主講教師:陳銀銀chenAgAg@163.co三章焊接自動化系統的組成主講教師:陳銀銀第三章焊接自動化系統的組成1主要內容：工業機器人質量控制和運行監控系統輔助設備控制與通信系統主要內容：21.概述

1)基本概念檢測技術是機械制造系統不可缺少的部分。檢測系統與加工系統各組成元素之間的關系。機械加工系統的組成質量控制和運行監控系統1.概述機械加工系統的組成質量控制和運行監控系統3

2)檢測內容及方法在自動化制造系統的加工過程中，為了保證加工質量和系統的正常運行，需要對系統運行狀態和加工過程進行檢測與監控。

(1)運行狀態檢測與監控自動化制造系統中，需要檢測與監控的運行狀態通常包括：A.刀具信息。B.機床狀態信息。C.系統運行狀態信息。D.在線尺寸測量信息。E.系統安全情況信息。F.仿真信息。仿真信息包括以下內容：零件的數控程序是否準確；有無碰撞干涉情況；仿真綜合結果情況等。2)檢測內容及方法4檢測與監控系統的組成

檢測與監控系統的組成5(2)工件尺寸精度檢測A.直接測量與間接測量；B.接觸測量和非接觸測量；接觸式傳感器測量：檢測尺寸、形狀、相互位置非接觸式傳感器(光學、非光學)測量：無接觸變形，速度快(2)工件尺寸精度檢測6PROCAUTPROCAUTPROCAUTINSPMAN抽樣離線檢測PROCAUTINSPMAN在線/過程中檢測反饋信號三類檢測

C.在線測量和離線測量。離線檢測：過程穩定，超差風險小在線/過程中檢測：實時，瓶頸工序在線/過程后檢測：滯后時間短，應用較多在線/過程后檢測PROCAUTINSPMANSORTAUT分類指令成品廢品PROCPROCPROCINSPMAN抽樣離線檢測PROCI7(3)刀具磨損和破損的檢測方法A.刀具、工件尺寸及相對距離測定法；B.放射線法；C.電阻法；D.光學圖像法；E.切削力法；F.切削溫度法；G.切削功率法；H.振動法；I.噪聲分析法；K.加工表面粗糙度法

(4)人工檢測與自動化檢測(3)刀具磨損和破損的檢測方法83)檢測裝置簡介(1)尺寸測量裝置定尺寸測量裝置，三坐標測量機，激光測徑儀，氣動測微儀，電動測微儀，電容、電感式測量機(2)粗糙度測量裝置表面輪廓儀(3)刀具狀態監測裝置噪聲頻譜分析儀，紅外發射傳感器，探針，切削力分析儀，切削功率計，聲發射傳感器3)檢測裝置簡介92.工件尺寸的自動測量、主要設備及其工作原理實時在線檢測是提高加工質量，滿足工件尺寸、形狀精度要求的重要保障。在線測量一般指測量加工制造系統的系統誤差，隨機誤差因無法控制，一般不測量。在線檢測方法：工件形狀及尺寸等宏觀級和信息：觸針式、摩擦輪方式、氣動測微儀方式、電測微方式、光學方式和超聲波方式。圓度等微觀幾何信息：氣動測微儀、電動測微儀、電渦流方式。2.工件尺寸的自動測量、主要設備及其工作原理實101)三坐標測量機

三坐標測量機是集成了精密機械、電子技術、計算機技術、光學等先進技術而發展起來的一種高效的幾何量精密測量機。用途：多種幾何量測量，設計一體化，實物程序編制類型：按功能水平可分為：數顯及打字型：手動或機動測量，結果需人工處理。微機型：手動或機動測量，結果由微機處理。計算機數控型：可按程序通過計算機數控系統進行自動測量。這是目前主要的常用機型。1)三坐標測量機11測量原理將被測物體置于三坐標測量空間，可獲得被測物體上各測點的坐標位置，根據這些點的空間坐標值，經計算求出被測物體的幾何尺寸，形狀和位置。基本原理就是通過探測傳感器(探頭)與測量空間軸線運動的配合，對被測幾何元素進行離散的空間點位置的獲取，然后通過一定的數學計算，完成對所測得點(點群)的分析擬合，最終還原出被測的幾何元素，并在此基礎上計算其與理論值(名義值)之間的偏差，從而完成對被測零件的檢驗工作。測量原理12a)b)c)d)三坐標測量機的結構形式結構形式：懸臂式結構：測頭易于接近工件，剛性差橋式結構：剛性好，應用廣泛立柱式結構：結構與立車相似龍門式結構：結構與門式起重機相似，用于大件測量a)b)13懸臂式三坐標測量機懸臂式三坐標測量機14操作控制：

手動控制：人工完成計算機輔助手動控制：計算機完成數據處理和相關計算計算機輔助電動控制：電機驅動測頭，計算機完成數據處理和相關計算直接計算機控制：同CNC

編程方法

示教再現編程：似機器人編程數控編程：離線操作控制：手動控制：人工完成編程方法示教再現編程：似15可完成測量項目

三坐標測量機可完成的測量項目可完成測量項目三坐標測量機可完成的測量項目16測量系統三坐標測量機上測量系統的主要部件是測量頭和測長系統。測量頭三坐標測量機的測量精度和效率與測量頭密切相關。目前常用的測量頭有以下幾種。機械接觸式測頭(硬測頭)，基本上已淘汰電氣式測頭，根據其原理和功能可分為動態式和靜態式兩種。是目前應用最廣的一種光學非接觸式測頭，可用于對空間曲面、軟體表面、光學刻線等的測量，尤其是不能用機械測頭和電氣測頭測量的工件，只能用光學非接觸式測頭。測量系統17常用測量方法點位測量常用于測量對象是由簡單幾何面構成的普通機械零件。點位測量時對測量頭的控制方式有3種。人工控制、全自動控制、半自動控制連續掃描測量常用來測量曲面。測量曲面時，測量機能對以下5種掃描輪廓線類型進行控制和數據處理。?掃描輪廓線位于一個通過測量頭軸線的平面內。?掃描輪廓線構成的平面與測量頭垂直。?掃描輪廓線沿一個柱面。?掃描輪廓線所在平面既不通過也不垂直于測量頭軸線。?掃描輪廓線既不位于平面也不沿一個柱面。常用測量方法18實物照片

