【文章內(nèi)容簡介】 件電路,它可以像生物一樣具有硬件自適應(yīng)、自組織、自修復(fù)特性。采用仿生硬件實(shí)現(xiàn)的容錯(cuò),不需要顯式冗余,而是利用進(jìn)化本身固有容錯(cuò)的特性,這種特性帶來的優(yōu)勢是傳統(tǒng)方法通過靜態(tài)冗余實(shí)現(xiàn)容錯(cuò)所不能比擬的。 　　三、仿生硬件的容錯(cuò)技術(shù)新思路 　　基于仿生硬件的容錯(cuò)研究,對(duì)建立借鑒生物進(jìn)化機(jī)制的硬件容錯(cuò)新理論、新模型和新方法,提高硬件系統(tǒng)的可靠性,具有至關(guān)重要的意義。 　　(一)胚胎型仿生硬件的容錯(cuò)體系結(jié)構(gòu)和容錯(cuò)原理 　　仿生硬件可以分為進(jìn)化型和胚胎型,其中胚胎型仿生硬件也稱為胚胎電子系統(tǒng),是模仿生物的多細(xì)胞容錯(cuò)機(jī)制實(shí)現(xiàn)的硬件。 　　胚胎型仿生硬件的容錯(cuò)體系結(jié)構(gòu),主要由胚胎細(xì)胞、開關(guān)陣和線軌組成。開關(guān)陣根據(jù)可編程連線的控制信號(hào)完成開關(guān)閉合,控制線軌內(nèi)各線段的使用。胚胎細(xì)胞包含存儲(chǔ)器、坐標(biāo)發(fā)生器、I/O換向塊、功能單元、直接連線、可編程連線、控制模塊等。存儲(chǔ)器用于保存配置數(shù)據(jù)位串,并根據(jù)細(xì)胞狀態(tài)和坐標(biāo)發(fā)生器計(jì)算出的結(jié)果,從配置位串中提取一段經(jīng)譯碼后對(duì)胚胎電子細(xì)胞的換向塊和功能單元進(jìn)行配置。坐標(biāo)發(fā)生器根據(jù)每個(gè)細(xì)胞最近兩側(cè)(左側(cè)和下側(cè))鄰居細(xì)胞的坐標(biāo)為其分配坐標(biāo)。I/O換向塊為細(xì)胞功能單元間的可編程連線提供控制信號(hào)。功能單元用于實(shí)現(xiàn)一個(gè)n輸入的布爾函數(shù),用于實(shí)現(xiàn)所需的細(xì)胞功能。直接連線負(fù)責(zé)功能單元之間的相互通信?？删幊踢B線傳遞控制信號(hào)控制開關(guān)陣?？刂颇K完成細(xì)胞的工作狀態(tài)檢測、故障診斷、控制細(xì)胞冗余切換。 (二)胚胎型仿生硬件實(shí)現(xiàn)容錯(cuò)的策略 　　為了實(shí)現(xiàn)對(duì)故障細(xì)胞的容錯(cuò),常用的容錯(cuò)策略有兩種:行(列)取消和細(xì)胞取消策略,通過記錄有錯(cuò)的單元位置,重新布線,用其他備用的單元來代替。 　　但是對(duì)于連線資源故障,這些策略并未給出相應(yīng)的對(duì)策。在深入研究胚胎仿生硬件容錯(cuò)體系結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,本文提出一種針對(duì)線軌故障的容錯(cuò)策略。 　　1. 行(列)取消策略。在行(列)取消中,若一個(gè)細(xì)胞出錯(cuò),則它所在行(列)的所有細(xì)胞都將被取消,而該行(列)細(xì)胞的功能將被其上一行(右一列)的細(xì)胞所代替,即當(dāng)一個(gè)細(xì)胞出錯(cuò)時(shí),細(xì)胞所在行(列)上移(右移)到一個(gè)備用行(備用列)來代替它當(dāng)前的工作。 　　2. 細(xì)胞取消策略。在細(xì)胞取消中,用備用細(xì)胞代替故障細(xì)胞分兩個(gè)階段。當(dāng)某一行的出錯(cuò)細(xì)胞數(shù)超過備用細(xì)胞數(shù)時(shí),整行被取消,行細(xì)胞上移,用備用行取代出錯(cuò)行的功能。 　　(三)胚胎型仿生硬件實(shí)現(xiàn)容錯(cuò)的流程 　　胚胎型仿生硬件容錯(cuò)的流程為: 　　(1)根據(jù)設(shè)計(jì)需求選擇器件,確定硬件設(shè)計(jì)方案。 　　(2)以電路結(jié)構(gòu)及有關(guān)參數(shù)等作為染色體進(jìn)行編碼,按照進(jìn)化算法的進(jìn)化模式對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行進(jìn)化操作。 　　