《工业机器人常用传感器》
工业机器人常用传感器
■高校之窗工业机器人常用传感器张泉（南京化工职业技术学院江苏南京２１００４８）摘要：传感器在工业机器人构成中占据重要地位。机器人所用的传感器很多，根据使用目的可分为内部测量传感器和外部测量传感器两大类：内部传感器为机器人提供一条掌握其自身状态位置及控制信息的反馈通道；外部传感器主要用来获取机器人周围的环境信息。传感器为集多种学科于一身的产品，基于传感器对机器人发展举足轻重的影响，本文结合资料对此进行了探讨。关键词：机器人；传感器；智能化工业机器人一般可分为四个部分。即机械部分、控制部分、除以上介绍的常用内部传感器外，还有一些根据机器人不感觉部分和识别部分，感觉部分即机器人用传感器从外界摄取信息，传送到识别部分，识别部分将识别后的信息反馈送到控制部分，再由控制部分反馈到敏感部分，进行有关操作控制。传感器在机器人构成中占据重要地位，是决定机器人性能水平的关键。机器人传感器与大量使用的工业检测传感器不同，对传感信息的种类和智能化处理的要求更高。无论研究与产业化，均需要有多种学科专门技术和先进的工艺装备作为支撑。机器人传感器主要包括机器人视觉、力觉、触觉、接近觉、距离觉、姿态觉、位置觉等传感器。一方面传感器的使用和发展提高了机器人的水平，促进了机器人技术的深化；而另一方面却因为传感技术有许多难题而又抑制、影响了机器人的发展。今后智能化机器人能发展到何种程度，传感器将是重要关键之一。因此，只有发展高性能传感器才能使机器人具有良好的智能接口功能。机器人所用的传感器很多，根据使用目的可分为内部测量传感器和外部测量传感器两大类：１．内部传感器按功能分类１．１规定位置、角度传感器：检测预先规定的位置或角度，可以用ＯＮ／ＯＦＦ两个状态值，这种方法用于检测机器人的起始原点、越限位置或确定位置。一般包括：ｌ）微型开关：规定的位移或力作用到微型开关的可动部分（称为执行器）时，开关的电气触点断开或接通。限位开关通常装在盒里，以防外力的作用和水、油、尘埃的侵蚀。２）光电开关：光电开关是由ＬＥＤ光源和光敏二极管或光敏晶体管等光敏元件组成，相隔一定距离而构成的透光式开关。当光由基准位置的遮光片通过光源和光敏元件的缝隙时，光射不到光敏元件上，而起到开关的作用。１．２任意位置、角度传感器：测量机器人关节线位移和角位移的传感器是机器人位置反馈控制中必不可少的元件。１）电位器：电位器可作为直线位移和角位移检测元件。为了保证电位器的线性输出，应保证等效负载电阻远远大于电位器总电阻。电位器式传感器结构简单，性能稳定，使用方便，但分辨率不高，且当电刷和电阻之间接触面磨损或有尘埃附着时会产生噪声。２）旋转变压器：旋转变压器由铁心、两个定子线圈和两个转子线圈组成，是测量旋转角度的传感器。定子和转子由硅钢片和坡莫合金叠层制成。１．３速度、角速度传感器：速度、角速度测量是驱动器反馈控制中必不可少的环节，机器人中最常用的速度传感器是测速发电机，它分为直流式的和交流式的两种。在机器人中，交流测速发电机用得不多，多数情况下用的是直流测速。１．４加速度传感器：为了解决振动问题，有时在机器人的运动手臂等位置安装加速度传感器，测量振动加速度，并把它反馈到驱动器上。加速度传感器分为：１）应变片加速度传感器：应变片加速度传感器是由一个板簧支承重锤所构成的振动系统。在板簧两面分别贴两个应变片，应变片受振动产生应变，其电阻值的变化通过电桥电路的输出电压被检测出来。２）伺服加速度传感器：伺服加速度传感器中振动系统重锤位移变换成成正比的电流，把电流反馈到恒定磁场中的线圈，使重锤返回到原来的零位移状态。