RU2592734C1 - Method of calibrating angular sensor - Google Patents

Method of calibrating angular sensor Download PDF

Info

Publication number
RU2592734C1
RU2592734C1 RU2015119867/28A RU2015119867A RU2592734C1 RU 2592734 C1 RU2592734 C1 RU 2592734C1 RU 2015119867/28 A RU2015119867/28 A RU 2015119867/28A RU 2015119867 A RU2015119867 A RU 2015119867A RU 2592734 C1 RU2592734 C1 RU 2592734C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
sensor
scale
calibrated
angular
comparisons
Prior art date
Application number
RU2015119867/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Валерий Павлович Кирьянов
Алексей Валерьевич Кирьянов
Константин Олегович Измайлов
Андрей Сергеевич Максимов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт автоматики и электрометрии Сибирского отделения Российской академии наук (ИАиЭ СО РАН)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт автоматики и электрометрии Сибирского отделения Российской академии наук (ИАиЭ СО РАН) filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт автоматики и электрометрии Сибирского отделения Российской академии наук (ИАиЭ СО РАН)
Priority to RU2015119867/28A priority Critical patent/RU2592734C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2592734C1 publication Critical patent/RU2592734C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: measuring equipment.
SUBSTANCE: invention relates to instrumentation for measurement of turning angle and angular velocity and can be used in metrology, measuring systems and control systems of various objects. Method of calibrating angular sensor involves using calibrated angular sensor and sensor selected as reference comparison, mounted on common axis of rotation. At that, change in relative position of calibrated angular sensor scale and sensor scale, selected as reference comparison is made by identical pitches Δφ = 2 π/m, where m is integer number, for each selected location scales mutual position of calibrated scale marks is measured angular sensor relative to scale marks of sensor selected as reference comparison. Measurement results are recorded since beginning of angular sensor calibrated scale mark, after making of m comparisons results relating to same stroke of calibrated angular sensor, are added and averaged on number of comparisons, m. In each of m selected comparisons, locations of spatial position of mark spatial position of beginning scale sensor selected as reference comparison is recorded, function of scale error sensor selected as reference comparison is determined, at which registered data are displaced on obtained value of scale beginning position mark of sensor selected as reference comparison, determining contribution of scale of sensor selected as reference comparison, into result of calibrated scale of calibration angular sensor developed for m comparisons, and calibration result is subtracted from calibrated angular sensor.
EFFECT: technical result is reduced uncertainty of angular sensor calibrating to 1% and duration of calibration procedure.
1 cl, 6 dwg

Description

Предлагаемое техническое решение относится к области измерительной техники для измерения угла поворота и угловой скорости и может найти применение в метрологии, измерительных системах и системах управления различными объектами.The proposed technical solution relates to the field of measuring equipment for measuring the angle of rotation and angular velocity and can find application in metrology, measuring systems and control systems for various objects.

Широко известен способ калибровки угловых датчиков с помощью эталонных датчиков, у которых погрешность преобразования угла много раз меньше, чем ожидаемая погрешность калибруемого датчика. В этом случае любые расхождения в получаемых значениях углов, задаваемых с помощью эталонного датчика и зарегистрированные на выходе системы калибровки, однозначно трактуются как погрешность калибруемого датчика. Применение данного способа калибровки угловых датчиков не вызывало каких-либо затруднений в случаях, когда ожидаемая погрешность калибруемого датчика лежала в диапазоне от (15…20) угловых секунд и выше. Для этого достаточно было взять в качестве эталонного датчика датчик с погрешностью измерений порядка (1,5…2,0) угловых секунды, достаточно просто приобретаемом у отечественных или зарубежных изготовителей углоизмерительных приборов.A widely known method of calibrating angle sensors using reference sensors, in which the error in the conversion of the angle is many times smaller than the expected error of the calibrated sensor. In this case, any discrepancies in the obtained values of the angles, set using the reference sensor and recorded at the output of the calibration system, are unambiguously interpreted as the error of the calibrated sensor. The use of this method of calibrating angle sensors did not cause any difficulties in cases where the expected error of the calibrated sensor lay in the range from (15 ... 20) arc seconds and above. To do this, it was enough to take a sensor with a measurement error of the order of (1.5 ... 2.0) angular seconds, which is quite simple to purchase from domestic or foreign manufacturers of angle measuring devices.

Заметно сложнее осуществить калибровку угловых датчиков, ожидаемая погрешность которых должна быть в пределах (1,5…2,0) угловых секунд. Согласно предписаниям приведенного выше способа калибровки погрешность датчика, выбранного в качестве эталонного, должна быть порядка (0,15…0,2) угловой секунды. Преобразователи данного класса точности относятся к дорогим, уникальным приборам. Например, угловой датчик модели RON-905 известной фирмы Dr. Heidenhain (Германия) при погрешности преобразования ±0,4 угловой секунды стоит на рынке порядка 12000€ или 780000 рублей (в ценах 2015 года).It is noticeably more difficult to calibrate the angular sensors, the expected error of which should be within (1.5 ... 2.0) angular seconds. According to the requirements of the above calibration method, the error of the sensor selected as a reference should be of the order of (0.15 ... 0.2) arc second. Converters of this accuracy class are expensive, unique devices. For example, the angle sensor model RON-905 of the famous company Dr. Heidenhain (Germany) with a conversion error of ± 0.4 arc second stands on the market about 12,000 € or 780,000 rubles (in 2015 prices).

Снижение погрешности измерений до ±0,2 угловой секунды за счет использования дополнительного электронного блока приводит к увеличению стоимости измерительного комплекта (в ценах 2015 года) до 1000000 рублей.Reducing the measurement error to ± 0.2 arc second due to the use of an additional electronic unit leads to an increase in the cost of the measuring kit (in 2015 prices) up to 1,000,000 rubles.

Известно техническое решение процедуры калибровки угловых датчиков (см. Portman V., Peschansky В. Phase-statistical method and device for high precise and high efficiency angular measurements. Precision Engineering, v. 25, 2001, p. 309), которое допускает использование в качестве эталонного датчика прибора, класс точности которого сопоставим с ожидаемым классом точности калибруемого прибора. Благодаря использованию фазостатистического метода обеспечивается требуемая точность калибровки угловых датчиков при заметном снижении экономических затрат.A technical solution of the calibration procedure of angle sensors is known (see Portman V., Peschansky B. Phase-statistical method and device for high precise and high efficiency angular measurements. Precision Engineering, v. 25, 2001, p. 309), which can be used in as a reference instrument sensor, the accuracy class of which is comparable with the expected accuracy class of the calibrated device. Thanks to the phase-statistical method, the required accuracy of the calibration of angle sensors is ensured with a marked reduction in economic costs.

