传感器在自动化生产线中的应用(1)课件.ppt

1、遮断报警遮断报警ObjectReceiver 遮断式光电开关遮断式光电开关由相互分离且相对安由相互分离且相对安装的光发射器和光接装的光发射器和光接受器组成。当被检测受器组成。当被检测物体位于发射器和接物体位于发射器和接受器之间时，光线被受器之间时，光线被阻断，接受器接受不阻断，接受器接受不到红外线而产生开关到红外线而产生开关信号。信号。被检测物体光发射器光接收器送料器定区域式光电开关定区域式光电开关咖啡罐咖啡罐流水线运行方向流水线运行方向罐装高度检测罐装高度检测储料仓储料仓落料口落料口遮断式光电开关遮断式光电开关（计数）（计数）接收器接收器光线被遮断（报警）光线被遮断（报警）三维尺寸三维尺寸检

2、测检测宽度宽度 测量测量长度长度 测量测量高度高度 测量测量纠偏纠偏 光幕可光幕可检 测 出 带 材检 测 出 带 材在 卷 曲 过 程在 卷 曲 过 程中 的 偏 移 ，中 的 偏 移 ，经 控 制 器 和经 控 制 器 和执 行 机 构 使执 行 机 构 使带 材 向 正 确带 材 向 正 确的 方 向 运 动的 方 向 运 动（纠偏）。（纠偏）。锻压机床的锻压机床的 安全区域设置安全区域设置 及入侵报警及入侵报警 反射镜反射型光电开关采用较为方便反射镜反射型光电开关采用较为方便的单侧安装方式，但需要调整反射镜的角的单侧安装方式，但需要调整反射镜的角度以取得最佳的反射效果。反射镜通常使度以

3、取得最佳的反射效果。反射镜通常使用三角棱镜，它对安装角度的变化不太敏用三角棱镜，它对安装角度的变化不太敏感，有的还采用偏光镜，它能将光源发出感，有的还采用偏光镜，它能将光源发出的光转变成偏振光（波动方向严格一致的的光转变成偏振光（波动方向严格一致的光）反射回去，提高抗干扰能力。光）反射回去，提高抗干扰能力。 定区域式光电定区域式光电开关有一个非常确定开关有一个非常确定的检测区域，不经过的检测区域，不经过该区域的被测物体不该区域的被测物体不会引起光电开关产生会引起光电开关产生开关信号。开关信号。检测距离检测距离集发射、接收器集发射、接收器于一身于一身 反射镜反射镜反射型反射型光电开光电开关集光发

4、射器和光接受器关集光发射器和光接受器于一体，与反射镜相对安于一体，与反射镜相对安装配合使用。反射镜使用装配合使用。反射镜使用偏光三角棱镜，能将发射偏光三角棱镜，能将发射器发出的光转变成偏振光器发出的光转变成偏振光反射回去，光接收器表面反射回去，光接收器表面覆盖一层偏光透镜，只能覆盖一层偏光透镜，只能接受反射镜反射回来的偏接受反射镜反射回来的偏振光。振光。反射板反射镜反射镜被测物体偏振光偏振光发射光发射光 塑料塑料瓶的反射瓶的反射光不是偏光不是偏振光，不振光，不会引起报会引起报警。警。摆放错误检测摆放错误检测遮光检测遮光检测漫反射光线反射光线被检测物体光发射器和光接受器发射光线 漫反射型漫反射型

5、光电开关光电开关集光集光发射器和光接发射器和光接受器于一体。受器于一体。当被测物体经当被测物体经过该光电开关过该光电开关时，发射器发时，发射器发出的光线经被出的光线经被测物体表面反测物体表面反射由接受器接射由接受器接受，于是产生受，于是产生开关信号。开关信号。额定距离额定距离电源电源指示指示信号信号指示指示灵敏度调节电位器灵敏度调节电位器加工控制加工控制 齿 盘 每齿 盘 每转过一个齿，转过一个齿，光电断续器就光电断续器就输出一个脉冲。输出一个脉冲。通过脉冲频率通过脉冲频率的测量或脉冲的测量或脉冲计数，即可获计数，即可获得齿盘转速和得齿盘转速和角位移。角位移。请写出转速与频率的关系式请写出转速

