智能传感与检测技术 教案 第12章 现代智能制造工业领域中的传感器

《智能传感与检测技术》课程教案授课章节第12章现代智能制造工业领域中的传感器12.1机器人传感器12.2汽车传感器建议课时2授课方式理论知识讲授+提问讨论+多媒体演示所属专业教学目标1.熟悉机器人传感器2.理解机器人的“大脑”和执行机构3.熟悉汽车上常用的传感器4.了解汽车电子控制系统教学重点1.机器人传感器2.汽车上常用的传感器教学难点1.机器人传感器2.汽车上常用的传感器参考教材《智能传感与检测技术》徐小华主编机械工业出版社ISBN978-7-111-76072-6教学内容『新课导入』传感器技术是世界各国竞相发展的高新技术，也是进入21世纪以来优先发展的顶尖技术之一。传感器技术所涉及的知识领域非常广泛，其研究和发展也越来越多地和其他学科技术的发展紧密联系。传感器技术是现代科技的前沿技术，具有巨大的应用潜力和广泛的开发空间。现代智能制造工业领域中的大量应用了各种各样的传感器。『授课内容』12.1机器人传感器12.1.1机器人概述国际标准化组织采纳了美国机器人工业协会给机器人下的定义，即机器人是一种可编程和多功能的，用来搬运材料、零件、工具的操作机，或是为了执行不同的任务而具有可改变和可编程动作的专门系统。机器人的技术主要包括：传感技术、智能技术、控制技术等。12.1.2机器人传感器机器人传感器可分为内部检测传感器和外部检测传感器两大类，如图12-2所示。1.触觉传感器2.视觉传感器3.听觉传感器4.接近觉传感器嗅觉传感器12.1.3机器人的“大脑”和执行机构1.机器人的“大脑”机器人的“大脑”叫做中央处理器（CPU），如图12-4所示。中央处理器就是一个超大规模的集成电路，接收到传感器传回来的数据后，根据内部预先设定好的算法程序解析各个信号所代表的真实意义。2.机器人的执行机构向转动，也可以说成有7个自由度，由此可见一个机器人自由度越多，就说明这个机器人得动作就越灵活，如图12-5所示。12.2汽车传感器12.2.1汽车上常用的传感器汽车技术发展特征之一就是越来越多的部件采用电子控制。根据传感器的作用，可以分类为测量温度、压力、流量、位置、速度、气体浓度、光亮度、距离等功能的传感器，它们各司其职，一旦某个传感器失灵，对应的装置工作就会不正常甚至不工作。因此，传感器在汽车上的作用是非常重要的。汽车上的各类传感器分布如图12-8所示。1.汽车发动机上的传感器发动机用传感器主要包括空气流量传感器、进气压力传感器、节气门位置传感器、曲轴位置传感器、凸轮轴位置传感器、进气与冷却液温度传感器、氧传感器、爆燃传感器等。图12-9为发动机控制系统传感器安装位置图。2.液压动力转向系统中的传感器液压动力转向系统中主要传感器为安装在方向盘柱上的转矩传感器和方向盘转角传感器，如图12-10所示。3.汽车变速器上的传感器4.安全气囊上的传感器5.全自动空调系统上的传感器6.电控悬架上的传感器7.雨量和光线识别传感器8.光照强度传感器12.2.2汽车电子控制系统1.汽车电子点火系统汽车电脑ECU电子点火系统主要包括各种传感器、ECU和执行器（点火器、点火线圈、火花塞），如图12-17所示。2.汽车发动机燃油喷射系统3.电控自动变速器4.汽车ABS液压制动系统5.汽车航位推测系统6.汽车侧翻检测系统【多媒体演示】多媒体课件见教材配套教学PPT『课堂小结』汽车工业是传感器实际应用的最大市场，每台汽车上都安装有几十个到几百个传感器，目前的高端汽车上安装的传感器超过了三百个。汽车的智能化发展趋势需要越来越多更高端的传感器。『作业布置』P101页一、填空题1、2、3、4二、综合题1、2、3『教学后记』授课章节第12章现代智能制造工业领域中的传感器12.3现代移动通信领域中的传感器12.4中国智能制造发展现状及趋势建议课时2授课方式理论知识讲授+提问讨论+多媒体演示所属专业教学目标1.