傳感器在機械制造中的應(yīng)用

　　在機械制造中，傳感器技術(shù)是實現(xiàn)測試與自動控制的重要環(huán)節(jié)。在機械制造測試系統(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，傳感器是指那些對被測對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)換成與之對應(yīng)的可輸出信號的元器件或裝置。如果沒有傳感器對被測的原始信息進行準確可靠的捕獲和轉(zhuǎn)換，一切準確的測試與控制都將無法實現(xiàn)；即使最現(xiàn)代化的電子計算機，沒有準確的信息（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；
　　*滿足精度和速度要求；
　　*使用維護方便，適合機床運行環(huán)境；
　　*成本低；
　　*便于與計算機聯(lián)接。

　　切削過程和機床運行過程的傳感技術(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切屑的狀態(tài)及切削過程辨識等，而最重要的傳感參數(shù)有切削力、切削過程振動、切削過程聲發(fā)射、切削過程電機的功率等。

　　對于機床的運行來講，主要的傳感檢測目標有驅(qū)動系統(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)有機床的故障停機時間、被加工件的表面粗糙度和加工精度、功率、機床狀態(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，用于實時在線檢測重要機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，能量的衰減決定于聲波的擴散、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散，即隨聲波傳播距離增加而引起聲能的減弱。因此，當聲波通過不同粘度的冷卻潤滑液時，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長方形孔。由于光電碼盤與電動機同軸，電動機旋轉(zhuǎn)時，光柵盤與電動機同速旋轉(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，其原理示意圖如圖3所示，通過計算每秒光電編碼器輸出脈沖的個數(shù)就能反映當前機床傳動電動機的轉(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。20世紀80年代以來，工件識別和工件安裝位姿監(jiān)視要求也提到日程上來。

　　粗略地講，工序識別是為辨識所執(zhí)行的加工工序是否是工（零）件加工要求的工序；工件識別是辨識送入機床待加工的工件或者毛坯是否是要求加工的工件或毛坯，同時還要求辨識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。完成這些識別與監(jiān)視將采用或開發(fā)許多傳感器，如基于TV或CCD的