毕业设计论文_浅析传感器技术在机电一体化中的应用

毕业设计论文_浅析传感器技术在机电一体化中的应用内容摘要：

很成熟，有待于进一步研究和发展。 12 压觉传感器 压觉指的是对于手指给予被测物的力，或者加在手指上的外力的感觉。 它用于握力控制与手的支撑力的检测。 目前的压觉传感器主要是分布型压觉传感器，即通过把分散敏感元件排列成矩阵式格子来设计的。 导电橡胶、感应高分子、应变计、光电器件和霍尔元件常被用作敏感元件阵列单元。 压觉传感器的工作原理：这种传感器是对小型线性调整器的改进。 在调整 器的轴上安装了线性弹簧。 一个传感器有 10mm 的有效行程。 在此范围内，将力的变化转换为遵从虎建定律的长度位移，以便进行检测。 在一侧手指上，每个6mmX8mm 的面积分布一个传感器来计算，共排列了 28 个（四行七排）情感器。 左右两侧总共有 56 个体感器输出。 用四路 A/D 转换器，变速多路调制器对这些输出进行转换后进入计算机。 图 （ a）为手指抓住物体的状态；图 （ b）为手指从 a 状态稍微握紧的状态。 图 力 觉传感器 力觉是指对机器人的指、肢和关节等运动中所受力的感知，主要包括腕力觉、关节力觉和支 座力觉等，根据被测对象的负载，可以把力传感器分为测力传感器（单轴力传感器）、力矩表（单轴力矩传感器）、手指传感器（检测机器人手指作用力的超小型单轴力传感器）和六轴力觉传感器。 力觉传感器根据力的检测方式不同，可以分为：①检测应变或应力的应变片式；②利用压电效应的压电元件式；③用位移计测量负载产生的位移的差动变压器、电容位移计式，其中应变片被机器人广泛采用。 力觉传感器的作用：感知是否夹起了工件或是否夹持在正确部位；控制装配、打磨、研磨抛光的质量；装配中提供信息、以产生后续的修正补偿运动来保证装配质量和速度； 13 防 止碰撞、卡死和损坏机件。 在选用力传感器时，首先要特别注意额定值，其次在机器人通常的力控制中，力的精度意义不大，重要的是分辨率。 另外，在机器人上实际安装使用力觉传感器时，一定要事先检查操作区域，清除障碍物。 这对实验者的人身安全、对保证机器人及外围设备不受损害有重要意义。 图 为关节力传感器，图 为腕力传感器，图 为基座力传感器。 图 关节力传感器 14 图 腕力传感器 图 基座力传感器 滑觉传感器 滑觉：机器人在抓取不知属性的物体时，其自身应能确定最 佳握紧力的给定值。 当握紧力不够时，要检测被握紧物体的滑动，利用该检测信号，在不损害物体的前提下，考虑最可靠的夹持方法，实现此功能的传感器称为滑觉传感器。 15 滑觉传感器有滚动式和球式，还有一种通过振动检测滑觉的传感器。 物体在传感器表面上滑动时，和滚轮或环相接触，把滑动变成转动。 磁力式滑觉传感器中，滑动物体引起滚轮滚动，用磁铁和静止的磁头，或用光传感器进行检测，这种传感器只能检测到一个方向的滑动。 球式传感器用球代替滚轮，可以检测各个方向的滑动，振动式滑觉传感 器表面伸出的触针能和物体接触，物体滚动时，触针与物 体接触而产生振动，这个振动由压点传感器或磁场线圈结构的微小位移计检测。 图 为滑觉传感器 图 滑觉传感器 接近觉传感器 接近觉传感器的主要作用是在接触对象之前获得必要的信息，用来探测在一定距离范围内是否有物体接近、物体的接近距离和对象的表面形状及倾斜等状态，一般用“ 1”和“ 0”两种态表示。 在机器人中，主要用于对物体的抓取和躲避。 接近觉一般用非接触式测量元件，如霍尔效应传感器、电磁式接近开关和光学接近传感器。 电磁式：利用涡流效应产生接近觉。 如图 所示，加有高频信号 Is的励 磁线圈L 产生的高频电磁场作用于金属板，在其中产生涡流，该涡流反作用于线圈，通过检测线圈的输出可反映出传感器与被接近金属间的距离，这种接近觉传感器精度高，响应快，可在高温环境中使用，但检测对象必须是金属。 16 图 电磁式接近传感器 电容式：利用电容量的变化产生接近觉。 电容接近绝传感器如图 所示，传感器本体由 2 个极板组成，极板 1 由一个固定频率正弦波电压激励，极板 2 外接电荷放大器，0 为被接近物，在传感器两极板和被接近物三者之间形成了一个交变电场。 当靠近被接近物时，电场变化引起了极板 2 间电 容 C 的变化。 