6、与频率的关系式n= ？n机械手定位机械手定位 保护管内保护管内为高温为高温光纤光纤低温低温光纤光纤反射型反射型遮断型遮断型反射镜反射型反射镜反射型标志孔标志孔电路板标志检测电路板标志检测 当光纤发出当光纤发出的光穿过标志孔的光穿过标志孔时，若无反射，时，若无反射，说明电路板方向说明电路板方向放置正确。放置正确。 光纤光纤 耦合器耦合器传输光纤传输光纤出射光纤出射光纤光纤传感器组件外形及放大器的安装示意光纤传感器组件外形及放大器的安装示意 光纤传感器组件光纤传感器组件 光纤传感器调整 将一只将一只380V交流接触器线圈与交流交流接触器线圈与交流毫安表串联后，接到机床用控制变压器毫安表串联后，接到

7、机床用控制变压器的的36V交流电压源上，如图交流电压源上，如图4-1所示。这所示。这时毫安表的示值约为几十毫安。用手慢时毫安表的示值约为几十毫安。用手慢慢将接触器的活动铁心（称为衔铁）往慢将接触器的活动铁心（称为衔铁）往下按，我们会发现毫安表的读数逐渐减下按，我们会发现毫安表的读数逐渐减小。当衔铁与固定铁心之间的气隙等于小。当衔铁与固定铁心之间的气隙等于零时，毫安表的读数只剩下十几毫安。零时，毫安表的读数只剩下十几毫安。 220V准备工作准备工作F F 当电涡流线当电涡流线圈与金属板的距圈与金属板的距离离x 减小时，电减小时，电涡流线圈的等效涡流线圈的等效电感电感L 减小，等减小，等效电阻效电

8、阻R 增大。增大。感抗感抗XL 的变化比的变化比 R 的变化的变化 大大 得得 多，流过电涡流多，流过电涡流线圈的电流线圈的电流 i1 增增大。大。 的的 食食 物。物。交变磁场交变磁场各类接近开关的图形符号 电感接近开关在生产线的应用1 1、原点接近开关是一个无触点的电感式接近传原点接近开关是一个无触点的电感式接近传感器，用来提供直线运动的起始点信号。感器，用来提供直线运动的起始点信号。2、左、右极限开关均是有触点的微动开关，用来提供越程、左、右极限开关均是有触点的微动开关，用来提供越程故障时的保护信号：当滑动溜板在运动中越过左或右极限位故障时的保护信号：当滑动溜板在运动中越过左或右极限位置

9、时，极限开关会动作，从而向系统发出越程故障信号。置时，极限开关会动作，从而向系统发出越程故障信号。 电感接近开关在生产线的应用2供料单元中，为了检测待加工工供料单元中，为了检测待加工工件是否金属材料，在供料管底座件是否金属材料，在供料管底座侧面安装了一个电感式传感器，侧面安装了一个电感式传感器，如图所示如图所示1、增量式编码器（相对式编码器）转轴转轴盘码及盘码及狭缝狭缝光敏元件光敏元件光栏板及辨向用的光栏板及辨向用的A、B狭狭缝缝LEDABC零位标志零位标志光电编码器-增量式 在上图的码盘里在上图的码盘里圈，还有一根圈，还有一根狭缝狭缝C，每转能产生一个脉冲，每转能产生一个脉冲，该脉冲信号又称

10、该脉冲信号又称“一一转信号转信号”或零标志脉或零标志脉冲，作为测量的起始冲，作为测量的起始基准。基准。增量式光电编码器增量式光电编码器的测量精度取决于的测量精度取决于它所能分辨的最小它所能分辨的最小角度，而这与码盘角度，而这与码盘圆周上的狭缝条纹圆周上的狭缝条纹数数n 有关。有关。相对式光电编码器相对式光电编码器-位置和方向的判断位置和方向的判断 光电编码器的光栏光电编码器的光栏板上有板上有A组与组与B组两组狭组两组狭缝，彼此错开缝，彼此错开1/4节距，节距，两组狭缝相对应的光敏两组狭缝相对应的光敏元件所产生的信号元件所产生的信号A、 B彼此相差彼此相差90 相位，用于相位，用于辩向。当编码正

