機(jī)電一體化中傳感器與檢測(cè)技術(shù)的運(yùn)用探討

王杏芬

（平禹煤電公司安培中心，河南 禹州 461670）

一、傳感器是機(jī)電一體化系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)

（一）傳感器在測(cè)量模塊的應(yīng)用

機(jī)電一體化系統(tǒng)的多個(gè)模塊中測(cè)量模塊是一個(gè)關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。測(cè)量模塊具有收集相關(guān)機(jī)電一體化系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)和動(dòng)作的信息的能力，這是由傳感器和調(diào)控電路等實(shí)現(xiàn)的。測(cè)量模塊接收機(jī)電一體化系統(tǒng)的信號(hào)后輸入相關(guān)參數(shù)（體現(xiàn)機(jī)電機(jī)械各模塊相關(guān)功能、性能的物理數(shù)據(jù)），如：溫度、速度、位移、功率、工作效率等。輸入?yún)?shù)經(jīng)過(guò)檢查模塊相關(guān)動(dòng)作后，輸出相關(guān)的被控檢測(cè)的特征數(shù)據(jù)，如：電壓、調(diào)頻、相位等。檢測(cè)模塊能夠反映被檢測(cè)信息的物理參數(shù)隨著時(shí)間變化的動(dòng)態(tài)曲線，這樣是機(jī)電一體化系統(tǒng)對(duì)其的主要要求。檢測(cè)模塊的實(shí)現(xiàn)得益于傳感器的功能，這也體現(xiàn)了傳感器是機(jī)電一體化系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)。傳感器類(lèi)似于人的感覺(jué)器官，其是機(jī)電一體化系統(tǒng)的感受器官，其能夠高效、準(zhǔn)確地接收相關(guān)數(shù)據(jù)信息并能夠做出相應(yīng)的動(dòng)作反應(yīng)，給機(jī)電一體化系統(tǒng)反饋一些動(dòng)作指令，這也使得機(jī)電一體化系統(tǒng)提供其功能的有力保障。

（二）傳感器的種類(lèi)

傳感器在機(jī)電一體化系統(tǒng)的主要作用是測(cè)量機(jī)電一體化系統(tǒng)各模塊性能和目標(biāo)對(duì)象、工作環(huán)境等的狀態(tài)，為可靠地控制、調(diào)控機(jī)電一體化系統(tǒng)的整體工作提供有效的物理參數(shù)信息。當(dāng)今，傳感器用于檢測(cè)的方面不同，具有多種種類(lèi)。具體可以分為測(cè)量系統(tǒng)內(nèi)部模塊性能狀態(tài)的內(nèi)部數(shù)據(jù)信息傳感器和系統(tǒng)外部狀態(tài)的外部數(shù)據(jù)信息傳感器。系統(tǒng)內(nèi)部數(shù)據(jù)信息傳感器的主要工作是檢查機(jī)電一體化系統(tǒng)內(nèi)部模塊的位矢、加速度、力臂、力、溫度等的相關(guān)狀態(tài)變化情況；系統(tǒng)外部數(shù)據(jù)信息傳感器的主要職能是采集、檢測(cè)機(jī)電一體化系統(tǒng)外部環(huán)境對(duì)機(jī)械性能的變化狀態(tài)情況。傳感器能夠如人感受器官一樣，具有觸覺(jué)感受和非觸覺(jué)感受，所以傳感器又可以分為接觸式傳感器和非接觸式傳感器。隨著經(jīng)濟(jì)、科學(xué)技術(shù)等多領(lǐng)域的發(fā)展，傳感器自然也得到快發(fā)展并被利用到多領(lǐng)域中。傳感器的發(fā)展、利用，也為人們的生活發(fā)展帶來(lái)可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

二、傳感器與檢測(cè)技術(shù)在機(jī)電一體化中的應(yīng)用

（一）對(duì)系統(tǒng)自身工作穩(wěn)定的測(cè)量

機(jī)電一體化系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，為了保障其運(yùn)行的可靠性，需要對(duì)其運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，對(duì)其運(yùn)行的穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)估，從而確保其能夠正常運(yùn)行。因此在機(jī)電一體化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)階段，會(huì)根據(jù)其運(yùn)行的特點(diǎn)設(shè)置具有相應(yīng)功能的傳感器，用于監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。

（二）對(duì)關(guān)鍵設(shè)備預(yù)知性保障技術(shù)方面的應(yīng)用

很多機(jī)電一體化系統(tǒng)都是非常復(fù)雜的，在系統(tǒng)中包含很多重要的裝備，這些設(shè)備的正常運(yùn)行關(guān)乎到整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，如果這些關(guān)鍵設(shè)備出現(xiàn)了故障，會(huì)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)造成非常大的損失。為了避免這種情況，應(yīng)用機(jī)電一體化設(shè)備時(shí)應(yīng)充分考慮這一點(diǎn)，設(shè)置與執(zhí)行分析判斷檢測(cè)傳感器，使其對(duì)設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中的故障典型特征值進(jìn)行采集和分析，從而對(duì)設(shè)備可能出現(xiàn)的故障進(jìn)行預(yù)知并將其消除在萌芽狀態(tài)，進(jìn)而保證系統(tǒng)的安全，減少設(shè)備損壞給企業(yè)造成的損失，降低系統(tǒng)的維修成本。