(3)一般以電路的功能與預(yù)期結(jié)果的符合程度作為個(gè)體的適應(yīng)度。根據(jù)給定的輸入條件或測試集,通過基于電路模型的仿真測試或?qū)崪y計(jì)算群體中的每個(gè)個(gè)體的適應(yīng)度。 　　(四)胚胎型仿生硬件內(nèi)部錯(cuò)誤檢測機(jī)制 　　錯(cuò)誤檢測是胚胎型仿生硬件實(shí)現(xiàn)容錯(cuò)的前提,本文在此著重研究針對(duì)細(xì)胞故障的錯(cuò)誤檢測機(jī)制。 　　基于細(xì)胞功能單元的三模冗余與多數(shù)表決器電路實(shí)現(xiàn)是硬件容錯(cuò)常用的冗余容錯(cuò)策略。 　　多數(shù)表決器判斷輸出多數(shù)細(xì)胞模塊的信號(hào),但并不能判斷出具體哪個(gè)細(xì)胞出現(xiàn)了錯(cuò)誤,也就沒法啟動(dòng)對(duì)出錯(cuò)細(xì)胞的重啟動(dòng)或重構(gòu)來修復(fù)該細(xì)胞。為了能檢測出錯(cuò)細(xì)胞的具體位置,從而修復(fù)該細(xì)胞,進(jìn)一步提高三模冗余的可靠性,需要設(shè)計(jì)相應(yīng)的差錯(cuò)檢測器。 　　參考文獻(xiàn): 　　[1]高金吉,2009(5). 　　劉心松、朱鷹,2008(1). 　　姚睿、王友仁、于盛林,2009(3).提高數(shù)控機(jī)床改造精度方法探討來源：考試吧（）　2010223 9:47:00　【考試吧：中國教育培訓(xùn)第一門戶】　論文大全　摘 要:數(shù)控機(jī)床的改造在機(jī)械加工行業(yè)中的應(yīng)用越來越廣,對(duì)于數(shù)控機(jī)床改造的特點(diǎn)進(jìn)行了分析,并在此基礎(chǔ)上對(duì)提高數(shù)控機(jī)床改造的精度的常見的幾點(diǎn)方法進(jìn)行了詳細(xì)的闡述,對(duì)數(shù)控機(jī)床的改造具有一定的指導(dǎo)作用。 　　關(guān)鍵詞:數(shù)控。機(jī)床。精度 　　0 前言 　　前幾年,我國很多單位從國外引進(jìn)了很多中高檔數(shù)控機(jī)床,有的服役期滿,有的不能正常工作,處于閑置,造成巨大資源浪費(fèi)。這些機(jī)床共同之處在于機(jī)械部分基本完好,精度較高,主要是由于數(shù)控系統(tǒng)出現(xiàn)問題而又難以購置配件,不能滿足正常生產(chǎn)的需要和現(xiàn)代高精度、高速度和高可靠性的加工要求。如果利用進(jìn)口數(shù)控系統(tǒng)對(duì)現(xiàn)有數(shù)控設(shè)備進(jìn)行數(shù)控化改造,只需幾十萬元就能發(fā)揮現(xiàn)有設(shè)備的作用,而購置一臺(tái)新的同性能的數(shù)控機(jī)床則需要幾百萬甚至上千萬的資金,因此,對(duì)我國來說數(shù)控機(jī)床的數(shù)控化改造具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益,非常迫切。文章基于此在論述了數(shù)控機(jī)床改造特點(diǎn)的基礎(chǔ)上對(duì)于常見的提高數(shù)控機(jī)床改造精度的措施進(jìn)行了較詳細(xì)的闡述。 　　1 數(shù)控機(jī)床改造的特點(diǎn) 　　數(shù)控改造技術(shù)在機(jī)械加工行業(yè)中的應(yīng)用越來越廣泛,這主要是由于數(shù)控改造有以下幾方面突出特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn): 　　(1)投資額少、交貨期短同購置新機(jī)床相比,一般可以節(jié)省60%80%的費(fèi)用,改造費(fèi)用低,特別是大型、特殊機(jī)床尤其明顯。一般大型機(jī)床改造,只是新機(jī)床購置費(fèi)用的1/3,交貨期短。即使有些特殊情況,如高速主軸、托盤自動(dòng)交換裝置的制造與安裝過于費(fèi)工、費(fèi)錢,改造成本也高23倍,但與購置新機(jī)床相比,也能節(jié)省投資50%左右。 　　(2)機(jī)械性能穩(wěn)定可靠所利用的床身、立柱等基礎(chǔ)件都是重而兼顧的鑄造構(gòu)件,而不是那種焊接構(gòu)件,改造后的機(jī)床性能高、質(zhì)量好,可以作為新設(shè)備繼續(xù)使用多年。 　　