В гибкой производственной системе жизненно важно, чтобы устройства, которые действуют как интегрирующие элементы одного и того же, предлагали уровень безопасности, который позволяет гарантировать полное развитие процесса в процессе выполнения.
В таких отраслях, как пищевая, прохладительная, обрабатывающая, коммерческая, добывающая, а также в таких местах, как музеи, банки и другие.
В этом смысле включение некоторых датчиков в роботы-манипуляторы, которые являются частью гибкой производственной системы в CAP Process Automation Center, является благоприятным.
Как мы знаем, датчик - это устройство, способное обнаруживать различные типы материалов, чтобы послать сигнал и позволить процессу продолжить или обнаружить кражу; в зависимости от случая.
При выборе датчика необходимо учитывать различные факторы, такие как форма корпуса, рабочее расстояние, электрические характеристики и соединения.
Точно так же есть другие устройства, называемые преобразователями, которые представляют собой элементы, которые изменяют сигналы для лучшего измерения переменных в определенном явлении.
Что такое преобразователь?
Преобразователь - это устройство, которое преобразует один тип физической переменной (например, силу, давление, температуру, скорость и т. Д.) В другой.
Датчик - это преобразователь, который используется для измерения интересующей физической переменной. Некоторые из наиболее часто используемых датчиков и преобразователей - это тензодатчики (используются для измерения силы и давления), термопары (температуры), спидометры (скорость).
Любому датчику или преобразователю необходима эта калибровка для использования в качестве измерительных устройств. Калибровка - это процедура, с помощью которой устанавливается связь между измеряемой переменной и преобразованным выходным сигналом.
Преобразователи и датчики можно разделить на два основных типа в зависимости от формы преобразованного сигнала. Есть два типа:
- Аналоговые преобразователи Цифровые преобразователи
Эти аналоговые преобразователи обеспечивают непрерывный аналоговый сигнал, например, как напряжение или электрический ток. Этот сигнал можно принять за значение измеряемой физической переменной.
Эти цифровые преобразователи производят цифровой выходной сигнал в виде набора битов состояния параллельно или в серии импульсов, которые могут быть подсчитаны. Так или иначе цифровые сигналы представляют собой значение измеряемой переменной. Цифровые преобразователи часто имеют то преимущество, что они более совместимы с цифровыми компьютерами, чем аналоговые датчики в автоматизации и управлении процессами.
Желательные характеристики преобразователей
точность
Точность измерения должна быть максимально высокой. Точность означает, что истинное значение переменной может быть обнаружено без положительных или отрицательных систематических ошибок измерения. При различных измерениях переменной средняя ошибка между истинным значением и обнаруженным значением будет стремиться к нулю.
точность
Точность измерения должна быть как можно более высокой. Точность означает, что есть или нет небольшое случайное изменение в измерении переменной. Разброс значений серии измерений будет минимальным.
Рабочий диапазон
Датчик должен иметь широкий рабочий диапазон и быть точным и точным во всем диапазоне.
Скорость отклика
Преобразователь должен быть способен реагировать на изменения обнаруженной переменной за минимальное время. В идеале мгновенный ответ был бы.
калибровка
Датчик должен легко откалиброваться. Время и процедуры, необходимые для выполнения процесса калибровки, должны быть минимальными. Кроме того, датчик не должен нуждаться в частой повторной калибровке. Термин «дрейф» часто применяется для обозначения постепенной потери точности датчика, которая происходит со временем и при использовании, что требует повторной калибровки.
надежность
Датчик должен иметь высокую надежность. Он не должен подвергаться частым выходам из строя во время эксплуатации.
Подбор датчиков в автоматизации
Выбор основан на выборе наиболее подходящего датчика. Это зависит от материала обнаруживаемого объекта.
Если объект металлический, требуется индукционный датчик. Если объект сделан из пластика, бумаги или жидкого (на основе масла или воды), зернистого или порошкового, необходим емкостной датчик. Если объект может нести магнит, подойдет магнитный датчик.
Чтобы выбрать подходящий датчик, выполните следующие четыре шага:
- ФОРМА КОРПУСА РАБОЧЕЕ РАССТОЯНИЕ ЭЛЕКТРОННЫЕ ДАННЫЕ И ПОДКЛЮЧЕНИЯ ОБЩИЕ
Форма корпуса
- -МАТЕРИАЛ ЖИЛЬЯ
Доступны материалы из стандартных корпусов.)
