篇一：零部件检验工位各传感器检测台价格清单
零部件检验工位各传感器检测台价格清单
篇二：哈工大制造系统自动化大作业-零件检测
设计说明书
一、设计任务
1、零件结构图
图1.零件结构图
2、设计要求
（1）孔是否已加工？
（2）面A和B是否已加工？
（3）孔φ15±0.01精度是否满足要求？
（4）凸台外径φ40±0.012精度是否满足要求？
（5）零件质量20±0.01kg是否满足要求？
（6）产品标签（白色）是否帖正或漏帖？
（7）如果不合格将其剔除到次品箱；
（8）对合格产品和不合格产品进行计数。
3、工作量
（1）设计一套检测装置，能完成所有检测内容；
（2）说明书一份，说明各个检测内容采用什么传感器，如何实现；
（3）自动检测流程图一份。
4、设计内容及说明
要求将检测装置画出，能完成所有检测内容；在完成自动检测功能的基础上，要求费用最少，以提高经济效益；检测装置结构简单可靠、易于加工和实现；自动检测流程图要求详细正确。
二、设计方案
根据设计要求，该自动检测生产线应具备形状识别（检测圆孔和平面是否加工）、孔径检测、凸台外径检测、质量检测、标识检测等功能，故初步设计该生产线应具有5道检测工序。在每个检测工位上都对应有一个废品下料工位，将不合格品剔除到废品传送带上，同时最后还要对合格产品和不合格产品进行计数，故初步预计该生产线共有12个工位（5道检测工位、5道废品下料工位和2道计数工位）。所有这些工位均匀分布于检测线上(以便准确定位)。整个检测线应用机电一体化技术，综合控制各道工序的检测工作，包括零件的搬移、检测设备的动作、数据连接、检测结果处理、不合格工件的下料处理等。检测生产线线基本结构如图2所示：
图2.零件质量检测系统基本结构图
1、判断孔和平面A、B是否加工的方案
由于设计要求中只要求检测孔和平面是否被加工，而无需检测它们的大小和精度，因而可采用价格相对低廉的光电传感器进行检测，其检测方法如图3所示。
图3.光电开关检测原理 图4.面A、B未加工时零件的形状
(a)检测光电传感器检测孔是否加工 (b)检测光电传感器检测平面A、B是否加工
图5.检测光电传感器检测孔和平面是否加工原理图
具体的检测原理图如图5.所示。在图5(a)中，当光电传感器发出的光通过孔时，孔下方的信号接收装置就能够接受到光信号，进而转换为电信号，从而判断是否孔是否已加工。在图5(b)中，若工件面A或面B未加工(即零件下部为圆盘形状，如图4.所示)，则光电传感器发出的光信号无法被工件下方的传感器接收到，从而判断工件面A或面B未加工，若工件的表面A及面B都已加工，则工件A、B两侧下方的传感器都能够接收到光信号，从而转换为电信号，进而判断面A、B都已加工。
因此，在检测工位1上按一定的位置要求放置3个光电传感器，就可以检测孔和平面A、B是否已加工。
2、孔径精度的检测方案
图6.三点式平均直径测定原理
孔径精度的测量原理如图6所示，采用三点式平均直径测定原理进行测量。具体的测量方法如下所述：设计一个类似于塞规的测定杆，在测定杆的圆周上沿半径方向放置三个电感式位移传感器，通过测定孔内径上的三个被测点W1、W2、W3测出平均圆直径。在测定杆处相隔、Ф角装上三个电感式位移传感器，用该检测器可测出间隙量y1、y2、y3。已知测定杆的半径r，则可求出：
Y1?r?y1
Y2?r?y2
Y3?r?y3
根据三点式平均直径测定原理，平均直径D0可由下式求出。
2(Y1?aY2?bY3)D0? 1?a?b
式中a、b为常数，由传感器角度、Ф决定，该测定缸最佳配置角度为=Ф=125°，取a=b=0.8717。
该测量方式测量精度比较高，同时可消除室温变化引起的误差，其精度可达到±2um，而内孔的公差要求为±10um，故该测量装置可以满足检测要求。
3、凸台外径精度的检测方案
凸台外径精度可以用CCD传感器来检测，其检测原理如图7.所示。CCD，即电荷耦合器件，是一种特殊的半导体器件和新型的固体成像器件，由一系列排列紧密的MOS电容器组成，其突出特点是以电荷作为信号。CCD 芯片上有许多光敏单元，它们可以将不同的光信号转换成电荷输出，从而形成对应原始光图像的电荷图像。当被测工件放置在线阵CCD前端时，光学系统会把被测工件成像在CCD的光敏面上。在CCD驱动信号的作用下，被测工件与背景在光强分布上的变化被反映在CCD 输出的视频信号中。利用线阵CCD测量工件直径的原理框图如图8所示，测量装置简图如图9.所示。
