傳感器技術(shù)在機(jī)械電子中的應(yīng)用探討

李利田 康燦梅 白文娟 李利軒 李黨軒 李帥康

摘 ?要：目前，傳感器技術(shù)已廣泛應(yīng)用于機(jī)電一體化工程領(lǐng)域，特別是在機(jī)械加工、汽車、智能機(jī)器人等領(lǐng)域。傳感器敏感系統(tǒng)能有效提高設(shè)備的精度，預(yù)警信號(hào)能顯著降低設(shè)備故障的可能性，提高運(yùn)行安全性。傳感器技術(shù)在機(jī)電一體化工程中的應(yīng)用是我國(guó)科技發(fā)展的重要成果，有助于我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展。

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

1傳感器技術(shù)在機(jī)電一體化中應(yīng)用的必要性

1.1提高機(jī)電一體化的數(shù)字化精度和尺寸。

在機(jī)電工程的發(fā)展中，通過(guò)應(yīng)用先進(jìn)的傳感器技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，可以科學(xué)地形成壓力、溫度、視頻流等標(biāo)準(zhǔn)化、統(tǒng)一的數(shù)據(jù)格式，將無(wú)法測(cè)量的情感有效地轉(zhuǎn)化為精確的數(shù)字，同時(shí)建立完善的數(shù)學(xué)模型。借助數(shù)學(xué)模型的應(yīng)用，可以大大提高數(shù)控機(jī)床的工作效率和精度，生產(chǎn)出高質(zhì)量的機(jī)電產(chǎn)品，滿足市場(chǎng)用戶的需求。傳感器技術(shù)在機(jī)電一體化工程中的應(yīng)用，可以提高機(jī)電一體化數(shù)字化的精度和尺寸，并根據(jù)機(jī)電一體化生產(chǎn)的實(shí)際需要建立相應(yīng)的模型。

1.2協(xié)助機(jī)電設(shè)備模塊化。

傳感器技術(shù)在企業(yè)機(jī)電設(shè)備模塊化開發(fā)中也得到了廣泛的應(yīng)用。在機(jī)電設(shè)備的模塊中嵌入先進(jìn)的傳感器，為機(jī)電設(shè)備提供溫度控制、測(cè)距等功能，可以有效地增強(qiáng)模塊的功能。工作人員還可以將多個(gè)傳感器的科學(xué)集成到一個(gè)單一的模塊中，比如通用的機(jī)器人傳感模塊，它基于溫度傳感器、視頻傳感器和紅外傳感器的組合，可以為機(jī)器人設(shè)備提供對(duì)周圍環(huán)境的探測(cè)能力。因此，傳感器技術(shù)為機(jī)電設(shè)備模塊化發(fā)展提供了巨大動(dòng)力，促進(jìn)了我國(guó)機(jī)電產(chǎn)業(yè)的穩(wěn)定可持續(xù)發(fā)展。

1.3充分發(fā)揮信息高效收集和傳遞的作用。

傳感器在我國(guó)機(jī)器人裝備中占有重要地位，能夠?yàn)闄C(jī)器人系統(tǒng)提供溫度、圖像、距離、聲音等各種數(shù)據(jù)。被測(cè)對(duì)象數(shù)據(jù)精度高，借助傳感器技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的自主學(xué)習(xí)，有效提高數(shù)據(jù)識(shí)別能力，智能定義相關(guān)行為，使機(jī)器人能夠適應(yīng)不同的環(huán)境，在未來(lái)機(jī)電一體化智能化發(fā)展中，需要進(jìn)一步整合傳感器技術(shù)，從而提高信息采集水平和信息傳輸效率，推動(dòng)整個(gè)行業(yè)的智能化發(fā)展進(jìn)程。

2關(guān)于機(jī)械電子行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀分析

機(jī)電一體化產(chǎn)業(yè)的發(fā)展得益于微電子、納米技術(shù)、激光技術(shù)、人工智能和圖像處理技術(shù)的發(fā)展。典型的例子有：數(shù)控機(jī)床在生產(chǎn)加工產(chǎn)品時(shí)的精度和效率已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)30年前的水平，加工精度高達(dá)0.2米，多軸鉆銑組合機(jī)床多方位基線加工，工件夾緊一次后，光纖激光器的應(yīng)用使其成為現(xiàn)代加工工業(yè)的寵兒。它已應(yīng)用于機(jī)場(chǎng)、安檢部門門禁系統(tǒng)和市場(chǎng)無(wú)人支付系統(tǒng)的鉆、切、洗等，采用指紋、瞳孔虹膜識(shí)別技術(shù);醫(yī)用核磁共振檢查設(shè)備及微創(chuàng)手術(shù)設(shè)備，500米直徑眼安裝及手術(shù)保障，現(xiàn)代汽車生產(chǎn)線上全機(jī)器人操作，隧道盾構(gòu)機(jī)，貼片機(jī)等。他們整合了近30年的技術(shù)發(fā)展成果，都展現(xiàn)了傳感器技術(shù)的微妙影子，但其中高端數(shù)控機(jī)床依然是國(guó)外進(jìn)口的SMT貼片機(jī)。需求推動(dòng)技術(shù)，技術(shù)進(jìn)一步提升，更廣泛的需求呈現(xiàn)出來(lái)，兩者相輔相成，我們現(xiàn)在正處于工業(yè)高速發(fā)展時(shí)期。深入理解需求，找到需求的核心方向，研究和掌握核心技術(shù)，是機(jī)電行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵因素。這些技術(shù)包括電子技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和機(jī)械技術(shù)，其中檢測(cè)和傳感技術(shù)起著主要作用。

