制造系統(tǒng)自動化技術(shù)課教案 第5章 自動化檢測與監(jiān)控系統(tǒng)

PAGEPAGE32“制造系統(tǒng)自動化技術(shù)”課教案第5章自動化檢測與監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)容提要，多媒體演示板書設(shè)計及重點提示第5章自動化檢測與監(jiān)控系統(tǒng)自動檢測與監(jiān)控是現(xiàn)代自動化系統(tǒng)的重要組成部分之一，是整個系統(tǒng)高效率正常運行、生產(chǎn)出合格產(chǎn)品的保證。5.1檢測監(jiān)控系統(tǒng)的作用與涉及的內(nèi)容一作用以加工過程中刀具破損為例向?qū)W生闡述檢測監(jiān)控系統(tǒng)的重要性二內(nèi)容在線檢測離線檢測重點闡述“在線檢測”和“離線檢測”在生產(chǎn)過程中對產(chǎn)品的尺寸、形位誤差、外形等進行連續(xù)或間斷地檢測，輸出信息供調(diào)節(jié)補償、減小誤差或做顯示、報警之用，稱為在線的自動檢測；加工或裝配完成后進行的檢測稱為離線的自動檢測主軸回轉(zhuǎn)精度提示學生：力、位移、粗糙度、電流、功率等工程中常接觸的信號何時用？如何用？例如工程中要求對機床的主軸回轉(zhuǎn)精度提出較高要求時，該從那些方面給予保證？三要求多指標綜合考慮5.2檢測與監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計一工作原理傳感器—>信號預處理—>計算機采集—>數(shù)字信號處理—>決策分析計算機接口的定義、作用接口是連接CPU及其外部部件(傳感器、智能儀表或被控制的設(shè)備等)、并在計算機控制下工作的一組電路，是檢測監(jiān)控計算機從各類傳感器中獲取信息和數(shù)據(jù)的橋梁數(shù)據(jù)采集工作原理信號放大—多路開關(guān)—采樣保持—A/D轉(zhuǎn)換—CPU本章重點內(nèi)容之一，是自動檢測的基礎(chǔ)，重點講解講清模擬量—數(shù)字量的原理脈沖信號如何解決？工程中編碼器測速度時域分析、統(tǒng)計分析、頻域分析、智能分析和時頻分析重點時域分析和頻域分析，舉例：電機電流信號頻率與轉(zhuǎn)速成比例關(guān)系，檢測裝置如何鑒別？著重闡述時域分析算法，讓學生理解何種情況下采用。舉例切削力的工程應用，如用力信號檢測刀具磨損著重講解頻譜。簡略講大致應用小波分析實質(zhì)上是低通濾波器多傳感器信息融合技術(shù)是工程中經(jīng)常采用的手段二多級結(jié)構(gòu)檢測監(jiān)控級的計算機功能：①完成各檢測監(jiān)控點的數(shù)據(jù)的采集②通過對數(shù)據(jù)的綜合分析，完成綜合決策任務③向主計算機索取、輸送有關(guān)的信息④向各監(jiān)控單元提供必要的信息⑤檢測監(jiān)控系統(tǒng)的管理，完成檢測監(jiān)控計算機與各檢測監(jiān)控模塊的通訊，擴充計算機的負載能力。以上內(nèi)容用1次課2學時講解5.3常用的檢測元件本章重點節(jié)次一傳感器類型電阻式電容式電感式電磁式光電式壓電式半導體式射線式二傳感器特性：重點講解靈敏度的選擇，線性度的重要性，舉例：微量進給工作臺壓電陶瓷微驅(qū)動問題，結(jié)合科研講解三位移測量差動變壓器原理：位移量d與輸出電壓成比例，為什么？四力的測量本章本節(jié)的重點內(nèi)容，重點講解：應變片位置、電橋電路、電補償原理、靈敏度、線性、動特性設(shè)計上如何考慮等五計數(shù)與形狀識別闡述原理，裝配自動線某處漏裝零件時信號狀態(tài)如何？重點講解工作原理講解工作原理及一般工程應用以上內(nèi)容用1次課2學時講解5.4檢測監(jiān)控技術(shù)應用實例簡介一鏜孔孔徑的自動測量三點法：在測定桿的圓周上沿半徑方向放置三只電感式位移傳感器。假設(shè)由于測定桿軸安裝誤差、移動軸位置誤差以及熱位移等誤差等導致測定桿中心O'與鏜孔中心O存在偏心e，則可通過鏜孔內(nèi)徑上的三個被測點W1、W2、W3測出平均圓直徑推導過程不要求掌握偏心量計算原理推導過程不要求掌握二紅外測頭具有紅外線發(fā)射裝置的測頭的外形與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。在進行切削加工時，它和其它刀具一樣存放于刀具庫中，當需要測量時，由換刀機械手將測頭裝于加工中心主軸孔中，在數(shù)控系統(tǒng)控制下開始測量，當測頭接觸工件時，即發(fā)出調(diào)制紅外線信號，由機床上的接收透鏡接收紅外光線并聚光后，經(jīng)光電轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為電信號，送給數(shù)控系統(tǒng)處理。在測頭接觸工件的一瞬間，觸發(fā)信號進入機床控制系統(tǒng)，記錄下此時機床各坐標軸的位置。重點闡述如何獲取數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)的位置信息講解射頻原理三誤差補償本節(jié)重點，補償定義、工作原理及實現(xiàn)方式講透。四刀具狀態(tài)檢測：直接檢測和間接檢測法該部分著重講解，引導學生主動分析問題、解決問題圖示：測頭在計算機控制下，由參考位置進入測量點，計算機記錄測量結(jié)果并進行處理，測頭自動復位。圖中的箭頭為測頭中心移動的方向。所測量的孔的半徑誤差間接反映了刀具的磨損或破損程度。探針監(jiān)測刀尖位置是一種非連續(xù)的直接檢測刀具破損的方法電機功率和聲發(fā)射信號如何檢測、使用？模糊邏輯判別多信息融合技術(shù)的典型使用5.5自動化系統(tǒng)的故障診斷該部分內(nèi)容可作為選講內(nèi)容，對學生可不做過深要求一故障診斷的定義講解故障診斷的定義，學生掌握前面內(nèi)容中已有所涉及，不過多重復二故障模型故障模型常用的幾種圖示表達，學生應有個概念性了解三故障分析方法該部分學生應重點了解故障樹分析方法1故障樹分