机电一体化(三)-传感器与检测ppt课件.ppt

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1、第三章传感器检测及其接口电路3.1概述3.2位移测量传感器3.3传感器检测技术位置检测装置是数控机床的重要组成部分。作用:检测位移和速度，并发出反馈信号和数控装置发出的指令信号相比较，构成半闭环、闭环控制。3.1概述传感器在数控机床中的应用位置检测装置是数控机床的重要组成部分。作用:检测位移和速度，并发出反馈信号和数控装置发出的指令信号相比较，构成闭环、半闭环控制。根据检测对象的不同可分为内部传感器和外部传感器。用来检测机器人本身状态（如手臂间角度）的传感器。多为检测位置和角度的传感器。a.内部

2、传感器传感器在机器人中的应用b.外部传感器具体有物体识别传感器、物体探伤传感器、接近觉传感器、距离传感器、力觉传感器，听觉传感器等。用来检测机器人所处环境（如是什么物体，离物体的距离有多远等）及状况（如抓取的物体是否滑落）的传感器。机器人的感觉多传感器在移动机器人中的应用外　　　界　　　环　　　境视觉１视觉２超声波传感器红外接近觉立体视觉地标识别障碍探测目标物探测景物识别内部传感器融合力觉触觉环境模型定位避障操作规划学习路径规划任务规划：执行机构控制指令感觉功能3.1概述一、定义及分类：1、定义：

3、传感器是将力、温度、位移、速度等量转换成电信号的元件。“传感器技术是机电一体化的第一基础”2、分类：1)、按被测物理量的性质分;位移传感器、温度传感器、压力传感器等等；2)、按工作机理分；电阻式、电感式、电容式、光电式；3)、按照输出信号的性质分类；可分为开关型(二值型)、数字型和模拟型.计数型（二值型+计数型）电压，电流型（热电偶,光电电池,压电元件）电感，电容型（可变电容）有接点型(微动开关，接触开关，行程开关)传感器电阻型（电位器，电阻应变片）二值型无接点型(光电开关，接近开关)模拟型数字型

4、代码型（光电编码器，磁尺）2、分类二、传感器的基本特性1.传感器的静特性传感器的静态特性是指当被测量处于稳定状态下，传感器的输入与输出值之间的关系。传感器静态特性的主要技术指标有：线性度、灵敏度、迟滞和重复性等。(1).线性度传感器的线性度是指传感器实际输出—输入特性曲线与理论直线之间的最大偏差与输出满度值之比，即二、传感器的基本特性(2).灵敏度传感器的灵敏度是指传感器在稳定标准条件下，输出量的变化量与输入量的变化量之比，即(3).迟滞传感器在正（输入量增大）反（输入量减小）行程中，输出——输入

5、特性曲线不重合的程度称为迟滞，迟滞误差一般以满量程输出的百分数表示二、传感器的基本特性(4).重复性传感器在同一条件下，被测输入量按同一方向作全量程连续多次重复测量时，所得输出——输入曲线的不一致程度，称重复性。重复性误差用满量程输出的百分数表示，即近似计算二、传感器的基本特性5.分辨力传感器能检测到的最小输入增量称分辨力，在输入零点附近的分辨力称为阈值。6.零漂传感器在零输入状态下，输出值的变化称为零漂，零漂可用相对误差表示，也可用绝对误差表示。3.2位移检测传感器位移测量是直线位移测量和角位移

6、测量的总称，位移测量在机电一体化领域中应用十分广泛，这不仅因为在各种机电一体化产品户常需位移测量，而且还因为速度、加速度力、压力、扭矩等参数的测量都是以位移测量位移为基础的。直线位移传感器主要有：电感传感器、差动变压器传感器、电容传感器、感应同步器和光栅,磁栅传感器。角位移传感器主要有：电容传感器、旋转变压器和光电编码盘等。3.2.1光栅传感器一、光栅的类型和结构计量光栅可分为透射式光栅和反射式光栅两大类，均由光源、光栅副、光敏元件三大部分组成。计量光栅按形状又可分为长光栅和圆光栅。光栅用于数控机

7、床作为检测装置，已有几十年的历史，用以测量长度、角度、速度、加速度、振动和爬行等。其分辨率高达纳米级,测量速度高达480m/min,测量行程高达100m.它是数控机床闭环系统用得较多的一种检测装置。尺身尺身安装孔反射式扫描头扫描头安装孔可移动电缆光栅的外形及结构防尘保护罩的内部为长光栅扫描头光栅尺可移动电缆光栅的外形及结构（续）标尺光栅（长光栅）指示光栅（短光栅）光栅的构造：反射式光栅金属反射光栅钢尺、钢带照相腐蚀、钻石刀刻划热膨胀系数与机床一致，安装调整方便，易接长，不易碎透射式光栅玻璃透射光

8、栅光源可垂直入射，信号幅度大，读数头结构简单;刻线密度大100条/mm,细分后，分辨率达微米级;易碎，热膨胀系数与机床不一致，影响测量精度.透射式圆光栅固定莫尔条纹的光学放大作用在透射式直线光栅中，把主光栅与指示光栅的刻线面相对叠合在一起，中间留有很小的间隙，并使两者的栅线保持很小的夹角θ。在两光栅的刻线重合处，光从缝隙透过，形成亮带；在两光栅刻线的错开处，由于相互挡光作用而形成暗带。光栅的刻线宽度W莫尔条纹的宽度LL≈W/θ，（θ为主光栅和指示光栅刻线的夹角，弧度）Pθ标尺光栅图