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| 淺析機床監控之利用高精度光纖間距傳感器 |
| 點擊次數：2590 更新時間：2011-03-23 |
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想要經濟地處理能源和資源問題，機床和設備就必須在連續的使用過程中被監控。為此，一種易于集成的傳感器技術便成為及時進行機床和設備維護保養，保證產品生產質量，避免停機故障和改善生產過程穩定性的關鍵因素。
高精度的生產過程監控需要直接來自生產過程的數據作為保障，這些數據應該由那些安裝在機床設備上的傳感器來提供。而負責這種檢測監控任務的傳感器大多數都是光纖傳感器，即有著*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、設備和檢測儀器中，能夠很好得完成監控和數據傳輸的任務。
利用由FraunhoferIPT研究所研發設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。這種技術在航空航天、汽車制造、印刷機械制造和光學設備制造領域中都能夠得到很好的應用。
這種檢測技術適合于那些傳統檢測解決方案因安裝使用空間有限，以及傳統檢測技術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，能夠實現機床和設備在超精密級范圍內的在線檢測，如機床運動軸和導軌移動的監控以及傳動軸的監控。
Fraunhofer研究所研發的這種檢測系統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*個是純光學的全光纖技術元件（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。
FraunhoferIPT研究所研發的這個系統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*個是純光學的全光纖技術元件（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。
zui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果的zui終評判裝置無需安裝在檢測現場。另外，這種檢測系統的結構還允許在一個檢測評判單元中使用多個檢測傳感器。利用光纖轉換開關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據處理。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。與其他的檢測系統相比較，這種檢測系統的優點在于它沒有類似于線性調節器或壓電發生器之類的區別檔位的機械零部件。
CCD電荷耦合式攝像機的特性解碼
當被測物體進入到檢查范圍之內后，將會產生一個由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，并把間距調節量換算成圖像的像素點數。
由數據匹配儀器和傳感器構成的整套系統由FraunhoferIPT研究所在Achen建立的Fionec有限責任公司進行生產和銷售。
在這個系統中，旋轉的回轉體零部件的圓度和圓跳動對檢測的精度、噪聲和整個系統的磨損有著重要的影響，源于它們的錯誤信號應在生產加工過程中及時的予以識別并排除，其中包括機床重要的零部件，如輸出軸、轉子、主軸、軋輥（支撐輥和工作輥）和導向輥。在這些回轉體零件上應安裝傳感器，以便采集重要的生產過程數據，及時地采取必要措施。
在這種檢測方法中，旋轉零部件工作時在外力作用下可能產生的變形（可在多個不同的檢測點對旋轉零部件在外力作用下的變形進行檢測），在生產工作過程中出現的旋轉零部件表面磨損和形狀磨損（剝離、粘附、表面擠壓碎裂和摩擦）等可以是重要的被檢測參數。
這種技術可以直接應用于如印刷領域中，在這個領域中，軋輥類零部件的圓度和圓跳動誤差對印刷品的質量有著直接的影響。另一個可以直接采用這種檢測技術的領域是軋輥生產企業，因為這個領域中需要對生產光導塑料薄膜軋輥表面的微觀結構進行檢測。
在這種情況下，利用光纖傳導的間距檢測傳感器在多個檢測點進行檢測是非常合適的，因為這些檢測傳感器的安裝所需的空間很小（微型傳感器），采用的是非接觸式檢測，不會對被測表面帶來損害，在傳感器和被測物體之間沒有相互作用和影響。
為了能夠演示這種檢測技術的應用情況，專門設計和制造了一個試驗臺。這個試驗臺的結構非常復雜，對其剛性和穩定性都有著非常高的要求。在2009年度Stuttgart舉辦的Control2009展覽會期間，FraunhoferIPT研究所就展示了一個這樣的試驗臺：利用不同的光纖傳感器進行生產過程的監控。
蘇州中航長風數控科技有限公司主營產品有：線切割機床，電火花成型機，快走絲線切割，中走絲線切割，電火花線切割，電火花穿孔機，取斷絲錐機。 |
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