11、转时，辩向。当编码正转时，A信号超前信号超前B信号信号90 ；当；当码盘反转时，码盘反转时，B信号超前信号超前A信号信号90 。 辨向信号和零标志辨向信号和零标志 滚珠丝杠螺母滚珠丝杠螺母副、齿轮副、齿轮- -齿条副齿条副等传动机构能够等传动机构能够将旋转运动转换将旋转运动转换成直线运动。但成直线运动。但应设法消除传导应设法消除传导过程产生的间隙过程产生的间隙误差。误差。 齿距齿距齿条齿条齿轮齿轮 x 滚珠丝杠螺母滚珠丝杠螺母副能够将减小传副能够将减小传动磨檫力，延长动磨檫力，延长使用寿命，减小使用寿命，减小间隙误差。间隙误差。 螺母螺母丝杠丝杠x 设：螺距设：螺距t=4mm，丝杠在，丝杠在4

12、s时间里转动了时间里转动了10圈，圈，求：丝杠的平均转速求：丝杠的平均转速n(r/min)及螺母移动了多少毫及螺母移动了多少毫米？螺母的平均速度米？螺母的平均速度v又为多少？又为多少？ 螺母螺母丝杠丝杠螺距螺距x=？N=10圈圈 在间接测量在间接测量中，多使用旋转式中，多使用旋转式位置传感器。测量位置传感器。测量到的回转运动参数到的回转运动参数仅仅是中间值，但仅仅是中间值，但可由这中间值再推可由这中间值再推算出与之关联的移算出与之关联的移动部件的直线位移动部件的直线位移间接测量须使用丝间接测量须使用丝杠杠- -螺母、齿轮螺母、齿轮- -齿齿条等传动机构。条等传动机构。 工作台工作台丝杠丝杠编码

13、器编码器进给电机进给电机 xT 编码器每转产生编码器每转产生 N 个脉冲，在个脉冲，在T 时间段内有时间段内有 m1 个脉冲产生，则转速个脉冲产生，则转速（r/min)为为 ：n = 60m1/（NT） m1时钟脉冲时钟脉冲fc 编码器输出脉冲编码器输出脉冲 m2 编码器每转产生编码器每转产生 N 个脉冲，用已知个脉冲，用已知频率频率fc作为时钟，填充到编码器输出的两作为时钟，填充到编码器输出的两个相邻脉冲之间的脉冲数为个相邻脉冲之间的脉冲数为m2 ，则转速，则转速(r/min)为为 n = 60fc / （Nm2 ） 设：螺距设：螺距t=4mm，丝杠在，丝杠在4s时间里转动了时间里转动了10

14、圈，求：圈，求：螺母移动了多少毫米？如果丝杠与编码器同轴连接，螺母移动了多少毫米？如果丝杠与编码器同轴连接，编码器分辨率为编码器分辨率为1024，则能测出多少个脉冲信号？，则能测出多少个脉冲信号？ 螺母螺母丝杠丝杠螺距螺距x=？N=10圈圈 绝对式码盘与增量绝对式码盘与增量式码盘有何区别？式码盘有何区别？10码道光电绝对式码盘码道光电绝对式码盘 绝对式编码器按照绝对式编码器按照角度直接进行编码，角度直接进行编码，可直接把被测转角用可直接把被测转角用数字代码表示出来。数字代码表示出来。根据内部结构和检测根据内部结构和检测方式有接触式、光电方式有接触式、光电式等形式。式等形式。 4 4位二进制位二

15、进制码盘码盘 +5V +5V输入输入 公共码道公共码道 最小分辨角度为最小分辨角度为 =360/2n 安装套安装套 1. 1.编码器编码器的套式安装的套式安装安装轴安装轴1 1绝对式编码器绝对式编码器 2电动机电动机 3转轴转轴 4转盘转盘 5工件工件 6刀具刀具 设该增量式光电编码器设该增量式光电编码器的参数为的参数为1024 1024 p/rp/r，大、小，大、小皮带轮的传动比为皮带轮的传动比为5 5，若希望，若希望当加工好元件当加工好元件1 1后紧接着加工后紧接着加工元件元件8 8，则应等待编码器，则应等待编码器给出给出多少脉冲数时，多少脉冲数时，电动机停转？电动机停转？电动机转动了多少分之几圈？电动机转动了多少分之几圈？