機(jī)床監(jiān)控系統(tǒng)包含一上位機(jī)監(jiān)控電腦、多個(gè)信號(hào)采集儀、多條網(wǎng)絡(luò)連接電纜。借由每一臺(tái)信號(hào)采集儀不間斷記錄生產(chǎn)機(jī)床的運(yùn)行作業(yè)信息，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接電纜上傳至上位機(jī)監(jiān)控電腦，隨時(shí)監(jiān)控每一臺(tái)機(jī)床的作業(yè)情況。
機(jī)床監(jiān)控系統(tǒng)，適用于監(jiān)控多臺(tái)機(jī)床的作業(yè)、運(yùn)行過(guò)程，該機(jī)床監(jiān)控系統(tǒng)包含一上位機(jī)監(jiān)控電腦，多個(gè)安裝在對(duì)應(yīng)機(jī)床上的信號(hào)采集儀及網(wǎng)絡(luò)連接電纜，其特征在于：該等多臺(tái)信號(hào)采集儀分別安裝在對(duì)應(yīng)多臺(tái)該等機(jī)床上，用該等網(wǎng)絡(luò)連接電纜同該上位機(jī)監(jiān)控電腦連接。該等信號(hào)采集儀采集機(jī)床操作人員操作該等機(jī)床信息，從該等機(jī)床上采集到的一些基本數(shù)據(jù)，進(jìn)行簡(jiǎn)單處理后儲(chǔ)存起來(lái)，當(dāng)該上位機(jī)監(jiān)控電腦查詢(xún)時(shí)，用該等網(wǎng)絡(luò)連接電纜，將數(shù)據(jù)傳送上去，在該上位機(jī)監(jiān)控電腦上作最后處理，生成較直觀(guān)運(yùn)行數(shù)據(jù)或圖形。
基于光纖的光纜外徑只有0.4～3mm的傳感器適合在高精度的機(jī)床加工中使用
傳感器是一種物理裝置或生物器官，能夠探測(cè)、感受外界的信號(hào)、物理?xiàng)l件(如光、熱、濕度)或化學(xué)組成(如煙霧)，并將探知的信息傳遞給其他裝置或器官。傳感器早已滲透到諸如工業(yè)生產(chǎn)、宇宙開(kāi)發(fā)、海洋探測(cè)、環(huán)境保護(hù)、資源調(diào)查、醫(yī)學(xué)診斷、生物工程、甚至文物保護(hù)等等極其之廣泛的領(lǐng)域?？梢院敛豢鋸埖卣f(shuō)，從茫茫的太空，到浩瀚的海洋，以至各種復(fù)雜的工程系統(tǒng)，幾乎每一個(gè)現(xiàn)代化項(xiàng)目，都離不開(kāi)各種各樣的傳感器。傳感器工作原理的分類(lèi)物理傳感器應(yīng)用的是物理效應(yīng)，諸如壓電效應(yīng)，磁致伸縮現(xiàn)象，離化、極化、熱電、光電、磁電等效應(yīng)。被測(cè)信號(hào)量的微小變化都將轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。化學(xué)傳感器包括那些以化學(xué)吸附、電化學(xué)反應(yīng)等現(xiàn)象為因果關(guān)系的傳感器，被測(cè)信號(hào)量的微小變化也將轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。
檢測(cè)技術(shù)與自動(dòng)化裝置是將自動(dòng)化、電子、計(jì)算機(jī)、控制工程、信息處理、機(jī)械等多種學(xué)科、多種技術(shù)融合為一體并綜合運(yùn)用的符合技術(shù)，廣泛應(yīng)用于交通、電力、冶金、化工、建材等各領(lǐng)域自動(dòng)化裝備及生產(chǎn)自動(dòng)化過(guò)程。檢測(cè)技術(shù)與自動(dòng)化裝置的研究與應(yīng)用，不僅具有重要的理論意義，符合當(dāng)前及今后相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)我國(guó)科技發(fā)展的戰(zhàn)略，而且緊密結(jié)合國(guó)民經(jīng)濟(jì)的實(shí)際情況，對(duì)促進(jìn)企業(yè)技術(shù)進(jìn)步、傳統(tǒng)工業(yè)技術(shù)改造和鐵路技術(shù)裝備的現(xiàn)代化有著重要的意義。
利用由Fraunhofer IPT研究所研發(fā)設(shè)計(jì)的間距檢測(cè)傳感器，能夠在多個(gè)不同的檢測(cè)位置同時(shí)完成對(duì)被加工零件的形狀和位置誤差的納米級(jí)精度檢測(cè)。這種技術(shù)在航空航天、汽車(chē)制造、印刷機(jī)械制造和光學(xué)設(shè)備制造領(lǐng)域中都能夠得到很好的應(yīng)用。