實物照片192)三維測頭三維測頭分為導電式測頭和觸發式測頭兩種。導電式測頭的工作原理：在測頭的內部有一個未閉合的有電源電路，該電路斷點的兩端分別與測頭上相互絕緣的測針、測頭柄相連接，因此，測頭的測針和柄部實際上就是測頭內部電路常開開關的兩端；當測頭通過柄部連接在機床的主軸上時，由于機床和其工作臺上的工件(金屬材質)都是導電體，所以只要測頭上測針的觸頭與工件表面接觸，測頭內部的電路就會形成閉合回路，電路立即開始工作并在測頭主體上產生聲光信號，指明其工作狀態。2)三維測頭20觸發式測頭的工作原理：在測頭內部有一個閉合的有源電路，該電路與一個特殊的觸發機構相連接，只要觸發機構產生觸發動作，就會引起電路狀態變化并發出聲光信號，指示測頭的工作狀態；觸發機構產生觸發動作的唯一條件是測頭的測針產生微小的擺動或向測頭內部移動，當測頭連接在機床主軸上并隨主軸移動時，只要測針上的觸頭在任意方向與工件(任何固體材料)表面接觸，使測針產生微小的擺動或移動，都會立即導致測頭產生聲光信號，指明其工作狀態。觸發式測頭的工作原理：在測頭內部有一個閉合的有源電路21三維測頭實物三維測頭實物22在數控機床上采用測頭進行測量的工作原理在數控機床上采用測頭進行測量時，先將測頭安裝在機床的主軸上，然后操作者手動控制機床移動，使測頭測針上的觸頭與工件表面接觸，由于機床的數控系統實時地記錄并顯示主軸的位置坐標值，因此，可以結合測針的觸頭與工件的具體位置關系，利用機床主軸的坐標值換算出工件被測量點的相關坐標值。獲得工件的各個被測量點的相關坐標值以后，再根據各坐標點的幾何位置關系進行相關計算，便可以獲得最終的測量結果。在數控機床上采用測頭進行測量的工作原理23測量的工作方式測頭在數控機床上共有兩種工作方式，即：手動方式和編程方式。對于沒有信號輸出功能的測頭，只能采用手動方式。對于具有信號輸出功能的測頭，兩種方式均可采用。采用手動工作方式時，機床運動、測量點的坐標值的記錄和測量結果的計算均由操作者手動控制，適合單件、小批量或測量項目變化不定的情況。優點是使用安全，操作者不需要特別培訓；缺點是不適合測量點很多，計算較復雜和大批量生產的情況。采用編程工作方式時，整個測量過程中機床的運動、被測點坐標值的記錄和測量結果的計算都由操作者事先編寫的程序確定，它特別適合大批量或復雜的測量情況。其優點是對于上述工作情況測量效率高；缺點是要求操作者經過專門的培訓。測量的工作方式24

3)激光測徑儀激光由于其優良的特性（強度高，亮度大，單色性、相干性、方向性好等）在精密測量中得到廣泛應用。可以測量長度，小角度，直線度，平面度，垂直度等；也可以測量位移，速度，振動，微觀表面形貌等；還可以實現動態測量，在線測量，并易于實現測量自動化。激光測量精度目前可達0.01μm。3)激光測徑儀25受射透鏡平行光管透鏡邊緣傳感閘門電路計數器顯示圖震蕩器伺服系統掃描鏡工件測定區光檢測器激光發生器

采用平行光管透鏡將激光準確地調整到多角形旋轉掃描鏡上聚焦。通過激光掃描被測工件兩端，根據掃描鏡旋轉角、掃描鏡旋轉速度，透鏡焦距等數據計算出被測工件的尺寸。激光測徑儀原理受射透鏡平行光管透鏡邊緣傳感閘門電路計數器顯示圖震蕩器伺服系26質量控制和運行監控系統課件274)激光干涉測長儀固定反射棱鏡雙頻激光測量系統原理圖干涉測量儀f2+Δf2f1氦氖激光器軸向強磁場NS1/4波片分光鏡透鏡組f1f2f1f2移動反射棱鏡f2f2+Δf2偏振分光鏡f1f1ΔfΔf

+Δf24)激光干涉測長儀固定反射棱鏡雙頻激光測量系統原理圖干涉測28氦氖激光器發出的激光，在軸向強磁場作用下，產生頻率f1和f2旋向相反的圓偏振光，經1/4波片形成頻率f1的垂直線偏振光和頻率f2的水平線偏振光。經透鏡組成平行光束。雙頻激光干涉儀以其特有的同時具有大測量范圍、高分辨率、高測量精度和高速度等優點，在精密和超精密測量領域獲得了廣泛的應用。它采用外差干涉測量原理，克服了普通單頻干涉儀測量信號直流漂移的問題，具有信號噪聲小、抗環境干擾能力強、允許光源多通道復用等諸多優點，使得干涉測長技術能真正用于實際生產。例如，精密坐標機床的標定、高精度傳感器的標定、半導體工業中的高精度模板的制造和定位、以及構成多坐標精密定位多軸運動系統等。測量精度可達到1nm。氦氖激光器發出的激光，在軸向強磁場作用下，產生頻率29雙頻激光測量系統雙頻激光測量系統305)超聲波測厚儀超聲波測厚儀是根據超聲波脈沖反射原理來進行厚度測量的，當探頭發射的超聲波脈沖通過被測物體到達材料分界面時，脈沖被反射回探頭，通過精確測量超聲波在材料中傳播的時間來確定被測材料的厚度。凡能使超聲波以一恒定速度在其內部傳播的各種材料均可采用此原理測量。按此原理設計的測厚儀可對各種板材和各種加工零件作精確測量，也可以對生產設備中各種管道和壓力容器進行監測，監測它們在使用過程中受腐蝕后的減薄程度。可廣泛應用于石油、化工、冶金、造船、航空、航天等各個領域。5)超聲波測厚儀31

TOUCHSTONE3是目前世界上唯一可以同時測量涂層厚度和基材厚度的測厚儀TOUCHSTONE3是目前世界上唯一可以同時測326)氣動測微儀氣動測微儀的測量原理：在經調壓的氣壓與測量噴咀之間，插入對氣流起阻尼作用的節流片，通過節流片出現壓力變化，從壓力變化中即可讀出位移量；將壓力變化轉換成電流量，這樣更便于對所獲信息進行處理。氣動測微儀可檢測出普通測量器具難以檢測的微小變化，放大倍率也很高，最大可放大到40萬倍。但氣動測微儀的不足之處是測量范圍非常小。6)氣動測微儀337)電動量儀電動量儀是將接觸頭微小位移量轉換成電量，利用電子方式將其放大并進行顯示，檢測精度可達1μm。液晶數字顯示的數字式電動測微儀，內裝專用的LS1，手工操作，可獲得0.001mm的測量值。此外，還有一種測量裝置和電動測微儀組合而成的電動測微系統，使測量范圍大為擴展；最近還開發出一種簡易型電動測微儀，精度很高，可獲得0.01μm單位的測量值。電動量儀種類很多，一般可分為電感式、電容式和光電式等。由于電動量儀靈敏度和精度很高，測量裝置和顯示裝置可以分離，所以有利于進行遠距離測量和實現測量自動化。7)電動量儀34質量控制和運行監控系統課件35差動式電感傳感器差動式電感傳感器368)利用數控機床進行測量在數控機床上進行測量有如下特點：不需要昂貴的三坐標測量機，但會損失機床的切削加工時間；可以針對尺寸偏差自動進行機床及刀具補償，加工精度高；不需要工件來回運輸和等待。9)測量機器人隨著工業機器人的發展，機器人在測量中的應用也越來越受到重視。機器人測量具有在線、靈活、高效等特點，可以實現對零件100％的測量，因此特別適合于自動化制造系統中的工序間測量和過程測量。同坐標測量機相比，機器人測量造價低，使用靈活。