根据检测的电流可以求出加速度。１．５其他内部传感器：同要求而安装的不同功能的内部传感器，如用于倾斜角测量的液体式倾斜角传感器、电解液式倾斜角传感器、垂直振子式倾斜角传感器、用于方位角测量的陀螺仪和地磁传感器。２．外部传感器按功能分类２．１视觉传感器：视觉是以光为媒介测量物体的位置、速度、形状等物理量所感知的信息。由于它是非接触式测量，因而相对于其他感觉传感器来说工作环境要更为广泛。目前，世界上已有的各种功能级别的机器人视觉系统大多数都只采用了二维视觉技术。在机器人的三维视觉研究方面出现了一种新的方法———用多种传感器实现三维物体识别，它抛弃了传统的单用摄像机的方法，独辟新径使用触觉传感器参与三维视觉。两种传感器相互配合实现了信息互补，增强了对景物理解的准确性和效率。２．２触觉传感器：触觉是接触、冲击、压迫等机械刺激感觉的综合，触觉可以用来进行机器人抓取，利用触觉可进一步感知物体的形状、软硬等物理性质。一般把检测感知和外部直接接触而产生的接触觉、压觉、滑觉等传感器称为机器人触觉传感器。１）接触觉传感器：接触觉传感器可检测机器人是否接触目标或环境，用于寻找物体或感知碰撞。传感器装于机器人的运动部件或末端执行器（如手爪）上，用以判断机器人部件是否和对象物发生了接触，以解决机器人的运动正确性，实现合理抓握或防止碰撞。接触觉是通过与对象物体彼此接触而产生的，所以最好使用手指表面高密度分布触觉传感器阵列，它柔软易于变形，可增大接触面积，并且有一定的强度，便于抓握。２）压觉传感器：压觉传感器用来检测和机器人接触的对象物之间的压力值。这个压力可能是对象物施加给机器人的，也可能是机器人主动施加在对象物上的（如手爪持夹对象物时的情况）。压觉传感器的原始输出信号是模拟量。３）滑觉：滑觉传感器用于检测机器人手部夹持物体的滑移量，机器人在抓取不知属性的物体时，其自身应能确定最佳握紧力的给定值。２．３力觉传感器：力觉是指对机器人的指、肢和关节等运动中所受力的感知，主要包括腕力觉、关节力觉和支座力觉等，根据被测对象的负载，可以把力传感器分为测力传感器（单轴力传感器）、力矩表（单轴力矩传感器）、手指传感器（检测机器人手指作用力的超小型单轴力传感器）和六轴力觉传感器。常用的工业机器人圆筒式腕力传感器分为上下两层，上层由４根竖直梁组成，下层由４根水平梁组成。在８根梁的相应位置上粘贴应变片作为测量敏感点。传感器两端通过法兰盘与机器人腕部联接。机器人腕部受力时，８根弹性梁产生不同性质的变形，使敏感点的应变片发生应变，输出电信号，通过一定的数学关系式就可算出Ｘ、Ｙ、Ｚ三个坐标上的分力和分力矩。２．４接近觉传感器：接近觉传感器是机器人用来控制自身与周围物体之间的相对位置或距离的传感器。用来探测在一定距离范围内是否有物体接近、物体的接近距离和对象的表面形状及倾斜等状态。它一般都装在机器人手部，起两方面作用。接近觉一般用非接触式测量元件，如霍尔效应传感器、电磁式接近开关、光学接近传感器和超声波式。１）光电式接近觉传感器的应答性好，维修方便，尤其是测量精度很高。是目前应用最多的一种接近觉传感器，但其信号处理较复杂，使用环境也受到一定限制（如环境光度偏极或污浊）。２）超声波式传感器的原理是测量渡越时间，超声波是频率■高校之窗教学生“学会”变“会学”曹月真（衡水职业技术学院河北衡水０５３０００）我国著名教育家陶行知先生说过，应“将开发文化宝库的钥匙交给学生”。在当今科学技术和社会飞速发展、知识量急剧增加的今天，更需要“把打开知识宝库的钥匙交给学生”。教师不仅教给学生知识，更重要的是教给学生掌握知识的方法，让学生逐步从“学会”转化为“会学”。