V2A нержавеющая сталь, Латунь с никелированным или тефлоновым покрытием.
Crastin, Райтон.
Крастин - это полибутилентерефталат (ПБТ), армированный стекловолокном. Он особенно устойчив к изменениям формы, устойчив к истиранию, нагреванию и холоду, устойчив к углеводородам (например, трихолоэтилену), кислотам (например, 28% серной кислоте), морской воде., горячая вода 70 ° C и т. д.
Для температур до 150 ° C Pepperl + Fuchs GmbH использует Ryton, кристаллический полифениленсульфид (PS), который сохраняет стабильность до 200 ° C. Электронные компоненты погружены в эпоксидную смолу под вакуумом.
КАБЕЛЬНЫЙ МАТЕРИАЛ.
- ПВХ (поливинилхлорид). Стандартный сорт электротехнической промышленности условно устойчив ко всем маслам и смазкам, растворителям и не тускнеет, с высокой устойчивостью к истиранию.
- PUR (полиуретан). Устойчив ко всем маслам и жирам, растворителям и обладает высокой устойчивостью к истиранию.
- СИЛИКОН. Идеально подходит для высоких и низких температур (от -50 ° C до + 180 ° C), умеренно устойчив к коррозии, а также ко всем маслам, смазкам и растворителям.
Во избежание обрыва кабеля нельзя перемещать кабели из ПВХ и полиуретана или обращаться с ними при температуре ниже -5 ° C.
Рабочее расстояние
Это наиболее важная характеристика расстояния датчика. В основном это зависит от диаметра датчика (катушки или конденсатора). Дополнительное влияние имеют размеры и состав материала, а также температура окружающей среды. При использовании магнитных датчиков необходимо также учитывать юстировку и напряженность поля.
Определение рабочего расстояния в соответствии с EN 60947-5-2 действительно для всех типов датчиков, за исключением рифленых и кольцевых типов. Есть две возможности работы с датчиком:
По осевому приближению
Радиальным приближением
Следующие определения действительны только для осевого режима работы.
РАБОЧЕЕ РАССТОЯНИЕ Ваше
Рабочее расстояние отдельного датчика, измеренное при температуре окружающей среды от -25 ° C до + 70 ° C и питаемое напряжением от 85% до 110% расчетного рабочего напряжения:
0,9 Sr <Su <1,1 Sr
Классификация датчиков
Внутренний: информация о самом роботе
- Положение (потенциометры, индуктосин, оптика…) Скорость (электрическая, оптическая…) Ускорение
Внешний: информация о том, что окружает робота
- Близость (отражение света, лазер, ультразвук…) Прикосновение (стержни, давление, полимеры…) Сила (ток в двигателях, отклонение…) Зрение (трубчатые камеры)
Другие классификации: простые / сложные, активы / пассивы
В зависимости от типа обнаруживаемой физической величины мы можем установить следующую классификацию:
- Линейное или угловое положение. Смещение или деформация. Линейная или угловая скорость. Ускорение. Сила и крутящий момент. Давление. Скорость потока. Температура. Присутствие или близость. Касание. Интенсивность света. Системы искусственного зрения.
Другой тип классификации состоит в том, чтобы различать активные и пассивные датчики. Пассивным датчикам для выполнения своих функций требуется источник питания, в то время как активные датчики генерируют сигнал без внешнего питания.
Внешние датчики - это элементы, которые позволяют роботу гибко взаимодействовать с окружающей средой. Хотя многие из сегодняшних роботов (особенно в промышленности) работают заранее запрограммированным образом, использование внешних датчиков для поддержки выполнения задач становится все более распространенным. Внешние датчики дают роботу большую независимость от конкретной среды, в которой он движется, что означает более высокую степень «интеллекта».
Существует три типа внешних датчиков, которые обычно используются роботами для решения самых разных задач. Это сенсорные датчики, датчики приближения или присутствия и датчики дальности.
Датчики касания - это устройства, которые указывают на контакт твердого объекта с собой. Обычно они используются на концах манипуляторов (захватов) роботов для управления перемещением объектов. В свою очередь, их можно разделить на два типа: контактные и силовые.