(3)熟悉了解設(shè)備、便于操作維修購買新設(shè)備時(shí),不了解新設(shè)備是否滿足其加工要求。改造則不然,可以精確地計(jì)算出機(jī)床地加工能力,另外,由于多年使用,操作者對(duì)機(jī)床的特性早已了解,在操作使用和維修方面培訓(xùn)時(shí)間短,見效快。改造的機(jī)床一安裝好,就可以實(shí)現(xiàn)全負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。 　　(4)可采用最新的控制技術(shù)可根據(jù)技術(shù)革新的發(fā)展速度,及時(shí)地提高生產(chǎn)設(shè)備地自動(dòng)化水平和效率,提高設(shè)備和檔次,將舊設(shè)備改成當(dāng)今水平的機(jī)床。充分利用現(xiàn)有的條件可以充分利用現(xiàn)有地基,不必像購置新設(shè)備時(shí)那樣需要重新構(gòu)筑地基。因此可節(jié)約費(fèi)用,降低改造成本,同時(shí)也可縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期。 　　(5)提高產(chǎn)品質(zhì)量和工效可以解決復(fù)雜零件的加工精度控制,加工的產(chǎn)品尺寸一致性好、合格率高、廢品率的、生產(chǎn)效率高。如經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床,一般可提高工效37倍。對(duì)復(fù)雜零件而言,難度越高,提高的工效越明顯。此外還可以減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度,提高工人素質(zhì)促進(jìn)科技成果的普及和應(yīng)用,為“體力型”向“智能”轉(zhuǎn)變創(chuàng)造條件。 　　2 提高數(shù)控機(jī)床改造精度的常見方法 　　數(shù)控機(jī)床在設(shè)計(jì)上要達(dá)到高的靜動(dòng)態(tài)剛度,運(yùn)動(dòng)副之間的摩擦系數(shù)小,傳動(dòng)無間隙,功率大。便于操作和維修。機(jī)床數(shù)控改造時(shí)應(yīng)盡量達(dá)到上述要求,還應(yīng)對(duì)主要部件進(jìn)行相應(yīng)的改造使其達(dá)到一定的設(shè)計(jì)要求,才能獲得預(yù)期的改造目的,常見的機(jī)床改造方法如下。 　　 修復(fù)機(jī)床導(dǎo)軌精度 　　導(dǎo)軌的作用是導(dǎo)向與承載。導(dǎo)軌在空載和在切削條件下運(yùn)動(dòng)時(shí),都應(yīng)具有足夠的導(dǎo)向精度。是機(jī)床幾何精度的基礎(chǔ),所以,機(jī)床在改造時(shí),為了達(dá)到預(yù)期的精度要求,往往必須修復(fù)導(dǎo)軌精度。對(duì)不同形式導(dǎo)軌,大概修理方法如下: 　　(1)使用環(huán)氧型耐磨導(dǎo)軌涂層修復(fù)導(dǎo)軌精度:工作臺(tái)導(dǎo)軌的涂層,就是床身導(dǎo)軌的拓印,它的配合精度必然很高,簡化了工藝,縮短了制造周期。應(yīng)用于機(jī)床改造更為便利,效果顯著。 　　(2)鑄鐵導(dǎo)軌:鑄鐵導(dǎo)軌的精加工是用刮削的方法得到的,刮研顯點(diǎn)為18—25點(diǎn)/平方厘米,同時(shí),必須保證潤滑的可靠性。這樣才能盡可能的減小摩擦,以及對(duì)位置控制精度的影響。 恢復(fù)主軸精度 　　主軸是主軸組的重要組成部分。機(jī)床工作時(shí),由主軸夾持著工件或刀具直接參加表面成形運(yùn)動(dòng),對(duì)加工質(zhì)量和生產(chǎn)率,有重要影響。所以,改造時(shí)必須修復(fù)主軸的精度。 　　對(duì)于精度超差的主軸拆卸以后應(yīng)對(duì)其進(jìn)行全面檢查,以便確定修理方案。但大多需要更換主軸軸承、重新調(diào)整軸承的間隙調(diào)整和預(yù)緊。調(diào)整后應(yīng)進(jìn)行溫升實(shí)驗(yàn),溫升超過規(guī)定值,應(yīng)減少預(yù)緊量。 　　