第7章机电一体化检测系统课件.ppt

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1、项目三项目三 机电一体化系统机电一体化系统任务任务3-3 3-3 机电一体化检测系统机电一体化检测系统机电一体化机电一体化主要内容主要内容任任 务务 目目 标标1相相 关关 知知 识识2 做做 一一 做做3机电一体化一、任务目标一、任务目标素质目标能力目标知识目标掌握工业机器人、自掌握工业机器人、自动生产线的传感检测动生产线的传感检测基本知识点及其设计基本知识点及其设计方法。方法。具备自主选择自动生产具备自主选择自动生产线、工业机器人的传感线、工业机器人的传感检测系统中传感器的能检测系统中传感器的能力。力。1.1.遵守机电操作规范；遵守机电操作规范；2.2.积极主动完成工作任积极主动完成工作任

2、务。务。3.3.主动查阅技术资料。主动查阅技术资料。机电一体化二、相关知识二、相关知识（一）检测系统的组成检测系统是机电一体化产品的一个重要组成部分，是用于检测相关外界环境及产品自身状态，为控制环节提供判断和处理依据的信息反馈环节。机电一体化系统中，检测系统所测试的物理量一般包括：温度、流量、功率、位移、速度、加速度、力等。由于机电一体化系统是以电信号为信息传输和处理的媒体，且控制系统的输入接口往往规定了特定的信号形式（如数字信号、直流信号、开关信号），因此，检测系统通常要用传感器将被测试的物理量变为电量，再经过变换、放大、调制、解调、滤波等电路处理后才能得到控制系统（或显示、记录等仪器）需要

3、的信号。机电一体化二、相关知识二、相关知识（二）传感器概述-传感器的分类传感器技术涉及许多学科，它的分类方法很多，但在机电系统中常用的分类方法有两种，一种按被测的物理量来分；另一种是按传感器的工作原理来分。1按被测物理量分类按被测物理量划分有温度传感器、速度传感器、加速度传感器、压力传感器、位移传感器、流量传感器、液位传感器、力传感器、扭矩传感器等。2按传感器工作的物理原理分类常用的有电阻式传感器、电容式传感器、电感式传感器和光电式传感器等。3按传感器输出信号的形式分类按传感器输出信号的形式分为将被测量的非电学量转换成模拟电信号的模拟传感器和将被测量的非电学量转换成数字输出信号（包括直接和间接

4、转换）的数字传感器。机电一体化二、相关知识二、相关知识（二）传感器概述传感器的特性1静态特性传感器的静态特性是指对静态的输入信号，传感器的输出量与输入量之间所具有的关系。因为输入量和输出量都和时间无关，所以传感器的静态特性可用一个不含时间变量的代数方程，或以输入量作横坐标，把与其对应的输出量作纵坐标而画出的特性曲线来描述。表征传感器静态特性的主要参数有：线性度、灵敏度、迟滞、重复性、漂移等。机电一体化二、相关知识二、相关知识（二）传感器概述传感器的特性2动态特性在实际的测量过程中，大量的被测物理量是随时间变化的动态信号。这就要求传感器输出不仅能精确地反映被测量的大小，还要能正确地表现被测量随时

5、间变化的规律。这就要求了解传感器的动态特性。传感器的动态特性是指在测量动态信号时传感器的输出反映被测量的大小和随时间变化的特性。总的说来，传感器的动态特性取决于传感器本身，另一方面也与被测量的变化形式有关。一般来说，传感器的动态特性的主要技术指标有：频率特性、响应时间、临界速度等。机电一体化二、相关知识二、相关知识（三）工业机器人的感觉系统介绍人的感觉有视觉、听觉、触觉、嗅觉、味觉、平衡感觉等，如图3-36所示。人通过感觉器官获取周围环境的信息，通过对这些信息的分析、处理从而适应环境。与人相似，机器人也需要获得周围环境的信息才能灵活地适应环境。机器人感觉信息的取得是通过传感器来实现的。从传感器

6、取得了环境的数据后，通过对这些数据的分析处理形成对客观世界的正确认识，从而为执行任务并正确处理突发事件提供依据。机电一体化二、相关知识二、相关知识（三）工业机器人的感觉系统介绍机电一体化二、相关知识二、相关知识（三）工业机器人的感觉系统介绍1触觉传感器触觉传感器用于机器人中模仿触觉功能的传感器。触觉是人与外界环境直接接触时的重要感觉功能。触觉传感器按功能大致可分为接触觉、压觉、滑觉、力觉等。（1）接触觉传感器接触觉传感器是装于机器人手爪上，用以判断机器人(主要指四肢)是否接触到外界物体或测量被接触物体的特征的传感器。接触觉传感器可检测机器人是否接触目标或环境，用于寻找物体或感知碰撞。机电一体化

