′0是压合设备测力传感器处于压合前恒定载荷时间段的理论电压值U0经过温度补偿后的电压值；
步骤4.判断所述差值ΔU的绝对值|ΔU|是否大于设定的差值上限值Umax，否，则执行步骤5，是，则发出测力传感器故障报警，结束；
步骤5.判断所述差值的绝对值|ΔU|是否小于设定差值下限值Ue，是，则赋ΔU＝0，执行步骤6，否，则储存ΔU，执行步骤6；
步骤6.进入压合工序并读取差值ΔU，按照公式得到漂移补偿后的压合力F″，所述U″＝U′-ΔU，U′是压合工序测力传感器实测电压U经过温度补偿后的电压值，所述/>为常温时的传感器零点，所述/>为常温时的传感器灵敏度。
2.根据权利要求1所述的压合设备测力传感器漂移的补偿方法，其特征在于所述步骤3的电压值
3.根据权利要求2所述的压合设备测力传感器漂移的补偿方法，其特征在于所述步骤6的电压值所述U为压合工序测力传感器的实测输出电压值。
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| CN106441644A (zh) * | 2016-05-25 | 2017-02-22 | 南京高华科技股份有限公司 | 一种硅压阻式压力传感器温度漂移的补偿方法 |
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