КАЛІБРУВАННЯ СИСТЕМИ ОПТИЧНОГО ДАТЧИКА ПЕРЕМІЩЕННЯ - Келеменова, Тетяна; Коларікова, Івана; Бенедик, Ондрей (Технічні науки та технології, 2021)
У технічній і науковій практиці датчики переміщення часто використовуються для вимірювання зміщення рухомих частин обладнання. Їх можна використовувати для прямих вимірювань зміщення, але частіше вони є частиною системи вимірювання. Невизначеність вимірювання визначає ступінь достовірності даних, що отримані в процесі вимірювання з використанням датчика. Внаслідок великої похибки результат вимірювання знецінюється. Тому необхідно виконати аналіз невизначеності вимірювання до фактичного впровадження датчика в цільовий додаток. Отже, розв'язувана задача призначена для області вимірювання зміщення в мехатронних виробах, де інформація про зміщення з високою невизначеністю вимірювання недопустима. Для вимірювання відстані був обраний оптичний датчик, який використовує принцип тріангуляції та має нелінійну статичну характеристику. Оскільки це оптичний датчик, його характеристика залежить від кольору і якості поверхні, яку контролює датчик. Метою статті є експериментальна перевірка оптичного датчика зміщення і одночасно вирішення проблеми похибки вимірювання і невизначеності вимірювання. Завдання роботи полягало в тому, щоб визначити статичну характеристику перетворення сигналу, і з неї створити калибрувальну характеристику. Визначено гістограми з вибірки вимірювань для визначення закону розподілу ймовірності виміряних значень. На основі калібрувальної характеристики створено математичну модель для визначення зміщення по виміряним значенням вихідної електричної напруги датчика. Визначено результуючу невизначеність вимірювання зміщення. У статті не досліджувався вплив температури навколишнього середовища на результат вимірювання, а також не досліджувався вплив кольору контрольованої поверхні виявленого об'єкту, зміщення якого вимірюється. Ефект зміни нахилу поверхні виявленого об'єкту, що відбиває промінь датчика, також не досліджувався. Оптичний датчик зміщення був обраний для точного вимірювання довжини. Експериментальний аналіз тестованого датчика показав, що побудований вимірювальний ланцюг з цим датчиком має сумарну похибку вимірювань не більше 0,16 мм. Тести повторюваності вимірювань і подальших графічних гістограм показали, що ймовірність розподілу виміряних значень підпорядковується єдиному закону розподілу значень. Математична модель калібрувальної характеристики також була отримана з експериментальних даних, які можуть бути використані для визначення величини зміщення зі значень виміряної вихідної електричної напруги датчика. Отримана математична модель має практичне застосування, оскільки може бути реалізована безпосередньо в комп'ютерній системі обробки даних з відомою невизначеністю вимірювання. Результуючу похибку вимірювання можна додатково поліпшити, вибравши інший вимірювач для визначення вихідної напруги на виході датчика.