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

PAGEPAGE32“制造系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)”課教案第5章自動(dòng)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(jì)及重點(diǎn)提示第5章自動(dòng)化檢測與監(jiān)控系統(tǒng)自動(dòng)檢測與監(jiān)控是現(xiàn)代自動(dòng)化系統(tǒng)的重要組成部分之一，是整個(gè)系統(tǒng)高效率正常運(yùn)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(diǎn)闡述“在線檢測”和“離線檢測”在生產(chǎn)過程中對(duì)產(chǎn)品的尺寸、形位誤差、外形等進(jìn)行連續(xù)或間斷地檢測，輸出信息供調(diào)節(jié)補(bǔ)償、減小誤差或做顯示、報(bào)警之用，稱為在線的自動(dòng)檢測；加工或裝配完成后進(jìn)行的檢測稱為離線的自動(dòng)檢測主軸回轉(zhuǎn)精度提示學(xué)生：力、位移、粗糙度、電流、功率等工程中常接觸的信號(hào)何時(shí)用？如何用？例如工程中要求對(duì)機(jī)床的主軸回轉(zhuǎn)精度提出較高要求時(shí)，該從那些方面給予保證？三要求多指標(biāo)綜合考慮5.2檢測與監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)一工作原理傳感器—>信號(hào)預(yù)處理—>計(jì)算機(jī)采集—>數(shù)字信號(hào)處理—>決策分析計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)控制下工作的一組電路，是檢測監(jiān)控計(jì)算機(jī)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(hào)放大—多路開關(guān)—采樣保持—A/D轉(zhuǎn)換—CPU本章重點(diǎn)內(nèi)容之一，是自動(dòng)檢測的基礎(chǔ)，重點(diǎn)講解講清模擬量—數(shù)字量的原理脈沖信號(hào)如何解決？工程中編碼器測速度時(shí)域分析、統(tǒng)計(jì)分析、頻域分析、智能分析和時(shí)頻分析重點(diǎn)時(shí)域分析和頻域分析，舉例：電機(jī)電流信號(hào)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(shí)域分析算法，讓學(xué)生理解何種情況下采用。舉例切削力的工程應(yīng)用，如用力信號(hào)檢測刀具磨損著重講解頻譜。簡略講大致應(yīng)用小波分析實(shí)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(jí)結(jié)構(gòu)檢測監(jiān)控級(jí)的計(jì)算機(jī)功能：①完成各檢測監(jiān)控點(diǎn)的數(shù)據(jù)的采集②通過對(duì)數(shù)據(jù)的綜合分析，完成綜合決策任務(wù)③向主計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)與各檢測監(jiān)控模塊的通訊，擴(kuò)充計(jì)算機(jī)的負(fù)載能力。以上內(nèi)容用1次課2學(xué)時(shí)講解5.3常用的檢測元件本章重點(diǎn)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(dǎo)體式射線式二傳感器特性：重點(diǎn)講解靈敏度的選擇，線性度的重要性，舉例：微量進(jìn)給工作臺(tái)壓電陶瓷微驅(qū)動(dòng)問題，結(jié)合科研講解三位移測量差動(dòng)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(diǎn)內(nèi)容，重點(diǎn)講解：應(yīng)變片位置、電橋電路、電補(bǔ)償原理、靈敏度、線性、動(dòng)特性設(shè)計(jì)上如何考慮等五計(jì)數(shù)與形狀識(shí)別闡述原理，裝配自動(dòng)線某處漏裝零件時(shí)信號(hào)狀態(tài)如何？重點(diǎn)講解工作原理講解工作原理及一般工程應(yīng)用以上內(nèi)容用1次課2學(xué)時(shí)講解5.4檢測監(jiān)控技術(shù)應(yīng)用實(shí)例簡介一鏜孔孔徑的自動(dòng)測量三點(diǎn)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(dòng)軸位置誤差以及熱位移等誤差等導(dǎo)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(gè)被測點(diǎn)W1、W2、W3測出平均圓直徑推導(dǎo)過程不要求掌握偏心量計(jì)算原理推導(dǎo)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(jìn)行切削加工時(shí)，它和其它刀具一樣存放于刀具庫中，當(dāng)需要測量時(shí)，由換刀機(jī)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(dāng)測頭接觸工件時(shí)，即發(fā)出調(diào)制紅外線信號(hào)，由機(jī)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(hào)，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(hào)進(jìn)入機(jī)床控制系統(tǒng)，記錄下此時(shí)機(jī)床各坐標(biāo)軸的位置。重點(diǎn)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(bǔ)償本節(jié)重點(diǎn)，補(bǔ)償定義、工作原理及實(shí)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(dǎo)學(xué)生主動(dòng)分析問題、解決問題圖示：測頭在計(jì)算機(jī)控制下，由參考位置進(jìn)入測量點(diǎn)，計(jì)算機(jī)記錄測量結(jié)果并進(jìn)行處理，測頭自動(dòng)復(fù)位。圖中的箭頭為測頭中心移動(dòng)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(jī)功率和聲發(fā)射信號(hào)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(dòng)化系統(tǒng)的故障診斷該部分內(nèi)容可作為選講內(nèi)容，對(duì)學(xué)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(xué)生掌握前面內(nèi)容中已有所涉及，不過多重復(fù)二故障模型故障模型常用的幾種圖示表達(dá)，學(xué)生應(yīng)有個(gè)概念性了解三故障分析方法該部分學(xué)生應(yīng)重點(diǎn)了解故障樹分析方法1故障樹分