Суть фазостатистического способа калибровки состоит в том, что берут две шкалы, имеющие по n штрихов, из которых одна является калибруемой, а другая - «эталонной», устанавливают их на общую ось вращения так, чтобы, с одной стороны, иметь возможность вращать их синхронно относительно считывающих головок, а с другой стороны, иметь возможность менять их взаимное расположение. При синхронном вращении шкал регистрируют взаимное расположение каждого штриха одной шкалы относительно штрихов другой шкалы. Здесь эталонная шкала обозначена в кавычках потому, что к ней не предъявляется требование обязательной малости собственной погрешности. Оба датчика могут быть одного класса. Но у калибруемой шкалы необходимо иметь некоторый репер, например метку начала оборота.The essence of the phase-statistical method of calibration is that they take two scales with n strokes, one of which is calibrable, and the other is “reference”, set them on a common axis of rotation so that, on the one hand, it is possible to rotate them synchronously relative to the reading heads, and on the other hand, to be able to change their relative position. With synchronous rotation of the scales register the relative position of each stroke of one scale relative to the strokes of another scale. Here, the reference scale is indicated in quotation marks because it does not require the mandatory smallness of its own error. Both sensors can be of the same class. But the calibrated scale must have some reference point, for example, the mark of the beginning of a revolution.

Результат измерения взаимного смещения штрихов запоминают в виде файла данных F1:The result of measuring the mutual displacement of the strokes is stored as a data file F 1 :

Figure 00000001
Figure 00000001

в котором порядок размещения измеренных смещений штрихов по фазе ΔФi привязан к метке начала оборота калибруемой шкалы. В свою очередь, фазовый сдвиг ΔФi между двумя штрихами может быть представлен в виде трех слагаемых (фиг. 1):in which the order of placement of the measured displacements of the strokes in phase ΔФ i is tied to the mark of the beginning of the revolution of the calibrated scale. In turn, the phase shift ΔФ i between two strokes can be represented in the form of three terms (Fig. 1):

Figure 00000002
Figure 00000002

Здесь слагаемое Δφ0 - это постоянный сдвиг штрихов одной шкалы относительно штрихов другой, обусловленный случайным положением шкал при их установке на ось вращения. В дальнейшем эта составляющая, как правило, не берется во внимание, т.к. ее вклад одинаков для всех штрихов, и по этой причине она вносит только общее смещение по фазе. Слагаемые δφ1i и δφ2i - случайные разбросы положений i-x штрихов эталонной и калибруемой шкал относительно их идеального положения соответственно. δφ1 и δφ2 характеризуют качество изготовления каждой из используемых шкал.Here the term Δφ 0 is a constant shift of the strokes of one scale relative to the strokes of another, due to the random position of the scales when they are installed on the axis of rotation. In the future, this component, as a rule, is not taken into account, because its contribution is the same for all strokes, and for this reason it contributes only a total phase shift. The terms δφ 1i and δφ 2i are random scatter of the positions ix of the strokes of the reference and calibrated scales relative to their ideal position, respectively. δφ 1 and δφ 2 characterize the manufacturing quality of each of the scales used.

После того как файл данных F1 зарегистрирован, одну шкалу разъединяют с осью и поворачивают ее относительно другой шкалы на один штрих, т.е. на угол Δφ, равный:After the data file F 1 is registered, one scale is disconnected from the axis and rotate it relative to the other scale by one stroke, i.e. angle Δφ equal to:

Figure 00000003
Figure 00000003

Затем повторяют цикл измерения смещений штрихов одной шкалы относительно другой. Результат измерения запоминают в виде нового файла данных F2.Then repeat the cycle of measuring the displacements of the strokes of one scale relative to another. The measurement result is stored as a new data file F 2 .

После этого шкалу смещают еще раз на угол Δφ и повторяют цикл измерений. Результат измерения запоминают в виде нового файла данных F3. И так далее, пока одна шкала не провернется относительно другой на целый оборот. К этому времени в памяти процессора, регистрирующего результаты измерений, образуется матрица данных размерности [n×n].After that, the scale is shifted again by an angle Δφ and the measurement cycle is repeated. The measurement result is stored in the form of a new data file F 3 . And so on, until one scale rotates relative to another by a whole turn. By this time, a data matrix of dimension [n × n] is formed in the memory of the processor registering the measurement results.

После формирования матрицы полученные данные складывают построчно и усредняют на число строк матрицы. В результате указанных манипуляций формируется новый файл данных F.After the matrix is formed, the obtained data is added line by line and averaged over the number of rows of the matrix. As a result of these manipulations, a new data file F is generated.

При этом каждый элемент сформированного файла будет характеризовать отклонение каждого штриха шкалы калибруемого датчика относительно его идеального положения. И, что самое важное, вклад погрешности шкалы эталонного датчика в результатах измерений будет минимизирован.Moreover, each element of the generated file will characterize the deviation of each stroke of the scale of the calibrated sensor relative to its ideal position. And, most importantly, the contribution of the scale error of the reference sensor in the measurement results will be minimized.

Чтобы показать это, представим каждый элемент нового файла следующим образом:To show this, imagine each element of a new file as follows:

Figure 00000004
Figure 00000004

где i=(1…n) - текущий номер штриха шкалы, к началу оборота которой «привязаны» данные, j=(1…m) - текущий номер сдвига по фазе взаимного расположения шкал, Δφref - угловое отклонение положения i-того штриха эталонного растра, Δφmes - угловое отклонение положения i-того штриха калибруемого растра. Первое слагаемое выражения (4) - это усредненное значение вклада в результат определения Δφi, вносимого всеми n штрихами эталонного растра. Второе слагаемое этого выражения - это усредненное значение вклада вносимого i-тым штрихом калибруемого растра за n измерений. Из курса математики известно, что интеграл по замкнутому контуру равен нулю, если в подынтегральной функции отсутствует особая точка. Первое слагаемое в выражении (4) может быть заменено на интеграл по замкнутому контуру, если выполнить предельный переход n→∞. Поэтому чем точнее выполняется условие n→∞, тем точнее первое слагаемое выражения (4) может быть заменено на интеграл по замкнутому контуру и, соответственно, тем точнее первое слагаемое выражения (4) будет равно нулю. Таким образом, фазостатистический метод, в принципе, позволяет точно измерить отклонения в положениях штрихов от их идеального значения.where i = (1 ... n) is the current number of the bar of the scale, to the beginning of the turn of which the data is “tied”, j = (1 ... m) is the current number of the phase shift of the relative position of the scales, Δφ ref is the angular deviation of the position of the i-th bar reference raster, Δφ mes is the angular deviation of the position of the i-th stroke of the calibrated raster. The first term of expression (4) is the average value of the contribution to the result of determining Δφ i introduced by all n strokes of the reference raster. The second term of this expression is the average value of the contribution made by the ith stroke of the calibrated raster for n measurements. It is known from the course of mathematics that the integral over a closed loop is equal to zero if there is no singular point in the integrand. The first term in expression (4) can be replaced by an integral over a closed loop if the passage to the limit is carried out n → ∞. Therefore, the more precisely the condition n → ∞ is satisfied, the more precisely the first term of expression (4) can be replaced by an integral over a closed circuit and, accordingly, the more precisely the first term of expression (4) will be zero. Thus, the phase-statistical method, in principle, allows you to accurately measure deviations in the positions of the strokes from their ideal value.

