传感技术在装配系统中应用。
1、 说明。
在现代市场需求及越来越多可用的自动化装置和机器人的推动下，一种新型的装配系统在去年应运而生。在两篇关键性的文献中（41，80），。它还指出一种理想的装配系统应该具有较高的生产效率、良好的灵活性和机敏性。
后两点说明在传统的收工装配车间中也非常容易实现，且仍然在各个领域和各个国家占有重要的低位，但是在高自动化系统中却较难实现。在特殊的灵巧性装配工作中，人们喜欢由装配机器人来完成装配工作。因此，在工业应用中要求具有可靠高效的感知反馈环节。
所以，不论在开发新型装配车间的思想中还是对现有转配车间的自动化改造中和解决最近产生的装配问题中，无不体现了传感器的重要性。
传感器在装配工作中的重要性远比监视机械工具的重要性大，一般的传感器在装配车间经常具有广泛的应用，甚至比在高自动化的机械系统中的应用更加频繁。这是因为在装配操作比一般其它操作都难，经常产生或要求复杂的运动。另外，即使是装配机器人在已规划的工作环境中操作，像工件的形位误差、未知的工件位置等可变因素也经常影响装配进程。
而且，装配任务的品质要求使其包含自动检测环节成为必要。
适当传感器的安装也适用于像工业机器人、可操作的气动伺服装置等具有较低的位置精度和顺向的经济优势的标准的机械。
传感器的另一种优势表现在具体的操作过程阶段。事实上，相同的传感器可以被用于对简单、快速的操作和轨道插入的过程控制，自从传感器自身可以在操作阶段提供正确路径所必须的信息，一种高位置精度的末端机构不再需要经历自学习阶段。另外，自从传感器能够补偿计算机辅助设计的收搜索精度时，使得线下操作过程更加容易和有效。
自从传感器的重要性在2023年的一篇主旨性文章中（149）被强调以后，装配系统的变革是显著的，很多工厂开始在他们的装配车间使用传感器，在传感技术的影响下机器人的研究也创造出了很多效益各种新型的传感器，各种新型的传感器也已经投入到了市场。正因如此，它在考察和讨论传感技术的发展现状种都非常的重要，不论在工业还是为获得传感器的主要应用、现存问题和发展趋势的研究。
2、装配系统操作。
除了像清理、去毛刺等辅助任务外，在装配车需要传感器的主要操作可以分为以下几类：
部件匹配：径孔匹配，孔径匹配。多孔径匹配是这种需要传感器辅助装配中的典型操作，因为单一或多孔径的配合很容易受到配合间距、零件误差和装配机器人精度的影响。
工件连接：这种工作估计占据了整个装配工作的50%。例如：
需要监视和检查扭矩的等连接质量的螺栓连接装配。
必须控制应力的压力配合。
必须检查材料多少及连续性的胶合及密封装配。
在航空制造业非常流行的铆接装配。
工件处理：自动进给装置和机器人手抓在工件的位置不完全预知或在操作过程中可以自身被改变的时候，经常要求有好的感知能力。
工件识别：对生产线上随即提供工件的位置和角度的识别是不可缺少传感器的典型应用。
为较好的控制提供检测：在印刷电路板（pcbs）上焊接电子元器件，必须控制焊点体积和形状，是这种应用的典型例子。
另外，传感器在新兴产业和应用领路也是同样的有用或不可或缺：
smds（表面贴片元器件）的自动焊接在现代电子工业，特别是在3-mids（摸具器件一体化）领域非常的盛行。
在汽车工对装配过程中，对很难控制和处理的易变形工件的装配。
为重复利用，在产品状况不可预知条件下的自动拆解工作。
尺寸效应可能导致不可预见后果的微型工件组合。
关于传感技术在转配系统中应用的文献是非常广泛的，甚至更为广泛的机器人学领域也包括。这篇文章是在对各种参考文献辩证的分析和对cirp成员、传感器生产厂家和使用装配车间的工业界的用户以问卷的形式调查后写的。
像机械式、电容式、电感式或微动开关式传感器均不在本文的考虑之列，即使在装配车间有着大量的应用。