當(dāng)主軸軸承重新裝配好后,用千分表和標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)棒,檢查主軸錐孔中心線是否和主軸的回轉(zhuǎn)中心重合,如果相差較大,則必須用專用的磨頭,重新磨削主軸錐孔,使其回轉(zhuǎn)中心同主軸的回轉(zhuǎn)中心完全重合。 　　 修復(fù)或更換滾珠絲杠 　　隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展,機(jī)械制造業(yè)正不斷面臨著高速度、高精度等新的挑戰(zhàn)。滾珠絲杠作為當(dāng)代數(shù)控機(jī)床進(jìn)給的主要傳動(dòng)機(jī)構(gòu),以其長壽命、高剛度、高效率、高靈敏度、無間隙等顯著特點(diǎn)而得以廣泛應(yīng)用,成為各類數(shù)控機(jī)床的重要配套部件,并己實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化、通用化和商品化?；旧犀F(xiàn)代的數(shù)控機(jī)床都采用了滾珠絲杠,但在改造時(shí),一定要恢復(fù)其傳動(dòng)精度,或干脆更換新的或更高精度的滾珠絲杠,只有這樣才能保證改造后的定位精度,尤其是在半閉環(huán)系統(tǒng)中,絲杠不僅要起到傳動(dòng)作用,還要起到標(biāo)尺的作用,編碼器只是測量絲杠的轉(zhuǎn)數(shù),至于工作臺(tái)實(shí)際行走的距離,相當(dāng)于開環(huán),只能靠滾珠絲杠本身的精度保證。 　　 利用精密儀器檢測機(jī)床精度 　　可以結(jié)合具體的機(jī)床改造過程,利用先進(jìn)的激光干涉儀測量系統(tǒng),對(duì)機(jī)床的定位精度進(jìn)行測量,并利用球桿儀快速檢查機(jī)床精度,診斷誤差來源,自動(dòng)分析機(jī)床精度狀態(tài),檢查出反向間隙、垂直度、直線度、周期誤差、伺服不匹配、傳動(dòng)鏈磨損等,根據(jù)檢測結(jié)果,進(jìn)行必要的分析,再結(jié)合資金投入、新技術(shù)應(yīng)用等因素確定必要的改造、修理方案。在調(diào)整機(jī)床參數(shù)時(shí),尤其是伺服驅(qū)動(dòng)參數(shù),可根據(jù)球桿儀的檢測結(jié)果,進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化,使機(jī)床參數(shù)更合理,系統(tǒng)更穩(wěn)定。 　　在改造完成后,利用激光干涉儀對(duì)定位精度進(jìn)行測量,然后,根據(jù)情況進(jìn)行適當(dāng)?shù)难a(bǔ)償,可以大大提高機(jī)床的定位精度和加工精度。 　　 減少傳動(dòng)環(huán)節(jié)的間隙 　　一般機(jī)床的齒輪主要集中在主軸箱和變速箱中。為了保證傳動(dòng)精度,數(shù)控機(jī)床上使用的齒輪精度等級(jí)都比普通機(jī)床高。在結(jié)構(gòu)上要能達(dá)到無間隙傳動(dòng),因而改造時(shí),機(jī)床主要齒輪必須滿足數(shù)控機(jī)床的要求,以保證機(jī)床加工精度。 　　如果進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)中有蝸輪蝸桿傳動(dòng),一定要注意,調(diào)整好反向間隙,否則,很可能直接影響機(jī)床性能。另外,如果進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)中有同步齒形帶,也必須進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整或更換,尤其是在采用半閉環(huán)系統(tǒng)中,若此部分不在控制環(huán)內(nèi),將直接影響機(jī)床的定位精度。 　　3 結(jié)論 　　為了能夠大幅度提高數(shù)控機(jī)床改造后的性能,升級(jí)為最頂級(jí)的高端機(jī)床,有時(shí)需要使用高性能和高可靠的新型功能部件。但往往價(jià)格非常昂貴,使用時(shí)一定要根據(jù)實(shí)際情況,慎重選擇。本文對(duì)數(shù)控機(jī)床改造中提高改造精度的方法進(jìn)行了較全面的論述,對(duì)數(shù)控機(jī)床改造具有一定的指導(dǎo)意義。 　　參考文獻(xiàn) 　　[1][J].