Sensors and Control Systems in Manufacturing pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:

作者:Soloman, Sabrie

出品人:

页数:624

译者:

出版时间:2009-11

价格:$ 141.25

装帧:

isbn号码:9780071605724

丛书系列:

图书标签:

传感器
控制系统
制造业
工业自动化
过程控制
数据采集
信号处理
嵌入式系统
智能制造
工业物联网

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具体描述

A Comprehensive Guide to Sensors and Control Systems in Manufacturing Thoroughly updated with cutting-edge technologies, this detailed resource offers proven methods for effectively evaluating, selecting, and implementing sensors and controls to ensure error-free manufacturing environments. Sensors and Control Systems in Manufacturing, Second Edition offers step-by-step guidance on applying sensors to measure product parameters, control manufacturing, develop precision manufacturing systems, and generate and control motion. Real-world examples are included throughout to demonstrate successful industrial applications. Coverage includes: The latest sensor technologies, such as MEMS, photo-, bio-, nano-, and LED sensors Sensor classification and types, including photoelectric, inductive and capacitive proximity, confocal microscropy, and laser sensors Fiber optics in sensors and control systems Networking of sensors and control systems in manufacturing Sensors and control technology in computer-integrated manufacturing Advanced sensor technology in precision manufacturing applications Industrial sensors and control Sensors in flexible manufacturing systems Communications--indexing, transmission, and signal processing SpectRx(tm) sensing technology Manufacturing operation and control through financial planning

