制造系统自动化技术课教案 第5章 自动化检测与监控系统

PAGEPAGE32“制造系统自动化技术”课教案第5章自动化检测与监控系统内容提要，多媒体演示板书设计及重点提示第5章自动化检测与监控系统自动检测与监控是现代自动化系统的重要组成部分之一，是整个系统高效率正常运行、生产出合格产品的保证。5.1检测监控系统的作用与涉及的内容一作用以加工过程中刀具破损为例向学生阐述检测监控系统的重要性二内容在线检测离线检测重点阐述“在线检测”和“离线检测”在生产过程中对产品的尺寸、形位误差、外形等进行连续或间断地检测，输出信息供调节补偿、减小误差或做显示、报警之用，称为在线的自动检测；加工或装配完成后进行的检测称为离线的自动检测主轴回转精度提示学生：力、位移、粗糙度、电流、功率等工程中常接触的信号何时用？如何用？例如工程中要求对机床的主轴回转精度提出较高要求时，该从那些方面给予保证？三要求多指标综合考虑5.2检测与监控系统设计一工作原理传感器—>信号预处理—>计算机采集—>数字信号处理—>决策分析计算机接口的定义、作用接口是连接CPU及其外部部件(传感器、智能仪表或被控制的设备等)、并在计算机控制下工作的一组电路，是检测监控计算机从各类传感器中获取信息和数据的桥梁数据采集工作原理信号放大—多路开关—采样保持—A/D转换—CPU本章重点内容之一，是自动检测的基础，重点讲解讲清模拟量—数字量的原理脉冲信号如何解决？工程中编码器测速度时域分析、统计分析、频域分析、智能分析和时频分析重点时域分析和频域分析，举例：电机电流信号频率与转速成比例关系，检测装置如何鉴别？着重阐述时域分析算法，让学生理解何种情况下采用。举例切削力的工程应用，如用力信号检测刀具磨损着重讲解频谱。简略讲大致应用小波分析实质上是低通滤波器多传感器信息融合技术是工程中经常采用的手段二多级结构检测监控级的计算机功能：①完成各检测监控点的数据的采集②通过对数据的综合分析，完成综合决策任务③向主计算机索取、输送有关的信息④向各监控单元提供必要的信息⑤检测监控系统的管理，完成检测监控计算机与各检测监控模块的通讯，扩充计算机的负载能力。以上内容用1次课2学时讲解5.3常用的检测元件本章重点节次一传感器类型电阻式电容式电感式电磁式光电式压电式半导体式射线式二传感器特性：重点讲解灵敏度的选择，线性度的重要性，举例：微量进给工作台压电陶瓷微驱动问题，结合科研讲解三位移测量差动变压器原理：位移量d与输出电压成比例，为什么？四力的测量本章本节的重点内容，重点讲解：应变片位置、电桥电路、电补偿原理、灵敏度、线性、动特性设计上如何考虑等五计数与形状识别阐述原理，装配自动线某处漏装零件时信号状态如何？重点讲解工作原理讲解工作原理及一般工程应用以上内容用1次课2学时讲解5.4检测监控技术应用实例简介一镗孔孔径的自动测量三点法：在测定杆的圆周上沿半径方向放置三只电感式位移传感器。假设由于测定杆轴安装误差、移动轴位置误差以及热位移等误差等导致测定杆中心O'与镗孔中心O存在偏心e，则可通过镗孔内径上的三个被测点W1、W2、W3测出平均圆直径推导过程不要求掌握偏心量计算原理推导过程不要求掌握二红外测头具有红外线发射装置的测头的外形与加工中心上使用的刀具外形相似，其柄部和刀具的柄部完全相同。在进行切削加工时，它和其它刀具一样存放于刀具库中，当需要测量时，由换刀机械手将测头装于加工中心主轴孔中，在数控系统控制下开始测量，当测头接触工件时，即发出调制红外线信号，由机床上的接收透镜接收红外光线并聚光后，经光电转换器转换为电信号，送给数控系统处理。在测头接触工件的一瞬间，触发信号进入机床控制系统，记录下此时机床各坐标轴的位置。重点阐述如何获取数控系统内的位置信息讲解射频原理三误差补偿本节重点，补偿定义、工作原理及实现方式讲透。四刀具状态检测：直接检测和间接检测法该部分着重讲解，引导学生主动分析问题、解决问题图示：测头在计算机控制下，由参考位置进入测量点，计算机记录测量结果并进行处理，测头自动复位。图中的箭头为测头中心移动的方向。所测量的孔的半径误差间接反映了刀具的磨损或破损程度。探针监测刀尖位置是一种非连续的直接检测刀具破损的方法电机功率和声发射信号如何检测、使用？模糊逻辑判别多信息融合技术的典型使用5.5自动化系统的故障诊断该部分内容可作为选讲内容，对学生可不做过深要求一故障诊断的定义讲解故障诊断的定义，学生掌握前面内容中已有所涉及，不过多重复二故障模型故障模型常用的几种图示表达，学生应有个概念性了解三故障分析方法该部分学生应重点了解故障树分析方法1故障树分