图7.CCD成像过程
图8.CCD测量直径原理框图
图9.用CCD测量零件直径装置简图
在视频信号中，每一个离散电压信号的大小均对应该光敏元接收到的光强，被测工件的影像大小反映在CCD输出信号中电压的高低上，即在CCD中间被工件遮挡部分对应的光敏元输出电压为低，两侧未被遮挡的光敏元输出电压为高。CCD输出的电压信号经过差动放大和滤波处理二值化后，可提取出表示影像d'大小的脉冲信号。该脉冲信号送入单片机，测出脉冲宽度，即可求得被测尺寸的大小，从而判断是否满足精度要求。由于CCD传感器能够达到比较高的测量精度，故该测量装置能够实现检测要求。
4、零件质量的检测
零件的质量可以直接采用称重传感器进行检测。
称重传感器按转换方法分为光电式、液压式、电磁力式、电容式、磁极变形式、振动式、陀螺仪式、电阻应变式等8类，以电阻应变式使用最广，此处即采用电阻应变片式称重传感器，其测量原理如图10.所示。
图10.电阻应变片式称重传感器测量原理图
将工件置于测量台上，在重力的作用下，电阻应变片发生应变，电阻发生变化。通过测量点电桥，可将力信号转换为电信号，受到不同压力或拉力时产生的电信号也随之变化，而且力与电信号的关系一般为线性关系。由于称重传感器一般的输出范围为0～20 mV，对于A/D转换或单片机的工作参数来说，不能使A/D转换和单片机正常工作，所以需要对输出的信号进行放大。由于传感器输出的为模拟信号，所以需要对其进行A/D转换为数字信号，以便单片机接收。单片机根据称重传感器输出的电信号和速度传感器输出的速度信号计算出物体的重量。
篇三：传感器与检测技术
传感器与检测技术
第一章：
1. 传感器的组成：主要由敏感元件和转换元件组成，一般还需要信号调节与转换电路，如：
放大器、振荡器、电荷放大器等。
2. 传感器的分类：
按输入量分类:位移传感器、速度传感器、温度传感器、压力传感器等，传感器以被测物理量命名；
按工作原理分类:应变式、电容式、电感式、压电式、热电式等，传感器以其工作原理命名；
按物理现象分类:结构型传感器，依赖其结构参数变化实现信息转换，特性型传感器，依赖其敏感元件物理特性的变化实现信息转换；
按能量关系分类:能量转换型传感器，将被测量的能量转换为输出量的能量；能量控制传感器：由外部供给传感器能量，而由被测量来控制输出的能量；
按输出信号分类:模拟式传感器、数字式传感器。
3. 传感器的静态特性：
线性度：非线性误差用相对误差表示；拟合方法：理论拟合，端点拟合，过零旋转拟合，端点平移拟合，最小二乘法
?H??1?Hmax?100%2yFS迟滞：正输入与反输入曲线的不重合产生迟滞，
重复性：同一方向上作全量程连续多次变动所得曲线不一致。
灵敏度与灵敏度误差：直线斜率
分辨率和阀值：传感器能检测到的最小的输入增量；传感器输入零点附近的分辨率称为阀值；
稳定性：零点漂移；
温度稳定性：温度漂移；
静态误差：????L2??H2??R2??S2
多种抗干扰能力
4. 误差的表示方法：
5. 绝对误差：绝对误差是指测量结果的测量值与被测量的真实值之间的差值。可表示为
Δ＝X-L L--真实值X--测量值
相对误差：?????m??100%?100%XL引用误差：
6.误差的性质：系统误差：系统误差是指服从某一规律（如定值、线性、多项式、周期等函数规律）的误差。它包括仪器误差、环境误差、读数误差及由于调整不良、违反操作规程所引起的误差等，系统误差的特征是出现的规律和产生的原因具有可知性。因此，可以设法消除或估计出未能消除的系统误差值。
随机误差：服从大多数统计规律的误差，随机误差的特征是出现的规律和产生的原因不具有可知性。
6. 最大引用误差和允许引用误差
7. 工业仪表常见精度等级，用精度等级来判断仪表是否合格
8. 检测技术的测量方法：直接测量、间接测量（函数关系式）、联立测量（联立方程组）
9. 偏差式测量（压力表，仪表指针的位置决定被测量量）、零位式测量（电位差计，用指
零仪表的零位指示检测系统的平衡状态、微差式测量（被测未知量与标准量相比较，取差值）
第二章：
1.单圈绕线电位器
2.线性变位器：电压分辨率，行程分辨率，产生2n-2个阶梯；视在分辨脉冲由主分辨和次分辨脉冲组成。为减小阶梯误差和分辨率，采取的措施：1.增加线圈匝数（即减小导线直径）、
