机电一体化系统中传感器技术的应用
[摘要]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,相应的信息采集——传感技术也将日益
发展,传感器也将无所不在。
【关键词】传感器技术;机电一体化;应用
一、前言
传感器相当于人的感觉器官,是一种能把被测的非电量转换为各种易于测量
的电信号的部件。国际电工委员会的定义为:“传感器是测量系统中的一种前置
部件,它将输入变量转换成可供测量的信号”。随着现代技术的不断发展,作为
信息采集系统的前端单元,传感器的作用越来越重要。传感器已成为自动化系统
和机器人技术中的关键部件,作为系统中的一个结构组成,其重要性变得越来越
明显。
二、传感器技术在机电一体化系统中的应用
(一)机械加工过程的传感检测技术
在机械加工过程中,需要检测的地方很多。加工前,最好对坯件和所用的加
工设备进行各种自动检查,以保证加工过程能够正常地开始,如自动判断和调整
坯件的夹持方位,确定上床后装夹的变形情况和夹紧力的大小;加工完毕后对工
件进行测量,以便确定产品合格与否,如对工件的尺寸、粗糙度、形状和位置公
差(圆度、锥度、平面度、同轴度等)的测量。对诸如齿轮和螺纹等工件,还要检
测其齿距、螺距、节距半径、导程等。这些检测最好能自动地进行,并将检测结
果输入下道工序,作为选用的条件;在加工过程中为了保证精密产品的合格率,
对加工条件也有严格的要求,因而加工过程中对诸如切削速度、切削力、切削扭
距、进给速度、温度、压力和振动等参数进行自动检测和自动调整,以期达到加
工条件处于最佳状态。又如切削过程的传感检测技术。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
器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。在研究机床加工(切削)情况
下的动态稳定性、自激现象和加工精度等问题时,需要用压电式加速度计、力传
感器等仪器测量刀架、床身等有关部位的振动、机械阻抗等参数,检验机床的动
态特性,找出提高精度的薄弱环节。通过对切削力的测量,可以研究金属的切削
原理,为机床和夹具的设计和制定切削用量提供必要的切削力数据,也是评价刀
架结构和材料的重要依据。目前我国多采用应变式和压电式三向切削力传感器进
行测量。