機電一體化系統(tǒng)中傳感器技術的運用

呂忠毅

摘 要：近年來，我國機械自動化快速發(fā)展，在機電一體化系統(tǒng)中傳感器技術使用最為廣泛，其能夠提高系統(tǒng)的自動化水平，提高控制性能。簡要地介紹了傳感器技術對機電一體化系統(tǒng)的積極意義，重點提出了傳感器技術的運用。

關鍵詞：機電一體化；傳感器；應用

中圖分類號：TH39 文獻標識碼：A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2018.02.031

機電一體化涉及到機械制造、自動控制等多種技術，而傳感器技術是其實現(xiàn)自動化控制的重要一環(huán)，它的技術高低對系統(tǒng)的功能起著影響和決定作用。

1 傳感器技術的意義

機電一體化系統(tǒng)中最核心的部件就是傳感器，同樣的傳感器技術也是系統(tǒng)的關鍵技術。傳感器能夠獲取被測物體的相關信息，并對系統(tǒng)進行傳輸，為系統(tǒng)的決策和控制效率的提升提供技術保障。機電一體化系統(tǒng)中測量部分是由電路和傳感器等部分組成，主要是對待測對象的信息采集和收納，再給系統(tǒng)的控制提供參數(shù)等數(shù)據(jù)的決策參考，保證系統(tǒng)的有效控制。傳感器在測量部分中能夠提高收集參數(shù)的準確率和數(shù)據(jù)獲取的速度，有利于測量模塊更高效準確地為系統(tǒng)提供科學準確運行的信息，也能夠使系統(tǒng)進行自動化檢測。

2 傳感器技術在機電一體化系統(tǒng)中的運用

傳感器技術所涉及的范圍非常廣泛，主要是利用物理特性將非電量轉(zhuǎn)換為電量，能夠使機電一體化系統(tǒng)達到更高的自動化水平和準確度[1]。

2.1 汽車行業(yè)的傳感器技術運用

在汽車生產(chǎn)中使用傳感器技術是實現(xiàn)汽車自動化控制的關鍵，尤其是近些年車用電子裝置的增加，如娛樂裝置、防抱死系統(tǒng)等，都需要傳感器技術。汽車機電一體化系統(tǒng)是用電子自動化控制代替機械式控制，這就要求汽車的整體都要覆蓋檢測控制裝置，如底盤控制用傳感器、發(fā)動機控制傳感器等。

汽車傳感器要求具有適應性強、抗干擾和穩(wěn)定可靠性強的特點，隨著新型傳感器技術的應用，汽車的性能也得到了提高，如可以減少汽車的耗油量、降低尾氣排放量，并為使用者提供更人性化的安全穩(wěn)定服務。以汽車發(fā)動機部分為例，這一部分的傳感器是眾多傳感器的中心，其包括溫度、氣體含量和爆震傳感器等種類，可以有效的提高汽車發(fā)動機的實用性能。但汽車運行中會出現(xiàn)振動和電磁波，在選擇傳感器時要注意抗干擾和抗震的性能。

2.2 機械加工過程中的傳感器技術運用

機械加工過程中，步驟繁多需要檢測的部分也很多，大致可以分為三個階段。一是加工前，要對加工設備和配件進行自動化檢測，自行判斷和調(diào)整夾持方向，確定變形情況和夾緊力的大小，保證機械加工過程的正常運行。二是加工過程中，首先要確保產(chǎn)品的精確程度和合格率，對工程中的切削速度、力度、溫度、壓力等參數(shù)嚴格檢測，達到最佳的加工條件。如其中的切削傳感器技術，在切削過程中，傳感器主要對切削力度的變化、過程中的振幅、聲發(fā)射以及電擊功率進行檢測。為了檢測切削狀態(tài)下的穩(wěn)定性和加工精度的問題，多采用應變式和壓電式三向切削力傳感器進行測量。三是在加工完畢后，對工件進行檢測，以保證產(chǎn)品的合格。檢測時會對工件的尺寸、光滑度、形狀和圓度等位置公差測量；齒輪等樣式的工件，除了以上的檢測外，還要增加齒距、導程等的測量。在測量合格后，將檢測參數(shù)作為下一道工序的選用條件。

2.3 數(shù)控機床中的傳感器技術運用

數(shù)控機床就是利用數(shù)字信號對機床的運動和加工過程進行控制，就是將刀具等工具的移動加工信息用數(shù)字代碼表示。在數(shù)控機床上使用的傳感器，主要有光電編碼器、溫度傳感器、電壓傳感器、紅外傳感器等多種傳感器，主要用來測量線位移、角位移、速度、壓力等方面。在數(shù)控機床實際運行中，常會發(fā)生傳動軸振抖的現(xiàn)象，為了解決這種現(xiàn)象，就可以使用光電傳感器、超聲傳感器或紅外傳感器對傳動軸振抖的現(xiàn)象及時檢測。而且可以利用壓力傳感器對數(shù)控機床的夾緊力進行檢測，當夾緊力大于設定值時會導致工件過緊，這時檢測系統(tǒng)發(fā)出警報和刀具停止運行。此外，壓力傳感器還能夠?qū)Φ毒叩那邢髁M行檢測[2]。

傳感器在數(shù)控機床的液壓系統(tǒng)、氣壓系統(tǒng)中也被廣泛應用，用來檢測油路和氣路中的壓強，當氣壓值低于標準值時，觸點會將故障位置信息傳輸?shù)綌?shù)控系統(tǒng)。

傳感器技術還應用于工業(yè)機器人中，安裝的傳感器主要是視覺傳感器和觸覺傳感器兩種。視覺傳感器可以識別工業(yè)傳送帶上的機械零件是否完整，可以完成危險材料的裝運和自動導航。而觸覺傳感器則是對零件的孔洞、曲面等因素進行檢查。隨著機械自動化水平的不斷提高，對傳感器技術的要求也不斷的增加，這就要求發(fā)展連續(xù)、瞬時檢測的傳感器。

機電一體化系統(tǒng)是未來工業(yè)的發(fā)展方向，而傳感器技術在機電一體化系統(tǒng)中的運用，能夠有效的提高系統(tǒng)的自動化和智能化水平，提高工作效率。其主要運用于機械加工、汽車行業(yè)、數(shù)控機床等機電一體化行業(yè)，為生活和工程生產(chǎn)提供便利。

參考文獻：

[1] 吳凱.機電一體化系統(tǒng)中傳感器和檢測技術的應用[J].中國高新區(qū)，2017，22（9）：103.

[2] 起紅忠.機電一體化系統(tǒng)中傳感器與檢測技術的應用[J].現(xiàn)代經(jīng)濟信息，2016，4（8）：353.endprint