传感器技术在机电一体化中的应用

安全技术传感器技术在机电一体化中的应用 在机电一体化系统中,传感器处系统之首,其作用相当于系统感受器官,能快速、精确地猎取信息并能经受严酷环境考验,是机电一体化系统达到高水平的保证。如缺少这些传感器对系统状态和对信息精确而牢靠的自动检测,系统的信息处理、掌握决策等功能就无法谈及和实现。 一、传感器的讨论现状与进展 传感器是能感受规定的被测量并按肯定规律转换成可用输出信号的器件或装置,主要用于检测机电一体化系统自身与操作对象、作业环境状态,为有效掌握机电一体化系统的运作供应必需的相关信息。随着人类探知领域和空间的拓展,电子信息种类日益繁多,信息传递速度日益加快,信息处理力量日益增加,相应的信息采集传感技术也将日益进展,传感器也将无所不在。 从20世纪80年月起,逐步在世界范围内掀起一股传感器热,各先进工业国都极为重视传感技术和传感器讨论、开发和生产。传感技术已成为重要的现代科技领域,传感器及其系统生产已成为重要的新兴行业。 二、传感器在机电一体化系统中的应用 传感器是左右机电一体化系统(或产品)进展的重要技术之一,广泛应用于各种自动化产品之中: 1.机器人用传感器。工业机器人之所以能够精确操作,是由于它能够通过各种传感器来精确感知自身、操作对象及作业环境的状态,包括:其自身状态信息的猎取通过内部传感器(位置、位移、速度、加速度等)来完成,操作对象与外部环境的感知通过外部传感器来实现,这个过程特别重要,足以为机器人掌握供应反馈信息。(风险管理世界-.RiskMW.com) 2.机械加工过程的传感检测技术。 (1)切削过程和机床运行过程的传感技术。切削过程传感检测的目的在于优化切削过程的生产率、制造成本或(金属)材料的切除率等。切削过程传感检测的目标有切削过程的切削力及其变化、切削过程颤震、刀具与工件的接触和切削时切屑的状态及切削过程辨识等,而最重要的传感参数有切削力、切削过程振动、切削过程声放射、切削过程电机的功率等。对于机床的运行来讲,主要的传感检测目标有驱动系统、轴承与回转系统、温度的监测与掌握及平安性等,其传感参数有机床的故障停机时间、被加工件的表面粗糙度和加工精度、功率、机床状态与冷却润滑液的流量等。 (2)工件的过程传感。与刀具和机床的过程监视技术相比,工件的过程监视是讨论和应用最早、最多的。它们多数以工件加工质量掌握为目标。20世纪80年月以来,工件识别和工件安装位姿监视要求也提到日程上来。粗略地讲,工序识别是为辨识所执行的加工工序是否是工(零)件加工要求的工序;工件识别是辨识送入机床待加工的工件或者毛坯是否是要求加工的工件或毛坯,同时还要求辨识工件安装的位姿是否是工艺规程要求的位姿。此外,还可以利用工件识别和工件安装监视传感待加工毛坯或工件的加工裕量和表面缺陷。完成这些识别与监视将采纳或开发很多传感器,如基于TV或CCD的机器视觉传感器、激光表面粗糙度传感系统等。 (3)刀具(砂轮的检测传感。切削与磨削过程是重要的材料切除过程。刀具与砂轮磨损到肯定限度(按磨钝标准判定)或消失破损(破损、崩刃、烧伤、塑变或卷刀的总称),使它们失去切(磨削力量或无法保证加工精度和加工表面完整性时,称为刀具/砂轮失效。工业统计证明,刀具失效是引起机床故障停机的首要因素, 由其引起的停机时间占NC类机床的总停机时间的1/5-1/3.此外,它还可能引发设备或人身平安事故,甚至是重大事故。 3.汽车自动掌握系统中的传感技术。随着传感器技术和其它新技术的应用,现代化汽车工业进入了全新时期。汽车的机电一体化要求用自动掌握系统取代纯机械式掌握部件,这不仅体现在发动机上,为更全面地改善汽车性能,增加人性化服务功能,降低油耗,削减排气污染,提高行驶平安性、牢靠性、操作便利和舒适性,先进的检测和掌握技术已扩大到汽车全身。在其全部重点掌握系统中,必不行少地使用曲轴位置传感器、吸气及冷却水温度传感器、压力传感器、气敏传感器等各种传感器。 三、我国传感器技术进展的若干问题及进展方向 传感器技术是实现自动掌握、自动调整的关键环节,也是机电一体化系统不行缺少的关键技术之一,其水平凹凸在很大程度上影响和打算着系统的功能;其水平越高,系统的自动化程度就越高。在一套完整的机电一体化系统中,假如不能利用传感检测技术对被控对象的各项参数进行准时精确地检测出并转换成易于传送和处理的信号,我们所需要的用于系 统掌握的信息就无法获得,进而使整个系统就无法正常有效的工作。 我国传感器的讨论主要集中在专业讨论所和高校,始于20世纪80年月,与国外先进技术相比,我们还有较大差距,主要表现在: (1)先进的计算、模拟和设计方法; (2)先进的微机械加工技术与设备; (3)先进的封装技术与设备; (4)牢靠性技术讨论等方面。因此,必需加强技术讨论和引进先进设备,以提高整体水平。传感器技术今后的进展方向可有几方面: 1.加速开发新型敏感材料:通过微电子、光电子、生物化学、信息处理等各种学科,各种新技术的相互渗透和综合利用,可望研制出一批基于新型敏感材料的先进传感器。 2.向高精度进展:研制出灵敏度高、精确度高、响应速度快、互换性好的新型传感器以确保生产自动化的牢靠性。 3.向微型化进展:通过进展新的材料及加工技术实现传感器微型化将是近十年讨论的热点。 4.向微功耗及无源化进展:传感器一般都是非电量向电量的转化,工作时离不开电源,开发微功耗的传感器及无源传感器是必定的进展方向。 5.向智能化数字化进展:随着现代化的进展,传感器的功能已突破传统的功能,其输出不再是一个单一的模拟信号(如0-10mV),而是经过微电脑处理好后的数字信号,有点甚至带有掌握功能,即智能传感器。 第 4 页 共 4 页