Однако данное техническое решение имеет существенный недостаток: слишком значительна длительность процедуры калибровки. Например, если калибровке подвергается датчик, у которого число штрихов n=36000, то если даже на набор одного файла данных тратится 1 секунда, то процедура измерений затягивается на 10 часов, что уже само по себе много. На самом же деле на набор одного файла данных уходит существенно больше времени. Поэтому в таком исходном виде фазостатистический метод не нашел широкого применения.However, this technical solution has a significant drawback: the calibration procedure is too long. For example, if a sensor is subjected to calibration with the number of strokes n = 36000, then even if 1 second is spent on a set of one data file, the measurement procedure is delayed by 10 hours, which is already a lot. In fact, it takes significantly more time to set up a single data file. Therefore, in its initial form, the phase-statistical method has not found wide application.

Известно другое техническое решение (см. Клисторин И.Ф., Кирьянов В.П., Кирьянов А.В. Оценка потенциальной точности датчиков угловых перемещений с лимбами, изготовленными по способу кругового сканирования // Датчики и системы, 2006. №1. С. 25-29), взятое в качестве прототипа, по которому фазостатистический способ калибровки используется в варианте, когда число взаимных смещений двух шкал m устанавливается существенно меньшим, чем число штрихов n в используемых шкалах. В этом случае результат калибровки i-того штриха калибруемого растра можно представить следующим образом:Another technical solution is known (see Klistorin I.F., Kiryanov V.P., Kiryanov A.V. Evaluation of the potential accuracy of angular displacement sensors with limbs made by the circular scanning method // Sensors and Systems, 2006. No. 1. C . 25-29), taken as a prototype, according to which the phase-statistical method of calibration is used in the case where the number of mutual displacements of two scales m is set significantly less than the number of strokes n in the scales used. In this case, the calibration result of the ith stroke of the calibrated raster can be represented as follows:

Figure 00000005
Figure 00000005

где i=(1…n) - текущий номер штриха шкалы, к началу оборота которой «привязаны» данные, j=(1…m) - текущий номер сдвига по фазе взаимного расположения шкал, j n m

Figure 00000006
- текущий номер штриха второй шкалы, который сравнивается с i - штрихом первой шкалы, n - число штрихов калибруемой шкалы, m - число сдвигов эталонной шкалы относительно калибруемой.where i = (1 ... n) is the current number of the bar of the scale, to the beginning of the turn of which the data is “tied”, j = (1 ... m) is the current number of the shift in the phase of the relative position of the scales, j n m
Figure 00000006
- the current number of the stroke of the second scale, which is compared with i - the stroke of the first scale, n - the number of strokes of the calibrated scale, m - the number of shifts of the reference scale relative to the calibrated.

Здесь в правой части выражения (5) второе слагаемое - (Δmes i) представляет собой усредненное значение углового смещения i-ого штриха калибруемой шкалы относительно его истинного положения, а первое слагаемое: 1 m j = 1 m Δ ϕ r e f i + j n m

Figure 00000007
- дестабилизирующий суммарный вклад δ от m штрихов шкалы эталонного датчика. Для реальных измерений выбирается m<<n. В этом случае равенство нулю первого слагаемого в (5) выполняется неточно. Конкретные значения δ-вклада эталонной шкалы и выбранного m зависят от метрологических характеристик шкалы датчика, используемого в качестве эталонного.Here, on the right side of expression (5), the second term - (Δ mes i ) is the average value of the angular displacement of the i-th stroke of the calibrated scale relative to its true position, and the first term: one m j = one m Δ ϕ r e f i + j n m
Figure 00000007
- the destabilizing total contribution δ from m strokes of the scale of the reference sensor. For real measurements, m << n is selected. In this case, the first term in (5) vanishes inaccurately. The specific values of the δ-contribution of the reference scale and the selected m depend on the metrological characteristics of the sensor scale used as the reference.

В данном техническом решении для оценки точности процедуры калибровки предложено использовать параметр, называемый классом точности прибора. Имеется в виду прибора, взятого в измерительной схеме в качестве эталонного. Класс точности, как правило, паспортизируется производителем. Кроме того, было предложено количественному показателю класса точности поставить в соответствие доверительный интервал 3σ, в котором с вероятностью 98% лежат все результаты измерений, выполненные с этим прибором. Здесь σ - это среднеквадратичное отклонение результатов измерений. Считая, что итоговый результат (5) формируется путем сложения m случайных значений погрешности положения штрихов шкалы эталонного датчика, было также предложено вклад от сложения m значений погрешности выбранных штрихов шкалы датчика, взятого в качестве эталонного, в результат калибровки оценивать по закону сложения случайных величин в соответствии со следующим выражением:In this technical solution, to evaluate the accuracy of the calibration procedure, it is proposed to use a parameter called the accuracy class of the device. This refers to the device taken in the measuring circuit as a reference. The accuracy class is usually certified by the manufacturer. In addition, it was suggested that a quantitative indicator of the accuracy class be brought into correspondence with a confidence interval of 3σ, in which, with a probability of 98%, all measurement results performed with this instrument are located. Here, σ is the standard deviation of the measurement results. Considering that the final result (5) is formed by adding m random values of the error of the position of the strokes of the scale of the reference sensor, it was also suggested that the contribution from the addition of m values of the error of the selected strokes of the scale of the sensor taken as a reference be evaluated in the calibration result according to the law of adding random values to according to the following expression:

Figure 00000008
Figure 00000008

Например, для широко распространенного углового преобразователя модели ROD-800 в каталогах немецкой фирмы Dr. Heidenhain приводится класс точности, соответствующий ±1,0 угловой секунде. Если эти значения трактовать как границы доверительного интервала, то σ будет лежать в пределах ±0,33 угловой секунды. При m=10 значение δ будет оцениваться на уровне ±0,103 угловой секунды, что хорошо согласуется с требованиями к метрологическим показателям датчика, выбираемого в качестве эталонного в соответствии с классической методикой.For example, for the widespread angle converter model ROD-800 in the directories of the German company Dr. Heidenhain is given an accuracy class corresponding to ± 1.0 arc second. If these values are interpreted as the boundaries of the confidence interval, then σ will lie within ± 0.33 arc second. For m = 10, the value of δ will be estimated at the level of ± 0.103 arc second, which is in good agreement with the requirements for the metrological indicators of the sensor selected as a reference in accordance with the classical methodology.

