智能传感器在智能制造中的应用和意义

智能传感器在智能制造中的应用和意义

王健凌  ,梁云飞

浙江巨磁智能技术有限公司

摘要：改革后，受社会发展的影响，带动了我国科学技术水平的进步，近年来，智能传感器是智能制造系统不可或缺的关键技术之一。它能够通过对生产过程的实时监测和数据采集，实现对生产设备和生产过程的智能控制。智能传感器的应用不仅提高了生产效率和质量，还可以降低生产成本，提高生产安全性和环境保护水平，它不仅为生产者带来了诸多的实际益处，还能够推动智能制造的发展，提升我国的制造业竞争力。

关键词：智能传感器，智能制造系统，工业物联网

引言

未来中国最需要发展的科技是什么？是芯片、数字孪生、元宇宙还是5G技术？这些重要的技术都离不开的设备是传感器。现代生产制造中，智能传感技术的作用越来越重要，尤其在万物互联的趋势下，智能传感技术得到了前所未有的发展。

1传感器技术在智能制造中的应用概述

在智能制造传感器的应用领域，不同行业之间对其应用各具其行业特点。在石化等制造业中，新型高端工业传感器的应用相较而言不多，但在高端制造业，传感器的本土化率仍然很低。智能制造所需的某些特殊部件，如高温高压传感器，其可靠性和稳定性与国外产品相比还是相去甚远。期初，我国大多数智能制造设备都从国外进口，这是非常昂贵的。后期发展中，由于国内相关企业进行了学习，能够独立生产，但是为了便于设备类型选择和运行稳固，传感器通常为原厂产品。与此同时，智能制造利用MEMS技术定义了的工业物联的新领域。基于物联网的工业应用将带来一个巨大的新兴市场，而国内制造商不能仅满足于传感器的生产本身。对于硬件来说，工业传感器在硬件等方面的应用也很重要。目前，以工业生态为导向的总体规划具有很强的操作性。

现阶段，传感器技术在内燃机控制中的应用也十分重要，内燃机系统的运行可以在传感器的指导下将实时信息转变成电信号。传感器技术即使在比较困难的条件下也能良好的运转。由于工作温度范围宽泛，是因为汽车传感器能明显的抗高温，我们以表面传感器为例，它可以承受超过100℃的温度，而至于尾气传感器，它可以运行至800℃的以上。同时，它对于震动和打击具有很强的抵抗力，因此保证了传感器在任何位置的正常工作。

从智能制造传感器技术应用现状中看出，传感器技术在智能制造中的运用仍有较多问题。目前传感器技术的精细化程度有待提升，在工业化进程快速推进的大背景下，对智能制造动化系统应用提出了更高的要求。首先，现阶段传感器技术发展尚处于优化完善阶段，传感器技术精细化、整体化发展程度有待优化。其次，技术应用中清洁性不足，不能有效满足绿色环保发展要求。在传感器技术应用中，要消耗较多切削液，实际消耗成本较高，还会产生较多废油，对自然环境具有较大危害。传感器技术智能化以及稳定性亟需提升，以进一步适应机电系统自动化的发展要求。业内人士建议，我国传感器制造商应更加注重质量管理与控制。

2智能制造中智能传感器的应用和意义

2.1实现设备互联

智能传感器通过连接多个设备和系统来生成数据，从而使各种机器能够相互通信。智能传感促进了生产者从人工维护到自动化维护的转变，数据监控可以识别设备的健康趋势，对设备是否需要维护进行实时提醒。当设备的健康情况不佳时，系统会将此信息向用户发出警告，以防止设备出现故障。

2.2调整机械生产异常情况

高质量、高精度的机械设备是目前多领域工业化生产的重要基础，传感器技术高效化应用能为机械生产设备在多状态作业环境中提供安全保障。传感器技术融入到机械生产中，能有效实现机械生产现场有效监控，对阻抗、机械震动等方面进行在线测量，做好多项异常状态调控，促使机械生产稳定性有效提升。此外，车刀刀尖性状对工件表面以及尺寸精确性具有较大影响，多数机械生产质量降低的重要原因是受到车刀刀尖性状影响。传感器技术在应用中能对车床车刀具体位置展开精确化测量，在刀尖位置安装传感器，能对实际生产现状精确化检测。当锋利度不能满足应用要求时，要及时更换，对机械生产异常问题进行控制，提高零部件加工质量。

