【文章內(nèi)容簡介】 ，但有時難以施加預緊力，剛度較低，抗振性能差，不能承受沖擊載荷。 2022/4/14 84 第三節(jié) 執(zhí)行機構(gòu) ?熱變形式 熱變形式執(zhí)行機構(gòu)屬于微動機構(gòu)，該類機構(gòu)利用電熱元件作為動力源，電熱元件通電后產(chǎn)生的熱變形實現(xiàn)微小位移。 ? ?10L L t t L tSCCL L E A tSEA???? ? ? ? ? ???? ? ????? ? ? ??2022/4/14 85 第三節(jié) 執(zhí)行機構(gòu) 熱變形微動機構(gòu)可以利用變壓器、變阻器等來調(diào)節(jié)傳動桿的加熱速度，以實現(xiàn)對位移速度和微進給量的控制。為了使傳動桿恢復到原來的位臵，可以利用壓縮空氣或乳化液來冷卻 熱變形微動機構(gòu)具有高剛度和無間隙的優(yōu)點，并可通過控制加熱電流來得到所需微量位移；但由于熱慣性以及冷卻速度難以精確控制等原因，這種微動系統(tǒng)只適用于行程較短、頻率不高的場合。 2022/4/14 86 第三節(jié) 執(zhí)行機構(gòu) ?磁致伸縮式 該類機構(gòu)利用某些材料在 磁場作用下具有改變尺寸 的磁致伸縮效應，來實現(xiàn) 微量位移。 KFLLKFLLLds??????????m a x0m in2022/4/14 87 第三節(jié) 執(zhí)行機構(gòu) 磁致伸縮式微動機構(gòu)的特征為重復精度高，無間隙，剛度好，轉(zhuǎn)動慣量小，工作穩(wěn)定性好，結(jié)構(gòu)簡單、緊湊；但由于工程材料的磁致伸縮量有限，該類機構(gòu)所提供的位移量很小，因而該類機構(gòu)適用于精確位移調(diào)整、切削 刀具的磨損補償 及自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)。 2022/4/14 88 第三節(jié) 執(zhí)行機構(gòu) ?工業(yè)機器人末端執(zhí)行器 工業(yè)機器人是一種自動控制，可重復編程，多功能、多自由度操作機，是能搬動物料、工件或操作工具以及完成其他各種作業(yè)的機電一體化產(chǎn)品。工業(yè)機器人末端執(zhí)行器裝在操作機手腕的前端，是直接實現(xiàn)操作功能的機構(gòu)末端執(zhí)行器因用途不同而結(jié)構(gòu)各異，一般可分為三大類：機械夾持器、特種末端執(zhí)行器、萬能手 2022/4/14 89 第三節(jié) 執(zhí)行機構(gòu) ?機械夾持器 它是工業(yè)機器人中最常用的一種末端執(zhí)行機構(gòu)。機械夾持器首先應有一定的力約束和形狀約束，以保證被夾工件在移動、停留和裝入過程中不改變姿態(tài)。當需要松開工件時，應完全松開。另外，它還應保證工件夾持姿態(tài)再現(xiàn)幾何偏差在給定的公差帶內(nèi)。 2022/4/14 90 第三節(jié) 執(zhí)行機構(gòu) 機械夾持器常用壓縮空氣作動力源，經(jīng)傳動機構(gòu)實現(xiàn)手指的運動。根據(jù)手指夾持工件時的運動軌跡的不同，機械夾持器可有下述幾種型式 ?圓弧開合型 ?圓弧平行開合型 ?直接平行開合型 2022/4/14 91 第三節(jié) 執(zhí)行機構(gòu) ?圓弧開合型 在傳動機構(gòu)帶動下，手指指端的運動軌跡為圓弧夾持器工作時，兩手指繞支點作圓弧運動，同時對工件進行夾持和定心。