第1章 传感器与检测技术基础1.ppt

零件识别与定位，下图是一个具有简单视觉的工业机器人系统示意图，其视觉系统由一个位于零件传输带上方的摄像机和相关的视觉信息处理系统组成。为了有利于视觉系统将零件从传输带上分离出来，并进行识别和定位，可以选择与零件颜色差别较大的传输带。 稳定性和温度稳定性　Stability 意义：又称长期稳定性 表示：用输出值与起始标定之间的差异来表示，也常用有效期来表示 漂移　Drifting 意义：传感器不因输入的原因而发生的变化 零点漂移：时漂、温漂 灵敏度漂移 1.3.1 传感器的静态特性 静态误差[精度]　Precision 是评价传感器的综合性能指标 意义：传感器在满量程内任一点上与理论值的最大偏差 一定置信概率下的极限偏差 1.3.1 传感器的静态特性 传感器的动态特性 对数幅频特性 将各种频率不同而幅值相等的正弦信号输入传感器，其它输出正弦信号的幅值、相位与输入信号频率之间的关系 零阶环节（比例环节、无惯性环节） 一阶环节（惯性环节） 二阶环节 1.3.2 传感器的动态特性 基本参数指标 环境参数指标 可靠性指标 其他指标 量程指标： 量程范围、过载能力等 灵敏度指标： 灵敏度、满量程输出、分辨力、输入输出阻抗等 精度方面的指标： 精度(误差)、重复性、线性、回差、灵敏度误差、阈值、稳定性、漂移、静态总误差等 动态性能指标： 固有频率、阻尼系数、频响范围、频率特性、时间常数、上升时间、响应时间、过冲量、衰减率、稳态误差、临界速度、临界频率等 温度指标： 工作温度范围、温度误差、温度漂移、灵敏度温度系数、热滞后等抗冲振指标： 各向冲振容许频率、振幅值、加速度、冲振引起的误差等其他环境参数： 抗潮湿、抗介质腐蚀、抗电磁场干扰能力等 ? 工作寿命、平均无故障时间、保险期、疲劳性能、绝缘电阻、耐压、反抗飞弧性能等 ? 使用方面： 供电方式(直流、交流、频率、波形等)、电压幅度与稳定度、功耗、各项分布参数等结构方面： 外形尺寸、重量、外壳、材质、结构特点等安装连接方面： 安装方式、馈线、电缆等 1.4.1 传感器的标定和校准 任何一种传感器在装配完后都必须按设计指标进行全面严格的性能鉴定。使用一段时间后（中国计量法规定一般为一年）或经过修理，也必须对主要技术指标进行校准试验，以便确保传感器的各项性能指标达到要求。 传感器标定就是利用精度高一级的标准器具对传感器进行定度的过程，从而确立器输出量和输入量之间的对应关系。同时也确定不同使用条件下的误差关系。 根据系统的用途输入可以是静态的也可以是动态的。因此传感器的标定有静态和动态标定二种。 静态标定 输入已知标准非电量，测出传感器输出，给出标定曲线、标定方程和标定常数，计算灵敏度、非线性度、迟滞和重复性等传感器的静态指标。 静态标定用于检测传感器的静态特性指标。 标定设备应具有比被标定的传感器及其系统高一个等级的精度。 标定再全量程范围均匀取5个或5个以上点，正量程和反量程测若干次。1.4.1 传感器的标定和校准 传感器的动态标定 用于确定传感器的动态性能，如固有频率和频响范围等、动态灵敏度等。 传感器进行动态标定时，需有一标准信号对它激励，常用的标准信号有二类：一是周期函数，如正弦波等；另一是瞬变函数，如阶跃波等。 用标准信号激励后得到传感器的输出信号，经分析计算、数据处理、便可决定其频率特性，即幅频特性、阻尼和动态灵敏度等。 1.4.1 传感器的标定和校准 1.2 1.6 误差理论基础 1 2 误差的分类 误差的定义 3 误差的表示方法 1.6.3 误差的表示方法 相对百分误差(引用误差)例：某人分别在三个小贩处购买了100kg大米、 10kg苹果、1kg巧克力，发现分别缺少了1kg、0.5kg、0.3kg，但他对卖巧克力的小贩意见最大，是何原因？ 绝对误差 真值 1.6.3 误差的表示方法 相对百分误差(引用误差) 精度：用仪表的相对百分误差来衡量仪表给出接近于真值的响应能力 。也称准确度，精确度精度等级：0.1，0.2，0.5，1.0，1.5，2.5，5.0共7个等级。 绝对误差 测量范围 * * 移动机器人导航， 下图是美国NASA/JPL开发的Rocky7火星探测移动机器人，在其后部、前部及桅杆上都安装了一对黑白CCD摄像机，另外，在桅杆上还安装了一个用于近距离成像的摄像机。借助于这些视觉系统，Rocky7可以进行障碍检测、自身车辆检查、挖掘/倾倒核查等任务；其他的象安全鉴别、监视与跟踪；运动分析；工业产品、农作物生长及食品检测；智能交通系统；娱乐等。更可喜的是，在我国，指纹识别已达到实用阶段，人脸识别也已研究成功应用。 * * 一、检测技术的作用和地位 检测技术在工业生产领域的应用 离线检测：零件参数、尺寸与形位公差、品质参数 作用