機(jī)電自動(dòng)化中傳感器技術(shù)的應(yīng)用

臧鴻志

摘 要：改革開放以來，我國各行各業(yè)都取得了飛速的發(fā)展，尤其是隨著科技水平的不斷提高，機(jī)電自動(dòng)化中傳感器技術(shù)也開始應(yīng)用到了企業(yè)以及國家重型機(jī)器的生產(chǎn)過程中，尤其是對(duì)于一些制造業(yè)而言，更是關(guān)系到其今后在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)中的核心競(jìng)爭(zhēng)力。由此可見，實(shí)現(xiàn)機(jī)電自動(dòng)化的同時(shí)，加強(qiáng)對(duì)于傳感器技術(shù)的應(yīng)用顯得尤為必要和迫切，為此還被列入到了中國制造2025的行動(dòng)綱領(lǐng)之中。鑒于其重要性不言而喻，為此，主要就機(jī)電自動(dòng)化中傳感器技術(shù)的應(yīng)用這一主題進(jìn)行淺析。

關(guān)鍵詞：改革開放；機(jī)電自動(dòng)化；傳感器技術(shù)應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TB

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

doi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2017.20.101

1 傳感器技術(shù)的基本概念

如果按照我國國家標(biāo)準(zhǔn)，傳感器應(yīng)該是一種：“能夠感受到被測(cè)量，并且可以按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的器件或者是裝置”。作為獲取信息的一種重要手段，它還和通信技術(shù)以及計(jì)算機(jī)技術(shù)共同構(gòu)成了當(dāng)下信息技術(shù)的三大支柱。從目前看，關(guān)于傳感器技術(shù)的運(yùn)用，早已滲透到工業(yè)生產(chǎn)、宇宙開發(fā)、海洋探測(cè)、環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域，并且對(duì)我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，社會(huì)進(jìn)步做出了巨大的貢獻(xiàn)。

2 機(jī)電自動(dòng)化中傳感器技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

2.1 機(jī)電自動(dòng)化程度過低

現(xiàn)如今，很多的發(fā)達(dá)國家在現(xiàn)代機(jī)械行業(yè)技術(shù)的運(yùn)用方式上，都已經(jīng)達(dá)到技術(shù)智能化和自動(dòng)化的水平了，并且也在機(jī)械行業(yè)中取得了突出的成效。其中最具有代表性的就是車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的運(yùn)用。

最早的車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品，主要用于安防服務(wù)，例如通用的OnStar、福特的SYNC等，在互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展影響下，隨著購車人群的年輕化，車聯(lián)網(wǎng)的存在不僅增加了汽車的安防功能，還滿足了年輕人對(duì)于信息娛樂功能的需求，甚至還可以通過加強(qiáng)車輛與周圍環(huán)境的互動(dòng)，讓車輛的出行更加安全、便利、高效。然而對(duì)于我國很多機(jī)械企業(yè)而言，單機(jī)自動(dòng)化、剛性自動(dòng)化等技術(shù)都還停留在初級(jí)的階段?？傊?，現(xiàn)代機(jī)械行業(yè)機(jī)電自動(dòng)化技術(shù)已經(jīng)不再適應(yīng)時(shí)代的發(fā)展需求了，因此必須要對(duì)此現(xiàn)狀進(jìn)行改變。

2.2 傳感器技術(shù)水平過于落后

縱觀國外發(fā)達(dá)國家的機(jī)械行業(yè)發(fā)展，在機(jī)電自動(dòng)化技術(shù)上的應(yīng)用上可謂是做到了精益求精，尤其是傳感器技術(shù)更是得到了廣泛的應(yīng)用。但是我國的一些現(xiàn)代機(jī)械行業(yè)中，機(jī)電自動(dòng)化中的傳感器技術(shù)不僅沒有引起高度的重視，而且還缺乏嚴(yán)格的系統(tǒng)管理。

一輛國內(nèi)普通家用轎車上大約安裝了近百個(gè)傳感器，而豪華轎車上的傳感器數(shù)量多達(dá)200只，主要在于傳感器是汽車電子控制系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，因此也更加受到豪華汽車生產(chǎn)商的高度重視。

3 機(jī)電自動(dòng)化中傳感器技術(shù)應(yīng)用存在的問題

3.1 現(xiàn)代機(jī)電自動(dòng)化中傳感器技術(shù)不夠精密化

目前，我國在現(xiàn)代機(jī)械行業(yè)的機(jī)電自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用中最大的問題，就是傳感器技術(shù)的精密程度有待提高。