8)利用數控機床進行測量3710)專用的主動測量裝置在大規模生產條件下，常將專用的自動檢測裝置安裝在機床上，不必停機就可以在加工過程中自動檢測工件尺寸的變化，并能根據測得的結果發出相應的信號，控制機床的加工過程（如變換切削用量、刀具補償、停止進給、退刀和停機等）。例如下圖所示為磨床上工件外徑自動測量及反饋控制裝置的原理圖。10)專用的主動測量裝置3811)表面粗糙度儀測量表面粗糙度常用的方法有：比較法、光切法、干涉法、針描法和印模法等，而測量迅速方便、測值精度較高、應用最為廣泛的就是采用針描法原理的表面粗糙度測量儀。針描法又稱觸針法。當觸針直接在工件被測表面上輕輕劃過時，由于被測表面輪廓峰谷起伏，觸針將在垂直于被測輪廓表面方向上產生上下移動，把位移通過電子裝置把信號加以放大，然后通過指零表或其它輸出裝置將有關粗糙度的數據或圖形輸出來。11)表面粗糙度儀39表面粗糙度的測量基準線原則上要求與被測表面的理想形狀一致，但在實際測量中難以實現。比較常見的是利用與傳感器殼體安裝成一體的導頭建立相對測量基準。表面粗糙度的測量基準線原則上要求與被測表面的理想形狀40質量控制和運行監控系統課件41電感傳感器是輪廓儀的主要部件之一。在傳感器測桿的一端裝有金剛石觸針，觸針尖端曲率半徑r很小，測量時將觸針搭在工件上，與被測表面垂直接觸，利用驅動器以一定的速度拖動傳感器。由于被測表面輪廓峰谷起伏，觸針在被測表面滑行時，將產生上下移動。此運動經支點使磁芯同步地上下運動，從而使包圍在磁芯外面的兩個差動電感線圈的電感量發生變化。電感傳感器是輪廓儀的主要部件之一。在傳感器測桿的一端42傳感器的線圈與測量線路是直接接入平衡電橋的，線圈電感量的變化使電橋失去平衡，于是就輸出一個和觸針上下的位移量成正比的信號，經電子裝置將這一微弱電量的變化放大、相敏檢波后，獲得能表示觸針位移量大小和方向的信號。信號經濾波和平均表放大器放大之后，進入積分計算器，進行積分計算，即可由指示表直接讀出表面粗糙度Ra值。該儀器適于測定0.02-10μm的Ra值，少數型號還可測定更小的數值，儀器配有各種附件，以適應平面、內外圓柱面、圓錐面、球面、曲面以及小孔、溝槽等形狀的工件表面測量。傳感器的線圈與測量線路是直接接入平衡電橋的，線圈電感4312)其他測量設備

關節臂測量機

全自動在線測量儀12)其他測量設備443.機械加工過程的狀態識別與檢測1)概述目的：感知系統工作狀態，提高系統抵抗突發故障的能力，優化切削過程的生產率、制造成本或(金屬)材料的切除率等。內容：切削過程的切削力及其變化、切削過程顫震、刀具與工件的接觸和切削時切屑的狀態及切削過程辨識等，而最重要的傳感參數有切削力、切削過程振動、切削過程聲發射、切削過程電機的功率等。3.機械加工過程的狀態識別與檢測1)概述452)切削過程的檢測(1)切削力的探測切削力是評價加工條件和切削過程最常用的技術參數，也是自適應控制系統常用的傳感參數。根據切削力信號，可以間接判斷加工載荷、切削過程顫震、切/磨過程刀具/砂輪的失效狀況(破損或磨損)等。切削力的探測是實時檢測切削力隨時間(或切削過程)的變化量。主要的傳感器采用動態測力儀、應變片或多種力傳感器，其主要特點是：動態測力儀雖然可靠而且很靈敏，但常常難于實用化而多用于實驗系統中；應變片適于現場應用，但安裝不夠簡便，雖然可以通過功率和扭矩的檢測傳感信號推算出切削力值，但這類方法有檢測靈敏度低、延遲時間長的缺點。常用的切削力傳感方法見后表。2)切削過程的檢測46切削力的檢測方法切削力的檢測方法47(2)顫震探測傳感顫震現象與大多數切削與磨削過程的系統動力學不穩定性相關，經常可以由于刀具/砂輪與工件子系統的振動而引發。它的出現降低了被加工件已加工表面的質量，特別是使表面粗糙度增大，限制了機床的生產效率，并可能引發緊固環節的松動而釀成事故。此外，它還使刀具/砂輪的失效(磨損與破損)加快。對它的傳感方法可分為直接法和間接法兩大類。直接法可以直接測定機床的振動，也可以從顫震時切削力的變化中獲取；間接法是通過顫震伴隨效應的傳感檢測來間接表征顫震的，見后表。(2)顫震探測傳感48顫震檢測方法

顫震檢測方法49振動傳感器可以裝于工作臺或刀架上。動態測量儀則較早已用于銑床和車床加工中。利用應變片傳感振動信號時，常把應變片裝入機床主軸部件內。80年代后期開發的熱電動勢顫震檢測傳感法是利用刀具與同機床(如車床)其他零部件絕緣的工件形成閉合電路，利用刀具與工件間的熱電偶原理實現傳感檢測。當切削顫震出現時，刀具與工件間的接觸區域和接觸壓力有較大的變化，引起熱電動勢的變化。經FFT分析后可獲得熱電動勢的功率譜密度。這種方法成本低，易于操作，但其切削參數和刀／工件材料間交互作用的研究仍需要進一步拓展。間接法常通過對振痕、裂紋或表面局部不規則性等信息的傳感檢測來間接地探測切削顫震的出現。因此，常用光學方法來傳感，如利用激光掃描系統探測磨削表面振痕和局部不規則現象，但其實用性較差。此外，還開發了一種利用噪聲振動(傳聲器)傳感顫震的方法，并建立了噪聲電平的峰值間隔模型，可預測顫震出現。但它還需進一步驗證多種切削條件下的可靠性。振動傳感器可以裝于工作臺或刀架上。動態測量儀則較早已50(3)切屑狀況檢測在高速、超高速加工和自動化制造中，切屑狀況的監測是極為重要的事。它直接影響過程的進行、安全性和已加工表面的質量，主要有兩種傳感檢測方法：

