機電一體化系統(tǒng)中傳感器與檢測技術(shù)的應(yīng)用

摘要：隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展，機電一體化生產(chǎn)技術(shù)，得到了廣泛的應(yīng)用。但是，對于很多未接觸該技術(shù)系統(tǒng)的人，或會認(rèn)為機電一體化，僅是一種技術(shù)模式。因此，本文從理論層面出發(fā)，深刻剖析機電一體化構(gòu)成中，傳感器和檢測技術(shù)的應(yīng)用。希望能夠幫助相關(guān)工作者，更加客觀的認(rèn)識機電一體化，同時也對傳感器和檢測技術(shù)的發(fā)展趨勢有所掌握。進(jìn)而在生產(chǎn)領(lǐng)域獲得更多發(fā)展機遇。

關(guān)鍵詞：機電一體化；傳感器；檢測技術(shù)

中圖分類號：TH-39 文獻(xiàn)識別碼：A 文章編號：1001-828X（2016）012-000-01

機電一體化是一種整合型技術(shù)，需要很多環(huán)節(jié)組成。意味著在微電子、傳感器等技術(shù)發(fā)展同時，機電一體化也能夠獲得長足進(jìn)步。而在具體分析機電一體化關(guān)鍵技術(shù)前，應(yīng)首先明確其組成結(jié)構(gòu)，以消除一些人的誤區(qū)。機電一體化是指將不同重要機電工作環(huán)節(jié)整合，以微型處理器和主機為操控中心，有序協(xié)調(diào)各環(huán)節(jié)工作。因此，其很多情況下會被稱為機電一體化系統(tǒng)，由此完善的覆蓋相關(guān)理念。但是，并不能由此忽視其他環(huán)節(jié)重要性。如開發(fā)者創(chuàng)造出完美控制中樞，在傳感器無法傳輸情況下，仍舊無法幫助生產(chǎn)者提升效率。

一、傳感器是機電一體化系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)

1.傳感器在測量模塊的應(yīng)用

傳感器是一種檢測裝置名稱，也是當(dāng)前數(shù)字化管理中，最常使用的傳輸、存儲、處理、記錄設(shè)備。在機電一體化系統(tǒng)，傳感器便是控制中樞與各環(huán)節(jié)橋梁，主要實現(xiàn)兩方面工作：第一，執(zhí)行控制中樞請求指令。傳感器在接收指令后，將其轉(zhuǎn)化為非傳輸數(shù)據(jù)語言，進(jìn)行分析和內(nèi)容調(diào)配，再將結(jié)果轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)據(jù)傳輸模式，傳輸?shù)剿涞沫h(huán)節(jié)；第二，負(fù)責(zé)將環(huán)節(jié)動態(tài)傳遞給控制中樞，以保證各環(huán)節(jié)有序進(jìn)行。而在傳輸前傳感器需要接受信息，并根據(jù)SNMP協(xié)議進(jìn)行處理、轉(zhuǎn)化。由此可以發(fā)現(xiàn)，傳感器本身便是由復(fù)雜結(jié)構(gòu)所構(gòu)成的電子器械。其中主要包括檢測、傳輸和處理三個大層面，每個層面還會根據(jù)工作需求，配置不同元件。也可以從另一個方面來理解，將傳感器比喻為人的頭部，“大腦”負(fù)責(zé)處理數(shù)據(jù)，“眼睛”、“鼻子”、“耳朵”負(fù)責(zé)收集數(shù)據(jù)，“嘴”負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)傳輸出去，進(jìn)而由人的“大腦”實現(xiàn)對其他人的支配或匯報。

2.傳感器的種類

傳感器種類的劃分，主要根據(jù)功能差異性實現(xiàn)。機電一體化應(yīng)用環(huán)境不同，需求操作的環(huán)節(jié)不同，均會對傳感器的功能造成影響。不過，在管理需求下，必須對傳感器分類，以避免一些問題的發(fā)生。根據(jù)其工作環(huán)境，可大體分為兩個寬泛層面：第一，基于內(nèi)部管理的傳感器。傳感器的工作內(nèi)容中，部分包括對內(nèi)部管理，例如檢測、收集信息等。同時，雖然任何類型傳感器都會有數(shù)據(jù)處理能力。但是，針對內(nèi)部數(shù)據(jù)處理和轉(zhuǎn)化的算法，較比于接收轉(zhuǎn)化有這一定差異。因此，內(nèi)部數(shù)據(jù)處理傳感器，也應(yīng)列入到此類中；第二，基于外部環(huán)境的傳感器。顧名思義，主要工作是針對接收數(shù)據(jù)信息。可以將此類傳感器理解為控制中樞的“執(zhí)行者”，用于獲取控制中樞指令，并轉(zhuǎn)化為工作環(huán)節(jié)可控指令。而除了從工作環(huán)境上進(jìn)行分類，也可通過接觸形式分類，例如觸碰式、壓覺、溫覺、聲覺等。

