[发明专利]基于电容式传感器的安装误差标定方法及系统

权利要求书

1.一种基于电容式传感器的安装误差标定方法，其特征在于，包括：

根据电容式传感器的电极笼的布局方案，建立电容式传感器的读数模型；

根据读数模型建立检验质量相对于电极笼的相对运动的测量模型；

将安装误差项作为参数引入测量模型中，根据测量模型进行N次测量后，通过最小二乘法计算得到安装误差的标定模型，N≥5；

根据标定模型对电容式传感器的安装误差进行标定；

其中，根据电容式传感器的电极笼的布局方案，建立电容式传感器的读数模型，具体包括：

确定电极笼的电极数量I，以及第i块电极在电极笼上的安装位置；

根据第i块电极的安装位置，确定第i块电极的有效面积A_i，以及在标称位置时第i块电极到检验质量相对面的距离d_i，以及在标称位置时第i块电极的中心在所处平面内到电极笼参考坐标系预设坐标轴的距离R_i，i＝1，2，3，……，I；

根据每块电极的有效面积A_i、距离d_i、距离R_i，以及检验质量相对于电极笼的相对位移(x，y，z)和相对姿态建立电容式传感器的读数模型。

2.根据权利要求1的基于电容式传感器的安装误差标定方法，其特征在于，根据读数模型建立检验质量相对于电极笼的相对运动的测量模型，具体包括：

对读数模型进行数学变换，将具有相同含义的数值替换为同一变量表达，得到检验质量相对于电极笼的相对运动的测量模型。

3.根据权利要求1或2的基于电容式传感器的安装误差标定方法，其特征在于，还包括：

通过数值仿真对安装误差标定方法的有效性进行验证。

4.根据权利要求3的基于电容式传感器的安装误差标定方法，其特征在于，通过数值仿真对安装误差标定方法的有效性进行验证，具体包括：

随机生成电极笼上全部电极的安装误差，基于读数模型计算电容值，并基于标定模型计算安装误差，得到安装误差标定值；

设置蒙特卡洛仿真次数，随机生成范围约束内的相对位移值和相对姿态角值；

基于测量模型、电容值和电极的安装位置设计值，计算未标定的相对位移与相对姿态，将未标定的相对位移与随机生成的相对位移值进行比较，并将未标定的相对姿态与随机生成的相对姿态角值进行比较，得到未标定的相对运动测量误差；

基于测量模型、电容值、电极的安装位置设计值和安装误差标定值，计算标定后的相对位移与相对姿态，将标定后的相对位移与随机生成的相对位移值进行比较，并将标定后的相对姿态与随机生成的相对姿态角值进行比较，得到标定后的相对运动测量误差；

通过对未标定的相对运动测量误差与标定后的相对运动测量误差进行比较，验证安装误差标定方法的有效性。

5.一种基于电容式传感器的安装误差标定系统，其特征在于，包括：

读数模型建模单元，用于根据电容式传感器的电极笼的布局方案，建立电容式传感器的读数模型；

测量模型建模单元，用于根据读数模型建立检验质量相对于电极笼的相对运动的测量模型；

标定模型建模单元，用于将安装误差项作为参数引入测量模型中，根据测量模型进行N次测量后，通过最小二乘法计算得到安装误差的标定模型，N≥5；

标定单元，用于根据标定模型对电容式传感器的安装误差进行标定；

其中，所述读数模型建模单元具体用于确定电极笼的电极数量I，以及第i块电极在电极笼上的安装位置；根据第i块电极的安装位置，确定第i块电极的有效面积A_i，以及在标称位置时第i块电极到检验质量相对面的距离d_i，以及在标称位置时第i块电极的中心在所处平面内到电极笼参考坐标系预设坐标轴的距离R_i，i＝1，2，3，……，I；根据每块电极的有效面积A_i、距离d_i、距离R_i，以及检验质量相对于电极笼的相对位移(x，y，z)和相对姿态建立电容式传感器的读数模型。