（三）產(chǎn)品制造質(zhì)量的在線檢測(cè)應(yīng)用

應(yīng)用機(jī)電一體化系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)化生產(chǎn)過(guò)程中，為了確保產(chǎn)品的質(zhì)量，需要對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行檢測(cè)。應(yīng)用傳感器技術(shù)能實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量的自動(dòng)檢測(cè)，大大提高了產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)工作的效率，而且還能提高檢測(cè)的準(zhǔn)確性，更好地保障產(chǎn)品的質(zhì)量。當(dāng)前，通過(guò)傳感器技術(shù)可以對(duì)產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)，進(jìn)行自主的質(zhì)量分析評(píng)價(jià)，從而在產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量的自動(dòng)化檢測(cè)，有效確保產(chǎn)品的質(zhì)量。例如，在用于航天發(fā)動(dòng)機(jī)核心部件噴管成型加工工序的防熱結(jié)構(gòu)件壓裝粘接成形機(jī)電一體化智能制造單元中，通過(guò)應(yīng)用基于電磁超聲波技術(shù)的粘接質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)評(píng)估系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品質(zhì)量的自動(dòng)檢測(cè)，在確保產(chǎn)品質(zhì)量的同時(shí)解決了傳統(tǒng)質(zhì)量檢測(cè)方法存在的質(zhì)量成本控制差、損耗大等問(wèn)題，降低了產(chǎn)品檢測(cè)的成本。

（四）一些典型管控要素的管控應(yīng)用

1.數(shù)控機(jī)床中傳感器與檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用。在機(jī)電一體化系統(tǒng)中，數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用比較廣泛，在數(shù)控機(jī)床上應(yīng)用傳感器技術(shù)能夠有效提高工作精確度和效率。在數(shù)控機(jī)床中，對(duì)整個(gè)機(jī)電一體化設(shè)備系統(tǒng)進(jìn)行的自動(dòng)化控制是通過(guò)數(shù)字信號(hào)的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)的，傳感器則能通過(guò)捕捉過(guò)數(shù)字化信號(hào)的方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)控機(jī)床的運(yùn)行情況的判斷，然后將數(shù)據(jù)提供給相關(guān)工作人員，相關(guān)工作人員在接收到這些信息之后能夠更及時(shí)、準(zhǔn)確地掌握數(shù)控機(jī)床的具體工作狀態(tài)，然后就可以基于其對(duì)數(shù)控機(jī)床進(jìn)行控制，從而提高數(shù)控機(jī)床工作的精度，進(jìn)而提高產(chǎn)品的加工質(zhì)量，同時(shí)促進(jìn)工作效率的提升，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。2.傳感器在智能機(jī)器人中的應(yīng)用。隨著智能技術(shù)的發(fā)展，智能機(jī)器人得到了快速發(fā)展，并且在工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛應(yīng)用。當(dāng)前，機(jī)器人的自動(dòng)處理能力大幅度提升。智能機(jī)器人中最為重要的設(shè)備就是傳感器，根據(jù)傳感器獲取的外部環(huán)境信息，機(jī)器人才能夠準(zhǔn)確地掌握外部環(huán)境，從而保證其生產(chǎn)過(guò)程中的準(zhǔn)確性。在運(yùn)行過(guò)程中，機(jī)器人中的傳感器能有效收集外部環(huán)境的各種信息，并且對(duì)這些信息進(jìn)行有效判斷和處理，這樣機(jī)器人就可以準(zhǔn)確、敏銳地獲取外部信息，為其自動(dòng)工作提供準(zhǔn)確的信息支持，保證其工作的自動(dòng)化進(jìn)行。智能機(jī)器人要應(yīng)用到很多種傳感器，如多維力傳感器、視覺(jué)識(shí)別傳感器、扭矩傳感器等。

結(jié)語(yǔ)

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的運(yùn)行發(fā)展，機(jī)電一體化自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展迅速，傳感器運(yùn)用在優(yōu)化機(jī)電建設(shè)，促進(jìn)一體化運(yùn)用中有重要價(jià)值意義。對(duì)此，我國(guó)也加強(qiáng)了對(duì)該技術(shù)的運(yùn)用研究。本文針對(duì)機(jī)電一體化運(yùn)行技術(shù)和特點(diǎn)，探尋了傳感技術(shù)充分發(fā)揮出其在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的積極作用，希望為我國(guó)社會(huì)的進(jìn)步和發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)。