機(jī)電一體化系統(tǒng)中傳感器技術(shù)的運(yùn)用

趙志喜

摘 要：傳感器技術(shù)是機(jī)電一體化系統(tǒng)的關(guān)鍵核心組成部分，能夠快速、準(zhǔn)確的獲取信息，并且在多種復(fù)雜環(huán)境下仍然能夠發(fā)揮效能，傳感器技術(shù)在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用是提升機(jī)電一體化系統(tǒng)水平的關(guān)鍵。目前，機(jī)電一體化系統(tǒng)中的傳感器技術(shù)已經(jīng)在多個(gè)領(lǐng)域和行業(yè)發(fā)展中得到了廣泛應(yīng)用，在強(qiáng)化機(jī)電一體化系統(tǒng)發(fā)展效能方面發(fā)揮著十分重要的作用。本文淺析機(jī)電一體化系統(tǒng)中傳感器技術(shù)的運(yùn)用。

關(guān)鍵詞：傳感器技術(shù)；機(jī)電一體化；應(yīng)用

1 引言

傳感器技術(shù)在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的效能就好比是感覺(jué)器官在人體中的機(jī)能，是獲取外部世界信息、數(shù)據(jù)的重要關(guān)鍵部分。隨著現(xiàn)代測(cè)量技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)的不斷發(fā)展，傳感器技術(shù)在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用得到人們的廣泛關(guān)注，從某種程度上來(lái)說(shuō)，機(jī)電一體化系統(tǒng)中的傳感器技術(shù)水平就代表了機(jī)電一體化系統(tǒng)的發(fā)展水平。

2 傳感器技術(shù)的意義

機(jī)電一體化系統(tǒng)中最核心的部件就是傳感器，同樣傳感器技術(shù)也是自動(dòng)化系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)。傳感器能夠獲取被測(cè)物體的相關(guān)信息，并對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行傳輸，為系統(tǒng)的決策和控制效率的提升提供技術(shù)保障。機(jī)電一體化系統(tǒng)中測(cè)量部分是由電路和傳感器等部分組成，主要是對(duì)待測(cè)對(duì)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(cè)量部分中能夠提高收集參數(shù)的準(zhǔn)確率和數(shù)據(jù)獲取的速度，有利于測(cè)量模塊更高效準(zhǔn)確地為系統(tǒng)提供科學(xué)準(zhǔn)確運(yùn)行的信息，也能夠使系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)化檢測(cè)。

3 傳感器的種類(lèi)

傳感器在機(jī)電一體化系統(tǒng)的主要作用是測(cè)量機(jī)電一體化系統(tǒng)各模塊性能和目標(biāo)對(duì)象、工作環(huán)境等的狀態(tài)，為可靠地控制、調(diào)控機(jī)電一體化系統(tǒng)的整體工作提供有效的物理參數(shù)信息。當(dāng)今，傳感器用于檢測(cè)的方面不同，具有多種種類(lèi)。具體可以分為測(cè)量系統(tǒng)內(nèi)部模塊性能狀態(tài)的內(nèi)部數(shù)據(jù)信息傳感器和系統(tǒng)外部狀態(tài)的外部數(shù)據(jù)信息傳感器。系統(tǒng)內(nèi)部數(shù)據(jù)信息傳感器的主要工作是檢查機(jī)電一體化系統(tǒng)內(nèi)部模塊的位矢、加速度、力臂、力、溫度等的相關(guān)狀態(tài)變化情況；系統(tǒng)外部數(shù)據(jù)信息傳感器的主要職能是采集、檢測(cè)機(jī)電一體化系統(tǒng)外部環(huán)境對(duì)機(jī)械性能的變化狀態(tài)情況。傳感器能夠如人感受器官一樣，具有觸覺(jué)感受和非觸覺(jué)感受，所以傳感器又可以分為接觸式傳感器和非接觸式傳感器。如：接觸式的觸碰式傳感器、壓覺(jué)傳感器；非接觸式的溫覺(jué)傳感器、聲覺(jué)傳感器等。隨著經(jīng)濟(jì)、科學(xué)技術(shù)等多領(lǐng)域的發(fā)展，傳感器自然也得到快發(fā)展并被利用到多領(lǐng)域中。傳感器的發(fā)展、利用，也為人們的生活發(fā)展帶來(lái)可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

4 機(jī)電一體化系統(tǒng)中傳感器技術(shù)的應(yīng)用

機(jī)電一體化系統(tǒng)發(fā)展對(duì)傳感器技術(shù)的要求是比較高的，例如線性度優(yōu)良、穩(wěn)定度好等，而且要求傳感器要求有比較好的抗干擾能力，不論是靜態(tài)特性還是動(dòng)態(tài)特性都應(yīng)當(dāng)維持在比較好的狀態(tài)，當(dāng)然，高靈敏度和高分辨率也是比較重要的參數(shù)。傳感器技術(shù)在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用能夠進(jìn)一步提高機(jī)電一體化系統(tǒng)加工設(shè)備的精度和自動(dòng)化程度。

4.1 機(jī)械加工過(guò)程的傳感檢測(cè)技術(shù)