Однако данный набор операций, характеризующий известный способ калибровки, взятый в данной заявке в качестве прототипа, имеет заметный недостаток. Прежде всего утверждение, что используемые m значений погрешности выбранных штрихов шкалы датчика, взятого в качестве эталонного, представляют собой случайные величины, не совсем корректно. Действительно, абсолютные значения каждого из m значений погрешности выбранных штрихов шкалы датчика, взятого в качестве эталонного, можно рассматривать как случайные. Но в ходе процедуры калибровки от одного сличения шкал к другому эти значения остаются неизменными. Поэтому их необходимо рассматривать как систематические составляющие погрешности пространственного положения штрихов шкалы.However, this set of operations characterizing the known calibration method, taken as a prototype in this application, has a noticeable disadvantage. First of all, the statement that the used m error values of the selected strokes of the sensor scale, taken as a reference, are random variables, is not entirely correct. Indeed, the absolute values of each of the m error values of the selected strokes of the sensor scale, taken as a reference, can be considered random. But during the calibration procedure from one comparison of scales to another, these values remain unchanged. Therefore, they must be considered as systematic components of the error of the spatial position of the strokes of the scale.

В целом систематические составляющие погрешности характеризуются спектральным составом пространственных гармоник. Спектральный состав пространственных гармоник однозначно характеризуют форму кривой погрешности каждой конкретной шкалы, который остается постоянным от эксперимента к эксперименту. При известном спектральном составе инструментальной погрешности шкалы, выбираемой в качестве эталона сравнения, результат калибровки другой шкалы может быть оценен с более высокой точностью.In general, the systematic components of the error are characterized by the spectral composition of spatial harmonics. The spectral composition of spatial harmonics uniquely characterize the shape of the error curve of each specific scale, which remains constant from experiment to experiment. With the known spectral composition of the instrumental error of the scale, selected as a reference standard, the calibration result of another scale can be estimated with higher accuracy.

Недостатком известного технического решения является повышенный уровень неопределенности калибровки углового датчика.A disadvantage of the known technical solution is the increased level of uncertainty in the calibration of the angle sensor.

Перед авторами ставилась задача разработать способ калибровки углового датчика, позволяющий на порядок уменьшить неопределенность калибровки углового датчика.The authors were tasked with developing a method for calibrating an angular sensor, which allows an order of magnitude reduction in the uncertainty of calibrating an angular sensor.

Предложено поставленную задачу решить тем, что в известном способе калибровки углового датчика, включающем использование калибруемого углового датчика и датчика, выбранного в качестве эталона сравнения, установленных на общей оси вращения с возможностью последовательного изменения их взаимного расположения в пределах полного оборота, при этом изменение взаимного расположения шкалы калибруемого углового датчика и шкалы датчика, выбранного в качестве эталона сравнения, осуществляют одинаковыми шагами, равными Δφ=2π/m, где m - целое число, при каждом выбранном расположении шкал измеряют взаимное положение штрихов шкалы калибруемого углового датчика относительно штрихов шкалы датчика, выбранного в качестве эталона сравнения, результаты измерений регистрируют с момента появления метки начала шкалы калибруемого углового датчика, после выполнения m сличений результаты, относящиеся к одному и тому же штриху калибруемого углового датчика, складывают и усредняют на число сличений m, элементы полученного файла данных используют в качестве характеристики пространственного отклонения штрихов калибруемого углового датчика от их идеальных положений, заданных в конструкторской документации, дополнительно в каждом из m выбранных сличений расположений шкал регистрируют пространственное положение метки начала шкалы датчика, выбранного в качестве эталона сравнения, определяют функцию погрешности шкалы датчика, выбранного в качестве эталона сравнения, путем пересчета зарегистрированных данных, при котором зарегистрированные данные смещают на полученное значение позиции метки начала шкалы датчика, выбранного в качестве эталона сравнения, определяют вклад шкалы датчика, выбранного в качестве эталона сравнения, в результат калибровки шкалы калибруемого углового датчика, сформировавшийся за m сличений, и вычитают его из результата калибровки калибруемого углового датчика.It is proposed to solve this problem by the fact that in the known method of calibrating an angular sensor, including the use of a calibrated angular sensor and a sensor selected as a reference standard, mounted on a common axis of rotation with the possibility of sequentially changing their relative position within a full revolution, while changing the relative position the scales of the calibrated angular sensor and the scales of the sensor selected as the reference standard are carried out in the same steps equal to Δφ = 2π / m, where m is an integer , at each selected location of the scales, the relative position of the scales of the calibrated angle sensor scale relative to the strokes of the sensor scale selected as a reference standard is measured, the measurement results are recorded from the moment the beginning mark of the scale of the calibrated angle sensor appears, after m comparisons are made, results related to the same stroke of the calibrated angle sensor, add and average over the number of comparisons m, elements of the obtained data file are used as a characteristic of spatial the deviations of the strokes of the calibrated angular sensor from their ideal positions specified in the design documentation, in addition to each of the m selected comparisons of the scale arrangements, the spatial position of the beginning mark of the sensor scale selected as a reference standard is recorded, the error function of the sensor scale selected as a reference standard is determined, by recounting the recorded data, in which the registered data is shifted by the obtained value of the position of the start mark of the sensor scale selected as a reference standard, determine the contribution of the sensor scale selected as the reference standard to the calibration result of the calibrated angle sensor scale generated in m comparisons, and subtract it from the calibration result of the calibrated angle sensor.

Технический эффект заявляемого способа калибровки углового датчика заключается в уменьшении неопределенности калибровки углового датчика до 1% от калибруемого значения и длительности процедуры калибровки за счет применения малого количества сличений.The technical effect of the proposed method for calibrating an angular sensor is to reduce the uncertainty of calibrating an angular sensor to 1% of the calibrated value and the duration of the calibration procedure due to the use of a small number of comparisons.

На фиг. 1 представлен фазовый сдвиг ΔФi между двумя штрихами одной шкалы.In FIG. 1 shows the phase shift ΔΦ i between two strokes of the same scale.

На фиг. 2 представлена система калибровки углового датчика, где 1 - прецизионный шпиндель, 2 - калибруемый угловой датчик, 3 - эталонный датчик, 4 - муфта, 5 - электронный блок обработки, 6 - управляющий компьютер.In FIG. 2 shows a system for calibrating an angle sensor, where 1 is a precision spindle, 2 is a calibrated angle sensor, 3 is a reference sensor, 4 is a coupling, 5 is an electronic processing unit, 6 is a control computer.

На фиг. 3 (а) представлена кривая погрешности калибруемого углового датчика с четырьмя считывающими головками; (б) представлен спектральный состав кривой погрешности калибруемого углового датчика.In FIG. 3 (a) shows the error curve of a calibrated angle sensor with four read heads; (b) the spectral composition of the error curve of the calibrated angle sensor is presented.

На фиг. 4 представлена (а) кривая погрешности датчика ROD-800 (вместе с соединительной муфтой), (б) спектр гармоник кривой погрешности датчика ROD-800 вместе с соединительной муфтой.In FIG. Figure 4 shows (a) the error curve of the ROD-800 sensor (together with the coupling), (b) the harmonic spectrum of the error curve of the ROD-800 sensor along with the coupling.

На фиг. 5 представлена (а) кривая поправок в результат калибровки углового датчика, вносимых датчиком ROD-800, (б) спектр гармоник кривой поправок.In FIG. Figure 5 shows (a) the curve of corrections to the calibration result of the angle sensor introduced by the ROD-800 sensor, (b) the harmonic spectrum of the correction curve.