A.用輻射高溫計傳感刀具的切屑狀態，利用測定平均切削溫度來識別切屑的狀態。但由于它比較貴，尚限于實驗研究領域中采用。

B.利用聲發射傳感器、刀具動態測量儀或刀具/工件熱電偶傳感法的譜分析技術探測切屑狀態的變化。這類方法成功的關鍵是傳感的靈敏度與可靠性及對信號的處理、特征提取與識別規律的掌握。雖然在實驗研究中已可以識別帶狀屑、卷屑和積屑瘤的出現，但還要再努力才可能成為工業應用技術。(3)切屑狀況檢測51(4)刀具-工件碰撞傳感檢測對于先進制造技術來講，為提高機床加工效率，常常要求提高進給率，特別是在空刀時應盡量加快進給。因此，刀具與工件的碰撞成為重要的監視內容。對刀具-工件碰撞的傳感常分為兩類，即碰撞后探測法和碰撞前探測法，見后表。碰撞后探測法是利用裝在機床主軸上的應變片組成的扭矩傳感器來傳感碰撞后的信號，以便在發生嚴重的碰撞故障前發現刀具／工件間的輕微碰撞，因而這種探測法一定要靈敏且可靠。現有的研究表明，聲發射接觸傳感器是靈敏而可靠的，且是實時性強的傳感檢測法，已進入工業應用階段而廣泛地用于磨削加工中。(4)刀具-工件碰撞傳感檢測52碰撞前探測法是在刀具與工件趨近到物理接觸前進行探測傳感。其中最佳的傳感方法是氣隙-磁力傳感器。把激勵線圈、接收線圈分別裝于主軸箱體與刀具兩方，當刀具-工件間距離改變而引起磁力線的變化時，對應間隙值的磁感應強度變強，從而按預先設定的閾值發出改變進給率的控制信號。這種磁傳感器受工件材料的影響。碰撞前探測法是在刀具與工件趨近到物理接觸前進行探測傳53刀具-工件碰撞傳感檢測刀具-工件碰撞傳感檢測54(5)切削過程識別的傳感現代制造技術要求識別切削過程，以便為切削過程的本質、建模和模擬仿真的研究提供可靠的實時信息；對切削過程和刀具幾何參數的控制、刀具失效和工件狀態等提供信息，以便使磨削與切削過程優化。當今，以聲發射傳感和動態測量儀及光視法為主，亦配合電流/功率、力/力矩和切削溫度等傳感法。雖然眾多的研究證明，AE法是首選的，但由于切削過程識別的復雜性和多目標性，常常采用多傳感器單一目標融合傳感法和多傳感器多目標傳感法，它們已經成為傳感技術和監控技術最熱門的領域，但這方面的深入研究工作既多又廣。它將在制造科學的發展中、在虛擬制造(VM)和虛擬現實制造(VRM)的開發及過程監視與控制的研究開發中快速發展。(5)切削過程識別的傳感553)機床運行過程檢測機床的工作精度對其加工精度和加工質量有重要的影響。力效應、熱效應和機床運動系統的動態誤差等對機床的精度和動態特性有顯著的影響。所以，要求監視和控制機床的運行及其過程，主要有以下三類傳感監測監控。A.驅動系統的檢測傳感

為了實現對機床驅動系統的位移(線位移與角位移)的監視，并提供偏離目標值的反饋信號，經常采用多種傳感器來完成信息的采集任務。激光干涉儀、旋轉變壓器和線紋尺等位移傳感器的主要特性見后表。例如：螺紋磨床的自動修正系統，其傳感器為由雙頻激光干涉儀系統構成的線位移傳感器和由它與光學增益編碼器組成的角度數字傳感器。該系統的分辨率可以達到0.5μm或更高。3)機床運行過程檢測56為了獲取精密的零件，要求把驅動系統終端輸出與對理論目標值的偏離值作為反饋信號，以便對精度進行反饋控制。在這種加工精度反饋控制(又稱精度補償或修正)中，位置的分辨率是重要的傳感量。激光干涉系統常被用來作為位移（置）誤差反饋傳感器。工業實踐證明，利用這類高分辨率傳感系統可以使加工誤差減少9/10。但由于干擾測量對環境條件的苛刻要求，其工業應用范圍較小。位移(置)傳感器

為了獲取精密的零件，要求把驅動系統終端輸出與對理論目57B.主軸和回轉系統的檢測傳感主軸軸承和主軸部件的回轉誤差對工件的圓度有很大的影響。一種先進的主軸系統采用回轉碼盤精密地測定主軸的回轉誤差，可以實現納米級分辨力的傳感檢測，其微機補償系統可以把主軸偏差控制在0.05μm以下。但該系統比較貴。80年代初開始的三點接觸圓度與圓柱度的檢測傳感法已在我國大型尺寸零件圓度與圓柱度的加工測量中應用。它是電感傳感器和三點測量法在大型精密零件加工中的典型應用。CNC圓度、圓柱度測量儀視頻B.主軸和回轉系統的檢測傳感58由于熱變形將改變主軸的預緊狀況。在滾柱軸承支承系統中，這一問題尤為嚴重。為此，采用基于應變片或聲發射傳感器的溫度補償系統對之進行監視與控制。在主軸和回轉部件監視中，還采用以下檢測傳感器：探測監視軸承變形的感應傳感器或渦流傳感器、監視卡盤夾緊狀況的載荷單元傳感器、在線齒輪監視系統的角度傳感器、監視主軸回轉誤差的示波器監視傳感器系統等。由于熱變形將改變主軸的預緊狀況。在滾柱軸承支承系統中59C.機床狀態監視傳感基于扭矩、電流/功率的機床狀態監視系統采用傳感主軸或進給電動機的電流、電壓和功率的霍爾傳感器，傳感冷卻液供應時機的切削扭矩傳感器，傳感運動件間接近狀況的渦流傳感器和傳感接觸狀況的聲發射傳感器或光學傳感器，進行扭矩自適應控制的扭矩傳感器等。此外，也經常采用為進行機床熱變形誤差補償的溫度傳感器。C.機床狀態監視傳感60D.刀具狀態的檢測刀具損壞的形式主要有磨損和破損兩類。前者是連續的逐漸磨損；后者包括脆性破損(如崩刃、碎斷、剝落、裂紋破損等)和塑性破損兩種。刀具磨損直接影響加工效率、質量和成本。刀具磨損的形式有以下幾種：前刀面磨損、后刀面磨損和邊界磨損。刀具在一定的切削條件下使用時，如果經受不住強大的應力(切削力或熱應力)，就可能發生突然損壞，使刀具提前失去切削能力，這種情況就稱為刀具破損。刀具的破損有早期和后期(加工到一定的時間后的破損)兩種。刀具破損的形式分脆性破損和塑性破損兩種。硬質合金和陶瓷刀具在切削時，在機械和熱沖擊作用下，經常發生脆性破損。脆性破損又分為：崩刃、碎斷、剝落和裂紋破損。D.刀具狀態的檢測61刀具破損監測可分為直接監測和間接監測兩種。所謂直接監測，即直接觀察刀具狀態，確認刀具是否破損。其中最典型的方法是ITV(IndustrialTelevision，工業電視)攝像法。間接監測法即利用與刀具破損相關的其它物理量或物理現象，間接判斷刀具是否已經破損或是否有即將破損的先兆。這樣的方法有測力法、測溫法、測振法、測主電機電流法和測聲發射法等。刀具破損監測可分為直接監測和間接監測兩種。所謂直接監624)常用探測方法的原理(1)用切削力檢測刀具狀態FxFcFyFpFzFf4)常用探測方法的原理(1)用切削力檢測刀具狀態63(2)聲發射法聲發射鉆頭破損檢測裝置系統圖