7、二、相关知识二、相关知识（三）工业机器人的感觉系统介绍（2）压觉传感器压觉传感器测量接触外界物体时所受压力和压力分布的传感器。它有助于机器人对接触对象的几何形状和硬度的识别。机电一体化二、相关知识二、相关知识（三）工业机器人的感觉系统介绍（3）滑觉传感器机器人在抓取不知属性的物体时，其自身应能确定最佳握紧力的给定值。当握紧力不够时，要检测被握紧物体的滑动，考虑最可靠的夹持方法，实现此功能的传感器称为滑觉传感器。机电一体化二、相关知识二、相关知识（三）工业机器人的感觉系统介绍（4）力觉传感器力觉是指对机器人的指、肢和关节等运动中所受力的感知，主要包括腕力觉、关节力觉和支座力觉等。通常机器人的力传

8、感器分为以下三类：装在关节驱动器上的力传感器，称为关节力传感器。它测量驱动器本身的输出力和力矩，用于控制运动中的力反馈。装在末端执行器和机器人最后一个关节之间的力传感器，称为腕力传感器。腕力传感器能直接测出作用在末端执行器上的各向力和力矩。装在机器人手爪指关节上(或指上)的力传感器，称为指力传感器。它用来测量夹持物体时的受力情况。机电一体化二、相关知识二、相关知识（三）工业机器人的感觉系统介绍机电一体化二、相关知识二、相关知识（三）工业机器人的感觉系统介绍2视觉传感器研究结果表明，视觉获得的感知信息占人对外界感知信息品80%，从这个角度也可以看出视觉系统的重要性。如图3-42所示的视觉系统可以

9、分为图像输入(获取)、图像处理和图像输出等几个部分。图中的视觉传感器是将景物的光信号转换成电信号的器件。机电一体化二、相关知识二、相关知识（三）工业机器人的感觉系统介绍机电一体化二、相关知识二、相关知识（三）工业机器人的感觉系统介绍3光位置传感器光电位置传感器PSD(Position Sensitive Detectors)是一种对入射到光敏面上的光点位置敏感的光电器件，其输出信号与光点在光敏面上的位置有关。这种传感器对光斑多的形状无严格要求，即输出信号与光的聚焦无关，只与光的能量中心位置有关。同时光敏面无需分割，消除了死区，可连续测量光斑位置，位置分辨率很高，一维可以达到0.2m，光谱响应宽

10、，响应速度快，可靠性高；而且可以同时检测位置和光强信号。目前，PSD图像传感器可应用于光学位置和角度检测、位移和振动测量，光学遥测系统，激光对中和校准，距离测试，人类运动姿态分析等领域。机电一体化二、相关知识二、相关知识（四）自动生产线检测装置设计自动生产线由自动执行装置(包括各种执行元件、机构，如电机、电磁铁、电磁阀、气动、液压等)，经各种检测装置(包括各种检测器件、传感器、仪表等)，检测各装置的工作进程、工作状态，经逻辑、数理运算、判断，按生产工艺要求的程序，自动进行生产作业的流水线。自动生产线是在连续流水线基础上进一步发展形成的，是一种先进的生产组织形式。目前生产线中用到的传感器有：接近

11、开关和光电传感器等。机电一体化二、相关知识二、相关知识（四）自动生产线检测装置设计1.接近开关在各类开关中，能够对接近它的物件有“感知”能力的元件称为位移传感器。利用位移传感器对接近物体的敏感特性达到控制开关通断目的的开关为接近开关。接近开关是一种新型集成化的开关，是理想的电子开关量传感器。具有体积小、频率响应快、电压范围宽、抗干扰能力强、复定位精度高、操作频率高、工作可靠、寿命长、功耗低、耐腐蚀、耐振动以及能适应恶劣的工作环境等特点。常见的感应类型有感应型、静电容量型、超声波型、光电型、磁力型等。机电一体化二、相关知识二、相关知识（四）自动生产线检测装置设计机电一体化三、做一做三、做一做3-1-1试分析传感器的组成及相互关系。3-1-2试分析对射式光电接近开关的工作原理。3-3-3列举光幕的应用实例。3-3-4试分析莫尔条纹的产生过程。