由于电压幅值恒定，所以电容变化又反映为极板上的电荷的变化，从而可检测出与被接近物的距离。 电容式接近觉传感器具有对物体的颜色、构造和表面都不敏感且实时性好的优点。 但一般按上述结构制作的传感器要求障碍物是导体且必须接地，并且容易受到对地寄生电容的影响。 图 电容接近觉传感器 17 第 四 章我国传感器技术发展的若干问题及发展方向 传感器技术是实现自动控制、自动调节的关键环节，也是机电一体化系统不可缺少的关键技术之一，其水平高低在很大程度上影响和决定着系统的功能；其水平越高，系统的自动化程度就越高。 在一套完整的机电一体化系统中，如果不能利用传感检测技术对被控对象的各项参数进行及时准确地检测出并转换成易于传送和处理的信号，我们所需要的用于系统控制的信息就无法获得，进而使整个系统就无法正常有效的工作。 我国传感器的研究主要集中在专业研究所和大学，始于 20 世纪 80 年代，与国外先进技术相比，我们还有较大差距，主要表现在： （ 1）先进的 计算 、模拟和设计方法； （ 2）先进的微机械加工技术与设备； （ 3）先进的封装技术与 设备； （ 4）可靠性技术研究等方面。 因此，必须加强技术研究和引进先进设备，以提高整体水平。 传感器技术今后的发展方向可有几方面： ,使用稳定的电源。 :通过微电子、光电子、生物化学、信息处理等各种学科 ,各种新技术的互相渗透和综合利用 ,可望研制出一批基于新型敏感材料的先进传感器。 :研制出灵敏度高、精确度高、响应速度快、互换性好的新型传感器以确保生产自动化的可靠性。 :通过发展新的材料及加工技术实现传感器微型化将是近十年研 究的热点。 :传感器一般都是非电量向电量的转化 ,工作时离不开电源 ,开发微功耗的传感器及无源传感器是必然的发展方向。 :随着测控系统的自动化、智能化的发展 ,对传感器的准确度、可靠性、稳定性提出了更高的要求 ,同时还应具有一定的数据处理能力和自检、自校、自补偿功能。 传统传感器已不能满足这些要求 ,而制造高性能的传感器 ,仅靠改进材料工艺也很困难。 计算机技术的发展使传感器技术发生了巨大的变革 ,将计算机和传感器融合 ,研制出了具有信息检测、信号处理、信息记忆、逻辑思维与判断 等功能强大的智能传感器。 18 结 论 通过对 传感器在机床、汽车 、 机器人等机电一体化领域的应用举例及分析，我们了解到 机电 系统中使用的传感器种类和数量越来越多，每种传感器都有一定的使用条件和感知范围，并且又能给出环境或对象的部分或整个侧面的信息。 由此可见， 传感器作为机电一体化的“感官”其作用至关重要。 今天，人类已进入科学技术空前发展的信息社会，机电一体化技术的迅速发展，迫切需要形形色色的传感器。 传感器是机电一体化技术的一个重要组成部分 ， 与机电一体化技术总体 发展相协调。 传感器正向着小型化、一体化、多功能化 和智能化的方向发展。 新一代高性能高可靠性的传感器将为机电一体化技术的进一步发展打下基础。 19 致 谢 在完成本篇毕业论文的过程中，本人得到了 指导 老师的帮助，是他为此付出了心血和精力，在此请允许我向他表示最衷心的感谢。 我要感谢我的导师。 当然，这些都离不开父母和老师们平时的谆谆教诲和的尽心辅导。 本篇论文从提纲到初稿乃至成稿，都经过他 们 精心的指导和修改，提出了严格的要求和许多宝贵的意见。 可以说，我的整篇论文凝聚着他 们 的心血。 其次，我要感谢教学中心的老师。 是他们对论文选题、选材、编写格式等方面给予了细心的指导 ，使本人的毕业论文设计得以有条不紊地进行。 最后，我要感谢所有参考文献的作者。 我论文是建立在他们研究基础上的。 20 参考文献 1. 韩连英，王晓红 .《 光纤传感器在机械设备检测中的应用 》， .光机电信息 出版社， 2． 张开逊 .《 现代传感技术在信息 科学 中的地位 》， .工业计量 出版社， 3． 金发庆 .《 传感器 技术 与 应用 》 ， 机械 工业出版社， 4． 张建民 .《 机电一体化系统设计 》 ， 高等教育 出 版社， 1 原文已完。 下文为附加文档，如不需要，下载后可以编辑删除，谢谢。 施工组织设计 本施工组织设计是本着“一流的质量、一流的工期、科学管理”来进行编制的。 编制时，我公司技术发展部、质检科以及项目部经过精心研究、合理组织、充分利用先进工艺，特制定本施工组织设计。 