傳感器技術(shù)在機電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用

劉 璐

（天津市勞動保障技師學(xué)院 天津 300162）

隨著信息技術(shù)的日益增強和人類探測領(lǐng)域的拓展延伸，傳感器技術(shù)已成為各領(lǐng)域發(fā)展中不可或缺的技術(shù)環(huán)節(jié)。傳感器技術(shù)能夠滿足不同工業(yè)的需求，準確、迅速提取信息，并對現(xiàn)有的工作模式進行優(yōu)化和完善，從而解決工作中存在的難點和缺陷，以此來提升系統(tǒng)或設(shè)備的效率和質(zhì)量。在機電一體化系統(tǒng)中，傳感器作為獲取信息的重要抓手，不僅提高了機電設(shè)備的效能，更增強了設(shè)備的智能化。因此企業(yè)和從業(yè)人員一方面要與時俱進學(xué)習(xí)傳感器領(lǐng)域的新科技，另一方面進一步落實好傳感器在應(yīng)用中的性能指標、使用要求等，制定更為有效的優(yōu)化措施，從而不斷提高機電一體化系統(tǒng)使用的效率和質(zhì)量。

一、傳感器技術(shù)在機電一體化中的應(yīng)用現(xiàn)狀

傳感器是一種檢測裝置，能夠?qū)y量范圍內(nèi)的測量對象，按照一定的規(guī)律，將待檢測的非電信息（如位移、速度、質(zhì)量等物理量）轉(zhuǎn)化為便于輸出的電壓、頻率、電流、相位等電信號。因此傳感器技術(shù)廣泛應(yīng)用于機電一體化系統(tǒng)中對操作對象的檢測上，以及對系統(tǒng)當(dāng)前實際環(huán)境的探測中。就目前應(yīng)用狀況來看，傳感器技術(shù)在機電一體化系統(tǒng)中應(yīng)用的最主要環(huán)節(jié)便是對模塊的測量，具體是通過傳感器以及相應(yīng)的測量電路來實現(xiàn)被測量的自動檢測功能。例如在數(shù)控加工、工業(yè)機器人、智能汽車、智能家居、自動化生產(chǎn)線等機電設(shè)備中都離不開傳感器的身影。同時伴隨著我國科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高，空間探測領(lǐng)域的不斷深入，以及電子信息技術(shù)的高速發(fā)展，對信息處理能力提出了更高的要求，傳感器技術(shù)也向著集成化、智能化、微型化的方向不斷發(fā)展。

二、傳感器技術(shù)在機電一體化中的應(yīng)用意義

傳感器技術(shù)在機電一體化中的應(yīng)用，如同于系統(tǒng)本身的感應(yīng)器官，通過該項技術(shù)的應(yīng)用，能夠針對檢測對象，對其實際的特性信號和運行狀態(tài)進行更為精準地反饋。同時，在此基礎(chǔ)上，結(jié)合操作對象所存在的問題，以及外部環(huán)境所存在的問題，也能夠形成有效的反饋，并對問題進行有效地解決。通過傳感器技術(shù)源源不斷地為機電設(shè)備提供快速、準確的信息，機電一體化系統(tǒng)才能夠高精度高效率地完成自動檢測與控制工作。如果缺乏傳感器模塊，就無從高效準確的提取信息，那么系統(tǒng)信息處理、控制決策等功能就無法實現(xiàn)。因此傳感器技術(shù)對于機電一體化系統(tǒng)的開發(fā)與提升具有不可替代的重大意義。

三、傳感器技術(shù)在機電一體化中的應(yīng)用舉例

傳感器技術(shù)廣泛應(yīng)用于機械加工、智能汽車、工業(yè)機器人、自動生產(chǎn)線等機電一體化系統(tǒng)中，是機電一體化系統(tǒng)（或設(shè)備）發(fā)展的重要技術(shù)。