Контактные датчики
Контактные датчики просто сообщают нам, был ли контакт с объектом, независимо от величины силы контакта. Обычно это простые устройства, использование которых очень разнообразно.
Их можно разместить на захватах манипуляторов робота, чтобы определить, когда объект был захвачен, они могут быть частью контрольных зондов для определения размеров объектов, или их даже можно разместить за пределами захватов для исследования окружающей среды.
Эти датчики обычно представляют собой концевые выключатели или микровыключатели, которые представляют собой простые электрические устройства, которые меняют состояние при контакте.
Датчики силы
Датчики силы определяют, помимо того, имел ли место контакт с объектом, подобным предыдущим, величину силы, с которой произошел упомянутый контакт. Эта способность очень полезна, так как позволяет роботу манипулировать объектами разных размеров и даже размещать их в очень точных местах. Чтобы определить силу, с которой объект коснулся, существуют различные методы.
Сенсорное запястье.
Он состоит из тензодатчика, который расположен между запястьями и ручками. Его цель - предоставить информацию о трех составляющих силы (Fx, Fy, Fz) и о трех моментах ее скорости, с которой движется рука, значительна, трудно контролировать ее движения достаточно быстро, чтобы она не провоцировала никакой катастрофы (например, раздавливание объекта).
Совместное обнаружение
Этот метод основан на измерении крутящего момента соединения. Измерение этого крутящего момента может быть простым, поскольку он пропорционален току, протекающему через двигатель, который вызывает упомянутый крутящий момент.
Хотя этот метод может показаться простым и надежным, он имеет серьезную проблему. Измерение крутящего момента выполняется на шарнирах рычага, а не на концевом эффекторе (захвате), как хотелось бы, поэтому этот крутящий момент отражает не только силу, которая будет действовать на захват, но также силу, используемую для переместить сустав.
Сенсорные датчики
Это особый тип датчика силы, поскольку на самом деле он состоит из множества небольших датчиков силы. Благодаря этой характеристике они также позволяют распознавать формы в объектах, которыми манипулируют. Эти типы устройств обычно устанавливаются на захватах манипуляторов роботов.
Каждый из датчиков силы, составляющих матрицу, обычно представляет собой эластомерную подушку, которая при сжатии изменяет свое электрическое сопротивление пропорционально приложенной силе. Измерение этого сопротивления - это когда мы можем получить информацию о силе. Разрешение этого типа датчика логически определяется размерами матрицы датчиков.
Очень важным фактором, который может стать проблемой при разработке датчика этого типа, является степень износа контактной поверхности.
Экранированные и неэкранированные датчики
Экранированные датчики - они включают металлическую ленту, которая окружает ферритовый сердечник и катушку. Это помогает направить электромагнитное поле на переднюю часть датчика.
Экранированный датчик.
Неэкранированные датчики. - У них нет металлической полосы; тем не менее, они имеют большее рабочее расстояние и способность чувствовать сбоку.
Рекомендации по дальности срабатывания (рабочее расстояние)
Рабочее расстояние (S) в основном зависит от диаметра сенсорной катушки. Максимальное расстояние достигается при использовании стандартной детали. При использовании датчика приближения обнаруживаемая деталь должна находиться в пределах гарантированного диапазона.
- Стандартная деталь: квадратная деталь толщиной 1 мм (сделанная из закаленной стали) используется для определения следующих рабочих допусков: Длина и ширина квадрата равны либо диаметру описанной окружности на чувствительной поверхности (на поверхности). активное), или в 3 раза больше расчетного рабочего расстояния (Sn), в зависимости от того, что больше Рабочее расстояние (S) Расчетное рабочее расстояние (Sn): не учитывает отклонения из-за напряжения или температуры Эффективное рабочее расстояние (Sr): 0,9 Sn <Sr <1,1 Sn Полезное рабочее расстояние (Su): 0,81 Sn <Sr <1,21 Sn Застрахованный рабочий диапазон (Sa): 0 <Sa <0,81 Sn
Датчики приближения
Это устройства, которые обнаруживают сигналы для действий в определенном процессе или операции и обладают следующими характеристиками:
- Это устройства, которые действуют за счет индукции, когда объект приближается к ним. Они не требуют прямого контакта с обнаруживаемым материалом. Они наиболее распространены и используются в промышленности. Они заключены в пластик, чтобы обеспечить большую простоту сборки и защиту от возможных ударов.