數(shù)控設(shè)備網(wǎng),2005,(4):2526. 　　[J].機(jī)床應(yīng)用,2003,(6):1314. 　　[J].機(jī)械工業(yè)出版社,2005,(3):4457. 　　[J].機(jī)電新產(chǎn)品導(dǎo)報(bào),2006,(4):2324.淺析傳感器技術(shù)在機(jī)電一體化中的應(yīng)用[ 來源：機(jī)電論文 | 類別：技術(shù) | 時(shí)間：200979 9:28:47 ][字體：大 中 小] 摘要:文章概述傳感器研究現(xiàn)狀與發(fā)展,探討傳感器在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用,并分析我國傳感器技術(shù)發(fā)展的若干問題及發(fā)展方向。 關(guān)鍵詞:傳感器技術(shù)。機(jī)電一體化。應(yīng)用 在機(jī)電一體化系統(tǒng)中,傳感器處系統(tǒng)之首,其作用相當(dāng)于系統(tǒng)感受器官,能快速、精確地獲取信息并能經(jīng)受嚴(yán)酷環(huán)境考驗(yàn),是機(jī)電一體化系統(tǒng)達(dá)到高水平的保證。如缺少這些傳感器對(duì)系統(tǒng)狀態(tài)和對(duì)信息精確而可靠的自動(dòng)檢測,系統(tǒng)的信息處理、控制決策等功能就無法談及和實(shí)現(xiàn)。 一、傳感器的研究現(xiàn)狀與發(fā)展 傳感器是能感受規(guī)定的被測量并按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的器件或裝置,主要用于檢測機(jī)電一體化系統(tǒng)自身與操作對(duì)象、作業(yè)環(huán)境狀態(tài),為有效控制機(jī)電一體化系統(tǒng)的運(yùn)作提供必須的相關(guān)信息。隨著人類探知領(lǐng)域和空間的拓展,電子信息種類日益繁多,信息傳遞速度日益加快,信息處理能力日益增強(qiáng),相應(yīng)的信息采集——傳感技術(shù)也將日益發(fā)展,傳感器也將無所不在。 從20世紀(jì)80年代起,逐步在世界范圍內(nèi)掀起一股“傳感器熱”,各先進(jìn)工業(yè)國都極為重視傳感技術(shù)和傳感器研究、開發(fā)和生產(chǎn)。傳感技術(shù)已成為重要的現(xiàn)代科技領(lǐng)域,傳感器及其系統(tǒng)生產(chǎn)已成為重要的新興行業(yè)。 二、傳感器在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用 傳感器是左右機(jī)電一體化系統(tǒng)(或產(chǎn)品)發(fā)展的重要技術(shù)之一,廣泛應(yīng)用于各種自動(dòng)化產(chǎn)品之中: 。工業(yè)機(jī)器人之所以能夠準(zhǔn)確操作,是因?yàn)樗軌蛲ㄟ^各種傳感器來準(zhǔn)確感知自身、操作對(duì)象及作業(yè)環(huán)境的狀態(tài),包括:其自身狀態(tài)信息的獲取通過內(nèi)部傳感器(位置、位移、速度、加速度等)來完成,操作對(duì)象與外部環(huán)境的感知通過外部傳感器來實(shí)現(xiàn),這個(gè)過程非常重要,足以為機(jī)器人控制提供反饋信息。 。 (1)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。 (2)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)用最早、最多的。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是工藝規(guī)程要求的位姿。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的機(jī)器視覺傳感器、激光表面粗糙度傳感系統(tǒng)等。 (3)刀具(砂輪的檢測傳感。切削與磨削過程是重要的材料切除過程。刀具與砂輪磨損到一定限度(按磨鈍標(biāo)準(zhǔn)判定)或出現(xiàn)破損(破損、崩刃、燒傷、塑變或卷刀的總稱),使它們失去切(磨削能力或無法保證加工精度和加工表面完整性時(shí),稱為刀具/砂輪失效。工業(yè)統(tǒng)計(jì)證明,刀具失效