所謂精密技術(shù)，一般是以納米技術(shù)、微細(xì)加工為代表的一系列超精密加工的技術(shù)手段?，F(xiàn)階段，部分大型企業(yè)所使用的傳感器技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入到微型機(jī)械電子技術(shù)與微型機(jī)器人發(fā)展的時(shí)代中，并不斷朝著小、精、簡(jiǎn)的方向迅速發(fā)展，但是此技術(shù)的應(yīng)用范圍和強(qiáng)度還沒有得到廣泛的普及。與此同時(shí)，精密技術(shù)也越來越得到了消費(fèi)者的青睞，以至于很多大型的家用電器和電子產(chǎn)品，從外形到細(xì)節(jié)都要在技術(shù)上進(jìn)行不斷的優(yōu)化，這其實(shí)也反映出了人們也在不斷追求著更加精細(xì)的生活方式?？梢?，在未來的一段時(shí)間內(nèi)，小、精、簡(jiǎn)的傳感技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)將成為我國機(jī)械行業(yè)機(jī)電自動(dòng)化發(fā)展的主流趨勢(shì)，因此，不斷提高機(jī)電自動(dòng)化中傳感器技術(shù)的精密化程度顯得尤為重要。

3.2 現(xiàn)代機(jī)電自動(dòng)化中傳感器技術(shù)不夠清潔化

自從可持續(xù)發(fā)展這一理念提出之后，節(jié)約資源就成了社會(huì)各界都在廣泛熱議的一個(gè)話題，尤其是機(jī)械行業(yè)，為了改變不夠清潔化的問題，隨著機(jī)電自動(dòng)化中傳感器技術(shù)的運(yùn)用，也開始紛紛加入到了節(jié)約資源的隊(duì)伍當(dāng)中。其中，干式加工技術(shù)就是其中比較具有代表性的。

干式加工技術(shù)，一般是被應(yīng)用到干磨削以及干切削工作之中。和大量使用切削液相比，這種技術(shù)不僅能夠有效的降低生產(chǎn)成本，而且還能有效地保護(hù)環(huán)境質(zhì)量。

傳統(tǒng)的磨削技術(shù)加工會(huì)造成大量的油氣和煙霧，而這在一定程度上也使得環(huán)境受到了嚴(yán)重的威脅，但是干磨削方式，主要是借助熱交換器進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)空氣進(jìn)行冷卻壓縮，所以等到空氣的溫度降低以后，只需要在磨削部位噴灑適量的氮?dú)?，就可以有效減少壓縮空氣中所產(chǎn)生的熱量，總體而言，有效地彌補(bǔ)了傳統(tǒng)磨削加工的不足之處。

至于干式加工技術(shù)，作為當(dāng)下被廣泛使用到的一種機(jī)械加工技術(shù)，不僅能有效縮短加工時(shí)間，而且也相應(yīng)提高了工作效率。比如，在對(duì)絲杠進(jìn)行加工的時(shí)候，通常就是先對(duì)螺紋進(jìn)行加工，然后再進(jìn)行淬硬等相關(guān)工序的處理，最后才是做好精磨工作的處理?？傊墒郊庸ぜ夹g(shù)在節(jié)約資源型機(jī)械行業(yè)機(jī)電自動(dòng)化傳感器中的運(yùn)用還是比較頻繁的。

3.3 現(xiàn)代機(jī)電自動(dòng)傳感器技術(shù)不夠虛擬化

在機(jī)械行業(yè)機(jī)電自動(dòng)化中，虛擬化開始成了傳感器技術(shù)應(yīng)用的一大特征。它不僅可以大大降低產(chǎn)品在生產(chǎn)過程中的經(jīng)濟(jì)風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)也能加快企業(yè)產(chǎn)品的研發(fā)和生產(chǎn)速度。針對(duì)當(dāng)前傳感器技術(shù)應(yīng)用還不夠虛擬化的問題，需要引起高度重視。

計(jì)算機(jī)仿真，一直以來都是機(jī)器運(yùn)作實(shí)現(xiàn)虛擬化的核心要素，只有充分利用仿真軟件，才可能模擬出相對(duì)真實(shí)的系統(tǒng)，進(jìn)而保證企業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)以及相關(guān)工藝變得更加合理性，同時(shí)也能及時(shí)的發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品制造中可能存在的一系列問題?？傊?，虛擬化將會(huì)是未來機(jī)械行業(yè)機(jī)電自動(dòng)化中傳感器技術(shù)發(fā)展的主要趨勢(shì)，并且還具有優(yōu)化生產(chǎn)工藝、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低成本等作用。

3.4 現(xiàn)代機(jī)電自動(dòng)化中傳感器技術(shù)之智能化

促使傳感器技術(shù)更加智能化，既能有效縮短機(jī)械制造行業(yè)的加工周期，同時(shí)也能有效提高其加工的速度。比如，冷加工工藝，為了確保其自動(dòng)化，主要就可以采用以下三個(gè)辦法：endprint

首先是多重加工，即意味著加工中心等設(shè)備集各種加工方式于一體，并完全通過計(jì)算機(jī)盡進(jìn)行控制，以此有效實(shí)現(xiàn)各種切削的加工過程，而這樣也能在很大程度上減少機(jī)械的輔助時(shí)間以及產(chǎn)品的加工周期。