這類夾持器對工件被夾持部位的尺寸有嚴格要求，否則可能會造成工件狀態(tài)失常 2022/4/14 92 第三節(jié) 執(zhí)行機構(gòu) ?圓弧平行開合型 這類夾持器兩手 指工作時作平行 開合運動，而指 端運動軌跡為一 圓弧 支撐點（ b ） 圓 弧 平 行 開 合 型 夾 持 器2022/4/14 93 第三節(jié) 執(zhí)行機構(gòu) ?直接平行開合型 這類夾持器兩手指的運動軌跡為直線，且兩指夾持面始終保持平行 2022/4/14 94 第三節(jié) 執(zhí)行機構(gòu) 真空吸附手結(jié)構(gòu)簡單，價格低廉，且吸附作業(yè)具有一定柔順性，這樣即使工件有尺寸偏差和位臵偏差也不會影響吸附手的工作。它常用小件搬運，也根據(jù)工件形狀、尺寸、質(zhì)量大小的不同將多個真空吸附手組合使用。 2022/4/14 95 第三節(jié) 執(zhí)行機構(gòu) 2）電磁吸附手 它同樣結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉，但它吸附 工件的過程是從 不接觸工件開始 的。這種吸附方 式可以用于搬運 較大的可磁化性 材料的工件 2022/4/14 96 第一節(jié) 傳感器的基礎知識 檢測系統(tǒng)是機電一體化設備中不可缺少的組成部分。其功能是對系統(tǒng)運行中所需的自身和外界環(huán)境參數(shù)及狀態(tài)進行檢測，將其轉(zhuǎn)變成可識別的電信號，傳遞給信息處理單元。如果把機電一體化系統(tǒng)中的機械系統(tǒng)看做是人的手足，信息處理系統(tǒng)看做是人的大腦，則檢測系統(tǒng)好比人的感覺器官。自動化程度越高，控制系統(tǒng)對傳感器的要求也就越高 2022/4/14 97 第一節(jié) 傳感器的基礎知識 ?把各種非電量信息轉(zhuǎn)換為電信號 ?對轉(zhuǎn)換后的電信號進行測量 ,并進行放大、運算、轉(zhuǎn)換、記錄、指示、顯示等處理 2022/4/14 98 第一節(jié) 傳感器的基礎知識 傳感器是借助檢測元件接收一種形式的信息，并按一定規(guī)律將它轉(zhuǎn)換成另一種信息的裝臵。它獲取的信息，可以是各種物理量、化學量和生物量，而且轉(zhuǎn)換后的信息也是有各種形式，由于電信號是最易于處理和便于傳輸?shù)模阅壳按蠖鄶?shù)的傳感器將獲取的信息轉(zhuǎn)換為電信號。 2022/4/14 99 第一節(jié) 傳感器的基礎知識 ?傳感器的組成 2022/4/14 100 第一節(jié) 傳感器的基礎知識 ?敏感元件 直接感受被測量，并以確定關系輸出某一物理量 ?轉(zhuǎn)換元件 將敏感元件輸出的非電物理量轉(zhuǎn)換成其他參數(shù) ?基本轉(zhuǎn)換電路 將電路參數(shù)轉(zhuǎn)換成便于測量的電量 2022/4/14 101 第一節(jié) 傳感器的基礎知識 ?傳感器的分類 目前采用的傳感器分類方法主要有 ?按被測物理量分類：這種方法明確表明了傳感器的作用，便于使用者選擇，如位移、壓力傳感器 ?按傳感器工作原理分類：這種方法表明了傳感器的工作原理，有利于傳感器設計和應用，如壓阻式、壓電式、電感式 2022/4/14 102 第一節(jié) 傳感器的基礎知識 ?按傳感器轉(zhuǎn)換能量的方式分類 1）能量轉(zhuǎn)換型（發(fā)電型）不需外加電源而將被測量轉(zhuǎn)換成電能輸出，如壓電式，光電式等 2）能量控制型（參量型）需外加電源才能輸出測試電量，如電阻、電感等 2022/4/14 103 第一節(jié) 傳感器的基礎知識 ?