光纖間距傳感器實現(xiàn)機床監(jiān)控

該機床監(jiān)控系統(tǒng)包含一上位機監(jiān)控電腦、多個信號采集儀、多條網(wǎng)絡(luò)連接電纜。借由每一臺信號采集儀不間斷記錄生產(chǎn)機床的運行作業(yè)信息，并通過網(wǎng)絡(luò)連接電纜上傳至上位機監(jiān)控電腦，隨時監(jiān)控每一臺機床的作業(yè)情況，也相當于監(jiān)控了機床操作人員，方便企業(yè)對機床的生產(chǎn)效率及機床操作人員進行輕松、有效的管理。

　　機床監(jiān)控系統(tǒng)，適用于監(jiān)控多臺機床的作業(yè)、運行過程，該機床監(jiān)控系統(tǒng)包含一上位機監(jiān)控電腦，多個安裝在對應(yīng)機床上的信號采集儀及網(wǎng)絡(luò)連接電纜，其特征在于：該等多臺信號采集儀分別安裝在對應(yīng)多臺該等機床上，用該等網(wǎng)絡(luò)連接電纜同該上位機監(jiān)控電腦連接。該等信號采集儀采集機床操作人員操作該等機床信息，從該等機床上采集到的一些基本數(shù)據(jù)，進行簡單處理后儲存起來，當該上位機監(jiān)控電腦查詢時，用該等網(wǎng)絡(luò)連接電纜，將數(shù)據(jù)傳送上去，在該上位機監(jiān)控電腦上作最后處理，生成較直觀運行數(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、感受外界的信號、物理條件(如光、熱、濕度)或化學組成(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)、宇宙開發(fā)、海洋探測、環(huán)境保護、資源調(diào)查、醫(yī)學診斷、生物工程、甚至文物保護等等極其之廣泛的領(lǐng)域?？梢院敛豢鋸埖卣f，從茫茫的太空，到浩瀚的海洋，以至各種復雜的工程系統(tǒng)，幾乎每一個現(xiàn)代化項目，都離不開各種各樣的傳感器。傳感器工作原理的分類物理傳感器應(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)。被測信號量的微小變化都將轉(zhuǎn)換成電信號?；瘜W傳感器包括那些以化學吸附、電化學反應(yīng)等現(xiàn)象為因果關(guān)系的傳感器，被測信號量的微小變化也將轉(zhuǎn)換成電信號。

　　檢測技術(shù)與自動化裝置是將自動化、電子、計算機、控制工程、信息處理、機械等多種學科、多種技術(shù)融合為一體并綜合運用的符合技術(shù)，廣泛應(yīng)用于交通、電力、冶金、化工、建材等各領(lǐng)域自動化裝備及生產(chǎn)自動化過程。檢測技術(shù)與自動化裝置的研究與應(yīng)用，不僅具有重要的理論意義，符合當前及今后相當長時期內(nèi)我國科技發(fā)展的戰(zhàn)略，而且緊密結(jié)合國民經(jīng)濟的實際情況，對促進企業(yè)技術(shù)進步、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)計的間距檢測傳感器，能夠在多個不同的檢測位置同時完成對被加工零件的形狀和位置誤差的納米級精度檢測。這種技術(shù)在航空航天、汽車制造、印刷機械制造和光學設(shè)備制造領(lǐng)域中都能夠得到很好的應(yīng)用。

　　這種檢測技術(shù)適合于那些傳統(tǒng)檢測解決方案因安裝使用空間有限，以及傳統(tǒng)檢測技術(shù)無法滿足檢測精度的場合。這種傳感器的檢測頻率很高，檢測誤差明顯的小于高精度檢測儀，能夠實現(xiàn)機床和設(shè)備在超精密級范圍內(nèi)的在線檢測，如機床運動軸和導軌移動的監(jiān)控以及傳動軸的監(jiān)控。

　　Fraunhofer研究所研發(fā)的這種檢測系統(tǒng)基于短波激光干涉原理，主要由兩個相干性激光部件組成。其中的第一個是純光學的全光纖技術(shù)元件(SLD1)，第二個則是Michelson激光干涉器(SLD2)。這種檢測儀器的檢測距離大約為500μm,清晰度達1nm的檢測范圍約80μm.

