chapter 07 SENSORS IN ROBOT

Tu dong hoa qua trinh san xuat 4/7/2017 Chương : SENSOR IN ROBOT CẢM BIẾN VỊ TRÍ, VẬN TỐC, GIA TỐC NHIỆT ĐỘ KHỐI LƯỢNG KHÁC + LVDT + Pt 100 + LVDT + Dòng, áp + Encoder + Thermal couple + Camera + Tachometer + Ir + Load cell (strain gauge) + Piezo component + Từ trường + Potentionmeter + Quang học + Gyroscope meter + Độ ẩm + Sonar + Ion + Laser + Điện dẫn + Tilt sensor + Tu dong hoa qua trinh san xuat 4/7/2017 CẢM BIẾN VỊ TRÍ, VẬN TỐC, GIA TỐC NHIỆT ĐỘ KHỐI LƯỢNG KHÁC + LVDT + Pt 100 + LVDT + Dòng, áp + Encoder + Thermal couple + Ir + Load cell (strain gauge) + Camera + Tachometer + Piezo component + Từ trường + Potentionmeter + Quang học + Gyroscope meter + Độ ẩm + Sonar + Ion + Laser + Điện dẫn + Tilt sensor + CẢM BIẾN VỊ TRÍ, VẬN TỐC, GIA TỐC NHIỆT ĐỘ KHỐI LƯỢNG KHÁC + Pt 100 + LVDT + Dòng, áp + LVDT + Thermal couple + Ir + Load cell (strain gauge) + Camera + Encoder + Piezo component + Từ trường + Tachometer + Quang học + Potentionmeter + Độ ẩm + Gyroscope meter + Ion + Sonar + Điện dẫn + Laser + Tilt sensor + Tu dong hoa qua trinh san xuat 4/7/2017 CONTACT LIMIT SWITCH POTENTIMETER LVDT ENCODER NON-CONTACT PROXIMITY SENSOR INDUCTIVE-CAPACITIVE SONAR SENSOR PHOTO-ELECTRIC SENSOR LIMIT SWITCH Tu dong hoa qua trinh san xuat 4/7/2017 LIMIT SWITCH Cấu tạo: LIMIT SWITCH Nguyên lý hoạt động: •cơng tắc hành trình dạng cơng tắc đơn giản thực thi để bảo vệ an toàn khống chế hành trình dịch chuyển hệ thống tiếp xúc truyền tín hiệu điện dạng tín hiệu thường đóng hay thường mở hệ thống xử lý cho trạng thái đóng ngắt bảo vệ an toàn Tu dong hoa qua trinh san xuat 4/7/2017 LIMIT SWITCH LIMIT SWITCH Ưu điểm: •giá thành rẽ •chịu dòng điện tác động lớn •cảm biến kỹ thuật hoạt động đơn giản Khuyết điểm: •phải có tiếp xúc vào cảm biến •thời gian đáp ứng chậm 10 Tu dong hoa qua trinh san xuat 4/7/2017 Ứng dụng : Vận chuyển nguyên vật liệu Trong hệ thống điện tử cần có phát thơng qua tiếp xúc như: cơng tắc giới hạn hành trình , cơng tắc an tồn khống chế hành trình 11 Potentionmeter-con chạy biến trở Biến trở chạy (Potentionmeter - Pots) : - Dùng để đo dịch chuyển tịnh tiến chuyển động quay - Chuyển động học làm thay đổi trở kháng cảm biến - Tầm đo : max 10 m 12 Tu dong hoa qua trinh san xuat 4/7/2017 Potentionmeter-con chạy biến trở Nguyên lí hoạt động : - Con chạy nối với vật cần đo dịch chuyển - Vật dịch chuyển làm thay đổi trở kháng cảm biến - Cấp điện DC cho cảm biến -> điện áp ngõ tỉ lệ với khoảng dịch chuyển Vout/Vin = BC/AB 13 Potentionmeter-con chạy biến trở Cấu tạo : - Điện trở có cấu tạo dạng cuộn dây hay băng dẫn - Điện trở dạng cuộn dây làm hợp kim ( Ni-Cr,NiCu,Ag-Pd) quấn thành vòng xoắn lõi cách điện - Điện trở băng dẫn làm chất dẻo trộn bột dẫn điện - Có loại dịch chuyển chạy : thẳng, tròn, xoắn ốc 14 Tu dong hoa qua trinh san xuat 4/7/2017 Potentionmeter-con chạy biến trở Đặc trưng : - Điện trở cảm biến thường nằm khoảng từ 1k – 100k - Độ phân giải : dạng dây 10 um, dạng băng 0.1 um - Tuổi thọ phụ thuộc vào số lần sử dụng : dạng dây : 106 , dạng băng 108 15 Potentionmeter-con chạy biến trở Ưu/ Nhược điểm : - Ưu điểm : - Cấu tạo đơn giản, giá thành thấp - Mạch điện xử lí đơn giản - Điện áp ngõ lớn - Nhược điểm : - Tuổi thọ thấp - Cọ xát gây mòn sinh tiếng ồn - Chịu ảnh hưởng nhiều môi trường (bụi, ẩm ) 16 Tu dong hoa qua trinh san xuat 4/7/2017 LVDT-bộ chuyển vi sai tuyến tính LVDT ( linear variable differential transformer ) : - Thiết bị dùng để đo dịch chuyển tịnh tiến - Tầm đo tối đa : 0.5m - Hoạt động dựa tượng tự cảm - Chuyển động học tịnh tiến chuyển hóa trực tiếp thành tín hiệu điện - LVDT gọi cảm biến hỗ cảm vi sai 17 LVDT-bộ chuyển vi sai tuyến tính Nguyên lí hoạt động : - Hiện tượng tự cảm : có từ thơng biến thiên mạch kín xuất dòng điện Cường độ dòng điện tỉ lệ thuận với tốc độ biến thiên từ thông 18 Tu dong hoa qua trinh san xuat 4/7/2017 LVDT-bộ chuyển vi sai tuyến tính Cấu tạo : - Gồm cuộn dây (1 cuộn sơ cấp cuộn thứ cấp) lõi từ có khả dịch chuyển - Lõi từ nối với vật cần đo 19 LVDT-bộ chuyển vi sai tuyến tính Hoạt động : - Cấp nguồn AC cho cuộn sơ cấp (3 Vrms, kHz) Khi lõi từ dịch chuyển, cuộn thứ cấp xuất dòng điện Độ lớn độ lệch pha cuộn thứ cấp phụ thuộc 20 vào vị trí tương đối lõi từ 10 Tu dong hoa qua trinh san xuat 4/7/2017 LINEAR ENCODER 29 LINEAR ENCODER 30 15 Tu dong hoa qua trinh san xuat 4/7/2017 SONAR 31 CẢM BiẾN SIÊU ÂM- SONAR SENSOR 2.1 nguyên lý hoạt động: Cảm biến siêu âm sử dụng biến đổi để truyền nhận tín hiệu siêu âm Khi chùm tia gặp vật thể phản xạ lại cảm biến hiệu số thời gian lần truyền sóng nhân với tốc độ truyền sóng môi trường cần đo giúp ta xác định vị trí vật thể cần đo so với bề mặt cảm biến 32 16 Tu dong hoa qua trinh san xuat 4/7/2017 CẢM BiẾN SIÊU ÂM- SONAR SENSOR khoảng cảm biến nằm khoảng : 6-30 cm; 20-130cm; 40-300 cm; 60-600 cm; 80-1000 cm ưu điểm: •dò tìm tất loại vật thể nhược điểm: •độ phân giải thấp •Tín hiệu bị lặp lại •Tín hiệu bị ảnh hưởng nhiệt độ 33 CẢM BiẾN SIÊU ÂM- SONAR SENSOR điều khiển mức đếm sản phẩm chống va chạm cửa vào đo chiều cao object detector 34 17 Tu dong hoa qua trinh san xuat 4/7/2017 Cảm Biến Điện Dung – Cảm Biến Điện Cảm Cảm Biến Điện Dung: loại cảm biến hoạt