（一）工業(yè)機器人用傳感器進行感知

傳感器技術(shù)對機器人而言就相當(dāng)于它的五官，借助傳感器獲取、轉(zhuǎn)換信息的能力，使機器人人物化，可以說傳感器就是機器人獲得新生命的關(guān)鍵技術(shù)。在實際應(yīng)用操作中，機器人通過溫度、位移、速度、壓力等傳感器提取周圍環(huán)境信息，實現(xiàn)對現(xiàn)場操作的感知，并對采集到的數(shù)據(jù)進行更為準確的分析，從而做出反饋動作。工業(yè)機器人中常用的傳感器有力/力矩傳感器、紅外傳感器、溫度傳感器、視覺傳感器等，例如超聲波傳感器主要用來探測物體的距離及方位，是機器人進行避障動作、測距的常用傳感器。還有機器人的零件取放操作，可通過三維視覺傳感器對檢測物體創(chuàng)建三維圖像，通過分析選擇最好的拾取方式。

（二）機械加工過程使用傳感器進行檢測

機械加工過程中的傳感器檢測主要應(yīng)用在工件加工、轉(zhuǎn)速控制、溫度控制、質(zhì)量檢測等方面。通過傳感器技術(shù)可大大提高機械加工的效率和質(zhì)量，減少人力資源的投入，實現(xiàn)生產(chǎn)工作的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展。在機械加工過程中，通過傳感器技術(shù)的應(yīng)用，能夠更好地針對工件安裝的全過程實施有效的監(jiān)視，這也是機電一體化系統(tǒng)中傳感器研究最多和最早的。通過傳感器來完成工件加工質(zhì)量的檢測，主要是指對工件加工工序的識別、鑒別和執(zhí)行。例如在鑒別工件中，可通過電渦流傳感器實現(xiàn)金屬探傷、計數(shù)、轉(zhuǎn)速測量等功能；在對加工成品效果核查階段，如在滾珠直徑自動分選裝置中，可通過電感傳感器實現(xiàn)加工件誤差的分類；在數(shù)控車床中，粘度傳感器用于實時在線檢查重點機床的冷卻潤滑液黏稠度，以確保加工品質(zhì)；速度傳感器應(yīng)用于對數(shù)控系統(tǒng)伺服系統(tǒng)的速度檢測上；溫度傳感器常用于進行相應(yīng)的過熱保護和溫度補償。

（三）汽車自動化控制中傳感器技術(shù)應(yīng)用

現(xiàn)如今，汽車行業(yè)正在邁進一個全新的智能化時代。通過智能化的自動控制系統(tǒng)來實現(xiàn)汽車發(fā)動機的檢測與控制、性能提升等，使汽車在運行的過程中體現(xiàn)出更為人性化的特征，同時也減少了能源的消耗以及尾氣的排放，極大程度地提高了汽車駕駛過程中的安全性、可靠性、環(huán)保性及智能性。在汽車控制系統(tǒng)中常使用到壓力傳感器、角速度傳感器、氧傳感器、流量傳感器、溫度傳感器、霍爾開關(guān)、熱釋電紅外傳感器等。例如通過霍爾開關(guān)傳感器可實現(xiàn)對汽車車門、后備箱蓋的非法開啟的自動檢測報警功能；通過旋轉(zhuǎn)傳感器可檢測曲軸轉(zhuǎn)角、發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)等，從而控制點火提前角、噴射時間及燃油配量等。

四、結(jié)束語

綜上所述，通過對傳感器技術(shù)在機電一體化系統(tǒng)中現(xiàn)狀、作用及應(yīng)用實例的分析可知，傳感器廣泛應(yīng)用于機械加工、智能汽車、工業(yè)機器人、自動生產(chǎn)線等機電一體化系統(tǒng)中，是機電設(shè)備中必不可少的重要裝置，更是機電一體化系統(tǒng)高智能、高效率、高精度發(fā)展的重要推手。因此要不斷掌握傳感器領(lǐng)域新技術(shù)，學(xué)習(xí)各類傳感器的使用要求，充分融合多學(xué)科內(nèi)容，不斷優(yōu)化機電一體化系統(tǒng)。