第7章 节 机电一体化检测系统.ppt

项目三 机电一体化系统任务3-3 机电一体化检测系统 机电一体化 机电一体化 主要内容 任 务 目 标 1 相 关 知 识 2 做 一 做 3 机电一体化 一、任务目标 素质目标 能力目标 知识目标 掌握工业机器人、自动生产线的传感检测基本知识点及其设计方法。 具备自主选择自动生产线、工业机器人的传感检测系统中传感器的能力。 1.遵守机电操作规范； 2.积极主动完成工作任务。 3.主动查阅技术资料。 机电一体化 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）需要的信号。 机电一体化 二、相关知识 （二）传感器概述 传感器（英文名称：transducer/sensor）是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。常用传感器的输出信号多为易于处理的电量，如电压、电流、频率等。传感器由敏感元件、转换元件及测量转换电路三部分组成，如图3-35所示。 机电一体化 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）传感器概述—传感器的特性 3．线性度 拟合直线的选取有多种方法。如将零输入和满量程输出点相连的理论直线作为拟合直线；或将与特性曲线上各点偏差的平方和为最小的理论直线作为拟合直线，此拟合直线称为最小二乘法拟合直线。 4．灵敏度 灵敏度是指传感器在稳态工作情况下输出量变化△y对输入量变化△x的比值。它是输出一输入特性曲线的斜率。如果传感器的输出和输入之间显线性关系，则灵敏度S是一个常数。否则，它将随输入量的变化而变化。灵敏度的量纲是输出、输入量的量纲之比。 机电一体化 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 （三）工业机器人的感觉系统介绍 机电一体化 二、相关知识 （三）工业机器人的感觉系统介绍 机器人传感器分为外部检测传感器和内部检测传感器两大类。外部检测传感器包括视觉、听觉、触觉、嗅觉、味觉、接近觉，以及温度、湿度、压力等传感器。通过各种外部检测传感器，机器人可从周围环境及目标特征来获取信息，以便和外部环境发生交互作用进而产生自校正和自适应能力。内部检测传感器由位置、加速度、速度计压力传感器组成，以机器人的坐标来确定其位置，它被安装在机器人的内部，使机器人能感知自己当前的状态。 机电一体化 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 二、相关知识 （三）工业机器人的感觉系统介绍 1．触觉传感器 接触觉是通过与物体彼此接触而产生的，如图3-37所示为二维矩阵接触觉传感器的配置方法，一般放在机器人手掌的内侧。图中柔软导体l可以使用导电橡胶、浸含导电涂料的氨基甲酸乙酯泡沫或碳素纤维等材料。阵列式接触觉传感器可用于测定自身与物