試析機(jī)電一體化系統(tǒng)中傳感器技術(shù)的運(yùn)用

段衛(wèi)輝

摘 要：近年來(lái)，機(jī)電一體化系統(tǒng)發(fā)展十分迅速，這主要得益于控制技術(shù)、微電子及傳感器技術(shù)的發(fā)展，且隨著機(jī)電一體化的發(fā)展，機(jī)械動(dòng)力性能提升十分顯著，其穩(wěn)定性、質(zhì)量、可靠性均有顯著提高。在機(jī)電一體化系統(tǒng)主要技術(shù)中，傳感器技術(shù)為其關(guān)鍵性技術(shù)，對(duì)其運(yùn)行、調(diào)節(jié)的自動(dòng)控制有著明顯的影響。本文簡(jiǎn)析了傳感器概念，并對(duì)機(jī)電一體化系統(tǒng)內(nèi)的傳感器技術(shù)運(yùn)用進(jìn)行分析，最后于結(jié)語(yǔ)部分簡(jiǎn)要分析傳感器技術(shù)的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化系統(tǒng);傳感器技術(shù);運(yùn)用

隨著我國(guó)機(jī)械工業(yè)的進(jìn)步發(fā)展，機(jī)電一體化技術(shù)已成為該領(lǐng)域內(nèi)新型、綜合、獨(dú)立的學(xué)科，其在生產(chǎn)中的應(yīng)用推廣，也是我國(guó)機(jī)械工業(yè)進(jìn)步發(fā)展的一大體現(xiàn)，通過(guò)機(jī)電一體化技術(shù)，能夠促使機(jī)械工程的作業(yè)從半自動(dòng)向全自動(dòng)升級(jí)，帶領(lǐng)我國(guó)機(jī)械工程向新臺(tái)階邁進(jìn)。機(jī)電一體化綜合了機(jī)械學(xué)、電子學(xué)、信息學(xué)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等多個(gè)學(xué)科，在多種學(xué)科基礎(chǔ)上逐步發(fā)展，換言之，該項(xiàng)技術(shù)為多種技術(shù)的融合，通過(guò)多種技術(shù)配合以實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化控制系統(tǒng)，而傳感器技術(shù)則為其中極為重要的一種。為進(jìn)一步探究傳感器技術(shù)在機(jī)電一體化系統(tǒng)內(nèi)的運(yùn)用，本文展開如下研究。

1 簡(jiǎn)析傳感器概念

傳感器為檢測(cè)性裝置，可將被檢測(cè)到的信息記錄后，通過(guò)一定規(guī)律實(shí)現(xiàn)信息輸出，最后實(shí)現(xiàn)信息存儲(chǔ)、傳輸、顯示、記錄、控制等[1]。傳感器從仿生學(xué)角度出發(fā)，使機(jī)械實(shí)現(xiàn)與動(dòng)物感覺(jué)器官一般的功效，實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境變化的感知，并對(duì)變化進(jìn)行檢測(cè)、感受，后將感受到的信息應(yīng)用編寫好的程序轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)信號(hào)或電信號(hào)，并將信號(hào)傳輸?shù)叫畔⒔邮昭b置中，最終實(shí)現(xiàn)信息傳導(dǎo)。

隨著當(dāng)今測(cè)量技術(shù)的發(fā)展，生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)測(cè)量的緊密度要求更高，傳感器技術(shù)得到業(yè)界重視，當(dāng)下較為先進(jìn)的傳感器技術(shù)已實(shí)現(xiàn)人的感覺(jué)器官的超越，測(cè)量廣度更大，且更為敏銳。同時(shí)，傳感器對(duì)于人耳無(wú)法識(shí)別的超聲波，人眼無(wú)法識(shí)別的紫外線、紅外線等識(shí)別能力較強(qiáng)，隨著傳感器在各個(gè)領(lǐng)域中的運(yùn)用，人類對(duì)于傳感設(shè)備的依賴性更高，傳感器的發(fā)展受到各界關(guān)注。