几年来，我们针对学生学习被动、无计划性，不会预习和复习，听课不抓住要点等问题，对学生进行了学习方法的指导，变讲书为导学，我们的做法是这样的：一、以“疑”为诱，导其“知疑”、“解疑”学起于“疑”，须导其“知疑”。第一，把预习纳入课堂，上好预习指导课。就是通过课堂预习，给学生发现问题和提出问题的时间，让学生有充分的准备，目的是让学生去“知疑”。第二，重视激疑。上预习课，使学生有了“知疑”的机会，但开始阶段许多学生会读而无疑，对此，我们就要采取一些方法去激疑。以疑为诱，诱发学生内在的探求欲望，使他们学会怎样思考，怎样“知疑”。思生于疑，“知疑”对于学生来说，既是刺激积极思维的诱因，也是促进其发奋学习的动力。有了疑，学生才会一发被动接受为主动寻求，才会产生强烈的解疑欲。孔子说：“不愤不启，不悱不发”。通过“知疑”，学生已进入“愤”、“悱”的境界，继之“解疑”，应是教师引导学生从疑惑之中走出来，达到豁然开朗的天地。我们引导学生解疑的做法是：第一，引导学生互答或争辩解疑。在“知疑”阶段，学生思维的火花已经迸发，在“解疑”阶段应让学生这火花射出光芒，充分发挥学生集体的智慧，引导他们讨论、争辩，加深对问题的理解。第二，引导学生用已知解决新问题。引导学生用已知去触类旁通（解疑），这是知识转化为能力的一种求索过程。这样解，久而久之，学生享受到“自得求之”的乐趣，探求性学习的良好，就可能逐步形成。二、以读为主，进行能力的综合训练基本做法是：“读为基础，三个结合”，即首先导读，以读导听，以读导写。把“读、说、听、写”的综合训练作为课堂教学的基本结构。１．读为基础，首先导读。每读一篇文章，都引导学生从四个方面去进行阅读探求。即写的内容是什么？写作目的是什么？怎样写的？你有什么收获和启发？２．以读导说。要说出文章写了什么？怎样写的？不认真读书是说不出来的，这样“说”反过来又促进了读。“说”比听、读、写的难度大，一靠思维敏捷，二要有丰富的词２０ｋＨｚ以上的机械振动波，渡越时间与超声波在介质中的传播速度的乘积的一半即是传感器与目标物之间的距离，渡越时间的测量方法有脉冲回波法、相位差法和频差法。３）激光测距法也可以利用回波法，或者利用激光测距仪。氦氖激光器固定在基线上，在基线的一端由反射镜将激光点射向被测物体，反射镜固定在电动机轴上，电动机连续旋转，使激光点稳定地对被测目标扫描。由ＣＣＤ（电荷耦合器件）摄像机接受反射光，采用图像处理的方法检测出激光点图像，并根据位置坐标及摄像机光学特点计算出激光反射角。除以上介绍的机器人外部传感器外，还可根据机器人特殊用途安装听觉、嗅觉、味觉传感器等。对于机器人的“听觉”及声音控制，目前仍处于探索与实验状态。声音的合成、识别技术的研究早已开始，并逐步转入实用，这样就可以用具有声音识别能力的机器人的操作来代替键盘和操纵盒。对于非指定的说话者的识别尚仅限于少数单词。目前只是停留在研究阶段。对于听觉传感器单元，由于和麦克风的基本形态没有什么不同，所以在输入端方面问题很少。对于“嗅觉”，就是检测空气中的化学成分、浓度等的功能，用于原子能关联作业机器人、防灾机器人等。多数情况下要在放射线、高温、可燃性气体及其它有毒气体的恶劣环境下工作。因此开发检测放射线和有毒气体的传感器是很重要的，它还对我们语。学生走向社会后，用“说”远比其他三项使用频率高。为此，我们除结合读、听、写练说外，还利用每天的朝会时间给学生创造机会练习说，一人说一分钟，培养他们口头表达的能力。３．以读导听。也就是听与说结合，培养学生听、辩能力。