了解现代移动通信领域中的各类传感器2.认识中国智能制造发展现状及趋势教学重点1.现代移动通信领域中的各类传感器2.中国智能制造发展现状及趋势教学难点1.现代移动通信领域中的各类传感器2.中国智能制造发展现状及趋势参考教材《智能传感与检测技术》徐小华主编机械工业出版社ISBN978-7-111-76072-6教学内容『新课导入』移动通信是进行无线通信的现代化技术，这种技术是电子计算机与移动\t"/item/%E7%A7%BB%E5%8A%A8%E9%80%9A%E4%BF%A1/_blank"互联网发展的重要成果之一。移动通信技术经过第一代、第二代、第三代、第四代技术的发展，目前，已经迈入了第五代发展的时代(5G移动通信技术)，这也是目前改变世界的几种主要技术之一。『授课内容』12.3现代移动通信领域中的传感器12.3.1现代移动通信技术概述移动通信终端是指可以在移动中使用的计算机设备，广义的讲包括智能\t"/item/%E7%A7%BB%E5%8A%A8%E7%BB%88%E7%AB%AF/_blank"手机、\t"/item/%E7%A7%BB%E5%8A%A8%E7%BB%88%E7%AB%AF/_blank"笔记本、\t"/item/%E7%A7%BB%E5%8A%A8%E7%BB%88%E7%AB%AF/_blank"平板电脑、\t"/item/%E7%A7%BB%E5%8A%A8%E7%BB%88%E7%AB%AF/_blank"POS机甚至包括车载电脑等。但是大部分情况下是指\t"/item/%E7%A7%BB%E5%8A%A8%E7%BB%88%E7%AB%AF/_blank"手机或者具有多种应用功能的智能手机以及\t"/item/%E7%A7%BB%E5%8A%A8%E7%BB%88%E7%AB%AF/_blank"平板电脑。12.3.2智能手机上的各类传感器1.光线传感器2.距离传感器3.重力传感器4.加速度传感器5.磁阻传感器6.陀螺仪7.GPS8.近场通信（NFC）传感器9.霍尔感应器10.气压传感器11.心率传感器12.血氧传感器13.紫外线传感器12.4中国智能制造发展现状及趋势12.4.1制造业智能化从18世纪末以来人类经历了三次工业革命，无论是蒸汽机、是力还是电子信息技术，每一次革命都给人类的生产力带来了几倍或是几十倍和巨大提升，今天，我们迎来了第四次工业革命——以智能制造为主导，运用信息物理系统，实现生产方式的现代化。人类经历的工业演进历程如图12-37所示。12.4.2四大产业集聚区撑起“中国智造”各地为了发展智能制造产业，在智能制造链条上诞生了大量的产业园区，孕育了一大批智能制造产业链企业，为了兼具样本的文泛性和科学性，《世界智能制造中心发展趋势报告（2019）》在园区样本选择上，涉及带有“智能制造”名称的所有产业园区，共得到园区样本537个，如图12-42所示。1.环渤海地区——人才储备雄厚科研实力突出（图12-44）2.长三角地区——经济活跃创新能力强（图12-45）3.珠三角地区——基础技术实力充足产业效益领先（图12-46）4.中西部地区——有科研院所优势尚处于自动进化阶段（图12-47）12.4.3中国智能制造业的发展与创新中国工业企业智能制造五大部署重点依次为：数学化工厂（63%）、设备及用户价值深挖（62%）、工业物联网（48%）、重构生态及商业模式（36%）以及人工智能（21%）、从相关技术来看，受访企业所关注的相关技术包括工业软件、传感器技术、通信技术、人工智能、物联网、大数据分析等。1.中国汽车制造行业进入技术创新阶段2.中国纺织业工业流程智能化【多媒体