3傳感器技術(shù)在機(jī)電一體化中的應(yīng)用

3.1傳感器技術(shù)在機(jī)電一體化設(shè)備綠色發(fā)展中的應(yīng)用。

在環(huán)境污染日益嚴(yán)重的今天，綠色發(fā)展顯得尤為重要。機(jī)械設(shè)備在使用過(guò)程中不可避免地會(huì)出現(xiàn)故障，隨著使用時(shí)間的增長(zhǎng)，會(huì)出現(xiàn)設(shè)備老化現(xiàn)象，從而導(dǎo)致資源利用率的降低，造成污染。但傳感器改變了這種狀況，它是根據(jù)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，優(yōu)化資源配置，實(shí)施相關(guān)生產(chǎn)設(shè)備的停產(chǎn)，從而減少污染物的排放，提高資源的利用率，使機(jī)電設(shè)備朝著更加綠色的方向發(fā)展。

3.2傳感器技術(shù)在機(jī)電設(shè)備智能化開發(fā)中的應(yīng)用。

以機(jī)器人技術(shù)為代表的現(xiàn)代仿生技術(shù)體系是傳感器在機(jī)電領(lǐng)域應(yīng)用的代表產(chǎn)品。先進(jìn)傳感器在機(jī)器人系統(tǒng)中的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了相關(guān)信息的采集和輸出，滿足了智能信息處理的發(fā)展需求，是機(jī)器人與外界交互的關(guān)鍵技術(shù)。在數(shù)據(jù)提取過(guò)程中，傳感器的引入使數(shù)據(jù)的精度、數(shù)量和維數(shù)都有了很大的提高。機(jī)器人傳感器的應(yīng)用主要包括內(nèi)部傳感器和外部傳感器。在內(nèi)部傳感方面，主要通過(guò)傳感器技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器人的控制，保證機(jī)器人能夠正常運(yùn)行，及時(shí)發(fā)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)中的故障。在外部傳感方面，傳感器主要用于檢測(cè)環(huán)境的運(yùn)動(dòng)范圍，實(shí)現(xiàn)對(duì)外部信息的檢測(cè)和采集，提供必要的數(shù)據(jù)和信息，保證機(jī)器人的正常運(yùn)行。因此，在未來(lái)機(jī)電行業(yè)開發(fā)機(jī)器人智能裝備的過(guò)程中，機(jī)器人將通過(guò)傳感器提供更多的圖像、聲音、溫度、距離等信息，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)識(shí)別和主動(dòng)學(xué)習(xí)，提高識(shí)別精度。

3.3大數(shù)據(jù)中使用的傳感器技術(shù)。

在應(yīng)用傳感器采集功能的過(guò)程中，可以集中反饋不同維度的信息，處理后的數(shù)據(jù)格式具有高效性和統(tǒng)一性。而在機(jī)械和電子的手中，大部分無(wú)法測(cè)量的感受都可以用大數(shù)據(jù)更準(zhǔn)確、更生動(dòng)地表達(dá)出來(lái)。在利用人工智能技術(shù)進(jìn)行分析的過(guò)程中，可以建立數(shù)學(xué)模型并進(jìn)行分析，這樣在使用數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人等設(shè)備進(jìn)行模型的應(yīng)用時(shí)，將促進(jìn)精度和生產(chǎn)效率的有效提高。在提高數(shù)字化尺寸和精度的過(guò)程中，傳感器的作用不可忽視，這是提高模型真實(shí)性的關(guān)鍵。

3.4傳感器技術(shù)在機(jī)械自動(dòng)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

傳感器技術(shù)在汽車工業(yè)中也得到了廣泛的應(yīng)用，由于傳統(tǒng)的純機(jī)械控制部件存在一些缺點(diǎn)，不利于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)性能的優(yōu)化和提高。因此，傳感器技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用可以創(chuàng)造一個(gè)自動(dòng)化的車輛控制系統(tǒng)，最大限度地利用汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的性能，為汽車駕駛員提供更加人性化的服務(wù)，減少車輛運(yùn)行過(guò)程中污染物的排放和能耗，確保安全，車輛行駛過(guò)程的可靠性和便利性。技術(shù)人員可以將冷卻水溫度傳感器、吸氣傳感器和曲軸位置傳感器應(yīng)用到自動(dòng)控制系統(tǒng)中，幫助駕駛員獲取相關(guān)數(shù)據(jù)。

4結(jié)論

在機(jī)電一體化工程領(lǐng)域，機(jī)械裝備的發(fā)展正在加快，逐步進(jìn)入機(jī)電領(lǐng)域，并在各方面具有互補(bǔ)性。由于電子技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)機(jī)械技術(shù)的缺點(diǎn)得到了有效的消除。機(jī)械工程進(jìn)一步發(fā)展。我們將利用信息傳感器帶動(dòng)機(jī)電一體化工程的發(fā)展，進(jìn)一步擴(kuò)大機(jī)電一體化工程的應(yīng)用范圍，使物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)更加普及，為5G時(shí)代的到來(lái)鋪平道路。

參考文獻(xiàn)

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