学生的耳朵以往是单项与老师联系的，不愿意听同学说，要引导他们真听，听了发表不同的看法，这就是听、辩能力的训练。４．以读导写。以读导写也是可以读写结合的。阅读得来的知识就要练着应用，去实践、去写，读时要找文章的特点和写法，“教材无非是个例子”，要起例子的作用。只有这样，学生才能通过掌握学习方法将知识转化为学习能力，学习能力又可以转化为学科知识的再掌握，并为以后把各科知识转化为各种专业能力创造条件。因此，教师能支持系统地对学生进行学习方法的指导，不仅能大面积地提高教学质量，而且能发展学生的智力，提高学生的素质。三、教师应培养学生自主管理学习的能力这就需要教师对学生进行学习策略的培训、帮助学生加强自主学习的自我监控，树立良好的学习习惯。学习策略是指为达到某一个学习目的而对学习行为进行的计划，也指为有效地达到某一个学习目的而对学习方法所进行的选择。包括制定学习远期目标、近期目标，合理安排学习时间，选择学习方式，合理利用学习资源，对学习成果进行自我检测，对学习方式进行改善从而不断提高学习效率。任何学习者都在有意识或无意识的采用自己喜爱的学习策略。是否能够使用相应的学习策略来帮助自己有效的解决问题，提高学习效率是判断学生自主学习能力高低的一项重要指标，同时也是学习成功与否的划分标准。教师应该了解的是：低水平学习者比中、高水平的学习者更需要学习策略。因此，教师通过对学生进行学习策略的培训，使学习不成功者学会运用有效的学习策略来完成相应的语言任务，就可以使他们的语言能力和自主学习能力得到显著提高。另一个需要关注的问题是，在自主学习模式下，学生容易滋生懒惰及厌学情绪。在这种情况下，教师就应该针对学生的特点，站在学生的立场上，帮助他们找出学习中存在的问题和困难，给予情感支持，并给学生布置一系列的其能力水平可以达到的学习任务。参考文献［１］高鹏，张学忠．大学英语课堂中学习者学习自主性的培养［Ｊ］．外语界，２００５（１）：３３－３９［２］何莲珍．自主学习及其能力的培养［Ｊ］．外语教学与研究，２００３（４）：２８７－２８９［３］庞维国．论学生的自主学习［Ｊ］．华东师范大学学报（教育科学版），２００１（２）：６２－６８了解环境污染，预防火灾和毒气泄漏报警具有重大意义。对于“味觉”，则是意味着对液体进行化学成分的分析。实用的味觉方法有ＰＨ计、化学分析器等。一般味觉可探测溶于水中的物质，在一般情况下当探测化学物质时嗅觉比味觉更敏感。此外，还有纯工程学的传感器：例如检测磁场的磁传感器，检测各种异常的安全用传感器（如电压、油压、发热、噪声等）和电波传感器等。配备这些传感器的机器人主要用于科学研究、海洋资源探测或食品分析、救火等特殊用途。３．总结目前，要使多传感器信息融合体系化尚有困难，多传感器信息融合的理想目标应是人类的感觉、识别、控制体系。相信随着机器人智能水平的提高，多传感器信息融合理论和技术将会逐步完善和系统化，并随着工业机器人发展水平的增加，工业生产能力将得到大幅度的提升。参考文献［１］《新型传感器原理及应用》王元庆编著机械工业出版社［２］《机器人应用技术》孟繁华编著哈尔滨工业大学出版社［３］《传感器》强锡富主编哈尔滨工业大学出版社［４］孙串友，孙晓斌编著感测技术基础［Ｍ］．电子工业出版社．２００１［５］何伟仁，传感器新技术北京中国计量出版社．１９９９．２１０～２７１希望月报４３本文由()首发，转载请保留网址和出处！
免费下载文档：本帖子已过去太久远了，不再提供回复功能。数码相机英文标识注解