二、機電一體化中傳感器與檢測技術(shù)的運用

從上文敘述可以得知，機電一體化系統(tǒng)主要工作內(nèi)容，在于設(shè)置指令、傳輸指令和完成指令三個方面。其中，傳感器便是負(fù)責(zé)傳輸指令的唯一環(huán)節(jié)。不過，機電一體化仍舊存在局限性，會因為特殊形式或環(huán)境出現(xiàn)，導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸?shù)膯栴}。因此，筆者選擇幾點較具代表意義領(lǐng)域，試談傳感器與檢測技術(shù)的運用。

1.有“感覺”的機器人

機電一體化發(fā)展過程中，出現(xiàn)了不同傾向。一些工業(yè)領(lǐng)域逐漸采取標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)，對于可控管理系統(tǒng)需求開始降低，轉(zhuǎn)而將投入更多放在智能化、自動化生產(chǎn)領(lǐng)域上。例如工業(yè)機械人生產(chǎn)技術(shù)，便是在機電一體化基礎(chǔ)上，所創(chuàng)造的新型生產(chǎn)技術(shù)。其主要特性在于規(guī)律性、高精度工作方式，可以更有效提升工業(yè)生產(chǎn)效率。不過，該工作方式無疑對傳感器提出更高要求。適合的傳感器，必須準(zhǔn)確的控制機器人各個部位，其中包括關(guān)節(jié)移動，力量控制等方面，只有傳感器傳達(dá)數(shù)據(jù)保證準(zhǔn)確性、高效性，才能夠讓機器人實現(xiàn)理想工作狀態(tài)。對此，必須采用接觸式傳感器，以確保不會出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失狀況，例如壓覺傳感器等。

2.傳感器在自動化機床的應(yīng)用

自動化機床也是機電一體化的衍生領(lǐng)域。其特性在于完全自動化的操作所有生產(chǎn)內(nèi)容。然而，自動化控制則需要傳感器，將準(zhǔn)確工作指令，按照規(guī)范邏輯和實效，傳達(dá)各個生產(chǎn)環(huán)節(jié)。若出現(xiàn)問題，便需要人工調(diào)節(jié)，才能夠持續(xù)生產(chǎn)。舉例來看，較為著名的CNC機床，便是借助傳感器檢測控制，減少人工生產(chǎn)控制需求，極大節(jié)約人力成本，同時也使生產(chǎn)效率有了顯著提升；再如，切割工業(yè)領(lǐng)域，特別是采用金剛石切割機床，必須要借助傳感器準(zhǔn)確傳達(dá)切割角度、壓力等數(shù)值，進(jìn)而確保切割成果達(dá)成預(yù)期。

3.傳感器的擴大滲透

隨著傳感器的發(fā)展，其檢測技術(shù)將不僅應(yīng)用在機電一體化生產(chǎn)領(lǐng)域。從現(xiàn)狀來看，很多工業(yè)產(chǎn)品已然達(dá)到了“對傳感器產(chǎn)生需求”的水準(zhǔn)，例如近年來Apple、Google等企業(yè)研發(fā)的無人駕駛汽車，必須依靠精準(zhǔn)傳感器才能夠?qū)崿F(xiàn)。而在傳統(tǒng)汽車領(lǐng)域，傳感器對于駕駛便捷性以及安全性，也會產(chǎn)生較大促進(jìn)作用。

三、總結(jié)

本文主要為透過機電一體化系統(tǒng)，對傳感器功能、變化、發(fā)展及未來需求，進(jìn)行一定程度的闡述。進(jìn)而有效的幫助讀者，客觀認(rèn)識機電一體化組成，以及傳感器在工業(yè)生產(chǎn)中所實現(xiàn)的作用。因此，也希望本文研究，能夠為應(yīng)用領(lǐng)和研發(fā)領(lǐng)域，提供一些思路啟發(fā)。

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作者簡介：起紅忠（1993-），男，彝族，云南楚雄人，本科，研究方向：機械設(shè)計制造及其自動化（機電一體化方向）。