傳感器技術(shù)在機(jī)電自動(dòng)化控制中的應(yīng)用

閆力　陳亮

摘 要：文章首先分析了傳感器技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展現(xiàn)狀，結(jié)合在機(jī)電自動(dòng)化控制中的應(yīng)用形式來進(jìn)行。其次重點(diǎn)介紹在機(jī)器人與機(jī)械生產(chǎn)中應(yīng)用傳感器技術(shù)的要點(diǎn)，幫助提升自動(dòng)化控制系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性，高效完成生產(chǎn)任務(wù)，提升能源的利用效率。

關(guān)鍵詞：傳感器技術(shù)；機(jī)電自動(dòng)化控制；應(yīng)用

自動(dòng)化控制是基于信息采集基礎(chǔ)上來進(jìn)行的，傳感技術(shù)應(yīng)用后信號(hào)傳遞穩(wěn)定性得到保障，能夠在規(guī)定時(shí)間內(nèi)高效完成傳輸任務(wù)，并且不會(huì)產(chǎn)生誤差。傳感器技術(shù)是一項(xiàng)綜合性較強(qiáng)、技術(shù)含量較高的技術(shù)，對機(jī)電自動(dòng)化控制技術(shù)的發(fā)展有著非常重要的意義。假如將機(jī)電自動(dòng)化控制技術(shù)比作是一個(gè)人，那么傳感器技術(shù)就是人的感覺器官，可以快速、準(zhǔn)確獲取有用信息，是確保機(jī)電自動(dòng)化控制技術(shù)有效運(yùn)行與發(fā)展的基礎(chǔ)與前提。在機(jī)電自動(dòng)化控制技術(shù)中，如果傳感器技術(shù)發(fā)生問題，就會(huì)對控制系統(tǒng)的信息采集、傳遞、管理等產(chǎn)生影響。所以，強(qiáng)化對傳感器技術(shù)在機(jī)電自動(dòng)化控制中的應(yīng)用進(jìn)行研究是非常必要的。

一、傳感器技術(shù)現(xiàn)狀

自動(dòng)化控制系統(tǒng)中包含眾多模塊，傳感器只是其中的一部分，但卻發(fā)揮著極大的功能?？梢詫⑵淅斫鉃槿梭w感官的延伸，將感應(yīng)到的數(shù)據(jù)變化及時(shí)反饋到控制系統(tǒng)中嗎，方便在短時(shí)間內(nèi)做出調(diào)控，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制目標(biāo)。機(jī)電設(shè)備運(yùn)行時(shí)會(huì)在同一時(shí)間接收多項(xiàng)指令，對控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析能力要求比較高，傳感器作為中間環(huán)節(jié)可以減少信息分析運(yùn)算所用時(shí)間，保障數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度，這樣自動(dòng)化控制系統(tǒng)所發(fā)出的指令也與實(shí)際情況相符。傳感器使用期間一旦出現(xiàn)故障會(huì)對機(jī)電一體化系統(tǒng)的控制帶來嚴(yán)重影響，數(shù)據(jù)難以傳遞，真實(shí)出現(xiàn)信息失真的現(xiàn)象，因此在系統(tǒng)日常使用階段需要定期對傳感器進(jìn)行維護(hù)，將故障發(fā)生幾率降至最低，提升使用安全性。

傳感器指的就是工程上能夠被直接測量，按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換為同種或者別種量值輸出的器件。傳感器功能相當(dāng)人的感覺器官，在某種程度上而言，傳感器就是人類感覺器官的延伸。傳感器主要可以對自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行、操作對象、作業(yè)環(huán)境狀態(tài)等進(jìn)行檢測，為有效控制機(jī)電一體化系統(tǒng)提供了可靠依據(jù)。