2.或增加骨架直径
3.电位器的负载特性相对于空载特性的偏差为负载误差。
4.负载误差：(1-1
1+????(1???))*100% 当电刷处于行程中心位置时，负载误差最大。并且随
着负载系数的增大时，即减小负载电阻时，负载误差也随之增大。减小负载误差的方法：采用高输入阻抗放大器；或者限制电位器工作的区间来减少负载误差；或将电位器空载特性设计成某种上凸特性，即设计非线性电位器。
5.非线性电位器的空载特性曲线与线性电位器的负载特性曲线是以特性直线为镜像的。
6.电位器式电阻传感器：压力传感器、位移传感器、测小位移传感器、加速度传感器
7．应变片式电阻传感器：缺点：在大的应变状态下具有较大的非线性；输出信号弱；不适用于高温环境中（1000度以上）；应变片实际测出的只是某一面积上的平均应变。
8.金属电阻应变片敏感栅：灵敏度系数K0比较大，电阻温度系数小，电阻率大，机械强度高。
9.应变片的主要特性：横向效应、机械滞后、零漂及蠕变、应变特性、疲劳寿命、动态响应特性
10.横向效应：为减少横向效应产生的误差，一般是减少r，增大L，采用直角线栅式或箔式应变片，因为箔式应变片的截面积比栅丝大，电阻值小，电阻变化量小。
11.机械滞后：产生的原因：粘合剂性能差；过载；过热
12.零漂和蠕变：两者同时存在，蠕变值里面包含同一时间的零漂值；产生原因：在粘贴应变片时，本身被压缩或拉伸的力
13.应变极限、疲劳寿命;1.应变片的敏感栅或引线断路；应变片输出指示应变的极值l变化10%；应变片输出信号波形上出现穗状尖峰。
14.单丝自补偿法：?t??k(?s??t), ? (???0)
15．双丝自补偿法、电桥补偿法
16.应变式测力传感器（圆柱式力传感器、梁式力传感器）、应变式压力传感器（膜片式传感器）、应变式扭矩传感器、应变式加速度传感器
第三章
1.自感式传感器的计算：
气隙型：电感值：N2?0AN21L?? (?) Rm??l?r?灵敏度：
N2?0AdLLKL?????2d?(??l?r)??l?r灵敏度好
2N?0dLN?0? KL? ?? ? A ?KLAdA??l?r??l?r截面型：电感值：灵敏度：2N2?0AN2L?? Rm??l?r
灵敏度低，线性好
N2Al?0N2laL?L1?L2???0?e2Aa(?la) ll螺线管型的自感值：
?0?eN2dLdL2Kl???Aa 2dladlal灵敏度：
2.零点残余电压：产生原因：1.复阻抗不容易达到真正的平衡；2.磁化曲线的非线性产生高次波；3.各种损耗；4.分布电容的影响；5.两个传感器的完全不对称；工频干扰。
引起问题：1.零点附近灵敏度下降；2.限制分辨率提高；3.线性度差；4.堵塞有用信号 解决方法：设计与工艺上力求磁路与线圈对称；拆线圈法来调整；电路补偿。
3.测气体压力传感器：改变空气间隙长度的电感传感器压差传感器（差接电感传感器）
4.变压器式传感器的灵敏度：输出电压与衔铁位移之比。
灵敏度：1.与二次线圈匝数N2成正比；2.与激励电压幅值成正比；3.在低频时，与频率成正比。
低频时
U0?jω
2U2U?M?jω?M (?ω), R1?jωL1R1
2U2U2U?M?M?jω?M??CR1?jωL1jωL1L1 ????? U0?jω高频时：
5.桥式电路：可以调零，灵敏度低，不能判断方向，可以用来消除零点残余电压。
6.差动变压器式传感器：灵敏度高，输出既可以反映位移大小，又可以反映位移极性的测量信号。原理是把直流信号变成交流信号。
7.变压器也有零点残余误差，引起问题：1.零点附近灵敏度下降；2.限制分辨率提高；3.线性度差；4.堵塞有用信号
解决方法：1.做到磁路对称、线圈对称；2.差动整流电路，相敏检波电路；3.补偿电路法（加串联电阻，加并联电阻，加并联电容，加反馈绕组，加反馈电容）
8.影响涡流效应的因素：相互作用距离x，电阻率p，磁导率，导体厚度，电流频率
9.电涡流强度：???jh?j0et
t为趋肤深度，
??h?t ,jh?j0e
t??f?0?r???(?,1)f
10.涡流式传感器：1.测量位移，厚度，振动，转速，接近开关（X变）；2.测温度，材质（电阻率变化）；3.应力，硬度（μ变），4.金属探伤（x，ρ，μ综合）偏心振动测量
