KC04030101-m03-课程教案-智能工业中的位置及位移检测

1、教 案任务一 车速检测中的压力检测教师姓名贺心全授课形式讲授/实验等授课时数2授课日期授课班级13级物联网应用技术1班 月 日 第 周（周 ）第 节知识点教学目标知识点1 智能工业中的位置及位移检测 知识点2 位置、位移传感器介绍 知识点3 位置、位移传感的选用【知识目标】1.了解智能工业的发展背景、当前现状及未来发展趋势。2.了解智能工业生产中位置、位移检测的工作原理及主要作用。3.掌握位置、位移传感器的检测方法和检测原理。4.能够正确识别智能工业生产中使用到的位置、位移传感器类型及作用。【能力目标】1.具备整理、分析，制作，并向他人展示的能力。2.具备善于观察、学习和思考，系统分析解决问题

2、的能力。【素质目标】1具备与工作伙伴的沟通交流能力，具备团队工作、协调能力。2具备善于观察、学习和思考，系统分析解决问题的能力。成员间的沟通、协调能力。教学重点教学难点【教学重点】1、 智能工业生产中位置、位移检测的工作原理【教学难点】1、 位置、位移传感器的类型及工作原理使用教具传感器检测实训室D508、D335，电脑，投影仪等。课外作业举例说明智能工业生产位置、位移检测典型案例备 注授课主要内容或板书设计一、 智能工业的发展现状1. 产生背景我国制造业发展受经济增长速度的放缓，国内规模化制造业的增长速度已经和同期相比出现了较大的下滑。此前，国内的制造业经济是一种依托大量人力的劳动密集型产业

3、，虽然目前受各种因素影响，各工业及电子产品等行业的的制造商已经开始引入更多的自动化生产线来替代人力进行生产。2. 发展现状智慧工厂是现代工厂信息化发展的新阶段。是在数字化工厂的基础上，利用物联网的技术和设备监控技术加强信息管理和服务;清楚掌握产销流程、提高生产过程的可控性、减少生产线上人工的干预、即时正确地采集生产线数据，以及合理的生产计画编排与生产进度。并加上绿色智能的手段和智能系统等新兴技术于一体，构建一个高效节能的、绿色环保的、环境舒适的人性化工厂。是IBM“智慧地球”理念在制造业的实际应用的结果。随着工厂制造流程连接的嵌入式设备越来越多，透过云端架构部署控制系统，无疑已是当今最重要的趋

4、势之一。3. 未来发展方向工业4.0是高科技发展的产物，意在工业制造达到智能化水平，从而建立一个高度灵活的个性化和数字化的产品与服务的生产模式。中国前不久提出了中国制造2025，这是中国迈向工业4.0的第一步。二、 智能工业中位置及位移检测1.位移检测技术在工业生产中的应用位移测试技术在工业生产中有着广泛的应用。位移检测是机械量检测的基础，将机械量转化成位移量来检测是机电一体化技术的重要组成部分之一。对位移的检测不仅为提高产品质量和生产安全提供了重要数据，同时也为其他参数的检测提供了基础。在液压试验台中，传统的静态电液测量控制方式无法满足现在液压系统在性能、操作、在线监测和故障诊断方面的有求，

5、所以在线监测以及分析系统的开发显得尤其重要。为了保证系统的稳定、准确以及低事故运行，本文开发了位移测试系统，能够实时显示其位移波形兵，还能够对其进行信号处理。2.位置、位移检测的主要作用编码器、磁尺、接近开关、光电开关、激光检测器是工业中常见的位移检测装置。位移检测一直是工业自动控制中的一个主要方面，在冶金、造船、水利、火电等行业中的应用广泛。尤其在钢铁企业，位移检测决定了产品的规格和精度。三、位置、位移传感器1.位移传感器位移传感器又称为线性传感器，是一种属于金属感应的线性器件，传感器的作用是把各种被测物理量转换为电量。在生产过程中，位移的测量一般分为测量实物尺寸和机械位移两种。按被测变量变

6、换的形式不同，位移传感器可分为模拟式和数字式两种。模拟式又可分为物性型和结构型两种。常用位移传感器以模拟式结构型居多，包括电位器式位移传感器、电感式位移传感器、自整角机、电容式位移传感器、电涡流式位移传感器、霍尔式位移传感器等。数字式位移传感器的一个重要优点是便于将信号直接送入计算机系统。这种传感器发展迅速，应用日益广泛。2.位移检测工作原理位移是和物体的位置在运动过程中的移动有关的量，位移的测量方式所涉及的范围是相当广泛的。小位移通常用应变式、电感式、差动变压器式、涡流式、霍尔传感器来检测，大的位移常用感应同步器、光栅、容栅、磁栅等传感技术来测量。其中光栅传感器因具有易实现数字化、精度高（目

7、前分辨率最高的可达到纳米级）、抗干扰能力强、没有人为读数误差、安装方便、使用可靠等优点，在机床加工、检测仪表等行业中得到日益广泛的应用。电位器式位移传感器，它通过电位器元件将机械位移转换成与之成线性或任意函数关系的电阻或电压输出。普通直线电位器和圆形电位器都可分别用作直线位移和角位移传感器。但是，为实现测量位移目的而设计的电位器，要求在位移变化和电阻变化之间有一个确定关系。电位器式位移传感器的可动电刷与被测物体相连。物体的位移引起电位器移动端的电阻变化。阻值的变化量反映了位移的量值，阻值的增加还是减小则表明了位移的方向。通常在电位器上通以电源电压，以把电阻变化转换为电压输出。线绕式电位器由于其

8、电刷移动时电阻以匝电阻为阶梯而变化，其输出特性亦呈阶梯形。如果这种位移传感器在伺服系统中用作位移反馈元件，则过大的阶跃电压会引起系统振荡。因此在电位器的制作中应尽量减小每匝的电阻值。电位器式传感器的另一个主要缺点是易磨损。它的优点是：结构简单，输出信号大，使用方便，价格低廉。四、位移检测传感器的分类1.直线位移传感器直线位移传感器的功能在于把直线机械位移量转换成电信号。为了达到这一效果，通常将可变电阻滑轨定置在传感器的固定部位，通过滑片在滑轨上的位移来测量不同的阻值。传感器滑轨连接稳态直流电压，允许流过微安培的小电流，滑片和始端之间的电压，与滑片移动的长度成正比。将传感器用作分压器可最大限度降

9、低对滑轨总阻值精确性的要求，因为由温度变化引起的阻值变化不会影响到测量结果。2.角度位移传感器角度位移传感器应用于障碍处理：使用角度传感器来控制你的轮子可以间接的发现障碍物。教学方法设计和注意事项教学方法综合使用任务驱动法、小组讨论法、演示法、启发引导法、讲授法等方法。任务导入：1.“工业生产4.0”和“智能工业中的位置及位移检测”微课视频导入。2.提前下发学习任务单，明确任务目标。3.提前划分学习小组（5-6人/组），并明确责任分工。信息查询（小组讨论，卡片法，讲授法）：1.学生分组查询检测与传感技术、从智慧工厂到智能生产能工业中的位置及位移检测等资料，获取信息，分组讲解，填写学习性任务书中任务实施准备知识。2.教师：协调、答疑。方案制定（分组讨论，小组互评）：1.要求学生在讨论并达成一致的基础上，每组选择一个发言人，用自己的语言来归纳总结。2.教师及其他小组成员在讲解后提出问题，帮助解决，使理解