động dựa nguyên tắc sử dụng trường tĩnh điện để phát đối tượng kim loại phi kim loại 35 Cảm Biến Điện Dung – Cảm Biến Điện Cảm Ưu điểm: •Phát vật liệu phi kim loại (so với cbiến điện cảm) •Độ phân giải cao(so với laser cảm biến thơng thường) •Kích thước nhỏ (so với cảm biến laser ) b) Khuyết Điểm: •Phạm vi đo phụ thuộc vào số điện ly vật liệu cần phát (không dẫn điện ) •Phạm vi đo phụ thuộc vào nhiệt độ (hằng số điện mơi phụ thuộc) •Hiện tượng Nhiễu mơi trường bụi bẩn •Khoảng cách đo hoạt động nhỏ (range sensor: so với laser, quang) •Khoảng cách đo từ 5-20 mm 36 18 Tu dong hoa qua trinh san xuat 4/7/2017 Cảm Biến Điện Dung – Cảm Biến Điện Cảm 37 Cảm Biến Điện cảm cảm ứng – Inductive sensor Ngun lý hoạt đơng: Phát có mặt vật thể dẫn điện, có trạng thái đóng 38 19 Tu dong hoa qua trinh san xuat 4/7/2017 Cảm Biến Điện cảm cảm ứng – Inductive sensor Ưu Điểm : -Được dùng chủ yếu để phân biệt vật liệu kim loại -Không bị ảnh hưởng nhiều môi trường: nước, dầu, bụi bẩn -Khả chống rung động cao Khuyết Điểm: -Khó khăn việc lắp đặt cảm biến phận máy móc làm từ thép -Dễ bị nhiễu làm việc mơi trường có từ tính Thơng số hoạt động: - Khoảng cách nhận biết lên đến 50mm Làm việc nhiệt độ -30~1200c Nguồn cấp 10-30VDC 39 Xác định độ cong vênh đĩa Xác định độ đảo động hoạt động xác Đo đường kính ngồi ổ bi Đo lường đường kính đỉnh chân bánh 40 20 Tu dong hoa qua trinh san xuat Xác định độ đảo trục mũi khoan Xác định độ lệch giũa thớt di động thớt cố định máy ép nhựa 4/7/2017 Kiểm tra việc reset máy Đo lường tốc độ quay 41 GYRO & TILT SENSOR 42 21 Tu dong hoa qua trinh san xuat 4/7/2017 TILT SENSOR 43 CẢM BIẾN VỊ TRÍ, VẬN TỐC, GIA TỐC + LVDT + Encoder + Tachometer + Potentionmeter + Gyroscope meter + Sonar NHIỆT ĐỘ KHỐI LƯỢNG KHÁC + Pt 100 + LVDT + Dòng, áp + Thermal couple + Load cell (strain gauge) + Camera + Piezo component + Từ trường + Ir + Quang học + Độ ẩm + Ion + Điện dẫn + Laser + Tilt sensor + 44 22 Tu dong hoa qua trinh san xuat 4/7/2017 CẢM BIẾN VỊ TRÍ, VẬN TỐC, GIA TỐC + LVDT + Encoder + Tachometer NHIỆT ĐỘ KHỐI LƯỢNG KHÁC + Pt 100 + LVDT + Dòng, áp + Thermal couple + Load cell (strain gauge) + Camera + Piezo component + Từ trường + Ir + Potentionmeter + Quang học + Độ ẩm + Gyroscope meter + Ion + Sonar + Điện dẫn + Laser + Mức + Tilt sensor + 45 Strain Gauge Sensors Nguyên lý cầu Wheatstone • Nguyên lý: Khi lực tác dụng vào, điện trở vật thay đổi, làm điện áp cầu cân thay đổi • Thích hợp để đo lực tĩnh, khối lượng, khả bù nhiễu nhiệt độ • Cấu hình dây tiêu chuẩn tháng năm 1960 46 23 Tu dong hoa qua trinh san xuat 4/7/2017 Strain Gauge Sensors