На фиг. 6 представлен результат компьютерного моделирования вклада калибруемого углового датчика в результат собственной калибровки: фиг. 6(а) - функция искажений, вносимых со стороны калибруемого углового датчика в кривую поправок, фиг. 6(б) - спектр гармоник функции искажений, вносимых со стороны калибруемого углового датчика в кривую поправок.In FIG. 6 shows the result of computer simulation of the contribution of the calibrated angle sensor to the result of in-house calibration: FIG. 6 (a) is a function of distortions introduced by the calibrated angle sensor into the correction curve, FIG. 6 (b) is the spectrum of harmonics of the distortion function introduced from the side of the calibrated angle sensor into the correction curve.

Заявляемый способ калибровки углового датчика реализуется следующим образом. Технически предложено одновременно с регистрацией пространственного положения штрихов шкалы датчика, взятого в качестве эталона сравнения, регистрировать также и пространственное положение метки начала шкалы датчика, используемого в качестве эталона сравнения. После обработки матрицы данных по известному ранее алгоритму и получения файла данных, характеризующих отклонение каждого штриха шкалы калибруемого углового датчика относительно их идеального положения, производят переформатирование данных, заключающееся в «перепривязке» измеренных данных к метке начала оборота эталонной шкалы. Если в k-м эксперименте метка начала оборота эталонной шкалы совпала с q-штрихом шкалы калибруемого углового датчика, то, вычтя из каждой координаты зарегистрированных штрихов значение координаты q-ого штриха, получают новую строку данных, значения адресов которых «привязаны» к метке начала оборота эталонной шкалы. Применив данную операцию к каждой строке исходной матрицы, получают новую матрицу данных. В свою очередь, применив к полученной новой матрице известный алгоритм обработки, получают новый файл, каждый элемент которого характеризует отклонение каждого штриха шкалы эталонного датчика относительно их идеального положения, т.е. представляет собой кривую погрешности эталонной шкалы. По аналогии с прототипом каждый элемент нового файла можно представить следующим образом:The inventive method of calibrating an angular sensor is implemented as follows. It is technically proposed that simultaneously with the registration of the spatial position of the strokes of the sensor scale taken as a reference standard, also register the spatial position of the mark of the beginning of the sensor scale used as a reference standard. After processing the data matrix according to a previously known algorithm and obtaining a data file characterizing the deviation of each stroke of the scale of the calibrated angle sensor relative to their ideal position, the data is reformatted, which consists in “re-linking” the measured data to the reference mark for the start of revolution of the reference scale. If in the k-th experiment the mark of the start of revolution of the reference scale coincided with the q-stroke of the scale of the calibrated angle sensor, then subtracting the coordinate of the qth stroke from each coordinate of the recorded strokes, a new row of data is obtained whose address values are “attached” to the start mark reference scale turnover. Applying this operation to each row of the original matrix, a new data matrix is obtained. In turn, applying the well-known processing algorithm to the obtained new matrix, we obtain a new file, each element of which characterizes the deviation of each stroke of the scale of the reference sensor relative to their ideal position, i.e. represents the error curve of the reference scale. By analogy with the prototype, each element of the new file can be represented as follows:

Figure 00000009
Figure 00000009

Несложно убедиться в том, что здесь оценка отклонения каждого штриха шкалы датчика, взятого в качестве эталона сравнения, искажена, в свою очередь, вкладом от m штрихов калибруемой шкалы.It is easy to verify that here the estimate of the deviation of each stroke of the sensor scale, taken as a reference standard, is distorted, in turn, by the contribution from m strokes of the calibrated scale.

Оценку вклада шкалы эталонного датчика в результат калибровки шкалы калибруемого углового датчика выполняют с помощью дополнительной процедуры, имитирующей процедуру фазостатистической калибровки. Для этого массив данных Δφi, полученный после первой дополнительной операции и характеризующий отклонение каждого штриха шкалы эталонного датчика относительно их идеального положения, сдвигают на N/m номеров и складывают с исходным массивом. Затем исходный массив сдвигают на 2N/m номеров и складывают с предыдущим результатом сложения. Затем исходный массив сдвигают на 3N/m номеров и складывают с последним результатом сложения. И так далее. Наконец, исходный массив сдвигают на (m-1)N/m номеров и складывают с предыдущим. Полученный массив усредняют на m и получают новый массив, характеризующий вклад шкалы эталонного датчика в результат калибровки пространственного положения штрихов калибруемого углового датчика.The contribution of the scale of the reference sensor to the calibration result of the scale of the calibrated angle sensor is estimated using an additional procedure that simulates the phase-statistical calibration procedure. For this, the data array Δφ i obtained after the first additional operation and characterizing the deviation of each stroke of the scale of the reference sensor relative to their ideal position is shifted by N / m numbers and added to the original array. Then the original array is shifted by 2N / m numbers and added to the previous addition result. Then the original array is shifted by 3N / m numbers and added up with the last addition result. And so on. Finally, the original array is shifted by (m-1) N / m numbers and added to the previous one. The resulting array is averaged over m and a new array is obtained characterizing the contribution of the scale of the reference sensor to the result of calibrating the spatial position of the strokes of the calibrated angle sensor.

В целом результат оценки вклада шкалы эталонного датчика представляет собой периодическую функцию, спектральный состав которой содержит только избранные гармоники, номера которых кратны числу сдвигов m. При этом каждое значение вклада эталонной шкалы искажено вкладом со стороны калибруемой шкалы, участвующей в эксперименте. Этот вклад формируется в результате m реальных сдвигов шкал и в соответствии с физикой процесса представляет собой периодическую функцию, спектральный состав которой содержит только избранные гармоники, номера которых также кратны числу сдвигов m. В результате компьютерного моделирования вклада эталонной шкалы вклад калибруемой шкалы в результат собственной калибровки не изменяется в связи с когерентностью фаз периодической функции при ее кратных сдвигах.In general, the result of evaluating the contribution of the scale of the reference sensor is a periodic function whose spectral composition contains only selected harmonics whose numbers are multiples of the number of shifts m. Moreover, each value of the contribution of the reference scale is distorted by the contribution from the calibrated scale participating in the experiment. This contribution is formed as a result of m real scale shifts and, in accordance with the physics of the process, is a periodic function whose spectral composition contains only selected harmonics whose numbers are also a multiple of the number of shifts m. As a result of computer simulation of the contribution of the reference scale, the contribution of the calibrated scale to the result of its own calibration does not change due to the phase coherence of the periodic function with its multiple shifts.

Если теперь результат компьютерного моделирования вклада эталонной шкалы вычесть из результатов оценки погрешности пространственного положения штрихов калибруемого углового датчика, то результат калибровки будет свободен от неточности пространственного положения штрихов эталонного датчика. Но точность калибровки шкалы контролируемого калибруемого углового датчика будет все же ограничена вкладом собственных высокочастотных составляющих спектра гармоник, которые «экранируют» процесс их компенсации.If now the result of computer modeling of the contribution of the reference scale is subtracted from the results of estimating the error of the spatial position of the strokes of the calibrated angle sensor, then the calibration result will be free from inaccuracy in the spatial position of the strokes of the reference sensor. But the accuracy of the calibration scale of the controlled calibrated angular sensor will still be limited by the contribution of the own high-frequency components of the harmonic spectrum, which “screen” the process of their compensation.