這種檢測(cè)技術(shù)適合于那些傳統(tǒng)檢測(cè)解決方案因安裝使用空間有限，以及傳統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)無(wú)法滿(mǎn)足檢測(cè)精度的場(chǎng)合。這種傳感器的檢測(cè)頻率很高，檢測(cè)誤差明顯的小于高精度檢測(cè)儀，能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)床和設(shè)備在超精密級(jí)范圍內(nèi)的在線(xiàn)檢測(cè)，如機(jī)床運(yùn)動(dòng)軸和導(dǎo)軌移動(dòng)的監(jiān)控以及傳動(dòng)軸的監(jiān)控。
Fraunhofer研究所研發(fā)的這種檢測(cè)系統(tǒng)基于短波激光干涉原理，主要由兩個(gè)相干性激光部件組成。其中的第一個(gè)是純光學(xué)的全光纖技術(shù)元件(SLD1)，第二個(gè)則是Michelson激光干涉器(SLD2)。這種檢測(cè)儀器的檢測(cè)距離大約為500μm,清晰度達(dá)1nm的檢測(cè)范圍約80μm.
IPT是為手機(jī)用戶(hù)提供多媒體信息留言的應(yīng)用程序。它的主要作用是在需要快速響應(yīng)，協(xié)同工作的時(shí)候，發(fā)送方用戶(hù)可以通過(guò)IPT系統(tǒng)，使用語(yǔ)音、文字、信息等多種方式與他人或者系統(tǒng)快速進(jìn)行溝通。IPT具備新消息提示設(shè)置，對(duì)方狀態(tài)顯示，可通過(guò)接收短信息等方式提醒接收方用戶(hù)，接收者可以在方便或網(wǎng)絡(luò)暢通的時(shí)候接收、查看發(fā)送方發(fā)出的信息記錄，保證使用者事無(wú)疏漏，提升溝通效率。
Fraunhofer IPT研究所研發(fā)的這個(gè)系統(tǒng)是基于激光短相干的工作原理，其主要部件為兩個(gè)相干性激光部件單元，其中的第一個(gè)是純光學(xué)的全光纖技術(shù)元件(SLD1)，第二個(gè)則是Michelson激光干涉器(SLD2)這種傳感器用光波電纜(LWL)連接，電纜的外徑尺寸為0.4~3mm.對(duì)于剛性要求較高的傳感器，可以將其安裝在CFK或鎳鈦復(fù)合材料的金屬殼中。
最后，將兩種信號(hào)在Michelson干涉器中進(jìn)行解碼。微型傳感器和檢測(cè)裝置集式在一起而檢測(cè)結(jié)果的最終評(píng)判裝置無(wú)需安裝在檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)。另外，這種檢測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)還允許在一個(gè)檢測(cè)評(píng)判單元中使用多個(gè)檢測(cè)傳感器。利用光纖轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)可以快捷方便地在各個(gè)傳感器之間進(jìn)行切換。
由此在Michelson干涉器中而得到的光柵圖將用CCD電荷耦合式攝像機(jī)進(jìn)行解碼，利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行下一步的數(shù)據(jù)處理。檢測(cè)間距和檢測(cè)范圍取決于傳感器信號(hào)(焦距)和折光鏡的角度以及其與激光射束之間的間距。與其他的檢測(cè)系統(tǒng)相比較，這種檢測(cè)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)在于它沒(méi)有類(lèi)似于線(xiàn)性調(diào)節(jié)器或壓電發(fā)生器之類(lèi)的區(qū)別檔位的機(jī)械零部件。
CCD電荷耦合式攝像機(jī)的特性解碼
