机电一体化系统中传感器技术的应用策略

机电一体化系统中传感器技术的应用策略

王征高剑坤

（美通重机有限公司浙江杭州311222）

摘要：现如今，我国的国民经济在快速的发展，社会在不断的进步，尤其是近几年来我国机械行业的自动化水平突飞猛进，不仅在机械行业的生产力以及生产效率方面有了极大的提升，同时在机械设备的控制上更加的简洁易操作。新时代的机械行业正向着新技术和新设备的方向发展，进一步研发智能化水平较高的机械设备，是目前机械行业迫切需要解决的问题，同时对整个控制系统的性能提升都有着重要的作用。

关键词：传感器技术；机电一体化系统；应用

1传感器概念分析

是一种在现代科学中通过仿生学的角度，使机械能够像人类或动物的感觉器官一样能对外界环境变化进行感知，传感器通过对变化的检测和感受，并通过编写的程序，按照一定的规律将外界环境转化为电信号或数据信号，同时将这类信号传送到接受元件或装置中，这类模拟感觉器官的器械称为传感器，为了更精密的探测某些外界因素，传感器技术的发展受到人们的极大重视。在现代科学技术的支持下，传感器的敏锐程度和探测广度早已超过了人类的感觉器官，可以探测到人眼看不到的红外线、紫外线，也可以检测到人耳听不到的超声波。所以对于传感器的应用在我们的生活中越来越广泛，人类也对传感设备更加依赖。各式各样的传感器有很多，我们通常依据其使用情况来对它们进行分类，比如说可以按需要测量的对象来分类等等。不同类别的传感器用途也不一样，而传感器技术的应用，可以实现对系统的有效控制，提高其自动化水平。

2传感器技术在机电一体化系统中的运用

2．1汽车行业的传感器技术运用

在汽车生产中使用传感器技术是实现汽车自动化控制的关键，尤其是近些年车用电子装置的增加，如娱乐装置、防抱死系统等，都需要传感器技术。汽车机电一体化系统是用电子自动化控制代替机械式控制，这就要求汽车的整体都要覆盖检测控制装置，如底盘控制用传感器、发动机控制传感器等。汽车传感器要求具有适应性强、抗干扰和稳定可靠性强的特点，随着新型传感器技术的应用，汽车的性能也得到了提高，如可以减少汽车的耗油量、降低尾气排放量，并为使用者提供更人性化的安全稳定服务。以汽车发动机部分为例，这一部分的传感器是众多传感器的中心，其包括温度、气体含量和爆震传感器等种类，可以有效的提高汽车发动机的实用性能。但汽车运行中会出现振动和电磁波，在选择传感器时要注意抗干扰和抗震的性能。

2.2机械加工检测技术

机械加工检测技术是传感器技术在机电一体化系统技术应用中较为常用的一种技术实践，在该技术的实践应用过程中，注重的是对技术应用中的科学化实践元素分析，借助科学化实践元素的分析，将整体技术应用效果发挥出来，为技术的科学化应用能力提升奠定基础。通过传感器技术的应用，能够将其应用中的技术控制要点转变为智能化感知元件，通过这种智能化感知元件技术的处理和协调，能够将技术应用的科学化部署能力提升，对于整个机械加工检测技术的控制具有严重的影响。

2.3数控机床中的传感器技术运用

数控机床就是利用数字信号对机床的运动和加工过程进行控制，就是将刀具等工具的移动加工信息用数字代码表示。在数控机床上使用的传感器，主要有光电编码器、温度传感器、电压传感器、红外传感器等多种传感器，主要用来测量线位移、角位移、速度、压力等方面。在数控机床实际运行中，常会发生传动轴振抖的现象，为了解决这种现象，就可以使用光电传感器、超声传感器或红外传感器对传动轴振抖的现象及时检测。而且可以利用压力传感器对数控机床的夹紧力进行检测，当夹紧力大于设定值时会导致工件过紧，这时检测系统发出警报和刀具停止运行。此外，压力传感器还能够对刀具的切削力进行检测。传感器在数控机床的液压系统、气压系统中也被广泛应用，用来检测油路和气路中的压强，当气压值低于标准值时，触点会将故障位置信息传输到数控系统。传感器技术还应用于工业机器人中，安装的传感器主要是视觉传感器和触觉传感器两种。视觉传感器可以识别工业传送带上的机械零件是否完整，可以完成危险材料的装运和自动导航。而触觉传感器则是对零件的孔洞、曲面等因素进行检查。随着机械自动化水平的不断提高，对传感器技术的要求也不断的增加，这就要求发展连续、瞬时检测的传感器。

2.4传感器的扩大渗透

随着传感器的发展，其检测技术将不仅应用在机电一体化生产领域。从现状来看，很多工业产品已然达到了“对传感器产生需求”的水准，例如近年来Apple、Google等企业研发的无人驾驶汽车，必须依靠精准传感器才能够实现。而在传统汽车领域，传感器对于驾驶便捷性以及安全性，也会产生较大促进作用。

2.5工件的过程传感

与刀具和机床的过程监视技术相比，工件的过程监视是研究和应用最早、最多的。它们多数以工件加工质量控制为目标。20世纪80年代以来，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用或开发许多传感器，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。

2.6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。刀具与砂轮磨损到一定限度（按磨钝标准判定）或出现破损（破损、崩刃、烧伤、塑变或卷刀的总称），使它们失去切（磨削能力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安全事故，甚至是重大事故。

2.7光纤传感器

机电一体化系统从机电一体化向着机电光一体化方向发展，传感器有着巨大贡献。近年来，我国的机械系统发展逐渐延伸到高压高寒领域，如深海蛟龙号，高空卫星的发射等，因此对机械系统性能的要求较高，这就要求传感技术有更好的敏感性，精确性，对恶劣环境的适应性及智能性。在这一过程中，光纤传感器受到人们关注。光纤稳定性强，对外界物理及化学干扰抵抗性强。此外，光纤径细、质软、重量轻，性价比高；绝缘、无感应的电气性能；耐水、耐高溫、耐腐蚀的化学性能等，它能够在人环境恶劣的地区工作，传送信息，因此，在机电一体化系统中可应用于铁路监控、火箭推进系统以及油井检测等方面。

结语

综上所述，在现代化科学技术的发展引导下，传感器技术已经得到了快速化发展，并且在其技术的应用发展中，已经实现了技术应用和机电一体化技术应用相结合，借助两种技术应用之间的结合，全面提升了机电一体化系统中的技术应用能力。通过本文的研究和分析，将传感器技术在机电一体化系统中的应用归纳为以下几点：一是在机械加工检测技术中的应用；二是在汽车行业发展中的技术应用；三是在数控机床中的技术应用。借助以上三点技术应用，将传感器技术和机电一体化系统中的技术应用能力进行了全面的整合，借助传感器技术的应用能够提升机电一体化系统中的技术应用能力。

参考文献：

[1]余勇进.传感器技术在机电一体化系统中的应用与发展[J].魅力中国，2016，22（51）：156-157.

[2]安培成.浅析传感器技术在机电一体化系统中的应用[J].内燃机与配件，2018，45（1）：82-83.