2 機(jī)電一體化系統(tǒng)內(nèi)的傳感器技術(shù)運(yùn)用

2.1 機(jī)械加工對(duì)于傳感器的運(yùn)用

在機(jī)械加工過(guò)程中，需應(yīng)用切削作業(yè)，將傳感器技術(shù)應(yīng)用到切削的過(guò)程中，能夠大大提升切削作業(yè)的效率，有助于提升其生產(chǎn)率，優(yōu)化制造成本，改善材料切除率等。同時(shí)，在機(jī)床的運(yùn)行中加入傳感器，通過(guò)傳感器技術(shù)對(duì)回轉(zhuǎn)、驅(qū)動(dòng)、軸承系統(tǒng)進(jìn)行檢測(cè)，并監(jiān)控溫度、運(yùn)行安全性，傳感參數(shù)主要包括加工精度、被加工物件表面的粗糙程度、機(jī)床的故障停機(jī)時(shí)間、冷卻潤(rùn)滑液流量、機(jī)床狀態(tài)等。同時(shí)，傳感器還被運(yùn)用在工件中，通過(guò)傳感器實(shí)現(xiàn)工件識(shí)別、安裝中的監(jiān)控，能夠?qū)ぜ虼庸っ鞅砻嫒毕?、加工裕量進(jìn)行測(cè)量，并可判斷刀具磨損程度，方便及時(shí)處理，避免影響刀具磨損過(guò)多，影響精準(zhǔn)性后，導(dǎo)致生產(chǎn)出現(xiàn)障礙。

2.2 機(jī)器人對(duì)于傳感器的運(yùn)用

在工業(yè)機(jī)器人中應(yīng)用傳感器，能夠保證機(jī)器人實(shí)現(xiàn)對(duì)象目標(biāo)、工作環(huán)境改變、自身工作狀態(tài)等信息的采集，如當(dāng)機(jī)器人將各種信息采集后，處理有關(guān)數(shù)據(jù)信息，獲得及時(shí)性的指令，并作出反饋，能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)器人的準(zhǔn)確性控制。在機(jī)電一體化中，單一傳感器無(wú)法使機(jī)器人實(shí)現(xiàn)全部動(dòng)作，為解決這一問(wèn)題，應(yīng)當(dāng)根據(jù)機(jī)器人有關(guān)動(dòng)作，安裝針對(duì)性的傳感器，如將光電開關(guān)、微動(dòng)開關(guān)安裝在其運(yùn)動(dòng)節(jié)點(diǎn)中，幫助檢測(cè)機(jī)器人極限位置、關(guān)節(jié)零件，進(jìn)而增強(qiáng)機(jī)器人動(dòng)作的準(zhǔn)確性，同時(shí)，安裝此類傳感器，能夠提升機(jī)器人的自動(dòng)保護(hù)、自身安全控制系統(tǒng)。

2.3 數(shù)控機(jī)床對(duì)于傳感器的運(yùn)用

數(shù)控機(jī)床具有高效、高精確、安全可靠等特點(diǎn)，其作為自動(dòng)化機(jī)床，由程序?qū)ο到y(tǒng)進(jìn)行控制，是制造業(yè)常用的設(shè)備。傳感器對(duì)數(shù)控機(jī)床中應(yīng)用較為廣泛，可用來(lái)檢測(cè)壓力、溫度、位移、位置、速度等情況。在加工過(guò)程中，隨著電機(jī)高速轉(zhuǎn)動(dòng)、運(yùn)動(dòng)部件位移、刀具切削等作業(yè)，將出現(xiàn)大量熱量，且溫度不一，溫差不一可能影響數(shù)控機(jī)床加工精度。將傳感器應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床中，通過(guò)傳感器對(duì)其中的溫度進(jìn)行檢測(cè)，接到溫度反饋后對(duì)溫差進(jìn)行調(diào)節(jié)，可保障加工的精度。同時(shí)，應(yīng)用傳感器對(duì)數(shù)控機(jī)床壓力進(jìn)行檢測(cè)，能夠保證工件的夾緊力正常，防止因工件松動(dòng)影響加工質(zhì)量，采用傳感器位移情況進(jìn)行檢測(cè)，能夠防止傳動(dòng)軸出現(xiàn)傳動(dòng)過(guò)位等情況，有助于故障檢測(cè)與排查。