General Purpose: Sử dụng rộng weighing, dynamometer testing, and material testing machines Fatigue Rated: Chu kỳ hoạt động cao Hollow: Ưu điểm gọn, sử dụng tải chạy qua cảm biến Washer: Gọn, Sử dụng xác định lực kẹp, lực siết Button: Gọn, sử dụng trường hợp tải nén, ép Multi-component: Đo lúc nhiều lực, môment Ứng dụng fatigue testing machines, tire uniformity testing and automotive testing requirements 47 KHỐI LƯỢNG 48 24 Tu dong hoa qua trinh san xuat 4/7/2017 49 Strain Gauge Sensors Nhà sản xuất chính: • PCB Piezotronics, Inc – 3425 Walden Avenue, Depew, NY 14043 • Lebow Products – 1728 Maplelawn Road, Troy, MI 48084 • Interface, Inc – 7401 East Butherus Drive, Scottsdale, AZ 85260 • Sensotec – 2080 Arlingate Lane, Columbus, OH 43228 • Tedea Huntleigh – 677 Arrow Grand Circle, Covina, CA 91722 • HBM, Inc – 19 Bartlett Street, Marlborough, MA 01752 50 25 Tu dong hoa qua trinh san xuat 4/7/2017 CẢM BIẾN VỊ TRÍ, VẬN TỐC, GIA TỐC + LVDT + Encoder NHIỆT ĐỘ KHỐI LƯỢNG KHÁC + Pt 100 + LVDT + Dòng, áp + Thermal couple + Load cell (strain gauge) + Camera + Piezo component + Từ trường + Ir + Tachometer + Potentionmeter + Quang học + Độ ẩm + Gyroscope meter + Ion + Sonar + Điện dẫn + Laser + Tilt sensor + 51 51 52 52 CẢM BIẾN VỊ TRÍ, VẬN TỐC, GIA TỐC + LVDT + Encoder + Tachometer + Potentionmeter + Gyroscope meter + Sonar NHIỆT ĐỘ KHỐI LƯỢNG KHÁC + Pt 100 + LVDT + Dòng, áp + Thermal couple + Load cell (strain gauge) + Camera + Piezo component + Từ trường + Ir + Quang học + Độ ẩm + Ion + Điện dẫn + Laser + Tilt sensor + 26 Tu dong hoa qua trinh san xuat 4/7/2017 VISION CAMERA 53 VISION CAMERA 54 27 Tu dong hoa qua trinh san xuat 4/7/2017 VISION CAMERA Nguồn sáng 2.Camera Máy tính: thu nhận , xử lý ảnh Giao diện truyền thông đầu 55 Ứng dụng vision system: Phân biệt chi tiết qua màu sắc Phân biệt cao , thấp Đo kích thước chi tiết Nhận biết khoảng cách Nhận biết vật cản tránh va chạm Nhận biết đối tượng chiều 56 28 Tu dong hoa qua trinh san xuat 4/7/2017 THE END … 57 29 ... năm 1960 46 23 Tu dong hoa qua trinh san xuat 4/7/2017 Strain Gauge Sensors General Purpose: Sử dụng rộng weighing, dynamometer testing, and material testing machines Fatigue Rated: Chu kỳ hoạt... Ứng dụng fatigue testing machines, tire uniformity testing and automotive testing requirements 47 KHỐI LƯỢNG 48 24 Tu dong hoa qua trinh san xuat 4/7/2017 49 Strain Gauge Sensors Nhà sản xuất... 25 26 13 Tu dong hoa qua trinh san xuat 4/7/2017 ABSOLUTE 27 28 14 Tu dong hoa qua trinh san xuat 4/7/2017 LINEAR ENCODER 29 LINEAR ENCODER 30 15 Tu dong hoa qua trinh san xuat 4/7/2017 SONAR