ПРИЛОЖЕНИЯ:
- Контроль конвейерных лент, Управление высокой скоростью, Обнаружение движения, Подсчет штук, Обнаружение проемов в системах безопасности и сигнализации. Системы управления, такие как концевые выключатели. (ПЛК) Оптический датчик.
Характеристики.
- Компактная конструкция, но прочная Большая дальность действия Обнаружение любого материала Длительный срок службы
Приложения
- Система защиты барьерного типа в решетках доступа в гидравлическом прессе, где безопасность оператора является приоритетом Обнаружение деталей, движущихся с очень высокой скоростью на производственной линии (электронная промышленность или заводы по розливу) Обнаружение деталей внутри пинцета, в этом случае датчик состоит из инфракрасного излучателя и приемника, расположенных друг напротив друга, таким образом, что прерывание излучаемого сигнала является индикатором присутствия объекта внутри пинцета,
Индуктивные датчики
- Он состоит из устройства, состоящего из: катушки и ферритового сердечника; генератора; схемы детектора (ступень переключения); твердотельного выхода.
Генератор создает высокочастотное поле колебаний за счет электромагнитного эффекта, создаваемого катушкой перед датчиком, центрированной по отношению к оси катушки. Таким образом, генератор потребляет известный ток. Ферритовый сердечник концентрирует и направляет электромагнитное поле спереди, становясь активной поверхностью датчика.
Когда металлический объект взаимодействует с высокочастотным полем, на активной поверхности индуцируются токи EDDY. Это вызывает уменьшение силовых линий в контуре генератора и, как следствие, уменьшение амплитуды колебаний. Чувствительная схема распознает конкретное изменение амплитуды и генерирует сигнал, который переключает (запускает) твердотельный выход в состояние «ВКЛ» или «ВЫКЛ». Когда металлический объект удаляется из области сената, осциллятор генерирует поле, позволяя датчику вернуться в нормальное состояние.
Емкостной датчик
Емкостной датчик подходит для случая обнаружения неметаллического объекта. Для металлических предметов больше подходит индуктивный датчик.
Для расстояний более 40 мм совершенно неприемлемо использовать этот тип датчиков, предпочтительно обнаружение с помощью оптических или барьерных датчиков.
Емкостные датчики работают аналогично простому конденсатору.
Металлическая фольга на конце датчика электрически соединена с генератором.
Обнаруженный объект действует как второй лист. Когда к датчику подается питание, осциллятор определяет внешнюю емкость между мишенью и внутренней фольгой.
Емкостные датчики работают противоположно индуктивным, поскольку по мере приближения цели к емкостному датчику колебания увеличиваются, пока не достигнут предельного уровня, который активирует цепь запуска, которая, в свою очередь, изменяет состояние переключателя.
Типичные области применения
- Обнаружение практически любого материала Контроль и проверка уровня, резервуаров, резервуаров, ковшей Измерение расстояний Контроль входного-выходного контура машин Управление натяжением-отпусканием, расширение
Ультразвуковые датчики
Существует разнообразная линейка датчиков, включая корпуса из листового металла толщиной 30 мм и пластиковые корпуса в двух прямоугольных стилях.
Он является узким аналогом и широко уступает дискретным устройствам, поскольку несколько датчиков позиционирования определяют особенности окружающей среды робота.
Прозрачные белые
Ультразвуковые датчики - лучший выбор для прозрачных целей. Они могут открыть лист прозрачной пластиковой пленки так же легко, как деревянный поддон.
Пыльная среда
Ультразвуковым датчикам не нужна чистая среда, необходимая для фотоэлектрических датчиков. Пьезоэлектрический преобразователь с полимерным уплотнением хорошо работает во многих пыльных применениях.
Неравномерные цели
Многие приложения, например, обнаружение наклонных поверхностей или неровностей материалов. Для ультразвукового датчика это не проблема. Этот датчик предлагает угол звукового конуса 60 °. Широкий угол наклона конуса позволяет заданный угол наклона + -15 °.
Скорость управления с аналоговой производительностью.
Важной особенностью является прямой аналоговый ток и напряжение, пропорциональные заданному расстоянию. Аналоговые характеристики для приложений обработки тканей, таких как натяжение внахлестку и диаметр рулона для ковров, бумаги, текстиля или пластика.