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，信息化技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)的廣泛應(yīng)用，以傳感器—計(jì)算機(jī)為核心的現(xiàn)代測試控制系統(tǒng)在現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)與管理中得到了廣泛應(yīng)用。在機(jī)電自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，應(yīng)用傳感器技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自動(dòng)調(diào)節(jié)控制，并且直接影響系統(tǒng)的自動(dòng)化水平，如果傳感器技術(shù)水平比較高，那么就會(huì)提高系統(tǒng)的自動(dòng)化水平，相反，就會(huì)降低系統(tǒng)的自動(dòng)化水平。現(xiàn)階段，傳感器技術(shù)在社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域中均得到了廣泛應(yīng)用，并且越來越集成化。集成化傳感器具有更強(qiáng)的技術(shù)穩(wěn)定性，減小了以往傳感器的重量與體積，為自動(dòng)化控制系統(tǒng)的運(yùn)用提供了可靠的技術(shù)支持。除此之外，傳感器生產(chǎn)成本較低，可以進(jìn)行批量生產(chǎn)，在未來發(fā)展中具有十分廣闊的應(yīng)用前景。

二、傳感器技術(shù)在機(jī)電自動(dòng)化控制中的應(yīng)用

1、機(jī)器人技術(shù)中的應(yīng)用

模仿人體的控制特征，在機(jī)電控制中設(shè)計(jì)機(jī)器人，自動(dòng)化控制能夠更精準(zhǔn)的進(jìn)行，機(jī)器人的控制管理系統(tǒng)接收到信息后，在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行分析運(yùn)算，并根據(jù)所得到的數(shù)據(jù)結(jié)果來進(jìn)行控制指令傳輸，完成最終的控制目標(biāo)。傳感器在其中發(fā)揮著信息傳遞功能，機(jī)器人功能實(shí)現(xiàn)也與傳感器有著重要聯(lián)系。傳統(tǒng)的信息傳遞方法中，常常會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)誤差問題，但隨著功能不斷的發(fā)展完善，傳感器能夠達(dá)到檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，信息傳遞前也能夠更準(zhǔn)確的判斷所歸屬數(shù)據(jù)庫，節(jié)省分類時(shí)間，減輕任務(wù)量。機(jī)器人對系統(tǒng)進(jìn)行控制時(shí)也更具有針對性。機(jī)器人信息獲取與信息輸出均是依靠傳感器技術(shù)完成的，傳感器將感知到的物理信息轉(zhuǎn)變成電量，這樣機(jī)器人就可以進(jìn)行信息獲取與輸出。在此過程中，傳感器技術(shù)的應(yīng)用主要包括兩個(gè)方面：外部傳感器技術(shù)與內(nèi)部傳感器技術(shù)。首先，利用外部傳感器技術(shù)，對外部信息予以檢測和收集，同時(shí)識(shí)別機(jī)器人的工作環(huán)境，為機(jī)器人工作提供必要的信息，保證機(jī)器人可以對工作對象做出及時(shí)、準(zhǔn)確的反應(yīng)，達(dá)到預(yù)期的工作效果。其次，利用內(nèi)部傳感器技術(shù)，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人對系統(tǒng)的控制，并且對機(jī)器人運(yùn)行狀態(tài)予以檢測，向外部傳感器傳遞有用信息，保證機(jī)器人可以有效感知外部環(huán)境，同時(shí)按照有關(guān)指令與要求開展活動(dòng)。除此之外，隨著傳感器技術(shù)的不斷發(fā)展，其還可以在機(jī)器人運(yùn)行中收集有關(guān)反饋建議，為以后技術(shù)創(chuàng)新提供參考依據(jù)。

2、機(jī)械加工中的應(yīng)用

機(jī)械生產(chǎn)中應(yīng)用傳感技術(shù)能夠有效的提升產(chǎn)品質(zhì)量，對系統(tǒng)進(jìn)行全面控制，及時(shí)向總控制模塊反應(yīng)檢測到的異常情況，由此可見傳感器的重要作用是無法替代的。通過自動(dòng)化控制來實(shí)現(xiàn)機(jī)床加工生產(chǎn)任務(wù)，減少人力資源的投入量，生產(chǎn)期間也可以根據(jù)產(chǎn)品需求對控制形式做出調(diào)整，保障運(yùn)行使用的安全性。雖然是自動(dòng)化控制，但技術(shù)人員也要定期對系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試，檢驗(yàn)數(shù)據(jù)與實(shí)際情況是否保持一致，發(fā)現(xiàn)問題后及時(shí)處理，并采取維修方案恢復(fù)系統(tǒng)運(yùn)行的安全性，高效完成機(jī)械生產(chǎn)任務(wù)。