智能制造的基石：探索机械臂在生产线上的精密运动与协同作业在现代制造业日新月异的发展浪潮中，自动化与智能化已成为提升生产效率、优化产品质量、降低运营成本的关键。而在这场变革的最前沿，工业机器人，特别是那些能够执行复杂、精准动作的机械臂，扮演着不可或缺的核心角色。它们不仅仅是冰冷的金属结构，更是集成了先进的感知、计算与执行能力，将曾经依赖人工的繁琐、重复甚至危险的任务，转化为高效、可靠且高度柔性的生产流程。本书将带领读者深入探究机械臂在工业生产线上所展现出的令人惊叹的精密运动控制与智能协同作业能力。我们并非聚焦于传感器的具体型号或控制系统的抽象理论，而是将目光投向这些技术如何转化为现实生产力，如何赋予机械臂“智慧”与“灵巧”，从而重塑制造业的面貌。第一章：机械臂的感知之眼——超越简单的位置反馈在本章中，我们将着重阐述机械臂如何在复杂的工业环境中“看见”并“理解”其周围的世界。这并非仅仅指代简单的编码器所提供的关节角度信息。我们将深入探讨视觉系统在现代机械臂中的应用，例如：机器视觉与目标识别：学习如何通过工业相机和图像处理算法，让机械臂能够精确地识别、定位和区分各种工件、零件甚至潜在的缺陷。我们将剖析图像采集、特征提取、模式匹配以及深度学习在目标识别中的关键作用。想象一下，一个机械臂能够自动识别堆叠的零件，并精准地抓取其中特定的一件，这背后正是机器视觉技术的强大支撑。三维空间感知与环境建模：除了二维图像，我们还将介绍如何利用激光雷达、结构光传感器或深度摄像头等技术，让机械臂能够构建其工作空间的三维模型。这使得机械臂能够避免碰撞，规划安全的运动路径，甚至与动态变化的生产环境进行交互。例如，在装配线上，一个机械臂需要在一个拥挤的空间内执行任务，三维感知能力能够确保它在插入零件时不会碰到旁边的设备或人员。触觉与力反馈的融合：在某些高精度的装配或打磨任务中，简单的位置控制已不足以完成工作。我们将探讨触觉传感器和力觉传感器如何为机械臂提供“触感”，使其能够感知接触的力度、摩擦力等信息。这使得机械臂能够实现“轻柔”的抓取，避免损坏易碎零件，或者在钻孔时精确控制钻头的下压力，防止过载。在本章的讨论中，我们将避免过多纠缠于特定传感器的工作原理，而是侧重于它们为机械臂带来的“智能感知”能力，以及这些能力如何转化为更高级别的操作。第二章：机械臂的运动之魂——精准、平滑与动态的轨迹生成一旦机械臂“看见”并“理解”了世界，下一步便是如何精确、高效地移动。本章将聚焦于驱动机械臂执行任务的运动控制策略，强调其“精准”、“平滑”和“动态”的特点：笛卡尔空间与关节空间下的运动规划：我们将区分两种主要的运动规划维度。在笛卡尔空间中，机械臂末端执行器（如夹爪）的运动被直接控制，例如直线移动或圆弧轨迹。而在关节空间中，则是直接控制每个关节的角度。理解这两种空间的转换及其优劣，对于实现高效且避免奇异点的运动至关重要。轨迹生成与插值算法：学习各种轨迹生成算法，例如线性插值、多项式插值、样条曲线等，如何在两个目标点之间生成平滑、连续且速度可控的运动轨迹。我们将探讨这些算法如何确保机械臂在运动过程中不会出现突然的加减速，从而提高运动的平稳性和机械臂的寿命。动态碰撞检测与避障：现实的生产环境是动态变化的，工件可能随机移动，人员也可能在工作区域穿行。本章将探讨机械臂如何通过实时的动态碰撞检测来预判潜在的碰撞，并动态调整其运动轨迹以避开障碍物。这使得机械臂能够在复杂且不断变化的环境中安全可靠地工作。速度与力矩控制的协同：在某些特定应用中，如装配过程中需要将零件“塞入”配合孔中，仅仅依靠位置控制是不足够的。我们将介绍如何将速度控制与力矩控制相结合，使机械臂在到达目标位置附近时，能够感知并响应接触力，从而实现“柔性”的装配。这一章的重点在于机械臂如何被赋予“运动的智慧”，使其能够不仅仅是简单地从A点移动到B点，而是能够根据任务需求和环境变化，自主规划出最优、最安全的运动路径。第三章：机械臂的协同之舞——流水线上的默契配合在一个高度自动化的生产线上，单个机械臂的独立工作能力固然重要，但更具颠覆性的力量在于多个机械臂之间，以及机械臂与生产线上其他自动化设备之间的协同作业。本章将深入探讨这种“协同之舞”：多机器人协同定位与任务分配：在复杂的装配任务中，可能需要多个机械臂协同完成。我们将探讨如何实现多个机械臂之间的精确空间定位，确保它们能够协同工作而不会相互干扰。同时，我们还将介绍智能的任务分配策略，如何将一个大型任务分解成若干个子任务，并高效地分配给不同的机械臂，以最大化整体生产效率。与AGV/AMR的无缝对接：自动导引车（AGV）和自主移动机器人（AMR）是现代智能物流的重要组成部分。本章将重点探讨机械臂如何与这些移动平台进行无缝对接。例如，一个机械臂可以将生产好的零件放置在AGV上，或者从AMR上抓取需要加工的工件。这种对接需要精确的时间同步和空间协调。与PLC/SCADA系统的集成：机械臂并非孤立的设备，它们通常集成在更庞大的生产管理系统中。我们将介绍机械臂如何与可编程逻辑控制器（PLC）和监控与数据采集系统（SCADA）进行通信和协作。PLC负责控制生产线的整体流程，而SCADA系统则负责监控和收集生产数据。机械臂需要根据PLC的指令进行动作，并将自身的工作状态反馈给SCADA系统。协作机器人（Cobots）的角色与潜力：随着协作机器人的发展，人与机械臂在同一工作空间内协同工作成为可能。本章将探讨协作机器人的特点，例如其内置的安全传感器和易于编程的特性，以及它们如何与人类工人并肩工作，分担重复性、危险性或需要精细操作的任务，从而提升生产的灵活性和人性化。本章的落脚点在于，机械臂不再是独立的“工作单元”，而是整个智能制造生态系统中紧密协作的“节点”。它们的协同能力，将极大地提升生产线的整体效率、柔性和智能化水平。结论：开启智能制造新纪元通过对机械臂精密运动控制与智能协同作业的深入剖析，本书旨在为读者勾勒出一幅智能制造的宏伟蓝图。机械臂，作为这场变革的先锋，正在以前所未有的方式重塑着我们的生产模式。它们精准的动作、对环境的深刻理解以及与其他智能设备的默契配合，不仅是技术的胜利，更是人类智慧与机械力量完美结合的典范。本书所探讨的内容，正是支撑起现代智能工厂运转的“骨骼”与“神经”。它们赋予了机械臂“感知”的能力，让它们能“看懂”指令、识别对象；赋予了它们“行动”的智慧，让它们能精准、平滑、安全地完成任务；更赋予了它们“协作”的才能，让它们能成为高效、协同的生产团队中的一员。展望未来，随着技术的不断进步，机械臂的能力将更加强大，应用场景将更加广泛。它们将继续在提升生产力、保障产品质量、推动制造业向更高层次发展方面发挥关键作用，共同开启一个更加智能、高效、可持续的制造业新纪元。