(2)聲發射法聲發射鉆頭破損檢測裝置系統圖644.自適應控制自適應控制的研究對象是具有一定程度不確定性的系統，這里所謂的“不確定性”是指描述被控對象及其環境的數學模型不是完全確定的，其中包含一些未知因素和隨機因素。自適應控制能夠隨著環境條件和過程參數的變化自行調整或修改控制參數，是被控對象或過程達到預期的目標。分類：約束型自適應控制ACC：控制參數受限制，目標控制量預先給定并能直接測量。優化型自適應控制AOC：給定的是目標函數，根據優化目標函數和影響過程的參數來確定控制參數。自適應控制的關鍵在于系統的模型辨識。4.自適應控制自適應控制的研究對象是具有一定程度不確定65常規的反饋控制系統對于系統內部特性的變化和外部擾動的影響都具有一定的抑制能力，但是由于控制器參數是固定的，所以當系統內部特性變化或者外部擾動的變化幅度很大時，系統的性能常常會大幅度下降，甚至是不穩定。所以對那些對象特性或擾動特性變化范圍很大，同時又要求經常保持高性能指標的一類系統，采取自適應控制是合適的。但是同時也應當指出，自適應控制比常規反饋控制要復雜的多，成本也高的多，因此只是在用常規反饋達不到所期望的性能時，才會考慮采用。常規的反饋控制系統對于系統內部特性的變化和外部擾動的影響665.環境及安全檢測主要監測內容：1)電網的電壓與電流值2)空氣的溫度與濕度3)供水、供氣壓力與流量4)火災5)人員安全5.環境及安全檢測主要監測內容：67主講教師:陳銀銀chenAgAg@163.co三章焊接自動化系統的組成主講教師:陳銀銀第三章焊接自動化系統的組成68主要內容：工業機器人質量控制和運行監控系統輔助設備控制與通信系統主要內容：691.概述

1)基本概念檢測技術是機械制造系統不可缺少的部分。檢測系統與加工系統各組成元素之間的關系。機械加工系統的組成質量控制和運行監控系統1.概述機械加工系統的組成質量控制和運行監控系統70

2)檢測內容及方法在自動化制造系統的加工過程中，為了保證加工質量和系統的正常運行，需要對系統運行狀態和加工過程進行檢測與監控。

(1)運行狀態檢測與監控自動化制造系統中，需要檢測與監控的運行狀態通常包括：A.刀具信息。B.機床狀態信息。C.系統運行狀態信息。D.在線尺寸測量信息。E.系統安全情況信息。F.仿真信息。仿真信息包括以下內容：零件的數控程序是否準確；有無碰撞干涉情況；仿真綜合結果情況等。2)檢測內容及方法71檢測與監控系統的組成

檢測與監控系統的組成72(2)工件尺寸精度檢測A.直接測量與間接測量；B.接觸測量和非接觸測量；接觸式傳感器測量：檢測尺寸、形狀、相互位置非接觸式傳感器(光學、非光學)測量：無接觸變形，速度快(2)工件尺寸精度檢測73PROCAUTPROCAUTPROCAUTINSPMAN抽樣離線檢測PROCAUTINSPMAN在線/過程中檢測反饋信號三類檢測

C.在線測量和離線測量。離線檢測：過程穩定，超差風險小在線/過程中檢測：實時，瓶頸工序在線/過程后檢測：滯后時間短，應用較多在線/過程后檢測PROCAUTINSPMANSORTAUT分類指令成品廢品PROCPROCPROCINSPMAN抽樣離線檢測PROCI74(3)刀具磨損和破損的檢測方法A.刀具、工件尺寸及相對距離測定法；B.放射線法；C.電阻法；D.光學圖像法；E.切削力法；F.切削溫度法；G.切削功率法；H.振動法；I.噪聲分析法；K.加工表面粗糙度法

(4)人工檢測與自動化檢測(3)刀具磨損和破損的檢測方法753)檢測裝置簡介(1)尺寸測量裝置定尺寸測量裝置，三坐標測量機，激光測徑儀，氣動測微儀，電動測微儀，電容、電感式測量機(2)粗糙度測量裝置表面輪廓儀(3)刀具狀態監測裝置噪聲頻譜分析儀，紅外發射傳感器，探針，切削力分析儀，切削功率計，聲發射傳感器3)檢測裝置簡介762.工件尺寸的自動測量、主要設備及其工作原理實時在線檢測是提高加工質量，滿足工件尺寸、形狀精度要求的重要保障。在線測量一般指測量加工制造系統的系統誤差，隨機誤差因無法控制，一般不測量。在線檢測方法：工件形狀及尺寸等宏觀級和信息：觸針式、摩擦輪方式、氣動測微儀方式、電測微方式、光學方式和超聲波方式。圓度等微觀幾何信息：氣動測微儀、電動測微儀、電渦流方式。2.工件尺寸的自動測量、主要設備及其工作原理實771)三坐標測量機