3智能传感技术在智能制造中的应用

3.1机器视觉技术

机器视觉的发展主要经历了从黑白到彩色、从低分辨率到高分辨率、从静态到动态、从2D走向3D演变过程，其技术的迭代也是遵循相应的发展。随着行业发展，机器视觉技术在各大领域都得到了各行各业的认可，在工业上应用非常广泛，进入了高速发展的阶段。根据制造工程师协会的定义：机器视觉就是使用光学非接触式感应设备自动接收并解释真实场景的图像以获得信息控制机器或流程。机器视觉系统主要有照明电源、镜头、相机、图像采集/处理卡、图像处理系统、其他外部设备等组成，如图1所示。机器视觉可分为“视”和“觉”两部分。“视”是将外界信息通过成像来显示成数字信号反馈给计算机，需要依靠一整套的硬件解决方案，包括光源、相机、图像采集卡、视觉传感器等。“觉”则是计算机对数字信号进行处理和分析，主要是软件算法。机器视觉技术在工业应用包括检验、计量、测量、定位、瑕疵检测和分拣，比如：汽车焊装生产线，检查四个车门和前后盖的内板边框所涂的反震和折边的胶条是否连续，是否有满足技术要求的高度；啤酒罐装生产线，检查啤酒瓶盖是否正确密封、装灌啤酒液位是否正确等质量检测，机器视觉参与的质量检验比人工检验要快准。如果能让机器像人一样具有自我意识，可以根据产品的位置、亮度、颜色、表面特征等信息进行对应的操作，进一步解放生产力，完成柔性化的制造，而实现这一切的前提就是为机器人装上“眼睛”，也就是“机器视觉”。机器视觉应用赋予工业机器人智慧化，并助力整个工业从3.0时代步入4.0时代的关键一环，为智能制造的落地打开了“新窗口”，为智能制造实现提供了坚实的基础。

图1　机器视觉系统基本构成

3.2内燃机控制系统的应

内燃机控制系统主要为内燃机组件提供相关指令，并通过电子控制单元向内燃机组的各个组件发布控制命令，确保安全性、可靠性、舒适性、节能性。智能传感器技术在内燃机控制系统的应用主要体现在压力、转速器、车速、气体浓度和流量等方面。压力传感器可以检查出储压器的压力、输出油泵的闭合、断开信号或者油压出现异常情况，及时发现问题，并将其传输到电子显示屏，第一时间发现问题，对车子进行检修，确保车辆行驶安全。目前，汽车压力传感器主要有电容式传感器、压阻式传感器、差动变压器传感器等，不同的传感器有不同的特点，电容式传感器主要以电容器作为传感元件，将测量量转变为物理量或者机械量转化为电容量，主要用于位移、角度、速度、压力、介质特点等方面的测量；压阻式传感器是受到力的作用，电阻率发生变化，电路得到变化将信号输出，一般压阻式传感器用来测量压力、拉力、压力差等；差动变压器传感器可以将仪器设备受到的物理量转变为模拟量，主要用来测量电阻。转速器传感器、角度传感器和车速传感器主要用来对内燃机的转速、角度和车速进行控制。

结语

传感器技术是一种重要的技术，有助于智能制造工作顺利进行。因此，我们必须顺应时代发展，高度重视传感器技术在职能制造中的创新和发展，继续创新和发展传感器技术，推动传感器技术更为科学、可靠、有效，提高我国智能制造产业的效率，推动我国经济的发展。

参考文献

[1]易鑫.智能传感器研究与在智能制造中的应用[J].电力设备，2020（02）.

[2]卢金平，雷丽秀.传感器技术在机电自动化中的应用分析[J].南方农机，2018（05）.