機(jī)械加工過(guò)程中無(wú)法離開(kāi)檢測(cè)工作，加工開(kāi)始前需要自動(dòng)檢查坯件和加工設(shè)備，以便加工工作順利展開(kāi)。包括：第一，通過(guò)檢測(cè)自動(dòng)判斷、調(diào)整坯件夾持方位，對(duì)上床后裝夾是否會(huì)發(fā)生變形以及夾緊力大小進(jìn)行預(yù)估；第二是加工工作結(jié)束后需通過(guò)測(cè)量評(píng)估產(chǎn)品合格度，測(cè)量中需要了解工件尺寸、形狀、平面度等情況，一些特殊工件（齒輪、螺紋）還需要測(cè)齒距、導(dǎo)程等，機(jī)電一體化系統(tǒng)要求自動(dòng)進(jìn)行這些測(cè)量并輸入下道工序，將其作為選用條件；第三，加工過(guò)程中也需要通過(guò)傳感檢測(cè)技術(shù)把控加工條件，包括切削速度、扭距、振動(dòng)等參數(shù)，當(dāng)其進(jìn)行自行檢測(cè)調(diào)整會(huì)使得加工處于最佳狀態(tài)，達(dá)到較高的合格率；以切削過(guò)程作為詳細(xì)說(shuō)明，通過(guò)傳感檢測(cè)使得生產(chǎn)率得到優(yōu)化，切除率達(dá)到最佳，達(dá)到對(duì)機(jī)床的動(dòng)態(tài)特性掌控，將其中影響精度的薄弱環(huán)節(jié)找到并進(jìn)行優(yōu)化，輔助加工的同時(shí)還能評(píng)估刀架結(jié)構(gòu)和材料，國(guó)內(nèi)常以應(yīng)變式和壓電式三向切削力傳感器作為主要的工具。

4.2 傳感器技術(shù)在汽車(chē)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

汽車(chē)是與人們的日常生活有著十分密切的關(guān)系，隨著人們物質(zhì)生活水平的不斷提升以及汽車(chē)行業(yè)發(fā)展，汽車(chē)的保有量也在不斷增長(zhǎng)，同時(shí)汽車(chē)制造和行車(chē)安全受到人們的廣泛關(guān)注，而傳感器技術(shù)在汽車(chē)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了變速器自動(dòng)化、汽車(chē)制動(dòng)抱死系統(tǒng)、汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)等，這些都有效改變了汽車(chē)車(chē)體的性能。隨著新型傳感器技術(shù)的不斷應(yīng)用，汽車(chē)的性能將會(huì)得到進(jìn)一步的改善，例如降低汽車(chē)的油耗、減少尾氣排放以及為人們提供更加人性化的安全服務(wù)。以汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)這個(gè)部件為例，溫度傳感器、壓力傳感器、濃度傳感器等在汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)中的應(yīng)用有效提升了汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的性能。但是同時(shí)也應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，汽車(chē)在運(yùn)行過(guò)程中發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)產(chǎn)生電磁波和震動(dòng)，因此應(yīng)用到汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)中的傳感器要具有較好的抗干擾能力和抗震能力，加上汽車(chē)保有量的不斷增加，相關(guān)的傳感器需求量也相應(yīng)的持續(xù)增加，因此要形成對(duì)傳感器的自動(dòng)化、規(guī)模生產(chǎn)。

4.3 數(shù)控機(jī)床中的傳感器技術(shù)運(yùn)用

數(shù)控機(jī)床就是利用數(shù)字信號(hào)對(duì)機(jī)床的運(yùn)動(dòng)和加工過(guò)程進(jìn)行控制，就是將刀具等工具的移動(dòng)加工信息用數(shù)字代碼表示。在數(shù)控機(jī)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s外線傳感器等主要用來(lái)測(cè)量線位移、角位移、速度、壓力等。在數(shù)控機(jī)床實(shí)際運(yùn)行中，常會(huì)發(fā)生傳動(dòng)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、超聲波傳感器或紅外線傳感器對(duì)傳動(dòng)軸振抖的現(xiàn)象及時(shí)檢測(cè)。

4.4 傳感器技術(shù)在工業(yè)機(jī)器人中的應(yīng)用分析

工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用環(huán)境是比較復(fù)雜和惡劣的，但是工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)的重要技術(shù)支持。傳感器技術(shù)在工業(yè)機(jī)器人中的應(yīng)用能夠強(qiáng)化機(jī)器人行為的靈活響應(yīng)度，同時(shí)在強(qiáng)化機(jī)器人適應(yīng)能力方面也發(fā)揮著十分重要的作用。具體的說(shuō)，工業(yè)機(jī)器人中的傳感器技術(shù)應(yīng)用主要有以下幾個(gè)方面。首先，是機(jī)器人的視覺(jué)傳感器，這主要是指給生產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人裝置視覺(jué)傳感器，通過(guò)視覺(jué)傳感器識(shí)別相關(guān)的機(jī)械零件以及零件的位置，在行走機(jī)器人安裝視覺(jué)裝置能夠?yàn)闄C(jī)器人運(yùn)輸危險(xiǎn)材料、識(shí)別道路和目的導(dǎo)航等提供技術(shù)支持。其次是機(jī)器人的觸覺(jué)傳感器，這是實(shí)現(xiàn)觸摸機(jī)械手的關(guān)鍵技術(shù)，并且通過(guò)視覺(jué)傳感器和觸覺(jué)傳感器的相互結(jié)合，能夠?qū)?duì)象的詳細(xì)參數(shù)進(jìn)行明確，提高工業(yè)生產(chǎn)的精度和效率。

5 結(jié)束語(yǔ)

傳感器技術(shù)作為信息時(shí)代高新技術(shù)發(fā)展的典型代表之一，在人們的日常生活中已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，作為機(jī)電一體系統(tǒng)中的重要組成部分，傳感器技術(shù)的應(yīng)用水平直接關(guān)系到機(jī)電一體化系統(tǒng)的自動(dòng)化程度。在未來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)和相關(guān)信息技術(shù)的不斷發(fā)展，傳感器技術(shù)將朝著智能化、集約化和電子化的方向不斷發(fā)展，并且在機(jī)電一體化系統(tǒng)和人們的生產(chǎn)生活中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。

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