2.4 汽車自動(dòng)控制系統(tǒng)對(duì)于傳感器的運(yùn)用

在汽車機(jī)電一體化的發(fā)展中，不僅需要將單純機(jī)械控制部件升級(jí)為自動(dòng)控制系統(tǒng)，還需全面改善汽車的性能，在其中增加個(gè)性化、人性化服務(wù)項(xiàng)目，減少排氣污染與油耗，進(jìn)一步提高汽車行駛的可靠性、安全性，使駕駛者的操作更舒適、便捷。為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，需在汽車中全面應(yīng)用檢測(cè)、控制技術(shù)。在汽車內(nèi)的重點(diǎn)控制系統(tǒng)中，傳感器的應(yīng)用必不可少，如曲軸部位的傳感器、壓力傳感器、冷卻水溫度傳感器、氣敏傳感器、吸氣傳感器等等，多種傳感器的綜合應(yīng)用使汽車自動(dòng)控制系統(tǒng)更完備、更先進(jìn)。

3 結(jié)束語(yǔ)

隨著傳感器的發(fā)展應(yīng)用，其已成為高新技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵，且其發(fā)展前景光明，未來(lái)必將有更大的發(fā)展，從當(dāng)前發(fā)展看來(lái)，傳感器的發(fā)展主要分為微型化、智能化、微耗能幾個(gè)發(fā)展方向。當(dāng)前工業(yè)生產(chǎn)對(duì)于傳感器的要求更為精細(xì)，傳統(tǒng)大體積傳感器將難以滿足現(xiàn)代化的發(fā)展，傳感器將往微型化方向發(fā)展，且目前納米技術(shù)、電子集成、新型材料等技術(shù)、材料不斷涌現(xiàn)，也為傳感器的微型化發(fā)展提供了基礎(chǔ)[2]。傳統(tǒng)傳感器僅可檢測(cè)單一的物理量，無(wú)法滿足多元化的檢測(cè)需求，將傳感器與微處理器結(jié)合為智能化傳感器，擴(kuò)大傳感器檢測(cè)的功能，同時(shí)不斷提升檢測(cè)的精度，進(jìn)而促進(jìn)工業(yè)的高精度、智能化發(fā)展。當(dāng)前，傳感器運(yùn)轉(zhuǎn)需電能支持，為進(jìn)一步提升傳感器的應(yīng)用性，未來(lái)的傳感器發(fā)展將向微耗能方向發(fā)展[3]。

綜上所述，隨著當(dāng)前工業(yè)生產(chǎn)的自動(dòng)化程度加深，工業(yè)生產(chǎn)對(duì)于自動(dòng)監(jiān)測(cè)的要求不斷提高，為保障工業(yè)發(fā)展的先進(jìn)性，有必要加強(qiáng)對(duì)傳感器的研究，促使機(jī)電一體化系統(tǒng)的穩(wěn)定、快速、智能、自動(dòng)化發(fā)展。同時(shí)，為保障機(jī)電一體化系統(tǒng)獲取信息的準(zhǔn)確性，傳感器的研究勢(shì)在必行，行業(yè)內(nèi)應(yīng)加強(qiáng)對(duì)傳感器技術(shù)的深入探索，擴(kuò)展傳感器檢測(cè)的信息范圍，并提升傳感器檢測(cè)的精度，促進(jìn)工業(yè)發(fā)展。

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