简析机电一体化中传感器技术的应用

简析机电一体化中传感器技术的应用

李峰华

（广东申菱环境系统股份有限公司广东佛山528313）

摘要：现阶段，将传感器技术应用到机电一体化中，不但可以提高机械设备的使用效率，同时还能够促使机械一体化不断进步。不过由于我国传感器技术发展的比较晚，在具体应用期间仍然存在许多问题，要对其进行不断的改进和完善，从而更好地推动经济社会的可持续发展。本文将根据传感器技术的作用和地位，以及传感器的分类，分析传感器技术在机电一体化中的应用。

关键词：机电一体化；传感器；应用

一、传感器技术主要作用与地位

传感器在机电一体化系统当中主要起到和感觉器官相似的作用，即为从待测物体处获取可以客观反映其特征与实际状态的信号。系统中，测量模块是一个十分关键的环节，它主要对系统行为信息与状态信息进行采集，由测量电路与传感器等部分构成。其输入参数包括强度、位移和压力；输出参数有电压和电流等。系统对于测量模块提出了真实反映出物理参数随时间变化的曲线的要求，涉及到动态响应与线性范围等信息。通过以上分析可以看出，传感器在系统中发挥着重要的作用，它可以十分准确的获取与反映信息，并能经受住恶劣环境的干扰，是系统功能有效发挥的基础保障。如果系统中传感器设置不合理，则会对系统的信息处理能力造成严重影响。系统要求传感设备必须可以及时、准确获取各项信息，同时价格要具备合理性。然而，现有的传感技术还无法满足机电一体化系统提出的各项需求。很多系统都无法发挥应有的效果，或无法满足根本的设计要求，缺乏适宜传感器。因此，对于机电一体化系统而言，传感器技术是一项十分重要的技术，必须得到足够的重视。

二、传感器的分类

传感器是可以对规定范围内的信息进行感受、接收的器件和装置，它可以对机电一体化系统控制范围内操作环境、操作对象，以及机电一体化系统本身进行检测，使系统有效运行。根据不同的规则，传感器可分为多种类型。根据能量转换规则设计制造的传感器有两种——能量控制型传感器和能量转换型传感器，它们可以在脱离外加电源的情况下，通过能量转化产生的物理效应获取信息；根据被测参量设计制造的传感器有三种——物性参量、机械量参量、热工参量；根据制作材料不同，传感器可分为包括晶体结构、物理性质在内的多种类型；根据工作原理，还可分为生物传感器、物理传感器、化学传感器。传感器在长期的发展过程中，已形成了多个不同特性的种类，适用于多种不同的环境，用途也更为多样，因此可满足不同机电一体化系统的要求，只需结合使用要求合理选择即可。

三、传感器技术在机电一体化系统中的应用

1.在工业机器人中的应用

工业机器人在工作期间之所以会准确无误，主要原因在于机器人身上所安装的传感器可以感受到其自身的状态，通过内部传感器可获取其自身的位置、位移和速度等信息，通过外部传感器可完成操作对象和外部环境的感知，内外部传感装置同时给机器人提供反馈信息，以帮助其顺利完成各项工作。除此之外，机器人的所有关节都会安装微动开关、光电开关等各种形式的传感器，这些传感器可以帮助机器人进行零位和极限位置的检测，其中零位检测能确保机器人的重复定位精度和轨迹精度，极限位置检测能保护机器人的安全动作。不但如此，在机器人的关节上还会安装位移传感器，这对机器人的位置移动和位置控制都会起很大的作用。机器人的手腕位置和抓手位置又安装了触觉传感器，通过触觉可让机器人准确的确定对象的位置，通过手抓传感器就能够使机器人抓住对象物体。

2.在机械加工中的应用

机械加工对于各项工作的要求较高，为使加工过程符合各项要求，需要将相关检测贯彻到加工的各个环节。在加工前，需要对加工设备进行自动检查，保证设备在可以满足加工的各项操作条件，如对坯件的夹持方位进行自动判断，并据此调整坯件的实际夹持位置，同时还要确定坯件上床后的装夹变形及夹紧力等各项参数；加工完成后，需要对工件的形状、尺寸、位置公差等各项数据进行测量，确保工件的质量达到设计制造要求。这些检测项目需要在加工过程中完成，并形成检测数据，为下一道工序的开展打下基础。在精密产品的生产加工过程中，为确保产品的合格率，需要对加工条件进行严格要求，对加工过程中的速度、温度、压力、振动、切削扭矩等进行自动检测和调整，使加工条件始终处于最佳状态。在机械加工中，传感检测技术的运用可以使切削的过程得到优化，通过传感技术使切削的力度、角度、切削接触面和切削状态、电机功率等数据进行科学控制，减少材料的切除率，从而使生产成本得到更好的控制。在机床加工中，传感器可以保证加工过程的动态稳定性，并通过控制床身有关部位的振动、阻抗参数等数据，使机床加工的薄弱环节得以加强，从而提升加工精度。

3.在汽车工业中的应用

近几年，伴随着汽车工业不断发展，对于传感器技术提出了很高的要求，在众多行业中处于首位。对于现代汽车，凡是应用了电子控制的系统，都需使用传感器，比如汽车驱动防滑、防抱死系统等。车用电子设备日益增多，比如娱乐装置与通信装置等。在汽车机电一体化系统中，要使用自动控制系统替换掉传统的机械控制部件，新型检测与控制技术需要延伸到全车。相关人员表明，实现系统现代化的重要基础即为选用高水平传感器。汽车传感器主要具备以下特征：第一，具有较强的适应能力，可在相对恶劣的环境下保持正常运行。汽车行驶条件往往较差，为满足系统安全稳定运行的要求，传感器必须具备良好适应能力；第二，具有较强的抗干扰能力，一般而言，传感器需要设置在发动舱内，这样一来不仅要承受高温、高压和强腐蚀，还要具备一定抗震能力，此外，发动机在运行时还会伴有一定电磁波，如果传感器不具抗干扰能力，将会对传输信号的质量造成影响，出现信号失真等问题；第三，可靠性与稳定性良好。汽车部件需要连续运行10000km无异常，所以传感器也要具备这一特征，不能因为传感器可靠性较差而出现问题。因此，汽车的安全管理系统中，压力传感器必将得到广泛应用。

4.在数控机床上的应用

数控机床，简而言之就是使用数控技术来进行控制的机床。数控机床主要是通过将刀具的移动轨迹等以数字的形式对其进行编码，并将其录入数控系统，经过运算和编译等方式后控制刀具与工件的运动，从而达到生产出较高精准度零部件的目的，在这个过程中，传感器技术发挥着不可取代的作用。在数控机床中，通常用的比较多的传感器有电流传感器、红外传感器、电压传感器以及温度传感器等。机床在实际的操作过程中，传动轴很容易出现传动过位的情况，从而给机床的正常运作产生影响，所以要解决这个问题，就必须充分发挥传感器的监测作用，使用传感器对刀具的运动、温度、工件的位置以及速率等进行实时监测，及时发现生产过程中存在的问题，并采取相应的措施进行调整，降低故障发生的几率，提高企业生产效率。

综上所述，随着我国社会经济的快速发展和自动化技术的不断完善，传感器设备和技术在当前的机电一体化系统中占据着十分重要的地位。在机电一体化中合理的应用传感器设备和技术，不仅可以很好的提高系统的智能化水平，同时还能够降低生产投资，提高生产效率，进而得到最高的综合效益。所以，我们要对传感器设备和技术予以创新，增强其在机电系统中的实际应用，从而在一定程度上促进社会的稳定发展。

参考文献：

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