CCD,英文全稱(chēng)：Charge-coupled Device,中文全稱(chēng)：電荷耦合元件?？梢苑Q(chēng)為CCD圖像傳感器。CCD是一種半導(dǎo)體器件，能夠把光學(xué)影像轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)。 CCD上植入的微小光敏物質(zhì)稱(chēng)作像素(Pixel)。一塊CCD上包含的像素?cái)?shù)越多，其提供的畫(huà)面分辨率也就越高。CCD的作用就像膠片一樣，但它是把圖像像素轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。CCD上有許多排列整齊的電容，能感應(yīng)光線(xiàn)，并將影像轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號(hào)。經(jīng)由外部電路的控制，每個(gè)小電容能將其所帶的電荷轉(zhuǎn)給它相鄰的電容。CCD的加工工藝有兩種，一種是TTL工藝，一種是CMOS工藝，前者是毫安級(jí)的耗電量，而后者是微安級(jí)的耗電量。TTL工藝下的CCD成像質(zhì)量要優(yōu)于CMOS工藝下的CCD.CCD廣泛用于工業(yè)，醫(yī)療、民用產(chǎn)品。
當(dāng)被測(cè)物體進(jìn)入到檢查范圍之內(nèi)后，將會(huì)產(chǎn)生一個(gè)由CCD電荷耦合式攝像機(jī)解碼的固有特征干涉光樣本。利用干涉信號(hào)的橫向位置在CCD芯片中對(duì)被測(cè)物體的間距進(jìn)行補(bǔ)償，并把間距調(diào)節(jié)量換算成圖像的像素點(diǎn)數(shù)。
想要經(jīng)濟(jì)地處理能源和資源問(wèn)題，機(jī)床和設(shè)備就必須在連續(xù)的使用過(guò)程中被監(jiān)控。為此，一種易于集成的傳感器技術(shù)便成為及時(shí)進(jìn)行機(jī)床和設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)，保證產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量，避免停機(jī)故障和改善生產(chǎn)過(guò)程穩(wěn)定性的關(guān)鍵因素。
高精度的生產(chǎn)過(guò)程監(jiān)控需要直接來(lái)自生產(chǎn)過(guò)程的數(shù)據(jù)作為保障，這些數(shù)據(jù)應(yīng)該由那些安裝在機(jī)床設(shè)備上的傳感器來(lái)提供。而負(fù)責(zé)這種檢測(cè)監(jiān)控任務(wù)的傳感器大多數(shù)都是光纖傳感器，即有著極高檢測(cè)精度得微型化光纖傳感器，使其能夠方便得集成在機(jī)床、設(shè)備和檢測(cè)儀器中，能夠很好得完成監(jiān)控和數(shù)據(jù)傳輸?shù)娜蝿?wù)。
基于光纖的光纜外徑只有0.4～3mm的傳感器適合在高精度的機(jī)床加工中使用
利用由Fraunhofer IPT研究所研發(fā)設(shè)計(jì)的間距檢測(cè)傳感器，能夠在多個(gè)不同的檢測(cè)位置同時(shí)完成對(duì)被加工零件的形狀和位置誤差的納米級(jí)精度檢測(cè)。這種技術(shù)在航空航天、汽車(chē)制造、印刷機(jī)械制造和光學(xué)設(shè)備制造領(lǐng)域中都能夠得到很好的應(yīng)用。
這種檢測(cè)技術(shù)適合于那些傳統(tǒng)檢測(cè)解決方案因安裝使用空間有限，以及傳統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)無(wú)法滿(mǎn)足檢測(cè)精度的場(chǎng)合。這種傳感器的檢測(cè)頻率很高，檢測(cè)誤差明顯的小于高精度檢測(cè)儀，能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)床和設(shè)備在超精密級(jí)范圍內(nèi)的在線(xiàn)檢測(cè)，如機(jī)床運(yùn)動(dòng)軸和導(dǎo)軌移動(dòng)的監(jiān)控以及傳動(dòng)軸的監(jiān)控。
Fraunhofer研究所研發(fā)的這種檢測(cè)系統(tǒng)基于短波激光干涉原理，主要由兩個(gè)相干性激光部件組成。其中的第一個(gè)是純光學(xué)的全光纖技術(shù)元件(SLD1)，第二個(gè)則是Michelson激光干涉器(SLD2)。這種檢測(cè)儀器的檢測(cè)距離大約為500μm,清晰度達(dá)1nm的檢測(cè)范圍約80μm.