Технический эффект заявляемого способа калибровки углового датчика, состоящий в уменьшении (на порядок) неопределенности калибровки углового датчика, оценим на следующем примере. Пусть поставлена задача калибровки углового датчика встроенного типа, используемого в углоизмерительной машине, создаваемой на основе аэростатического шпинделя. В упрощенном виде система калибровки углового датчика представлена на фиг. 2. В нее входят: прецизионный шпиндель 1 на аэростатическом подвесе, калибруемый угловой датчик 2, имеющий несколько считывающих головок, эталонный датчик 3, муфта 4, электронный блок обработки 5 и управляющий компьютер 6.The technical effect of the proposed method for calibrating an angular sensor, consisting in reducing (by an order of magnitude) the uncertainty of calibration of an angular sensor, we evaluate the following example. Let the task be set to calibrate the angular sensor of the built-in type used in the angle measuring machine created on the basis of the aerostatic spindle. In a simplified form, the angle sensor calibration system is shown in FIG. 2. It includes: a precision spindle 1 on an aerostatic suspension, a calibrated angle sensor 2 having several read heads, a reference sensor 3, a coupling 4, an electronic processing unit 5 and a control computer 6.

Для однозначности оценок примем, что калибруемый угловой датчик 2 выполнен по схеме фотоэлектрического преобразователя встраиваемого типа на базе регулярного растра с 36000 штрихами и имеет четыре считывающие головки, а в качестве эталонного датчика 3 использован коммерчески доступный угловой преобразователь модели ROD-800, соединяемый с ротором шпинделя 1 через соединительную муфту 4 модели ЛИР-805. При этом при размыкании муфты 4 проскальзывание осуществляется со стороны соединения муфты 4 и ротора, т.е. муфта 4 и угловой преобразователь модели ROD-800 выступают как единое целое (т.е. представляют собой практически аналог более дорогого преобразователя RON-905, имеющего встроенную муфту).For unambiguous estimates, we assume that the calibrated angle sensor 2 is made according to the built-in type photoelectric transducer based on a regular raster with 36,000 strokes and has four read heads, and the commercially available ROD-800 angular converter connected to the spindle rotor is used as a reference sensor 3 1 through the connecting sleeve 4 of the LIR-805 model. In this case, when the clutch 4 is opened, slippage is carried out from the connection side of the clutch 4 and the rotor, i.e. the coupling 4 and the angular transducer of the ROD-800 model act as a whole (i.e., they are practically an analog of the more expensive RON-905 transducer having an integrated coupling).

Пусть в результате применения фазостатистического метода, выполненного с шагом сдвига, равным двадцати четырем градусам (15 сдвигов), была получена калибровочная кривая для калибруемого углового датчика 2 с четырьмя считывающими головками, представленная на фиг. 3а. Спектральный состав пространственных гармоник калибровочной кривой представлен на фиг. 3б. Накопленная погрешность калибруемого углового датчика 2 составляет значение ±0,3 угловой секунды. Спектр представлен гармониками с номерами, кратными четырем: 4-я, 8-я, 12-я и т.д., что полностью согласуется с теорией путевого усреднения в угловых датчиках (см., например, Ионак В.Ф. Приборы кинематического контроля. - М.: Машиностроение, 1981. 128 с.).Let as a result of applying the phase-statistical method performed with a shear step equal to twenty-four degrees (15 shifts), we obtain a calibration curve for the calibrated angle sensor 2 with four read heads, presented in FIG. 3a. The spectral composition of the spatial harmonics of the calibration curve is shown in FIG. 3b. The cumulative error of the calibrated angle sensor 2 is ± 0.3 arc seconds. The spectrum is represented by harmonics with numbers divisible by four: 4th, 8th, 12th, etc., which is fully consistent with the theory of track averaging in angle sensors (see, for example, Ionak V.F. Kinematic control devices . - M.: Mechanical Engineering, 1981. 128 p.).

Неопределенность калибровки, вносимая датчиком ROD-800, согласно (6) при 15 сдвигах по абсолютной величине составит: ±0,085 угловой секунды (σ=±0,33 угловой секунды, 15 = 3,87

Figure 00000010
). По отношению к калибруемой шкале (накопленная погрешность шкалы равна ±0,3 угловой секунды) неопределенность калибровки составляет 28%, что представляется достаточно грубым результатом.The calibration uncertainty introduced by the ROD-800 sensor, according to (6) at 15 shifts in absolute value, will be: ± 0.085 arc second (σ = ± 0.33 arc second, fifteen = 3.87
Figure 00000010
) Relative to the calibrated scale (accumulated scale error is ± 0.3 arc seconds), the calibration uncertainty is 28%, which seems to be a rather crude result.

Неопределенность результатов калибровки может быть уменьшена за счет использования предлагаемого способа калибровки углового датчика. Для этого предусмотрим в каждом сдвиге шкал регистрацию координаты нулевой метки шкалы, взятой в качестве эталона сравнения, и применим дополнительные операции, изложенные в данной заявке выше.The uncertainty of the calibration results can be reduced by using the proposed method for calibrating an angle sensor. To do this, we will provide for registration of the coordinates of the zero mark of the scale taken as a reference standard in each shift of the scales, and we will apply the additional operations described in this application above.

После перепривязки данных построчное сложение последних позволяет получить кривую погрешности датчика ROD-800 (вместе с соединительной муфтой) (фиг. 4а).After the data is re-referenced, the row-by-row addition of the latter makes it possible to obtain the error curve of the ROD-800 sensor (together with the coupling) (Fig. 4a).

Как следует из оценки пиковых значений полученной кривой, накопленная погрешность эталонного датчика лежит в пределах ±1,0 угловой секунды (что хорошо согласуется с классом точности данного прибора, гарантируемого производителем). Спектр кривой погрешности содержит, кроме прогнозируемых гармоник, кратных 4-м, также «запрещенные» теорией: 1-ю, 2-ю, 3-ю, 5-ю и т.д. гармоники. Наиболее вероятно, что «запрещенные» гармоники вносятся соединительной муфтой 4. При этом «разрешенные» теорией 4-я, 8-я и т.д. гармоники, относящиеся непосредственно к калибруемому угловому датчику, представлены наиболее значимо (фиг. 4б).As follows from the estimation of the peak values of the obtained curve, the accumulated error of the reference sensor lies within ± 1.0 arc second (which is in good agreement with the accuracy class of this device guaranteed by the manufacturer). The spectrum of the error curve contains, in addition to the predicted harmonics that are multiples of the 4th, also “forbidden” by the theory: 1st, 2nd, 3rd, 5th, etc. harmonics. It is most likely that the “forbidden” harmonics are introduced by the coupler 4. Moreover, the 4th, 8th, etc., are “allowed” by the theory. harmonics that are directly related to the calibrated angle sensor are most significant (Fig. 4b).