　　IPT是為手機用戶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)同工作的時候，發(fā)送方用戶可以通過IPT系統(tǒng)，使用語音、文字、信息等多種方式與他人或者系統(tǒng)快速進行溝通。IPT具備新消息提示設(shè)置，對方狀態(tài)顯示，可通過接收短信息等方式提醒接收方用戶，接收者可以在方便或網(wǎng)絡(luò)暢通的時候接收、查看發(fā)送方發(fā)出的信息記錄，保證使用者事無疏漏，提升溝通效率。

　　Fraunhofer IPT研究所研發(fā)的這個系統(tǒng)是基于激光短相干的工作原理，其主要部件為兩個相干性激光部件單元，其中的第一個是純光學的全光纖技術(shù)元件(SLD1)，第二個則是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.對于剛性要求較高的傳感器，可以將其安裝在CFK或鎳鈦復合材料的金屬殼中。

　　最后，將兩種信號在Michelson干涉器中進行解碼。微型傳感器和檢測裝置集式在一起而檢測結(jié)果的最終評判裝置無需安裝在檢測現(xiàn)場。另外，這種檢測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)還允許在一個檢測評判單元中使用多個檢測傳感器。利用光纖轉(zhuǎn)換開關(guān)可以快捷方便地在各個傳感器之間進行切換。

　　由此在Michelson干涉器中而得到的光柵圖將用CCD電荷耦合式攝像機進行解碼，利用計算機進行下一步的數(shù)據(jù)處理。檢測間距和檢測范圍取決于傳感器信號(焦距)和折光鏡的角度以及其與激光射束之間的間距。與其他的檢測系統(tǒng)相比較，這種檢測系統(tǒng)的優(yōu)點在于它沒有類似于線性調(diào)節(jié)器或壓電發(fā)生器之類的區(qū)別檔位的機械零部件。

　　CCD電荷耦合式攝像機的特性解碼

　　CCD,英文全稱：Charge-coupled Device,中文全稱：電荷耦合元件?？梢苑Q為CCD圖像傳感器。CCD是一種半導體器件，能夠把光學影像轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號。 CCD上植入的微小光敏物質(zhì)稱作像素(Pixel)。一塊CCD上包含的像素數(shù)越多，其提供的畫面分辨率也就越高。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。CCD上有許多排列整齊的電容，能感應(yīng)光線，并將影像轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號。經(jīng)由外部電路的控制，每個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，前者是毫安級的耗電量，而后者是微安級的耗電量。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。

　　當被測物體進入到檢查范圍之內(nèi)后，將會產(chǎn)生一個由CCD電荷耦合式攝像機解碼的固有特征干涉光樣本。利用干涉信號的橫向位置在CCD芯片中對被測物體的間距進行補償，并把間距調(diào)節(jié)量換算成圖像的像素點數(shù)。

　　想要經(jīng)濟地處理能源和資源問題，機床和設(shè)備就必須在連續(xù)的使用過程中被監(jiān)控。為此，一種易于集成的傳感器技術(shù)便成為及時進行機床和設(shè)備維護保養(yǎng)，保證產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量，避免停機故障和改善生產(chǎn)過程穩(wěn)定性的關(guān)鍵因素。

　　高精度的生產(chǎn)過程監(jiān)控需要直接來自生產(chǎn)過程的數(shù)據(jù)作為保障，這些數(shù)據(jù)應(yīng)該由那些安裝在機床設(shè)備上的傳感器來提供。而負責這種檢測監(jiān)控任務(wù)的傳感器大多數(shù)都是光纖傳感器，即有著極高檢測精度得微型化光纖傳感器，使其能夠方便得集成在機床、設(shè)備和檢測儀器中，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床加工中使用

　　利用由Fraunhofer IPT研究所研發(fā)設(shè)計的間距檢測傳感器，能夠在多個不同的檢測位置同時完成對被加工零件的形狀和位置誤差的納米級精度檢測。這種技術(shù)在航空航天、汽車制造、印刷機械制造和光學設(shè)備制造領(lǐng)域中都能夠得到很好的應(yīng)用。

　　這種檢測技術(shù)適合于那些傳統(tǒng)檢測解決方案因安裝使用空間有限，以及傳統(tǒng)檢測技術(shù)無法滿足檢測精度的場合。這種傳感器的檢測頻率很高，檢測誤差明顯的小于高精度檢測儀，能夠實現(xiàn)機床和設(shè)備在超精密級范圍內(nèi)的在線檢測，如機床運動軸和導軌移動的監(jiān)控以及傳動軸的監(jiān)控。