2、 装配系统的传感器。
根据传感器在上述工作中的典型应用，可以被分为以下3大类：
应力传感器，能够测量由于两个或更多的工件接触而产生的应力，像测量机器手指抓去物体或孔径接触应力等。它们的主要操作处理功能单元可以被分作：
力传感器；
触觉传感器；
传感适配器。
三维空间传感器，可以测量三维空间量（工件形状、位置识别、定位、或简单判别物体的存在）。按照前面的规则，它们也可以分作预处理测量（像抓取前的工件识别和定位）或后处理测量（像在装配过程中最后的工件检测） 。这种类型的传感器主要了一分为：
光学传感器；
视觉传感器；
机械探头；
位置传感器。
其他传感器。其他一些典型的传感器应用在一些专门的试验或其他一些与装配操作相关的检测任务。其中，最最要的一些是：
温度传感器；
压力传感器；
听觉传感器；
加速度传感器。
表1 总结了应力和三维传感器在装配操作中应用。
作为对文献资料的分析结果，图1a给出了在装配系统中用到的主要几种类型传感器的**分布。图1b 显示了力学和视觉传感器在装配操作中的应用分布。
3.1 力学传感器。
使用力学传感器的构思是能够产生一个与两个物体接触力相对应的信号，在自动装配系统中采用的第一种解决方案是获得一个电压信号提供可靠的反馈。
这种类型的传感器可以分作两大类：数字式和模拟式传感器。第二种分类方法是基于传感器所能测量的力的维数：
从一维传感器（如通常我们所知道的称重传感器）到能够测量6个自由度上的力和力矩的力/力矩传感器（f/t 传感器）。再一种分类方式是根据的它们的原理。最普遍的是测量由作用在可形变结构上的外力所引起的拉伸量。
这种测量方式通常表现在电子应力计上（由于它们的高可靠性、易操作性和低成本），但是，其他的一些系统也采用诸如压电式、电感式、电容式或涡电流式传感器，电位器等。力学传感器在装配系统中的重要性同样也体现在操作者对它的选型和安装过程中，如图2所示。传感器的选型，基于不同的考虑，主要涉及到传感器所能测量的力的维数、重量、体积及灵敏度等。
比较常见的应用有：
用于由程序错误或其它不可预知的情况引出的过载识别。这种应用主要通过安装在关节部位可以测量一到三个方向力的数字传感器来控制。为防止机构之间的碰撞，这种装置可以与伺服系统集成在一起。
抓取，涉及到抓取力的控制，通常由安装在机器手指上的单向力传感器或通过更多传感器测量关节部位的载荷来实现。
通过安装在关节部位的力传感器判别工件是否丢失。只要现场的工件对测力传感器有影响，这种操作就具有可行性。通过对该传感器的输出与一个参考值的比较，丢失的工件将可能被发觉。
适用于螺栓连接、压力连接、铆接或插入式操作。
在螺栓连接操作中，力传感器用来测量力矩，通常与电动板手集成在一起。一种典型的配置如图3所示的用涡电流传感器测量力矩的结构。两个有纵向狭缝的空心圆柱被安装在主力矩轴上的同轴线圈上。
一套固定在空心圆筒周围的线圈由高频电流供电。通过轴的旋转，**圈上有一个相对表面面积成比例的感应电流。通过主轴的扭转，对准狭缝发生变化，造成相对表面面积增加，通过测量线圈能量的减少一种变化的涡电流就能被检测到。
在压力配合中，由于没有旋转组件，测量力就相对比较的简单。在市场上可以找得到这种集成了压力传感器的液压系统。这种方式通过控制系统监视压力功能和压头的位置。
在嵌入式配合中，力的测量是成功完成操作的基本测量，一种普通的应用就是在机器人关节部位安装的力矩传感器：**6自由度的检测允许检测异常，因此，应用在恢复程序和产生新的柔性动作。
3.2 触觉传感器。
我们可以这样定义触觉传感器，一种可以测量两个物体之间的接触压力的装置。它和力传感器的不同在于它所提供的功能上，不仅仅测量合力，而且还可以感知力在接触面上的分布，适用于对两个组件接触面更加详细的测量评估。