Следующей операцией предлагаемого способа является определение с помощью компьютерного моделирования вклада эталонного датчика в результат калибровки. Для этого, как было описано выше, массив данных, характеризующий отклонение каждого штриха шкалы эталонного датчика относительно их идеального положения, сдвигается на 2400 номеров и складывается с исходным массивом. Затем исходный массив сдвигается на 4800 номеров и складывается с результатом предыдущего сложения. Затем исходный массив сдвигается на 7200 номеров и складывается с предыдущим результатом. И так далее. Наконец, исходный массив сдвигается на 33600 номеров и складывается с предыдущим. Полученный массив усредняют на 15 и получают новый массив, характеризующий вклад шкалы эталонного датчика в результат калибровки пространственного положения штрихов калибруемого углового датчика. Кривая поправок в результат калибровки углового датчика представлена на фиг. 5(а), спектр гармоник кривой поправок представлен на фиг. 5(б).The next operation of the proposed method is the determination by computer simulation of the contribution of the reference sensor to the calibration result. For this, as described above, the data array characterizing the deviation of each stroke of the scale of the reference sensor relative to their ideal position is shifted by 2400 numbers and added to the original array. Then the original array is shifted by 4800 numbers and added to the result of the previous addition. Then the original array is shifted to 7200 numbers and added to the previous result. And so on. Finally, the original array is shifted to 33600 numbers and added to the previous one. The resulting array is averaged over 15 and a new array is obtained that characterizes the contribution of the scale of the reference sensor to the result of calibrating the spatial position of the strokes of the calibrated angle sensor. The correction curve for the calibration result of the angle sensor is shown in FIG. 5 (a), the harmonic spectrum of the correction curve is shown in FIG. 5 B).

Как следует из результатов модельного эксперимента, вклад эталонного датчика в погрешность калибровки по абсолютной величине достигает значения ±0,047 угловой секунды, который создается в основном 60-й гармоникой, но заметно также присутствие 15-й, 30-й и 45-й гармоник. В относительных единицах неопределенность калибровки, вносимая эталонным датчиком, вычисленная на основе анализа спектра кривой погрешности эталонного датчика, составляет 15,6%. Полученная оценка показывает, что сам по себе фазостатистический метод при ограниченном числе сдвигов обеспечивает более высокое качество калибровки, чем это считалось ранее.As follows from the results of the model experiment, the contribution of the reference sensor to the calibration error in absolute value reaches ± 0.047 arc seconds, which is created mainly by the 60th harmonic, but the presence of the 15th, 30th and 45th harmonics is also noticeable. In relative units, the calibration uncertainty introduced by the reference sensor, calculated from the analysis of the spectrum of the error curve of the reference sensor, is 15.6%. The resulting estimate shows that the phase-statistical method itself with a limited number of shifts provides a higher calibration quality than previously thought.

Более того, знание конкретного вклада эталонного датчика в неопределенность калибровки углового датчика позволяет повысить точность метода.Moreover, knowledge of the specific contribution of the reference sensor to the uncertainty of the calibration of the angle sensor improves the accuracy of the method.

Для этого выполняют третью дополнительную операцию предлагаемого способа: вычитание вклада эталонного датчика из калибровочной кривой. Это позволяет полностью устранить дестабилизирующий вклад эталонного датчика.To do this, perform the third additional operation of the proposed method: subtracting the contribution of the reference sensor from the calibration curve. This eliminates the destabilizing contribution of the reference sensor.

Но в оценках вклада эталонного датчика имеется вклад со стороны высокочастотной части спектра гармоник кривой погрешности калибруемого углового датчика, который ограничивает результативность компенсации погрешности калибровки углового датчика. Остаточная неопределенность калибровки углового датчика создается из-за того, что при вычитании эти высокочастотные составляющие маскируют соответствующие пространственные гармоники собственного измерительного растра.But in assessing the contribution of the reference sensor, there is a contribution from the high-frequency part of the spectrum of harmonics of the error curve of the calibrated angle sensor, which limits the effectiveness of compensation of the error of calibration of the angle sensor. The residual uncertainty of the calibration of the angular sensor is created due to the fact that when subtracting these high-frequency components mask the corresponding spatial harmonics of their own measuring raster.

Для оценки предельно достигаемой неопределенности калибровки углового датчика углоизмерительной машины выполним компьютерное моделирование вклада со стороны измерительного растра калибруемого углового датчика в собственную калибровку. Для этого указанную выше процедуру 15-кратного сдвига кривой погрешности повторим для калибруемого углового датчика. Результат компьютерного моделирования представлен на фиг. 6. Здесь на фиг. 6а представлена функция искажений, вносимых со стороны калибруемого углового датчика в кривую поправок, на фиг. 6б - спектр гармоник кривой функции искажений. Для использованных 15 сдвигов происходит подавление всех гармоник, вплоть до 60-й. Она и определяет вклад со стороны измерительного растра калибруемого углового датчика в погрешность собственной калибровки. Этот вклад от данного измерительного растра не превысит ±0,003". Поэтому относительная величина неопределенности калибровки углового датчика после вычитания вклада эталонного датчика составит 1% от калибруемого значения, что можно рассматривать как метрологически надежный результат калибровки углового датчика.To assess the maximum achievable uncertainty of the calibration of the angle sensor of the angle measuring machine, we will carry out a computer simulation of the contribution from the measuring raster of the calibrated angle sensor to our own calibration. To do this, repeat the above procedure of a 15-fold shift of the error curve for the calibrated angle sensor. The result of computer simulation is shown in FIG. 6. Here in FIG. 6a shows the function of distortions introduced by the calibrated angle sensor into the correction curve; in FIG. 6b is the spectrum of harmonics of the distortion function curve. For the 15 shifts used, all harmonics are suppressed, up to the 60th. It determines the contribution from the measuring raster of the calibrated angle sensor to the error of its own calibration. This contribution from this measurement raster will not exceed ± 0.003 ". Therefore, the relative value of the calibration uncertainty of the angle sensor after subtracting the contribution of the reference sensor will be 1% of the calibrated value, which can be considered as a metrologically reliable result of the calibration of the angle sensor.