三坐標測量機是集成了精密機械、電子技術、計算機技術、光學等先進技術而發展起來的一種高效的幾何量精密測量機。用途：多種幾何量測量，設計一體化，實物程序編制類型：按功能水平可分為：數顯及打字型：手動或機動測量，結果需人工處理。微機型：手動或機動測量，結果由微機處理。計算機數控型：可按程序通過計算機數控系統進行自動測量。這是目前主要的常用機型。1)三坐標測量機78測量原理將被測物體置于三坐標測量空間，可獲得被測物體上各測點的坐標位置，根據這些點的空間坐標值，經計算求出被測物體的幾何尺寸，形狀和位置。基本原理就是通過探測傳感器(探頭)與測量空間軸線運動的配合，對被測幾何元素進行離散的空間點位置的獲取，然后通過一定的數學計算，完成對所測得點(點群)的分析擬合，最終還原出被測的幾何元素，并在此基礎上計算其與理論值(名義值)之間的偏差，從而完成對被測零件的檢驗工作。測量原理79a)b)c)d)三坐標測量機的結構形式結構形式：懸臂式結構：測頭易于接近工件，剛性差橋式結構：剛性好，應用廣泛立柱式結構：結構與立車相似龍門式結構：結構與門式起重機相似，用于大件測量a)b)80懸臂式三坐標測量機懸臂式三坐標測量機81操作控制：

手動控制：人工完成計算機輔助手動控制：計算機完成數據處理和相關計算計算機輔助電動控制：電機驅動測頭，計算機完成數據處理和相關計算直接計算機控制：同CNC

編程方法

示教再現編程：似機器人編程數控編程：離線操作控制：手動控制：人工完成編程方法示教再現編程：似82可完成測量項目

三坐標測量機可完成的測量項目可完成測量項目三坐標測量機可完成的測量項目83測量系統三坐標測量機上測量系統的主要部件是測量頭和測長系統。測量頭三坐標測量機的測量精度和效率與測量頭密切相關。目前常用的測量頭有以下幾種。機械接觸式測頭(硬測頭)，基本上已淘汰電氣式測頭，根據其原理和功能可分為動態式和靜態式兩種。是目前應用最廣的一種光學非接觸式測頭，可用于對空間曲面、軟體表面、光學刻線等的測量，尤其是不能用機械測頭和電氣測頭測量的工件，只能用光學非接觸式測頭。測量系統84常用測量方法點位測量常用于測量對象是由簡單幾何面構成的普通機械零件。點位測量時對測量頭的控制方式有3種。人工控制、全自動控制、半自動控制連續掃描測量常用來測量曲面。測量曲面時，測量機能對以下5種掃描輪廓線類型進行控制和數據處理。?掃描輪廓線位于一個通過測量頭軸線的平面內。?掃描輪廓線構成的平面與測量頭垂直。?掃描輪廓線沿一個柱面。?掃描輪廓線所在平面既不通過也不垂直于測量頭軸線。?掃描輪廓線既不位于平面也不沿一個柱面。常用測量方法85實物照片

實物照片862)三維測頭三維測頭分為導電式測頭和觸發式測頭兩種。導電式測頭的工作原理：在測頭的內部有一個未閉合的有電源電路，該電路斷點的兩端分別與測頭上相互絕緣的測針、測頭柄相連接，因此，測頭的測針和柄部實際上就是測頭內部電路常開開關的兩端；當測頭通過柄部連接在機床的主軸上時，由于機床和其工作臺上的工件(金屬材質)都是導電體，所以只要測頭上測針的觸頭與工件表面接觸，測頭內部的電路就會形成閉合回路，電路立即開始工作并在測頭主體上產生聲光信號，指明其工作狀態。2)三維測頭87觸發式測頭的工作原理：在測頭內部有一個閉合的有源電路，該電路與一個特殊的觸發機構相連接，只要觸發機構產生觸發動作，就會引起電路狀態變化并發出聲光信號，指示測頭的工作狀態；觸發機構產生觸發動作的唯一條件是測頭的測針產生微小的擺動或向測頭內部移動，當測頭連接在機床主軸上并隨主軸移動時，只要測針上的觸頭在任意方向與工件(任何固體材料)表面接觸，使測針產生微小的擺動或移動，都會立即導致測頭產生聲光信號，指明其工作狀態。觸發式測頭的工作原理：在測頭內部有一個閉合的有源電路88三維測頭實物三維測頭實物89在數控機床上采用測頭進行測量的工作原理在數控機床上采用測頭進行測量時，先將測頭安裝在機床的主軸上，然后操作者手動控制機床移動，使測頭測針上的觸頭與工件表面接觸，由于機床的數控系統實時地記錄并顯示主軸的位置坐標值，因此，可以結合測針的觸頭與工件的具體位置關系，利用機床主軸的坐標值換算出工件被測量點的相關坐標值。獲得工件的各個被測量點的相關坐標值以后，再根據各坐標點的幾何位置關系進行相關計算，便可以獲得最終的測量結果。在數控機床上采用測頭進行測量的工作原理90測量的工作方式測頭在數控機床上共有兩種工作方式，即：手動方式和編程方式。對于沒有信號輸出功能的測頭，只能采用手動方式。對于具有信號輸出功能的測頭，兩種方式均可采用。采用手動工作方式時，機床運動、測量點的坐標值的記錄和測量結果的計算均由操作者手動控制，適合單件、小批量或測量項目變化不定的情況。優點是使用安全，操作者不需要特別培訓；缺點是不適合測量點很多，計算較復雜和大批量生產的情況。采用編程工作方式時，整個測量過程中機床的運動、被測點坐標值的記錄和測量結果的計算都由操作者事先編寫的程序確定，它特別適合大批量或復雜的測量情況。其優點是對于上述工作情況測量效率高；缺點是要求操作者經過專門的培訓。測量的工作方式91

3)激光測徑儀激光由于其優良的特性（強度高，亮度大，單色性、相干性、方向性好等）在精密測量中得到廣泛應用。可以測量長度，小角度，直線度，平面度，垂直度等；也可以測量位移，速度，振動，微觀表面形貌等；還可以實現動態測量，在線測量，并易于實現測量自動化。激光測量精度目前可達0.01μm。3)激光測徑儀92受射透鏡平行光管透鏡邊緣傳感閘門電路計數器顯示圖震蕩器伺服系統掃描鏡工件測定區光檢測器激光發生器

采用平行光管透鏡將激光準確地調整到多角形旋轉掃描鏡上聚焦。通過激光掃描被測工件兩端，根據掃描鏡旋轉角、掃描鏡旋轉速度，透鏡焦距等數據計算出被測工件的尺寸。激光測徑儀原理受射透鏡平行光管透鏡邊緣傳感閘門電路計數器顯示圖震蕩器伺服系93質量控制和運行監控系統課件944)激光干涉測長儀固定反射棱鏡雙頻激光測量系統原理圖干涉測量儀f2+Δf2f1氦氖激光器軸向強磁場NS1/4波片分光鏡透鏡組f1f2f1f2移動反射棱鏡f2f2+Δf2偏振分光鏡f1f1ΔfΔf

