小型多自由度机械手测控系统设计+CAD图纸(7)
谐振频率kHz 22
许用振幅（德国工业标准）% 50
4.2.2 位移传感器
在本设计中，采用位移传感器进行机械手最大工作行程测量和运行速度，运行速度通过测量时间而获得。
位移传感器又称为线性传感器，是一种属于金属感应的线性器件，传感器的作用是把各种被测物理量转换为电量。在生产过程中，位移的测量一般分为测量实物尺寸和机械位移两种。按被测变量变换的形式不同，位移传感器可分为模拟式和数字式两种。模拟式又可分为物性型和结构型两种。常用位移传感器以模拟式结构型居多，包括电位器式位移传感器、电感式位移传感器、自整角机、电容式位移传感器、电涡流式位移传感器、霍尔式位移传感器等。数字式位移传感器的一个重要优点是便于将信号直接送入计算机系统。这种传感器发展迅速，应用日益广泛。
位移传感器的应用范围十分广泛，如冶金行业的轧钢设备，机械行业等。并且低功耗，长寿命，可使用在各种恶劣条件下。位移传感器主要应用在自动化装备生产线或测试系统中对模拟量的智能控制与检测。
A直线电阻位移传感器功能原理
直线位移传感器的功能在于把直线机械位移量转换成电信号。为了达到这一效果，通常将可变电阻滑轨定置在传感器的固定部位，通过滑片在滑轨上的位移来测量不同的阻值。传感器滑轨连接稳态直流电压，允许流过微安培的小电流，滑片和始端之间的电压，与滑片移动的长度成正比，从而可以准确的测量位移值。
B激光测距传感器工作原理
激光三角法位移测量的原理是，用一束激光以某一角度聚焦在被测物体表面，然后从另一角度对物体表面上的激光光斑进行成像，物体表面激光照射点的位置高度不同，所接受散射或反射光线的角度也不同，用CCD光电探测器测出光斑像的位置，就可以计算出主光线的角度，从而计算出物体表面激光照射点的位置高度。当物体沿激光线方向发生移动时，测量结果就将发生改变，从而实现用激光测量物体的位移。
图4.6 激光测距传感器
C光纤光栅传感器
光栅位移传感器的工作原理，是由一对光栅副中的主光栅（即标尺光栅）和副光栅（即指示光栅）进行相对位移时，在光的干涉与衍射共同作用下产生黑白相间（或明暗相间）的规则条纹图形，称之为莫尔条纹。经过光电器件转换使黑白（或明暗）相同的条纹转换成正弦波变化的电信号，再经过放大器放大，整形电路整形后，得到两路相差为90°的正弦波或方波，送入光栅数显表计数显示位移结果。
光纤光栅传感器与传统的应变片相比优点如下：
1）光纤光栅传感器采用波长编码，可以在一根光纤上串联多个传感器，容易组网
2）光纤光栅传感器和分析仪器之间采用的是光纤连接，信号不受电磁干扰。
3）光纤光栅传感器主要材料是石英，更适合在恶劣腐蚀环境中使用。
4）使用寿命长，可达15年以上
综上所述，测试机械手最大工作行程，考虑其要求精度高，安装简便，使用寿命长受环境影响小，故采用激光测距传感器为机械手最大位移和运行速度的传感器，使用两个。其外观图见图4.7
图4.7 主外观图
横纵向机构位移传感器选择型号：FT810 RLA-500-L8/SIL8
表4.3 主要技术指标
具体参数为：
检测距离：250mm～750mm
精度：0.25mm～0.75mm
工作电源：15～30 V DC
光源：激光 红色 650nm
开关频率：1000Hz 可选
连接方式：接插件 M128针
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