Claims (1)

Способ калибровки углового датчика, включающий использование калибруемого углового датчика и датчика, выбранного в качестве эталона сравнения, установленных на общей оси вращения с возможностью последовательного изменения их взаимного расположения в пределах полного оборота, при этом изменение взаимного расположения шкалы калибруемого углового датчика и шкалы датчика, выбранного в качестве эталона сравнения, осуществляют одинаковыми шагами, равными Δφ=2 π/m, где m - целое число, при каждом выбранном расположении шкал измеряют взаимное положение штрихов шкалы калибруемого углового датчика относительно штрихов шкалы датчика, выбранного в качестве эталона сравнения, результаты измерений регистрируют с момента появления метки начала шкалы калибруемого углового датчика, после выполнения m сличений результаты, относящиеся к одному и тому же штриху калибруемого углового датчика, складывают и усредняют на число сличений m, элементы полученного файла данных используют в качестве характеристики пространственного отклонения штрихов калибруемого углового датчика от их идеальных положений, заданных в конструкторской документации, отличающийся тем, что в каждом из m выбранных сличений расположений шкал дополнительно регистрируют пространственное положение метки начала шкалы датчика, выбранного в качестве эталона сравнения, определяют функцию погрешности шкалы датчика, выбранного в качестве эталона сравнения, путем пересчета зарегистрированных данных, при котором зарегистрированные данные смещают на полученное значение позиции метки начала шкалы датчика, выбранного в качестве эталона сравнения, определяют вклад шкалы датчика, выбранного в качестве эталона сравнения, в результат калибровки шкалы калибруемого углового датчика, сформировавшийся за m сличений, и вычитают его из результата калибровки калибруемого углового датчика. A method of calibrating an angular sensor, including the use of a calibrated angular sensor and a sensor selected as a reference standard, installed on a common axis of rotation with the possibility of sequentially changing their relative position within a full revolution, while changing the relative position of the calibrated angle sensor scale and the sensor scale selected as a reference standard, carry out the same steps equal to Δφ = 2 π / m, where m is an integer, at each selected location of the scales measure mutual the position of the strokes of the scale of the calibrated angle sensor relative to the strokes of the scale of the sensor selected as the reference standard, the measurement results are recorded from the moment the start mark of the scale of the calibrated angle sensor appears, after m comparisons are performed, the results related to the same stroke of the calibrated angle sensor are added and averaged by the number of comparisons m, the elements of the obtained data file are used as a characteristic of the spatial deviation of the strokes of the calibrated angle sensor from their idea of positions specified in the design documentation, characterized in that in each of the m selected comparisons of the locations of the scales, the spatial position of the start mark of the sensor scale selected as a reference standard is additionally recorded, the error function of the sensor scale selected as a reference standard is determined by recalculating the registered data, in which the recorded data is shifted to the obtained value of the position of the mark of the beginning of the scale of the sensor selected as the reference standard, determined they take the contribution of the sensor scale selected as the reference standard to the calibration result of the calibrated angle sensor scale, formed in m comparisons, and subtract it from the calibration result of the calibrated angle sensor.
RU2015119867/28A 2015-05-26 2015-05-26 Method of calibrating angular sensor RU2592734C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015119867/28A RU2592734C1 (en) 2015-05-26 2015-05-26 Method of calibrating angular sensor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015119867/28A RU2592734C1 (en) 2015-05-26 2015-05-26 Method of calibrating angular sensor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2592734C1 true RU2592734C1 (en) 2016-07-27

Family

ID=56557008

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015119867/28A RU2592734C1 (en) 2015-05-26 2015-05-26 Method of calibrating angular sensor

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2592734C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU177292U1 (en) * 2017-05-22 2018-02-15 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт автоматики и электрометрии Сибирского отделения Российской академии наук (ИАиЭ СО РАН) CORNERING MACHINE
CN110230977A (en) * 2018-06-29 2019-09-13 蔚来汽车有限公司 Rotation becomes dynamic Error Analysis device and method, controller and the storage medium of equipment

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU94024867A (en) * 1994-07-01 1996-05-10 Центральный научно-исследовательский институт "Электроприбор" Method of calibration of angle sensor of electrostatic gyroscope
RU2249689C2 (en) * 2002-09-10 2005-04-10 Научное Учреждение Региональный Центр Сертификации и Метрологии Геофизической Продукции "Урал" (НУ РЦСМ геофизической продукции "Урал") Automated device for calibrating inclinometers (variants)
EP1310770B1 (en) * 2001-11-13 2009-09-09 Nokia Corporation Method, device and system for calibrating angular rate measurement sensors

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU94024867A (en) * 1994-07-01 1996-05-10 Центральный научно-исследовательский институт "Электроприбор" Method of calibration of angle sensor of electrostatic gyroscope
EP1310770B1 (en) * 2001-11-13 2009-09-09 Nokia Corporation Method, device and system for calibrating angular rate measurement sensors
RU2249689C2 (en) * 2002-09-10 2005-04-10 Научное Учреждение Региональный Центр Сертификации и Метрологии Геофизической Продукции "Урал" (НУ РЦСМ геофизической продукции "Урал") Automated device for calibrating inclinometers (variants)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Клисторин И.Ф., Кирьянов В.П., Кирьянов А.В. "Оценка потенциальной точности датчиков угловых перемещений с лимбами, изготовленными по способу кругового сканирования" // Датчики и системы, 2006. . *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU177292U1 (en) * 2017-05-22 2018-02-15 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт автоматики и электрометрии Сибирского отделения Российской академии наук (ИАиЭ СО РАН) CORNERING MACHINE
CN110230977A (en) * 2018-06-29 2019-09-13 蔚来汽车有限公司 Rotation becomes dynamic Error Analysis device and method, controller and the storage medium of equipment

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108089141B (en) Error correction method and device of current measuring device based on current divider
CN109990712B (en) Online calibration method for width gauge
CN107967701B (en) Calibration method, device and equipment of depth camera equipment
CN107588742A (en) A kind of cylindrical gear profile bias measurement method based on line-structured light
CN110940371A (en) Calibration method, device and equipment of rotary magnetoelectric encoder
CN101706294A (en) Method for automatically judging calibration time of sensor
RU2592734C1 (en) Method of calibrating angular sensor
CN110645934A (en) Online calibration method of displacement sensor
Rost et al. Evaluating a task-specific measurement uncertainty for gear measuring instruments via Monte Carlo simulation
Lu et al. Error identification of measurement software based on digital twin of gear measuring center
Kunzmann et al. Concept for the traceability of measurements with coordinate measuring machines
KR101018702B1 (en) Partial Discharge Corrector With Self Correction And Tracing Management
CN113375816B (en) Infrared temperature measurement method based on detector temperature
CN107588737B (en) A kind of roller gear circular pitch deviation measurement method based on line-structured light
Härtig et al. Laser tracker performance quantification for the measurement of involute profile and helix measurements
CN104635193B (en) A kind of SOC real-time clock high-accuracy compensation method of ammeter
RU200017U1 (en) HIGH PRECISION SPINDLE ASSEMBLY FOR ANGULAR COMPARATOR
Sanjid Improved direct comparison calibration of small angle blocks
Wagner et al. Processing and evaluation of build-up system measurement data
JP2022526769A (en) Verification of energy measurement of fundamental wave only
CN104819703B (en) A kind of angle of inclination parameter fitness method that fulcrum is sensed for inclination angle
Bartholomew-Biggs et al. Optimisation algorithms for generalised distance regression in metrology
Neyezhmakov et al. Determination of the time constant of measuring transducers
CN110907878B (en) Calibration system of coil number tester
Lira et al. Uncertainty analysis of positional deviations of CNC machine tools