+Δf24)激光干涉測長儀固定反射棱鏡雙頻激光測量系統原理圖干涉測95氦氖激光器發出的激光，在軸向強磁場作用下，產生頻率f1和f2旋向相反的圓偏振光，經1/4波片形成頻率f1的垂直線偏振光和頻率f2的水平線偏振光。經透鏡組成平行光束。雙頻激光干涉儀以其特有的同時具有大測量范圍、高分辨率、高測量精度和高速度等優點，在精密和超精密測量領域獲得了廣泛的應用。它采用外差干涉測量原理，克服了普通單頻干涉儀測量信號直流漂移的問題，具有信號噪聲小、抗環境干擾能力強、允許光源多通道復用等諸多優點，使得干涉測長技術能真正用于實際生產。例如，精密坐標機床的標定、高精度傳感器的標定、半導體工業中的高精度模板的制造和定位、以及構成多坐標精密定位多軸運動系統等。測量精度可達到1nm。氦氖激光器發出的激光，在軸向強磁場作用下，產生頻率96雙頻激光測量系統雙頻激光測量系統975)超聲波測厚儀超聲波測厚儀是根據超聲波脈沖反射原理來進行厚度測量的，當探頭發射的超聲波脈沖通過被測物體到達材料分界面時，脈沖被反射回探頭，通過精確測量超聲波在材料中傳播的時間來確定被測材料的厚度。凡能使超聲波以一恒定速度在其內部傳播的各種材料均可采用此原理測量。按此原理設計的測厚儀可對各種板材和各種加工零件作精確測量，也可以對生產設備中各種管道和壓力容器進行監測，監測它們在使用過程中受腐蝕后的減薄程度。可廣泛應用于石油、化工、冶金、造船、航空、航天等各個領域。5)超聲波測厚儀98

TOUCHSTONE3是目前世界上唯一可以同時測量涂層厚度和基材厚度的測厚儀TOUCHSTONE3是目前世界上唯一可以同時測996)氣動測微儀氣動測微儀的測量原理：在經調壓的氣壓與測量噴咀之間，插入對氣流起阻尼作用的節流片，通過節流片出現壓力變化，從壓力變化中即可讀出位移量；將壓力變化轉換成電流量，這樣更便于對所獲信息進行處理。氣動測微儀可檢測出普通測量器具難以檢測的微小變化，放大倍率也很高，最大可放大到40萬倍。但氣動測微儀的不足之處是測量范圍非常小。6)氣動測微儀1007)電動量儀電動量儀是將接觸頭微小位移量轉換成電量，利用電子方式將其放大并進行顯示，檢測精度可達1μm。液晶數字顯示的數字式電動測微儀，內裝專用的LS1，手工操作，可獲得0.001mm的測量值。此外，還有一種測量裝置和電動測微儀組合而成的電動測微系統，使測量范圍大為擴展；最近還開發出一種簡易型電動測微儀，精度很高，可獲得0.01μm單位的測量值。電動量儀種類很多，一般可分為電感式、電容式和光電式等。由于電動量儀靈敏度和精度很高，測量裝置和顯示裝置可以分離，所以有利于進行遠距離測量和實現測量自動化。7)電動量儀101質量控制和運行監控系統課件102差動式電感傳感器差動式電感傳感器1038)利用數控機床進行測量在數控機床上進行測量有如下特點：不需要昂貴的三坐標測量機，但會損失機床的切削加工時間；可以針對尺寸偏差自動進行機床及刀具補償，加工精度高；不需要工件來回運輸和等待。9)測量機器人隨著工業機器人的發展，機器人在測量中的應用也越來越受到重視。機器人測量具有在線、靈活、高效等特點，可以實現對零件100％的測量，因此特別適合于自動化制造系統中的工序間測量和過程測量。同坐標測量機相比，機器人測量造價低，使用靈活。

8)利用數控機床進行測量10410)專用的主動測量裝置在大規模生產條件下，常將專用的自動檢測裝置安裝在機床上，不必停機就可以在加工過程中自動檢測工件尺寸的變化，并能根據測得的結果發出相應的信號，控制機床的加工過程（如變換切削用量、刀具補償、停止進給、退刀和停機等）。例如下圖所示為磨床上工件外徑自動測量及反饋控制裝置的原理圖。10)專用的主動測量裝置10511)表面粗糙度儀測量表面粗糙度常用的方法有：比較法、光切法、干涉法、針描法和印模法等，而測量迅速方便、測值精度較高、應用最為廣泛的就是采用針描法原理的表面粗糙度測量儀。針描法又稱觸針法。當觸針直接在工件被測表面上輕輕劃過時，由于被測表面輪廓峰谷起伏，觸針將在垂直于被測輪廓表面方向上產生上下移動，把位移通過電子裝置把信號加以放大，然后通過指零表或其它輸出裝置將有關粗糙度的數據或圖形輸出來。11)表面粗糙度儀106表面粗糙度的測量基準線原則上要求與被測表面的理想形狀一致，但在實際測量中難以實現。比較常見的是利用與傳感器殼體安裝成一體的導頭建立相對測量基準。表面粗糙度的測量基準線原則上要求與被測表面的理想形狀107質量控制和運行監控系統課件108電感傳感器是輪廓儀的主要部件之一。在傳感器測桿的一端裝有金剛石觸針，觸針尖端曲率半徑r很小，測量時將觸針搭在工件上，與被測表面垂直接觸，利用驅動器以一定的速度拖動傳感器。由于被測表面輪廓峰谷起伏，觸針在被測表面滑行時，將產生上下移動。此運動經支點使磁芯同步地上下運動，從而使包圍在磁芯外面的兩個差動電感線圈的電感量發生變化。電感傳感器是輪廓儀的主要部件之一。在傳感器測桿的一端109傳感器的線圈與測量線路是直接接入平衡電橋的，線圈電感量的變化使電橋失去平衡，于是就輸出一個和觸針上下的位移量成正比的信號，經電子裝置將這一微弱電量的變化放大、相敏檢波后，獲得能表示觸針位移量大小和方向的信號。信號經濾波和平均表放大器放大之后，進入積分計算器，進行積分計算，即可由指示表直接讀出表面粗糙度Ra值。該儀器適于測定0.02-10μm的Ra值，少數型號還可測定更小的數值，儀器配有各種附件，以適應平面、內外圓柱面、圓錐面、球面、曲面以及小孔、溝槽等形狀的工件表面測量。傳感器的線圈與測量線路是直接接入平衡電橋的，線圈電感11012)其他測量設備