Схема шумоподавления.
Ультразвуковые датчики не влияют на свой сигнал ни стекло или металл, ни вибрации, создаваемые двигателями, индуцируемые через линию.
Работа в сложных условиях.
Герметичные датчики выдерживают температуры от -25 ° до 70 ° C (от -13 ° до 158 ° F), что позволяет использовать датчик в сложных условиях.
Подавление белого на заднем и переднем планах.
Ультразвуковые датчики снабжены потенциометром для регулировки дальнего предела окна калибровки, большинство версий также предлагают второй потенциометр для регулировки ближнего предела. Это позволяет подавить белый цвет на переднем и заднем плане.
Индикаторы.
Все ультразвуковые датчики имеют светодиоды, отображающие состояние работы. Также указывается обозначенное присутствие на звуковом конусе.
Типичные области применения
- Контроль и проверка уровня, резервуары, резервуары Измерение расстояний Управление входным-выходным контуром машин Управление натяжением-отпусканием
Автор Инженер Иван Эскалона
Консультант по логистике, мобильный телефон: 044 55 18 25 40 61 (Мексика)
Технолог
[email protected], [email protected]
Примечание. Если вы хотите добавить комментарий или у вас есть какие-либо вопросы или жалобы по поводу опубликованных работ, вы можете написать мне по указанным адресам электронной почты, указав, какая работа была рассмотрена вами, написав название работы (s), а также откуда вы, так как вы работаете (если вы учитесь или работаете). В частности, также возраст, если вы не укажете их в письме, я удалю письмо и не смогу вам помочь, спасибо.
- Университетское образование: междисциплинарное профессиональное подразделение инженерных, социальных и административных наук (UPIICSA) Национального политехнического института (IPN)
- Школьный центр Патояка (входит в состав UNAM)
Происхождение: Мексика
Библиография
- Техника промышленной автоматизации.
Хосе Х. Орта Сантос.
Редактировать. Limusa
Мексика, 1982 год.
47-102 с.
- Робототехника: введение
Мак Клой
Первый. Издание.
Редактировать. Limusa
Мексика, 1993 г.
22-27 с.
- www.yahoo.comwww.google.comwww.sensors.comwww.elhijodeputa.comwww.monografias.comwww.upiicsa.ipn.mx
Рекомендуемое чтение
Введение в технологию систем управления (7-е издание),
Роберт Н., П. Е. Бейтсон, Роберт Н. Бейтсон, Прентис Холл; 7-е издание, 706 Стр.
Выводы
Датчики позволяют роботу автономно реагировать на наличие неисправностей до возможной общей блокировки системы или выполнения противоречивых задач в соответствии с выполненным планированием. Они также предлагают возможность использования робота-манипулятора для выполнения задач в частично заранее определенных условиях, в которых его способность принимать решения заменяет строгое программирование каждого из его движений.
Независимо от типа датчика, основной частью его выбора является тщательное отношение к области применения, поскольку от его правильного выбора во многом зависит. Окружающая среда - еще одна важная переменная, поскольку она может мешать чувствительной среде в определенном диапазоне в дополнение к рабочим проблемам. Важно прислушиваться к рекомендациям производителя по использованию и применению, в частности, из-за того, что некоторые датчики дороги, и ошибка при их установке или обращении может вызвать дополнительные вложения при их повторной покупке.
Несомненно, использование датчиков и преобразователей позволяет нам улучшить выполняемый процесс, что выражается в точности, безопасности, сокращении времени, небольшом количестве отказов и т. Д.
Таким образом, в настоящей работе были выявлены различные типы существующих датчиков, а также их характеристики в зависимости от каждого производителя.
В некоторых датчиках генерация сигнала определяется типом обрабатываемого материала и расстоянием, точно так же могут влиять другие факторы, такие как цвет или форма. Для емкостного датчика расстояния для обнаружения металлического материала обычно очень малы, в случае неметаллических материалов их обнаружение невозможно.
С другой стороны, для емкостного датчика расстояния обнаружения больше, чем у индуктивного датчика, что добавляет к этому возможность обнаруживать материалы всех видов.
Что касается оптического датчика, он должен обнаруживаться на расстояниях, намного больших, чем предыдущий датчик, и таким же образом он обнаруживает различные типы металлических и неметаллических материалов.
Загрузите исходный файл
