以传感器技术为基础的机电自动化控制探究张宇

以传感器技术为基础的机电自动化控制探究张宇

张宇佟春雨

（中国电子科技集团公司第四十九研究所黑龙江省哈尔滨市150001）

摘要：目前，我国传感器技术已经得到广泛的应用，很多行业都在使用传感器技术，以提高其生产效率与质量。例如在机械加工、机器人的制造等，这些领域都涉及到传感器技术。传感器技术是一种较为复杂、技术含量较高的技术，传感器技术的应用对机电自动化控制来说有着重要影响。具体来说，通过传感器技术可以准确快速的将信息传递给机电自动化技术，从而使其高效、稳定的运行与发展。如果一旦传感器技术出现问题，整个机电自动化控制系统的信息收集、传递等工作就会陷入瘫痪，从而影响机电自动化控制系统的正常运行。因此，对传感器技术在机电自动化控制中的应用进行研究是一项十分必要的工作。

关键词：传感器技术；基础；机电自动化；控制

随着社会的发展与科技的进步，生产行业逐步趋向高度集中化，人们的生活水平也日益提高。当前时期传感器技术应用的领域不断扩大，正在一步步改变人们的生活，极大地提高了人们生产与生活的质量与效率。实践证明，传感器技术与机电自动化控制技术的有机结合意义非凡，两者相辅相成，推动了这两项技术的进一步发展。

1传感器技术现状

传感器指的就是一种可以将测量数据按照一定的规律转换成同一种类数值的元件，其在工业工程中应用较为广泛。传感器得名于人们将其视作人类感觉器官的延伸。在进行工程自动化系统的检测过程中，以及对工作环境和操作对象进行检测时，传感器就可以发挥巨大的作用，将监测到的数据转化后提供给机电一体化系统，确保其运行的准确与可靠。随着工业生产水平的不断提高，人们对传感器技术提出了更高的要求，推动了传感器技术更深层次的发展。现如今传感器技术在各个领域都得到了广泛的应用，并且伴随着传感器技术的进步，其集成化程度日益提高。集成化的传感器不仅重量与体积减小，其稳定性也大幅度提高，为自动化控制系统提供了更强力的技术支持。与此同时，技术提高也降低了传感器的生产成本，确保了传感器大批量生产成为可能。也就是说，传感器的发展前景十分广阔。

2传感器技术在机电自动化控制中具体应用

2.1传感器机器人

光学触觉传感器采用了一种崭新的测量压力手段，它是基于全内反射原理进行研制的，通常由光源和光电探测器构成。当施加在界面上的压力发生变化时，传感器敏感元件的反射强度和光源频率也会相应发生变化。传统的光学触觉传感器由一系列的红外发光二极管（LED）和光检器组成，如图1所示。随着机器人部件（如机器人皮肤）中传感器的增多，电信号在传递过程中会出现布线的复杂性和串扰等一系列问题。其中一种解决这些问题的办法就是使用光纤电缆进行信号的传递。通过使用塑性光纤（POFs）有效地解决了串扰等一系列的问题。

图1传统的光学触觉传感器

光学传感器不仅对压力敏感，对剪切力也一样敏感。光学三向力触觉传感器采用了光波导转换和图像应用处理技术，在检测3个轴向的力时这种传感技术具有更高的精度，可以同时检测法向力和剪切力。在机器人手指尖上开发了一个光学三向力触觉传感器，如图2所示。该光学三向力触觉传感器包含了41个硅橡胶传感元件、1个光源、1个光纤视镜和1个电荷耦合元件（CCD），将其应用到机械手抓取时的指尖感知中，可知该光学三向力触觉传感器对于指尖接触力的感知有着很好的表现。

图2光学三向力触觉传感器

2.2机械制造

在机械制造过程中，对于传感器技术主要应用于两方面，一方面是在生产现场，传感器技术是一种不可缺少的技术。在整个生产现场的流程中，传感器技术主要应用于机床控制系统中，对机床位置、速度进行实时监测，同时应紧密关注机械生产过程，对结果进行研究分析，以此调整生产条件，满足机械加工的需求。另外，对于机械加工也要保持高度的精确度，实现其机械加工高精度化，同时利用传感器对其结果进行反馈，以此使其现场加工活动顺利开展。另一方面是在机械精细加工过程中，传感器应用较为广泛，对于一些精密度要求较高的零件加工来说，传感器的应用显得十分重要。近年来，扫描式以及接触式传感器应用逐渐增多，这使得传感器可以在短时间内获取大量的信息，以此获取更为真实的数据，从而使其零件加工的精度更高。

2.3环境监测

对于环境监测来说，环境传感器的应用极为广泛，这是有其价格低廉，同时使用简单方便，也无需经常更换电源，这使得环境传感器在环境监测工作中应用快捷及普遍。在实际工作中，监测人员只需及时发现问题，同时密切关注环境传感器的情况，以此得到环境变化的信息。另外监测人员还可及时掌握外界情况，方便工作人员提前做好预防措施，减少因环境变化所带来的损失。

2.4传感器技术在交通行业中的应用

当前汽车制造技术的发展离不开传感技术的支持。机电自动化控制系统有效地提升了汽车的整体性能，借助传感器的汽车系统中信息、能量的传递与交换变得更加流畅与迅捷。一般来说，传感器技术在机电自动化控制中的应用在汽车行业主要体现在以下几个方面：压力传感器、冷却水温传感器、吸气传感器、曲轴位置传感器等。除此以外，在高速公路收费站处设置的压力传感器可以有效测量汽车实际载重，便于准确、高效检测汽车超载状况。

3我国传感器技术未来发展方向

3.1新材料的应用

新材料的研发应用，可以提高传感器的敏感度，使其反应速度与精确度得到进一步的提高，从而使其结果更加准确，这有利于机电自动化控制系统更加安全稳定运行。随着未来传感器新材料的不断发现，新材料技术传感器将被广泛应用于社会各行业中来，这也意味着新材料的研发对传感器技术领域的发展有着至关重要的影响。

3.2传感器集成化、智能化

随着我国社会科学技术水平的不断提高，传感器的传统功能将得到进一步的更新，传感器将会更加集成化、智能化，未来传感器技术将可能不只是简单的进行对信息的传输，很有可能会集传递信息、控制系统、得出结果于一体的技术效果，传感器将高度智能化。

结论

综上所述，传感器技术的应用已经逐步引领人们的生活走向智能化、便捷化，将传感器技术应用到机电自动化控制之中，则实现了一项伟大的变革，推动了人们生产、生活的高效率与高质量。作为机电自动化控制中的重要组成部分，传感器技术应用、覆盖的范围日益广阔，成为人们生活中不可或缺的一部分。为此，我们必须对传感器技术有充分的了解，确保其在各个领域都发挥出巨大的作用，推动社会生产与人民生活的进步。

参考文献：

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