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浅析机电一体化中的检测传感技术

时间:2017-10-31 机电毕业论文 我要投稿

  在机电一体化系统中,传感器的作用相当于系统的感觉器官, 即从待测对象那里获取能反映待测对象特征和状态的信号。检测传感技术的内容,一是研究如何将各种物理量(如位置、位移、速度、加速度、力、温度、压力、流量、成分等等)转换成与之成比例的电量;二是研究对转换的电信号的加工处理,如放大、补偿、标度变换等等。
  机电一体化系统要求,检测传感装置能快速、精确、可靠地获取信息,并价格低廉。但是,目前检测传感技术的发展还难以满足控制系统的要求。不少机电一体化系统不能达到满意的效果,或无法达到设计要求的关键原因,在于没有合适的传感器。因此检测传感技术是机电一体化系统中的关键技术。
  1 传感器的研究现状与发展
  人类对客观世界的认识和改造总是以检测工作作为基础的,随着人类探知领域和空间的拓展,电子信息种类日益繁多,信息传递速度日益加快, 信息处理能力日益增强, 作为现代信息技术的三大核心技术之一的检测传感技术发展迅速,渗透到各行各业,方方面面,促进了经济转型和社会发展,直接影响着人类文明发展和进步。
  检测传感技术的发展同时也引起了各国为发展传感器技术的激烈竞争,从20 世纪80 年代起,逐步在世界范围内掀起一股“传感器热”, 世界各国都把检测传感技术作为在高新技术发展方面争夺的一个重要领域,极为重视检测传感技术和传感器研究、开发和生产。检测传感技术已成为重要的现代科技领域,传感器及其系统生产已成为重要的新兴行业。
  2 传感器在机电一体化系统中的应用
  作为机电一体化的基本支撑技术,检测传感技术就像神经和感官一样,广泛应用于各种机电一体化产品之中,源源不断地提供种种信息,以便机电一体化系统能高精度地完成自动控制和自动调节功能。
  2.1 机器人用传感器
  工业机器人之所以能够准确操作,是因为它能够通过各种传感器来准确感知自身、操作对象及作业环境的状态,包括:其自身状态信息的获取通过内部传感器(位置、位移、速度、加速度等)来完成,操作对象与外部环境的感知通过外部传感器来实现,这个过程非常重要,足以为机器人控制提供反馈信息。
  2.2 机械加工过程的传感检测技术
 。1)切削过程和机床运行过程的传感技术。切削过程传感检测的目的,在于优化切削过程的生产率、制造成本或(金属)材料的切除率等。切削过程传感检测的目标,有切削过程的切削力及其变化、切削过程颤震、刀具与工件的接触和切削时切屑的状态及切削过程辨识等,而最重要的传感参数有切削力、切削过程振动、切削过程声发射、切削过程电机的功率等。对于机床的运行而言,主要的传感检测目标有驱动系统、轴承与回转系统、温度的监测与控制及安全性等,其传感参数有机床的故障;奔、被加工件的表面粗糙度和加工精度、功率、机床状态与冷却润滑液的流量等。
 。2)工件的过程传感。与刀具和机床的过程监视技术相比,工件的过程监视是研究和应用最早、最多的。它们多数以工件加工质量控制为目标。20 世纪80 年代以来,工件识别和工件安装位姿监视要求,也提到日程上来。粗略地说,工序识别,是为辨识所执行的加工工序是否是工(零)件加工要求的工序;工件识别,是辨识送入机床待加工的工件或毛坯是否是要求加工的工件或毛坯,同时还要求辨识工件安装的位姿,是否是工艺规程要求的位姿。此外,还可以利用工件识别和工件安装监视传感待加工毛坯或工件的加工裕量和表面缺陷。完成这些识别与监视,将采用或开发许多传感器,如基于TV 或CCD 的机器视觉传感器、激光表面粗糙度传感系统等。
 。3)刀具(砂轮)的检测传感。切削与磨削过程是重要的材料切除过程。刀具与砂轮磨损到一定限度(按磨钝标准判定),或出现破损(破损、崩刃、烧伤、塑变或卷刀的总称),使它们失去切(磨)削能力或无法保证加工精度和加工表面完整性时,称为刀具/ 砂轮失效。工业统计证明,刀具失效是引起机床故障;氖滓蛩,由其引起的;奔湔糔C 类机床的总;奔涞1/5~1/3。此外,它还可能引发设备或人身安全事故,甚至是重大事故。
  2.3 汽车自动控制系统中的传感技术

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