相机上一般都明显标明相机的型号和牌号。如奥林帕斯相机上OLYMPULS 3030，尼康相机上Nikon D1等等。除了这些之外还有很多标记、有英文字母、阿拉伯数字、专用符号等。摄影这应该熟悉这些标记的含意，以便更好地发挥照相机的功能。先将一些标记说明如下。AE (Automatic Exposure) 自动曝光控制装置A (Aperture Priority) 快门优先AEL(Automatic Exposure Lock) 自动曝光控制锁AF (Automatic Foucusing) 自动调焦标志AUTO或A(Automatic) 自动曝光标志B(Battery)表示装电池的位置B(Bulb Setting) 手控快门，刻在快门调节钮环上，俗称B门，表示上紧快门弦后，按下快门钮开始曝光,松开快门钮停止曝光。CF(Compact Flash) 数码相机内存卡Depth-of -field Scale 景深标尺，刻在调焦基线的两侧，有左右相对称的光圈系数Distance Scale for depth-of-field Reading 调焦距离数，刻在镜头调焦环湖机身调焦钮上，用m表示距离，是按米计算；相应的ft表示距离，是按英尺计算DISP（Display）液晶显示屏开启或关闭按钮EE(Electric Eye) 电眼ES 电子快门标志EV(Exposure Value) 曝光指数EC(Exposure compensation) 曝光补偿EPS(Electronic Program Shutter) 电子程序式快门标志FES(Full Electronic Shutter) 全电子快门标志F或f (Focal Length) 镜头焦距，刻在镜头筒前压圈上，如f=50mm。（压圈上还刻有镜头编号和镜头最大相对孔径如1：4等标记）f/ 光圈系数ft （英尺）FP(Focal Plane) 使用焦平面快门单次闪光泡同步标志LCD 表示液晶数字显示屏LED 表示取景器中的曝光指示器是发光二机管L(Lock) 锁定Menu 选项菜单M (Manual Exposure) 非自动曝光标志，调到此挡即可进行手动控制曝光M(Meter) 米M(Macro) 微距拍摄模式MC(Multi-Coating) 多层镀膜标志MODE 曝光方式选择钮OFF 关ON 开OVER 曝光过度指示灯标志P(Program Shutter) 程序自动曝光R或IR(Infra Red) 红外对焦标志SELF(Self Timer) 自拍装置、自拍机S(Shutter Speed Priority) 快门先决式自动曝光SM（Smart media card) 数码相机的一种内存卡T（Time Exposure） T门标志，表示上紧快门弦后，按下快门开始曝光，松开快门钮快门不关闭，需要再次按下快门钮才关闭快门。TTL(Through The Lens) 内测光，表示具有可通过镜头进行内测光的装置，从而可以进行自动曝光控制。X 电子闪光灯插坐标志Z 同B门
附近的朋友等待您的帮助
包打听移动版近景摄影测量 - 搜狗百科
&&历史版本
近景摄影测量
该版本已锁定
　　近景摄影测量是指利用对物距不大于300m的目标物摄取的立体像对进行的摄影测量。　　在轧钢生产流水线上，为了提高生产效率和产品质量，安装量测摄影机，实时地量测被加工物体的大小和形状，引导设备对钢坯进行加工和处理。像这样在近距离（一般指100米以内）拍摄目标图像，经过加工处理，确定其大小、形状和几何位置的技术，称为近景摄影测量。近景摄影测量包括近景摄影和图像处理两个过程。近景摄影一般使用量测摄影机，它是框标、内方位元素已知并且物镜畸变小的专用仪器，有的还备有外部定向、同步摄影、连续摄影等设备。也可以使用非量测摄影机，如电影摄影机、高速摄影机、全息摄影机、显微摄影机、数字摄影机、X光摄影机等。图像处理同通常的摄影测量类似，分为模拟法和解析法，可以获得平面图、立体图、断面图、透视图、等值线图以及包括物点坐标在内的多种物理参数。近景摄影测量在经济建设、国防建设和科学研究中有广泛的用途，特别适用于重要工程的变形和自动生产线的监测，弹体运动轨迹、炮口冲击波等不可接触物体的量测等。