一、 工程概况： 西夏建材城生活区 2 30住宅楼位于银川市新市区 ，橡胶厂对面。 本工程由宁夏燕宝房地产开发有限公司开发，银川市规划建筑设计院设计。 本工程耐火等级二级，屋面防水等级三级，地震防烈度为 8度，设计使用年限 50 年。 本工程 建筑面积 :27楼。 30楼 m2。 室内地坪177。 以绝对标高 m 为准，总长 27楼 ； 30楼 m。 总宽 27楼 ； 30楼 m。 设计室外地坪至檐口高度 00m，呈长方形布置，东西向，三个单元。 本工程设计屋面为坡屋面防水采用防水涂料。 外墙水泥砂浆抹面，外刷浅灰色墙漆。 内墙面除卫生间 200 300 瓷砖，高到顶外，其余均水泥砂桨罩面，刮二遍腻子；楼梯间内墙采用 50 2 厚胶粉聚苯颗粒保温。 地面除卫生间 200 200 防滑地 砖，楼梯间 50 厚细石砼 1： 1 水泥砂浆压光外，其余均采用 50 厚豆石砼毛地面。 楼梯间单元门采用楼宇对讲门，卧室门、卫生间门采用木门，进户门采用保温防盗门。 本工程窗均采用塑钢单框双玻窗，开启窗均加纱扇。 本工程设计为节能型住宅，外墙均贴保温板。 本工程设计为砖混结构，共六层。 基础采用 C30 钢筋砼条形基础，上砌 MU30 毛石基础，砂浆采用 M10 水泥砂浆。 一、二、三、四层墙体采用 M10 混合砂浆砌筑 MU15 多孔砖；五层以上采用 混合砂浆砌筑 MU15 多孔砖。 本工程结构中使用主要材料：钢材： I 级钢， II 级钢；砼：基础垫层 C10，基础底板、地圈梁、基础构造柱均采用 C30，其余均 C20。 本工程设计给水管采用 PPR 塑料管，热熔连接；排水管采用UPVC 硬聚氯乙烯管，粘接；给水管道安装除立管及安装 IC 卡水表的管段明设计外，其余均暗设。 本工程设计采暖为钢制高频焊翅片管散热器。 本工程设计照明电源采用 BV－ 铜芯线，插座电源等采用BV－ 4 铜芯线；除客厅为吸顶灯外，其余均采用座灯。 二、 施工部署及进度计划 工期安排 本工程合同计划开工日期： 2020 年 8 月 21 日， 竣工日期：2020 年 7 月 10 日，合同工期 315 天。 计划 2020 年 9 月 15 日前 3 完成基础工程， 2020 年 12 月 30 日完成主体结构工程， 2020 年 6月 20 日完成装修工种，安装工程穿插进行，于 2020 年 7 月 1 日前完成。 具体进度计划详见附图－ 1（施工进度计划）。 施工顺序 ⑴ 基础工程 工程定位线（验线）→挖坑→钎探（验坑）→砂砾垫层的施工→基础砼垫层→刷环保沥青 →基础放线（预检）→砼条形基础→刷环保沥青 →毛石基础的砌筑→构造柱砼→地圈梁→地沟→回填工。 ⑵ 结构工程 结构定位放线（预检）→构造柱钢筋绑扎、定位（隐检）→砖墙砌筑（＋ 50cm 线找平、预检）→柱梁、顶板支模（预检）→梁板钢筋绑扎（隐检、开盘申请）→砼浇筑→下一层结构定位放线→重复上述施工工序直至顶。 ⑶ 内装修工程 门窗框安装→室内墙面抹灰→楼地面→门窗安装、油漆→五金安装、内部清理→通水通电、竣工。 ⑷ 外装修工程 外装修工程遵循先上后下原则，屋面工程（包括烟道、透气孔、压顶、找平层）结束后，进行大面积装饰，塑钢门窗在装修中逐步插入。 三、 施工准备 4 现场道路 本工程北靠北京西路，南临规划道路，交通较为方便。 场内道路采用级配砂石铺垫，压路机压。 机械准备 ⑴ 设 2 台搅拌机， 2 台水泵。 ⑵ 现场设钢筋切断机 1 台，调直机 1 台，电焊机 2 台， 1 台对焊机。 ⑶ 现场设木工锯，木工刨各 1 台。 ⑷ 回填期间设打夯机 2 台。 ⑸ 现场设塔吊 2 台。 施工用电 施工用电已由建设单位引入现场；根据工程特点，设总配电箱 1 个， 塔吊、搅抖站、搅拌机、切断机、调直机、对焊机、木工棚、楼层用电、生活区各配置配电箱 1 个；电源均采用三相五线制；各分支均采用钢管埋地；各种机械均设置接零、接地保护。 具体配电箱位置详见总施工平面图。 施工用水 施工用水采用深井水自来水，并砌筑一蓄水池进行蓄水。 楼层用水采用钢管焊接给水管，每层留一出水口；给水管不置蓄水池内，由潜水泵进行送水。 生活用水 生活用水采用自来水。 5 劳动力安排 ⑴ 结构期间： 瓦工 40 人；钢筋工 15 人；木工 15。