Fraunhofer IPT研究所研發(fā)的這個(gè)系統(tǒng)是基于激光短相干的工作原理，其主要部件為兩個(gè)相干性激光部件單元，其中的第一個(gè)是純光學(xué)的全光纖技術(shù)元件(SLD1)，第二個(gè)則是Michelson激光干涉器(SLD2)這種傳感器用光波電纜(LWL)連接，電纜的外徑尺寸為0.4~3mm.對(duì)于剛性要求較高的傳感器，可以將其安裝在CFK或鎳鈦復(fù)合材料的金屬殼中。
最后，將兩種信號(hào)在Michelson干涉器中進(jìn)行解碼。微型傳感器和檢測(cè)裝置集式在一起而檢測(cè)結(jié)果的最終評(píng)判裝置無(wú)需安裝在檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)。另外，這種檢測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)還允許在一個(gè)檢測(cè)評(píng)判單元中使用多個(gè)檢測(cè)傳感器。利用光纖轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)可以快捷方便地在各個(gè)傳感器之間進(jìn)行切換。
由此在Michelson干涉器中而得到的光柵圖將用CCD電荷耦合式攝像機(jī)進(jìn)行解碼，利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行下一步的數(shù)據(jù)處理。檢測(cè)間距和檢測(cè)范圍取決于傳感器信號(hào)(焦距)和折光鏡的角度以及其與激光射束之間的間距。與其他的檢測(cè)系統(tǒng)相比較，這種檢測(cè)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)在于它沒(méi)有類(lèi)似于線(xiàn)性調(diào)節(jié)器或壓電發(fā)生器之類(lèi)的區(qū)別檔位的機(jī)械零部件。
CCD電荷耦合式攝像機(jī)的特性解碼
當(dāng)被測(cè)物體進(jìn)入到檢查范圍之內(nèi)后，將會(huì)產(chǎn)生一個(gè)由CCD電荷耦合式攝像機(jī)解碼的固有特征干涉光樣本。利用干涉信號(hào)的橫向位置在CCD芯片中對(duì)被測(cè)物體的間距進(jìn)行補(bǔ)償，并把間距調(diào)節(jié)量換算成圖像的像素點(diǎn)數(shù)。
由數(shù)據(jù)匹配儀器和傳感器構(gòu)成的整套系統(tǒng)由Fraunhofer IPT研究所在A(yíng)chen建立的Fionec有限責(zé)任公司進(jìn)行生產(chǎn)和銷(xiāo)售。
在這個(gè)系統(tǒng)中，旋轉(zhuǎn)的回轉(zhuǎn)體零部件的圓度和圓跳動(dòng)對(duì)檢測(cè)的精度、噪聲和整個(gè)系統(tǒng)的磨損有著重要的影響，源于它們的錯(cuò)誤信號(hào)應(yīng)在生產(chǎn)加工過(guò)程中及時(shí)的予以識(shí)別并排除，其中包括機(jī)床重要的零部件，如輸出軸、轉(zhuǎn)子、主軸、軋輥(支撐輥和工作輥)和導(dǎo)向輥。在這些回轉(zhuǎn)體零件上應(yīng)安裝傳感器，以便采集重要的生產(chǎn)過(guò)程數(shù)據(jù)，及時(shí)地采取必要措施。
在這種檢測(cè)方法中，旋轉(zhuǎn)零部件工作時(shí)在外力作用下可能產(chǎn)生的變形(可在多個(gè)不同的檢測(cè)點(diǎn)對(duì)旋轉(zhuǎn)零部件在外力作用下的變形進(jìn)行檢測(cè))，在生產(chǎn)工作過(guò)程中出現(xiàn)的旋轉(zhuǎn)零部件表面磨損和形狀磨損(剝離、粘附、表面擠壓碎裂和摩擦)等可以是重要的被檢測(cè)參數(shù)。
這種技術(shù)可以直接應(yīng)用于如印刷領(lǐng)域中，在這個(gè)領(lǐng)域中，軋輥類(lèi)零部件的圓度和圓跳動(dòng)誤差對(duì)印刷品的質(zhì)量有著直接的影響。另一個(gè)可以直接采用這種檢測(cè)技術(shù)的領(lǐng)域是軋輥生產(chǎn)企業(yè)，因?yàn)檫@個(gè)領(lǐng)域中需要對(duì)生產(chǎn)光導(dǎo)塑料薄膜軋輥表面的微觀(guān)結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測(cè)。
在這種情況下，利用光纖傳導(dǎo)的間距檢測(cè)傳感器在多個(gè)檢測(cè)點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)是非常合適的，因?yàn)檫@些檢測(cè)傳感器的安裝所需的空間很小(微型傳感器)，采用的是非接觸式檢測(cè)，不會(huì)對(duì)被測(cè)表面帶來(lái)?yè)p害，在傳感器和被測(cè)物體之間沒(méi)有相互作用和影響。