其次是提高切削速度。由于切削工作難以憑借人力完成，因此必須要借用TIC硬質(zhì)合金刀具、涂層刀具等高性能的智能刀具，才能在最大程度上有效提高切削速度。

最后很重要的一點(diǎn)是運(yùn)用新的加工工藝。例如，利用電火花、激光等精密技術(shù)加進(jìn)行制造加工；而對(duì)那些性能比較特殊、加工難度比較大的材料，則需要在特定的背景或者環(huán)境下，適當(dāng)采用新的工藝技術(shù)，比如在加溫或震動(dòng)中進(jìn)行切削。

4 機(jī)電自動(dòng)化中傳感器技術(shù)應(yīng)用的發(fā)展方向

4.1 傳感器技術(shù)在機(jī)械加工過程中的應(yīng)用

傳感器技術(shù)應(yīng)用雖然還不夠成熟，但是卻在機(jī)械加工過程中發(fā)揮著極其重要的作用。通過研究調(diào)查發(fā)現(xiàn)，傳感器技術(shù)幾乎運(yùn)用到了機(jī)械加工行業(yè)的所有環(huán)節(jié)。比如：在加工產(chǎn)片之前，為了保障整個(gè)加工過程的有效性，首先需要對(duì)加工設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)化的檢測(cè)；而在加工過程中，則可以借助相應(yīng)的傳感器技術(shù)，對(duì)切削力加工條件進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)，進(jìn)而才能保證整個(gè)加工過程順利進(jìn)行。又或者在機(jī)械加工工序結(jié)束之后，除了對(duì)加工的機(jī)械產(chǎn)品進(jìn)行自動(dòng)化檢測(cè)，還可以使用傳感器技術(shù)對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的平面度以及相關(guān)參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)，而這樣也能在最大程度上確保機(jī)械產(chǎn)品的加工質(zhì)量。

4.2 傳感器技術(shù)在汽車領(lǐng)域中的應(yīng)用

傳感器技術(shù)除了在機(jī)械行業(yè)發(fā)揮一定的作用外，同樣也對(duì)汽車行業(yè)產(chǎn)生了十分重要的影響。尤其是隨著汽車生產(chǎn)制造領(lǐng)域的不斷發(fā)展，汽車生產(chǎn)過程中也開始廣泛應(yīng)用傳感器技術(shù)。

在很多汽車裝置中，比較有代表性的傳感器技術(shù)運(yùn)用就是驅(qū)動(dòng)防滑裝置?？傮w而言，汽車生產(chǎn)使用了傳感器技術(shù)之后，呈現(xiàn)出兩方面的特性：

一是適應(yīng)性能強(qiáng)。由于汽車在實(shí)際的行駛過程中，經(jīng)常會(huì)遇到惡劣的戶外環(huán)境，因此，汽車傳感器的使用必須要具備很強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)能力，比如：耐高溫、耐高壓等性能就尤為必要。

二是抗干擾性能強(qiáng)。研究發(fā)現(xiàn)，在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)艙中，普遍安裝了傳感器。主要是因?yàn)槠嚢l(fā)動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)時(shí)，往往會(huì)產(chǎn)生高溫高壓，但是應(yīng)用傳感器技術(shù)之后，則能夠有效抵抗高溫高壓的產(chǎn)生，同時(shí)還能避免汽車在路面的行駛過程中產(chǎn)生較大的振蕩。

4.3 傳感器技術(shù)在數(shù)控機(jī)床領(lǐng)域中的具體運(yùn)用

傳感器技術(shù)在數(shù)控機(jī)床領(lǐng)域有著較為廣泛的應(yīng)用。主要表現(xiàn)為：通過采集刀具移動(dòng)軌跡等信息，從而將其轉(zhuǎn)化為科學(xué)的數(shù)字信號(hào)，并技術(shù)輸入到數(shù)控系統(tǒng)中，當(dāng)這些信息經(jīng)過編碼運(yùn)算之后，系統(tǒng)也就會(huì)自動(dòng)的發(fā)出指令。

實(shí)際上，在數(shù)控機(jī)床中，紅外傳感器、感應(yīng)同步器等是比較常見的，這些傳感器的主要功能就是對(duì)刀具及工件的位置等加工參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，這樣不僅能夠及時(shí)地幫助技術(shù)人員合理控制相關(guān)參數(shù)，而且還可以實(shí)現(xiàn)機(jī)電自動(dòng)化高精度的加工。

5 結(jié)語

隨著我國機(jī)械行業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)不斷加劇，機(jī)電自動(dòng)化技術(shù)的運(yùn)用不僅成了行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的有力武器，同時(shí)也成了衡量國家科技發(fā)展水平的重要標(biāo)志。實(shí)際上，從當(dāng)前我國機(jī)械行業(yè)的發(fā)展情況可知，其中還是存在諸多的問題，因此，只有不斷創(chuàng)新傳感器技術(shù)的應(yīng)用，從而使得我國的機(jī)械制造業(yè)水平也步入到世界先進(jìn)行列。

參考文獻(xiàn)

[1]李琰琰.機(jī)電技術(shù)中傳感器技術(shù)的應(yīng)用研究[J].無線互聯(lián)科技，2014，（08）.endprint