關節臂測量機

全自動在線測量儀12)其他測量設備1113.機械加工過程的狀態識別與檢測1)概述目的：感知系統工作狀態，提高系統抵抗突發故障的能力，優化切削過程的生產率、制造成本或(金屬)材料的切除率等。內容：切削過程的切削力及其變化、切削過程顫震、刀具與工件的接觸和切削時切屑的狀態及切削過程辨識等，而最重要的傳感參數有切削力、切削過程振動、切削過程聲發射、切削過程電機的功率等。3.機械加工過程的狀態識別與檢測1)概述1122)切削過程的檢測(1)切削力的探測切削力是評價加工條件和切削過程最常用的技術參數，也是自適應控制系統常用的傳感參數。根據切削力信號，可以間接判斷加工載荷、切削過程顫震、切/磨過程刀具/砂輪的失效狀況(破損或磨損)等。切削力的探測是實時檢測切削力隨時間(或切削過程)的變化量。主要的傳感器采用動態測力儀、應變片或多種力傳感器，其主要特點是：動態測力儀雖然可靠而且很靈敏，但常常難于實用化而多用于實驗系統中；應變片適于現場應用，但安裝不夠簡便，雖然可以通過功率和扭矩的檢測傳感信號推算出切削力值，但這類方法有檢測靈敏度低、延遲時間長的缺點。常用的切削力傳感方法見后表。2)切削過程的檢測113切削力的檢測方法切削力的檢測方法114(2)顫震探測傳感顫震現象與大多數切削與磨削過程的系統動力學不穩定性相關，經常可以由于刀具/砂輪與工件子系統的振動而引發。它的出現降低了被加工件已加工表面的質量，特別是使表面粗糙度增大，限制了機床的生產效率，并可能引發緊固環節的松動而釀成事故。此外，它還使刀具/砂輪的失效(磨損與破損)加快。對它的傳感方法可分為直接法和間接法兩大類。直接法可以直接測定機床的振動，也可以從顫震時切削力的變化中獲取；間接法是通過顫震伴隨效應的傳感檢測來間接表征顫震的，見后表。(2)顫震探測傳感115顫震檢測方法

顫震檢測方法116振動傳感器可以裝于工作臺或刀架上。動態測量儀則較早已用于銑床和車床加工中。利用應變片傳感振動信號時，常把應變片裝入機床主軸部件內。80年代后期開發的熱電動勢顫震檢測傳感法是利用刀具與同機床(如車床)其他零部件絕緣的工件形成閉合電路，利用刀具與工件間的熱電偶原理實現傳感檢測。當切削顫震出現時，刀具與工件間的接觸區域和接觸壓力有較大的變化，引起熱電動勢的變化。經FFT分析后可獲得熱電動勢的功率譜密度。這種方法成本低，易于操作，但其切削參數和刀／工件材料間交互作用的研究仍需要進一步拓展。間接法常通過對振痕、裂紋或表面局部不規則性等信息的傳感檢測來間接地探測切削顫震的出現。因此，常用光學方法來傳感，如利用激光掃描系統探測磨削表面振痕和局部不規則現象，但其實用性較差。此外，還開發了一種利用噪聲振動(傳聲器)傳感顫震的方法，并建立了噪聲電平的峰值間隔模型，可預測顫震出現。但它還需進一步驗證多種切削條件下的可靠性。振動傳感器可以裝于工作臺或刀架上。動態測量儀則較早已117(3)切屑狀況檢測在高速、超高速加工和自動化制造中，切屑狀況的監測是極為重要的事。它直接影響過程的進行、安全性和已加工表面的質量，主要有兩種傳感檢測方法：

A.用輻射高溫計傳感刀具的切屑狀態，利用測定平均切削溫度來識別切屑的狀態。但由于它比較貴，尚限于實驗研究領域中采用。

B.利用聲發射傳感器、刀具動態測量儀或刀具/工件熱電偶傳感法的譜分析技術探測切屑狀態的變化。這類方法成功的關鍵是傳感的靈敏度與可靠性及對信號的處理、特征提取與識別規律的掌握。雖然在實驗研究中已可以識別帶狀屑、卷屑和積屑瘤的出現，但還要再努力才可能成為工業應用技術。(3)切屑狀況檢測118(4)刀具-工件碰撞傳感檢測對于先進制造技術來講，為提高機床加工效率，常常要求提高進給率，特別是在空刀時應盡量加快進給。因此，刀具與工件的碰撞成為重要的監視內容。對刀具-工件碰撞的傳感常分為兩類，即碰撞后探測法和碰撞前探測法，見后表。碰撞后探測法是利用裝在機床主軸上的應變片組成的扭矩傳感器來傳感碰撞后的信號，以便在發生嚴重的碰撞故障前發現刀具／工件間的輕微碰撞，因而這種探測法一定要靈敏且可靠。現有的研究表明，聲發射接觸傳感器是靈敏而可靠的，且是實時性強的傳感檢測法，已進入工業應用階段而廣泛地用于磨削加工中。(4)刀具-工件碰撞傳感檢測119碰撞前探測法是在刀具與工件趨近到物理接觸前進行探測傳感。其中最佳的傳感方法是氣隙-磁力傳感器。把激勵線圈、接收線圈分別裝于主軸箱體與刀具兩方，當刀具-工件間距離改變而引起磁力線的變化時，對應間隙值的磁感應強度變強，從而按預先設定的閾值發出改變進給率的控制信號。這種磁傳感器受工件材料的影響。碰撞前探測法是在刀具與工件趨近到物理接觸前進行探測傳120刀具-工件碰撞傳感檢測刀具-工件碰撞傳感檢測121(5)切削過程識別的傳感現代制造技術要求識別切削過程，以便為切削過程的本質、建模和模擬仿真的研究提供可靠的實時信息；對切削過程和刀具幾何參數的控制、刀具失效和工件狀態等提供信息，以便使磨削與切削過程優化。當今，以聲發射傳感和動態測量儀及光視法為主，亦配合電流/功率、力/力矩和切削溫度等傳感法。雖然眾多的研究證明，AE法是首選的，但由于切削過程識別的復雜性和多目標性，常常采用多傳感器單一目標融合傳感法和多傳感器多目標傳感法，它們已經成為傳感技術和監控技術最熱門的領域，但這方面的深入研究工作既多又廣。它將在制造科學的發展中、在虛擬制造(VM)和虛擬現實制造(VRM)的開發及過程監視與控制的研究開發中快速發展。(5)切削過程識別的傳感1223)機床運行過程檢測機床的工作精度對其加工精度和加工質量有重要的影響。力效應、熱效應和機床運動系統的動態誤差等對機床的精度和動態特性有顯著的影響。所以，要求監視和控制機床的運行及其過程，主要有以下三類傳感監測監控。A.驅動系統的檢測傳感