光纤间距传感器实现机床监控

1、光纤间距传感器实现机床监控    该机床监控系统包含一上位机监控电脑、多个信号采集仪、多条网络连接电缆。借由每一台信号采集仪不间断记录生产机床的运行作业信息，并通过网络连接电缆上传至上位机监控电脑，随时监控每一台机床的作业情况，也相当于监控了机床操作人员，方便企业对机床的生产效率及机床操作人员进行轻松、有效的管理。机床监控系统，适用于监控多台机床的作业、运行过程，该机床监控系统包含一上位机监控电脑，多个安装在对应机床上的信号采集仪及网络连接电缆，其特征在于：该等多台信号采集仪分别安装在对应多台该等机床上，用该等网络连接电缆同该上位机监控电脑连接。该等信号

2、采集仪采集机床操作人员操作该等机床信息，从该等机床上采集到的一些基本数据，进行简单处理后储存起来，当该上位机监控电脑查询时，用该等网络连接电缆，将数据传送上去，在该上位机监控电脑上作最后处理，生成较直观运行数据或图形。 基于光纤的光缆外径只有0.43mm的传感器适合在高精度的机床加工中使用传感器是一种物理装置或生物器官，能够探测、感受外界的信号、物理条件(如光、热、湿度)或化学组成(如烟雾)，并将探知的信息传递给其他装置或器官。传感器早已渗透到诸如工业生产、宇宙开发、海洋探测、环境保护、资源调查、医学诊断、生物工程、甚至文物保护等等极其之广泛的领域。可以毫不夸张地说，从茫茫的太空，到

3、浩瀚的海洋，以至各种复杂的工程系统，几乎每一个现代化项目，都离不开各种各样的传感器。传感器工作原理的分类物理传感器应用的是物理效应，诸如压电效应，磁致伸缩现象，离化、极化、热电、光电、磁电等效应。被测信号量的微小变化都将转换成电信号。化学传感器包括那些以化学吸附、电化学反应等现象为因果关系的传感器，被测信号量的微小变化也将转换成电信号。检测技术与自动化装置是将自动化、电子、计算机、控制工程、信息处理、机械等多种学科、多种技术融合为一体并综合运用的符合技术，广泛应用于交通、电力、冶金、化工、建材等各领域自动化装备及生产自动化过程。检测技术与自动化装置的研究与应用，不仅具有重要的理论意义，符合当前

4、及今后相当长时期内我国科技发展的战略，而且紧密结合国民经济的实际情况，对促进企业技术进步、传统工业技术改造和铁路技术装备的现代化有着重要的意义。利用由Fraunhofer IPT研究所研发设计的间距检测传感器，能够在多个不同的检测位置同时完成对被加工零件的形状和位置误差的纳米级精度检测。这种技术在航空航天、汽车制造、印刷机械制造和光学设备制造领域中都能够得到很好的应用。这种检测技术适合于那些传统检测解决方案因安装使用空间有限，以及传统检测技术无法满足检测精度的场合。这种传感器的检测频率很高，检测误差明显的小于高精度检测仪，能够实现机床和设备在超精密级范围内的在线检测，如机床运动轴和导轨移动的监

5、控以及传动轴的监控。Fraunhofer研究所研发的这种检测系统基于短波激光干涉原理，主要由两个相干性激光部件组成。其中的第一个是纯光学的全光纤技术元件(SLD1)，第二个则是Michelson激光干涉器(SLD2)。这种检测仪器的检测距离大约为500m,清晰度达1nm的检测范围约80m. IPT是为手机用户提供多媒体信息留言的应用程序。它的主要作用是在需要快速响应，协同工作的时候，发送方用户可以通过IPT系统，使用语音、文字、信息等多种方式与他人或者系统快速进行沟通。IPT具备新消息提示设置，对方状态显示，可通过接收短信息等方式提醒接收方用户，接收者可以在方便或网络畅通的时候接收、

6、查看发送方发出的信息记录，保证使用者事无疏漏，提升沟通效率。Fraunhofer IPT研究所研发的这个系统是基于激光短相干的工作原理，其主要部件为两个相干性激光部件单元，其中的第一个是纯光学的全光纤技术元件(SLD1)，第二个则是Michelson激光干涉器(SLD2)这种传感器用光波电缆(LWL)连接，电缆的外径尺寸为0.43mm.对于刚性要求较高的传感器，可以将其安装在CFK或镍钛复合材料的金属壳中。最后，将两种信号在Michelson干涉器中进行解码。微型传感器和检测装置集式在一起而检测结果的最终评判装置无需安装在检测现场。另外，这种检测系统的结构还允许在一个检测评判单元中使用多个检测

7、传感器。利用光纤转换开关可以快捷方便地在各个传感器之间进行切换。由此在Michelson干涉器中而得到的光栅图将用CCD电荷耦合式摄像机进行解码，利用计算机进行下一步的数据处理。检测间距和检测范围取决于传感器信号(焦距)和折光镜的角度以及其与激光射束之间的间距。与其他的检测系统相比较，这种检测系统的优点在于它没有类似于线性调节器或压电发生器之类的区别档位的机械零部件。CCD电荷耦合式摄像机的特性解码CCD,英文全称：Charge-coupled Device,中文全称：电荷耦合元件。可以称为CCD图像传感器。CCD是一种半导体器件，能够把光学影像转化为数字信号。 CCD上植入的微小光敏物质称作

8、像素(Pixel)。一块CCD上包含的像素数越多，其提供的画面分辨率也就越高。CCD的作用就像胶片一样，但它是把图像像素转换成数字信号。CCD上有许多排列整齐的电容，能感应光线，并将影像转变成数字信号。经由外部电路的控制，每个小电容能将其所带的电荷转给它相邻的电容。CCD的加工工艺有两种，一种是TTL工艺，一种是CMOS工艺，前者是毫安级的耗电量，而后者是微安级的耗电量。TTL工艺下的CCD成像质量要优于CMOS工艺下的CCD.CCD广泛用于工业，医疗、民用产品。当被测物体进入到检查范围之内后，将会产生一个由CCD电荷耦合式摄像机解码的固有特征干涉光样本。利用干涉信号的横向位置在CCD芯片中对

9、被测物体的间距进行补偿，并把间距调节量换算成图像的像素点数。想要经济地处理能源和资源问题，机床和设备就必须在连续的使用过程中被监控。为此，一种易于集成的传感器技术便成为及时进行机床和设备维护保养，保证产品生产质量，避免停机故障和改善生产过程稳定性的关键因素。高精度的生产过程监控需要直接来自生产过程的数据作为保障，这些数据应该由那些安装在机床设备上的传感器来提供。而负责这种检测监控任务的传感器大多数都是光纤传感器，即有着极高检测精度得微型化光纤传感器，使其能够方便得集成在机床、设备和检测仪器中，能够很好得完成监控和数据传输的任务。 基于光纤的光缆外径只有0.43mm的传感器适合在高精度的机床加工中使用利用由Fraunhofer IPT研究所研发设计的间距检测传感器，能够在多个不同的检测位置同时完成对被加工零件的形状和位置误差的纳米级精度检测。这种技术在航空航天、汽车制造、印刷机械