傳感器在機(jī)械制造中的應(yīng)用

　　在機(jī)械制造中，傳感器技術(shù)是實(shí)現(xiàn)測試與自動(dòng)控制的重要環(huán)節(jié)。在機(jī)械制造測試系統(tǒng)中，被作為一次儀表定位，其主要特征是能準(zhǔn)確傳遞和檢測出某一形態(tài)的信息，并將其轉(zhuǎn)換成另一形態(tài)的信息。具體地說，傳感器是指那些對(duì)被測對(duì)象的某一確定的信息具有感受（或響應(yīng)）與檢出功能，并使之按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成與之對(duì)應(yīng)的可輸出信號(hào)的元器件或裝置。如果沒有傳感器對(duì)被測的原始信息進(jìn)行準(zhǔn)確可靠的捕獲和轉(zhuǎn)換，一切準(zhǔn)確的測試與控制都將無法實(shí)現(xiàn)；即使最現(xiàn)代化的電子計(jì)算機(jī)，沒有準(zhǔn)確的信息（或轉(zhuǎn)換可靠的數(shù)據(jù)）、不失真的輸入，也將無法充分發(fā)揮其應(yīng)有的作用。

　　在機(jī)械制造中的應(yīng)用，高品質(zhì)傳感器的主要特性體現(xiàn)為：

　　*壽命長，可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)；
　　*滿足精度和速度要求；
　　*使用維護(hù)方便，適合機(jī)床運(yùn)行環(huán)境；
　　*成本低；
　　*便于與計(jì)算機(jī)聯(lián)接。

　　切削過程和機(jī)床運(yùn)行過程的傳感技術(shù)

　　切削過程傳感檢測的目的在于優(yōu)化切削過程的生產(chǎn)率、制造成本或（金屬）材料的切除率等。切削過程傳感檢測的目標(biāo)有切削過程的切削力及其變化、切削過程顫震、刀具與工件的接觸和切削時(shí)切屑的狀態(tài)及切削過程辨識(shí)等，而最重要的傳感參數(shù)有切削力、切削過程振動(dòng)、切削過程聲發(fā)射、切削過程電機(jī)的功率等。

　　對(duì)于機(jī)床的運(yùn)行來講，主要的傳感檢測目標(biāo)有驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、軸承與回轉(zhuǎn)系統(tǒng)、溫度的監(jiān)測與控制及安全性等，其傳感參數(shù)有機(jī)床的故障停機(jī)時(shí)間、被加工件的表面粗糙度和加工精度、功率、機(jī)床狀態(tài)與冷卻潤滑液的流量等。

　　圖1所示是采用聲波原理制成的粘度傳感器，用于實(shí)時(shí)在線檢測重要機(jī)床的冷卻潤滑液粘度，以確保加工品質(zhì)。聲波在介質(zhì)中傳播時(shí)，能量的衰減決定于聲波的擴(kuò)散、散射和吸收。在理想介質(zhì)中，聲波的衰減僅來自于聲波的擴(kuò)散，即隨聲波傳播距離增加而引起聲能的減弱。因此，當(dāng)聲波通過不同粘度的冷卻潤滑液時(shí)，聲波能量的衰減就可以定性表示為粘度的直接變化。 

圖1、粘度傳感器的工作狀況

　　圖2所示是用于檢測機(jī)床加工速度和位置的光電編碼傳感器，簡稱編碼器。它是一種通過光電轉(zhuǎn)換將輸出軸上的機(jī)械幾何位移量轉(zhuǎn)換成脈沖或數(shù)字量的傳感器。這是目前應(yīng)用最多的傳感器，光電編碼器是由光柵盤和光電檢測裝置組成。光柵盤是在一定直徑的圓板上等分地開通若干個(gè)長方形孔。由于光電碼盤與電動(dòng)機(jī)同軸，電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)，光柵盤與電動(dòng)機(jī)同速旋轉(zhuǎn)，經(jīng)發(fā)光二極管等電子元件組成的檢測裝置檢測輸出若干脈沖信號(hào)，其原理示意圖如圖3所示，通過計(jì)算每秒光電編碼器輸出脈沖的個(gè)數(shù)就能反映當(dāng)前機(jī)床傳動(dòng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。

圖2、光電編碼傳感器

圖3、光電編碼器原理

　　工件的過程傳感

　　與刀具和機(jī)床的過程監(jiān)視技術(shù)相比，工件的過程監(jiān)視是研究和應(yīng)用得更早、更多。它們多數(shù)以工件加工質(zhì)量控制為目標(biāo)。20世紀(jì)80年代以來，工件識(shí)別和工件安裝位姿監(jiān)視要求也提到日程上來。

　　粗略地講，工序識(shí)別是為辨識(shí)所執(zhí)行的加工工序是否是工（零）件加工要求的工序；工件識(shí)別是辨識(shí)送入機(jī)床待加工的工件或者毛坯是否是要求加工的工件或毛坯，同時(shí)還要求辨識(shí)工件安裝的位姿是否符合工藝規(guī)程要求。

　　此外 還可以利用工件識(shí)別和工件安裝監(jiān)視傳感待加工毛坯或工件的加工裕量和表面缺陷。完成這些識(shí)別與監(jiān)視將采用或開發(fā)許多傳感器，如基于TV或CCD的