在機(jī)械加工中應(yīng)用傳感器技術(shù)主要包括三個(gè)方面：其一，生產(chǎn)現(xiàn)場中的應(yīng)用。在機(jī)械加工生產(chǎn)現(xiàn)場，傳感器技術(shù)作為一種不可或缺的重要技術(shù)，發(fā)揮著不可替代的作用。為了可以完全按照切削加工指令控制機(jī)床，需要借助傳感器技術(shù)對機(jī)床位置、速度予以探測，并且了解振動(dòng)、變形等因素對工件、刀具相對位移的影響，同時(shí)還要密切監(jiān)測加工過程，根據(jù)檢測結(jié)果調(diào)整刀具等加工條件，確保加工精度滿足設(shè)計(jì)要求，實(shí)現(xiàn)切削加工的高精度化。除此之外，為了實(shí)現(xiàn)省力化、無人化加工，需要借助傳感器技術(shù)對加工結(jié)果予以反饋輸出，確保現(xiàn)場加工的順利進(jìn)行。其二，最終加工精度中的應(yīng)用。在機(jī)械加工中，最終加工精度控制是非常重要的環(huán)節(jié)。工件尺寸是連接兩點(diǎn)間的直線距離，基點(diǎn)就是一個(gè)點(diǎn)。檢測工件上一個(gè)點(diǎn)的位置，一般使用微小光點(diǎn)非接觸光學(xué)式位移傳感器與接觸式傳感器。近些年來，掃描式測頭傳感器的應(yīng)用也在不斷增多。此種測頭是沿著工件輪廓進(jìn)行連續(xù)的仿形測量，可以在短時(shí)間內(nèi)收集大量信息，更加接近真實(shí)情況，測量結(jié)果非?？煽?。除此之外，在刀具管理過程中，可以運(yùn)用電磁結(jié)合式識(shí)別系統(tǒng)，對刀具進(jìn)行識(shí)別，并且明確刀具使用年限。其三，汽車自動(dòng)化控制系統(tǒng)中的應(yīng)用。隨著汽車生產(chǎn)電子化水平的不斷提升，普通的機(jī)械系統(tǒng)已經(jīng)無法解決一些和汽車功能要求相關(guān)的問題，逐漸被電子控制系統(tǒng)所取代。在汽車電子控制系統(tǒng)中，傳感器作為非常重要的組成部分，對汽車技術(shù)性能的發(fā)揮有著直接的影響?，F(xiàn)階段，普通汽車一般安裝了10-20個(gè)傳感器，高級(jí)豪車轎車安裝數(shù)量更多，這些傳感器主要分布于車身控制系統(tǒng)、底盤控制系統(tǒng)、發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)中。

在機(jī)械加工中應(yīng)用傳感器技術(shù)，可以對機(jī)械阻抗與振動(dòng)等部件參數(shù)予以精細(xì)化測量，并且能夠檢測部件的動(dòng)態(tài)特性；同時(shí)，傳感器技術(shù)還可以對機(jī)械設(shè)備進(jìn)行精細(xì)的在線監(jiān)控，比如，在檢測車床車刀安裝位置的時(shí)候，因?yàn)檐嚨兜都庑螤顣?huì)影響工件尺寸與表面精度，所以，可以通過在刀尖上安裝振動(dòng)傳感器的方式，檢測刀尖鋒利程度，為零部件生產(chǎn)提供有用的參考依據(jù)。

結(jié)語：總而言之，傳感器技術(shù)在機(jī)電子自動(dòng)化控制中的應(yīng)用，可以有效將外部物理信息轉(zhuǎn)變成電量信息，向信息系統(tǒng)中傳輸，具有傳輸速度快、精度高的特點(diǎn)。在機(jī)電自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，傳感器技術(shù)作為一種有效、協(xié)調(diào)、統(tǒng)一的技術(shù)支持，促進(jìn)了機(jī)電一體化的進(jìn)一步發(fā)展，值得相關(guān)人士進(jìn)行深入研究探討。

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