按傳感器工作機理分類 1）結(jié)構(gòu)型：被測參數(shù)變化引起傳感器的結(jié)構(gòu)變化，使輸出電量變化，利用物理學中的定律和運定定律等構(gòu)成 2）物性型：利用某些物質(zhì)的某種性質(zhì)隨被測參數(shù)變化的原理構(gòu)成。傳感器的性能與材料密切相關 2022/4/14 104 第一節(jié) 傳感器的基礎知識 ?按傳感器輸出信號的形式分類 1）模擬式：傳感器輸出為模擬電壓量 2）數(shù)字式：傳感器輸出為數(shù)字量 習慣上，常把工作原理和用途結(jié)合起來命名傳感器，有利于設計檢測系統(tǒng)選擇 2022/4/14 105 第一節(jié) 傳感器的基礎知識 ?傳感器的性能 傳感器的性能分為靜態(tài)性能指標和動態(tài)性能指標 ?傳感器的靜態(tài)性能 傳感器在靜態(tài)信號作用下，其輸入－輸出關系稱為靜態(tài)性能，其包含有線性度、靈敏度、遲滯和重復性 2022/4/14 106 第一節(jié) 傳感器的基礎知識 ?線性度：傳感器的實際特性曲線與擬合直線之間的偏差稱為傳感器的非線性誤差 2022/4/14 107 第一節(jié) 傳感器的基礎知識 ?靈敏度：是指傳感器在靜態(tài)信號輸入情況下，輸入變化對輸入變化的比值 s 一般希望傳感器的靈敏度高一些，并且在滿量程范圍內(nèi)是恒定的，即傳感器的輸入－輸出特性為直線 dxdys ＝輸入變化量輸出變化量?2022/4/14 108 第一節(jié) 傳感器的基礎知識 ?遲滯性：表明傳感器在正、反行程期間輸入－輸出特性曲線不重合的程度 產(chǎn)生遲滯性現(xiàn)象的主要原因是機械的間隙、摩擦或 磁滯等因素 2022/4/14 109 第一節(jié) 傳感器的基礎知識 ?重復性：表示傳感器在輸入量按同一方向作全程多次測試時所得特性曲線的不一致程度 2022/4/14 110 第一節(jié) 傳感器的基礎知識 ?傳感器的動態(tài)特性 指傳感器對輸入信號的響應特性，一個動態(tài)特性好的傳感器其輸出能再現(xiàn)輸入變化規(guī)律。但實際上除了具有理想的比例特性環(huán)節(jié)外，輸出信號不可能與輸入信號具有完全相同的時間函數(shù)，這種輸入與輸出之間的差異叫做動態(tài)誤差 2022/4/14 111 第一節(jié) 傳感器的基礎知識 ?傳感器的選用原則 傳感器是測量與控制系統(tǒng)的首要環(huán)節(jié)，通常應該具有快速、準確、可靠而又經(jīng)濟地實現(xiàn)信息轉(zhuǎn)換的基本要求。 ?足夠的容量，傳感器的工作范圍或量程要足夠的大，具有一定過載的能力。 2022/4/14 112 第一節(jié) 傳感器的基礎知識 ?與測量或控制系統(tǒng)的匹配性好，轉(zhuǎn)換靈敏度高，要求其輸出信號與被測輸入信號成確定關系，且比值要大。 ?反應速度快，工作可靠性好 ?適用性和適應性強，動作能量小，對被測對象的狀態(tài)影響小，內(nèi)部噪聲小又不易受外界干擾的影響，使用安全。 ?使用經(jīng)濟，成本低，壽命長，且易于使用、維修和校準 2022/4/14 113 第二節(jié) 常用傳感器 位移測量傳感器是線性位移和角位移測量的總稱，位移測量在機電一體化領域應用十分廣泛。常用的直線位移傳感器有：電感傳感器、電容傳感器、感應同步器、光柵傳感器；常用角位移傳感器有：電容傳感器、光電編碼器 2022/4/14 114 第二節(jié) 常用傳感器 線位移傳感器是利用敏感元件某些電參數(shù)隨位移變化而改變的特性進行工作 ?