11.涡流式传感器的应用：1.位移测量：偏心、间隙、位置、倾斜、弯曲、变形、移动、振动、圆度、冲击、偏心率、冲程、宽度等等。来自不同应用领域的许多量都可归结为位移或间隙变化。2.振幅及频率的测量 3.厚度及间隙测量镀层厚度测量：利用集肤效应，镀层或箔层越薄，电涡流越小。？？？测量前，可先用电涡流测厚仪对标准厚度的镀层和铜箔作出“厚度-输出”电压的标定曲线，以便测量时对照。4.零件计数、尺寸检查、表面粗糙度测量 5.介质温度和金属表面温度测量 6.介质温度和金属表面温度测量 7.电涡流式表面探伤。
第四章：磁电式传感器是通过磁电作用将被测量(如振动、位移、转速等)转换成电信号的一种传感器。磁电感应式传感器是利用导体和磁场发生相对运动产生感应电势的；霍尔式传感器为载流半导体在磁场中有电磁效应(霍尔效应)而输出电势。
1.霍尔元件的零位误差：不加磁场时，出现的霍尔元件；原因：控制极接触不良或不对称，半导体材料的不均匀性，霍尔元件安装的位置不对称；解决方法：在1，2之间加电阻。
2.寄生直流电势：通交流控制电流时，除交流不等位电势外，存在直流电势分量。
原因：（a）控制电极与霍尔电极接触不良引起整流效应。（b）霍尔电极焊点大小不一致引起 的温差电势。
解决办法：（a）改善电极接触性能和元件的散热条件;（b）均匀散热（有效措施）
3.温度影响：输入电阻Ri（控制电流两端之间的电阻）输出电阻（霍尔电势两端输出端的电阻）
4.霍尔元件传感器输出迭加的联接：直流供电联接方式：控制极相并联；交流供电联接方式：控制极相串联。
5.霍尔元件传感器的应用举例：测量工程上大直流电流方法：旁测法，贯串法，绕线法
第六章
1.正压电效应——某些晶体或多晶陶瓷受到外力作用时，内部就产生极化现象，表面上产生符号相反的电荷的现象；
2.石英晶体：Z轴：中心轴，不产生压电效应；X轴：压电效应最为显著；Y轴：在外电场的作用下，机械形最大。
0??d?d110d140??11?D??0000?d14?2d11??00000?0?? 2.
d11??2.31?10(C/N),d14??0.73?10(C/N)。?0??D??0
?d?31
5.压电陶瓷常数：d31=-78*10^(-12)(C/N) d33=190*10^(-12)(C/N) d15=250*10^(-12)(C/N)
6.压电陶瓷的效果比较显著；
7.影响压电传感器的主要因数：1.压电材料的特性参数；2.某些压电材料的热释电效应（晶体受热时，晶体两端会产生数量相等而符号相反的电荷） 3.环境温度变化会使压电材料的压电常数d、介电常数ξ、电阻率ρ和弹性系数k等机电特性参数发生变化。
8.压电材料必须具有以下几点：转换性能（较大的压电常数）、机械性能（机械强度大，具有更宽的线性范围和高的固有振动；电性能：较高的电阻率和大的介电常数；温度和湿度稳定性要好；时间稳定性：压电特性不随时间蜕变。
9．电压放大器：其输出电压与输入电压(压电元件的输出电压)成正比；电荷放大器：其输出电压与输入电荷成正比。
10.电压放大器：高频响应非常好，要扩大低频响应范围，必须增加R来增加测量会理的时间常数；误差来源：电压灵敏度将随着电缆分布电容及传感器自身电容的变化而变化。
11.电荷放大器：具有深度电容负反馈的高增益运算放大器
12.高频时，运放K足够大，（Rf可忽略）
低频时，（Rf不可忽略）
13.压电元件串并联使用并联增加输出电荷，电容变大，时间常数大，适合测量缓慢变化的信号，以及一电荷输出的场合。
串联时，增加输出电压，电容小，时间常数小，适合测量高频信号，以及以电压的形式输出的场合。
14.压电传感器提高灵敏度的方法：一般用增加压电片数目和采用合理的连接方法也可以提高传感器的灵敏度。
第七章
1.热电式传感器：利用敏感元件的电磁参数随温度的变化而变化的特性来达到测量目的。
2.热电阻测温度：温度升高，电阻率增大，电阻增大特点：精度高，适宜测量低温
3.测温热电阻特点：电阻温度系数大，电阻率大，热容量小，具有稳定性的物理和化学性质，电阻和温度的关系最好近似于线性，容易加工，复制性好。 U0? ?QCF ?12?12 4.压电陶瓷是一种经过极化处理的人工多晶铁电体，在极化方向上压力效应最为显著。 压电陶瓷的压电常数矩：00d3100d330d150d15000??0??0?
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