这种传感器被做成包含一系列敏感单元的矩阵薄片，能够测量整个接触表面的受力情况。为了在处理和转配操作过程中获得详细的接触状况信息，从这种装置输出的数据通过模式识别技术可能被细分。
数种传感变送原理已经在这种传感器中试验。其中一种由导电弹性材料组成敏感单元的传感器，它原理是随作用压力的改变其电阻发生变化（压阻效应）。通过测量每个敏感单元的电阻使评估压力分布成为可能。
当前可用的第二种变送器由聚二乙烯构成敏感单元—影视用来传播和接收超声波。每个基本单元基于一个阴性的衬底并被一层薄薄的橡胶覆盖着。在工作过程中，这些敏感单元发射出超声波脉冲，穿过橡胶层碰到物体表面是再次返回到敏感单元，脉冲的传播时间是和接触压力的大小成比例的（因为橡胶层的厚度是随接触压力的改变而改变的）并且能够被这些敏感单元检测出来。
触觉传感器通常安装在机器手指的指尖表面或直接与被抓取或被装配工件相接处的工作台表面。如图4 所示。
典型的应用涉及到：
识别工件及其位置判别。这种操作可以通过安装在工作台上的触觉敏感阵列来实现：通过对敏感表面压力分布的分析，工件及其位置就会被检测到。
确认抓取操作（工件是否到位、抓取力控制等）。获取机械手抓和工件之间的接触压力分布及更加详细的信息，如检测具体的抓取位置，探测工件是否有滑动等。
辅助执行高精度的嵌入式配合。与力学传感器相似，触觉传感器也可以用来主动消除前入式配合的偏差。校正可以在检测手指与被抓取物体的接触压力中执行，如图4a所示；或检测整个工件与工作台的压力功能中实现，如图4b所示。
在使用这些传感器时涉及到的主要问题表现在以下两个方面：敏感单元表面的易损性和为得到可靠的传感器输出而执行的复杂算法。特别是第一个方面是至关重要的，因为它很大程度上限制了这种传感器在工业实践中的应用，如我们熟知的一样，在工业环境中的长时间实用会造成传感器的敏感表面快速的磨损寄传感器输出信号的不稳定。
通常用一些可更换的垫子来解决这个问题。
3.3具有感知能力的柔性装置。
众所周知， 在轴孔配合操作中，为了能根据装配过程中产生的力量和力矩，修改机器手爪的位置和方向，避免卡死现象，并正确地完成操作，自动控制装置应该遵守一个适当的规则 。这就是伺服装置的工作原理，特别是像rcc设备（远程伺服中心），这种用以完成轴孔配合检测系统，是最典型、最实用代表。
这些设备。依靠一个适当的结构找到适合于系统的中心，接近于轴和孔之间的一阶接触点， rcc标准配置是基于3个分别被安装在两块板上的能保证适当柔性的弹性轴承，来完成机械关节和抓取器的链接。 其他装备，虽形式不同以往，但都是基于已在各种实验中取得成功的这一原则（4,119）
机械专业英语翻译
第一单元极限与公差。几何精度设计是在机械制图上使用的一个三维国际工程设计语言。这个语言主要由符号组成，这些符号是清楚地定义在由美国机械工程协会出版的asme y14.5m 1994中。这个制图标准在北美使用和全世界都认同。它代替了更早的ansi y14.5m 1982标准和已经发展到几乎等同于它的i...
机械工程专业英语翻译
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机械工程专业英语翻译
2 应力和应变。在任何工程结构中独立的部件或构件将承受来自于部件的使用状况或工作的外部环境的外力作用。如果组件就处于平衡状态，由此而来的各种外力将会为零，但尽管如此，它们共同作用部件的载荷易于使部件变形同时在材料里面产生相应的内力。有很多不同负载可以应用于构件的方式。负荷根据相应时间的不同可分为 a...