電阻式線位移傳感器 ?電感式線位移傳感器 ?電容式線位移傳感器 ?光柵式線位移傳感器 ?激光式線位移傳感器 2022/4/14 115 第二節(jié) 常用傳感器 ?電阻式線位移傳感器 ?電位器式線傳感器 電位器式線位移傳感器利用被測部件的移動通過拉桿帶動電刷移動，從而改變輸出的電量。其優(yōu)點是：結(jié)構(gòu)簡單、性能穩(wěn)定。缺點是 分辨率不高，易 磨損。 2022/4/14 116 第二節(jié) 常用傳感器 ?電阻應變計式線位移傳感器 利用應變片的彎曲，造成電阻變化， 將其轉(zhuǎn)化成電壓和電流的變化。 其優(yōu)點結(jié)構(gòu)簡 單，性能穩(wěn)定 ，精度高。不 足之處是動態(tài) 范圍窄 2022/4/14 117 第二節(jié) 常用傳感器 ?電感式線位移傳感器 ?(1)差動電感式線位移傳感器 利用磁芯在線圈筒中自由移動，切割磁力線產(chǎn)生電動勢使電橋失去平衡，產(chǎn)生測量信號 其優(yōu)點是具有動態(tài)范圍寬和線性度好的優(yōu)點 。缺點是有 殘余電壓。 2022/4/14 118 第二節(jié) 常用傳感器 ?差動變壓器式線位移傳感器 將被測量轉(zhuǎn)化為線圈的互感變化。這種 傳感器具有分辨率高、線性度好等優(yōu) 點，其缺點是殘余電勢較大 2022/4/14 119 第二節(jié) 常用傳感器 ?電容式線位移傳感器 平板電容器的電容決定于極板的工作面積、極板間介質(zhì)的介電常數(shù)和極板間的距離，位移使電容器三個參數(shù)中的任意一個發(fā)生變化，均會引起電容量的變化。通過檢測電路將電容量的變換轉(zhuǎn)換為電壓信號輸出。電容式傳感器具有結(jié)構(gòu)簡單，動態(tài)性能好、靈敏度和分辨率高的特點。它可用于無接觸檢測，并可在惡劣環(huán)境下工作。 2022/4/14 120 第二節(jié) 常用傳感器 ?光柵式線位移傳感器 2022/4/14 121 第二節(jié) 常用傳感器 光柵是一種新型的位移檢測元件，它的 特點是測量精度高、響應速度快和量程 范圍大等。 2022/4/14 122 第二節(jié) 常用傳感器 ?激光式線位移傳感器 這種傳感器動態(tài)范圍寬、精度高、可用 于非接觸檢測。其缺點 是裝臵復雜、使用調(diào)試 不方便、價格高。 2022/4/14 123 第二節(jié) 常用傳感器 ?電阻式角位移傳感器 ?旋轉(zhuǎn)變壓器角位移傳感器 ?電容角位移傳感器 ?光柵角位移傳感器 ?磁電式角位移傳感器及轉(zhuǎn)速傳感器 2022/4/14 124 第二節(jié) 常用傳感器 ?電阻式角位移傳感器 其工作原理和電位器線位移傳感器相似，不同之處是將電阻器做成圓弧型，電刷繞中心軸作旋轉(zhuǎn)運動，這樣電刷輸出的電壓就反映了電刷的轉(zhuǎn)角。電阻式角位移傳感器具有結(jié)構(gòu)簡單、動態(tài)范圍大、輸出信號強等特點；缺點是在圓弧型電阻器各段電阻率不一致情況下，會產(chǎn)生誤差。 2022/4/14 125 第二節(jié) 常用傳感器 ?旋轉(zhuǎn)變壓器角位移傳感器 旋轉(zhuǎn)變壓器角實際上是初級和次級繞組之間的角度可以改變的變壓器。常規(guī)變壓器的兩個繞組之間是固定的，其輸入電壓和輸出電壓之比保持常數(shù)。旋轉(zhuǎn)變壓器勵磁繞組和輸出繞組分別安裝在定子和轉(zhuǎn)子上。