　　近景摄影测量可划分为建筑摄影测量、工业摄影测量和生物医学摄影测量等。建筑摄影测量包括亭台楼阁等古老建筑或石窟雕琢的等值线图、立面图、平面图的制作，可用于古迹遗址的发掘和历史文物的复制等。工业摄影测量可用于汽车外壳形状的测定，大型机械部件加工质量和装配质量的检查，水利工程模型的量测，爆破量的计算，爆破过程的演示，各类建筑物的变形观测等。生物医学摄影测量包括动物躯体的外形测量，生物发育过程的记录，以及对医学内科、外科、牙科、眼科、骨伤科、矫形科的临床诊断提供量测技术,配合X光立体摄影量测体内异物或病灶的位置等。
　　近景摄影像片的处理方法分为模拟法和解析法。模拟法是借助立体测图仪测制被摄影物体的等值线图、立面图，其成果形式单一。解析法是主要的方法，能处理各类摄影机所摄的像片，提供较高精度的成果，而且借助计算机和绘图仪，可绘制等值线图（如图）、断面图以及立体透视图，还可用数字形式或图解形式输出工程设计人员所需要的各类参数，如面积、体积、周长、曲率、半径、速度、加速度、轨迹和质量分布等。近景摄影像片可利用各类单像或立体坐标量测仪、解析测图仪以及某些立体测图仪进行处理，也有专用的近景摄影测量仪器。
　　近景摄影测量所使用的摄影机大体可分为专为量测用的摄影机和非量测用的摄影机两类。量测用的摄影机按结构又可分为单个使用的摄影机和具有定长基线的立体摄影机。其物镜畸变一般控制在数微米内，并能准确记载内方位元素。有些摄影机还备有外部定向设备、同步摄影设备以及连续摄影设备等。非量测用摄影机包括普通照像机、电影摄影机和一般高速摄影机等。这类摄影机一般成像质量不高，内方位元素未知，没有外部定向设备。用于测量目标时，定向、定位主要是依靠数量较多、分布较好的控制点，或视情况预先进行必要的检定。
　　近景摄影测量包括近景摄影和图像处理两个过程。近景摄影一般使用量测摄影机，它是框标、内方位元素已知并且物镜畸变小的专用仪器，有的还备有外部定向、同步摄影、连续摄影等设备。也可以使用非量测摄影机，如电影摄影机、高速摄影机、全息摄影机、显微摄影机、数字摄影机、X光摄影机等。图像处理同通常的摄影测量类似，分为模拟法和解析法，可以获得平面图、立体图、断面图、透视图、等值线图以及包括物点坐标在内的多种物理参数。近景摄影测量在经济建设、国防建设和科学研究中有广泛的用途，特别适用于重要工程的变形和自动生产线的监测，弹体运动轨迹、炮口冲击波等不可接触物体的量测等。
　　多基线数字近景摄影测量系统(Lensphoto)属于地理信息系统领域最新数字近景摄影测量应用软件。它是近几十年来首次在理论上突破了传统近景摄影测量原理,以计算机视觉替代传统的人眼双目视觉原理而获得实质性发展的一套全数字近景摄影测量系统.　　它能对普通单反数码相机获得的影像，完成从自动空三测量到测绘各种比例尺的线划地形图的生产，及对普通数码相机所获的近景影像进行快速精密三维重建；并可作为直接由地面摄影的数字影像中获取测绘信息的软件平台。它填补了国内国际近景摄影测量技术五十多年无实质性发展的空白,是一项应用前景远大的测量新技术。