傳感器技術(shù)在機械電子行業(yè)中的應(yīng)用

姚海杏

（廣東省粵東技師學院，梅州 514000)

目前，傳感器技術(shù)已成為現(xiàn)代電子技術(shù)的重要組成部分，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)以及制造業(yè)等一系列生產(chǎn)領(lǐng)域，與人類生產(chǎn)生活密不可分。將傳感器技術(shù)合理有效地應(yīng)用于機械電子行業(yè)，不但可以實現(xiàn)機械設(shè)備生產(chǎn)過程中各類信息數(shù)據(jù)的高效采集，還有助于科學合理地指導(dǎo)企業(yè)開展生產(chǎn)策略的調(diào)整工作，同時能夠優(yōu)化資源配置，減少污染排放，提高企業(yè)生產(chǎn)效率與質(zhì)量，確保企業(yè)實現(xiàn)健康長遠發(fā)展。因此，有必要對機械電子行業(yè)中傳感器技術(shù)的運用進行深入研究。

1 傳感器技術(shù)概述

傳感器主要指的是可以感受規(guī)定的被測量，同時依照一定規(guī)律將其有效轉(zhuǎn)換為可用輸出信號的相應(yīng)器件或者裝置的總稱。一般情況下，被測量主要為非電物理量。對于輸出信號，被測量通常為電量。傳感器技術(shù)屬于一種技術(shù)含量高且技術(shù)綜合性極強的技術(shù)，實際發(fā)展歷程如表1 所示。將傳感器技術(shù)應(yīng)用于機械電子行業(yè)，可以快速準確地獲取一系列有價值的信息資源，可以為機械電子行業(yè)的快速發(fā)展助力。近幾年，在高密度器械技術(shù)和電子技術(shù)持續(xù)發(fā)展的背景下，傳感器的種類和數(shù)量也在持續(xù)增加，尤其是功能方面持續(xù)完善，在冶金、化工、機械以及農(nóng)業(yè)等多個領(lǐng)域得到了廣泛運用。這種技術(shù)具有生產(chǎn)成本低、自動調(diào)節(jié)與控制以及操作智能等諸多優(yōu)點，可以顯著提高機械電子系統(tǒng)的自動化水平，擁有極為廣闊的應(yīng)用和發(fā)展前景[1]。

表1 傳感器技術(shù)發(fā)展歷程表

2 機械電子行業(yè)中運用傳感器技術(shù)的意義

2.1 可助推機械電子實現(xiàn)數(shù)字化發(fā)展

通過合理運用傳感器技術(shù)，能夠顯著提高數(shù)據(jù)采集效率，形成統(tǒng)一的數(shù)據(jù)格式。特別是一些無法度量的數(shù)據(jù)，利用傳感器技術(shù)可以將其具體化呈現(xiàn)，如壓強、溫度以及視頻流等，同時可以打造出相應(yīng)的數(shù)字模型，顯著提高了機械電子設(shè)備的生產(chǎn)效率和質(zhì)量?？梢姡瑐鞲衅骷夹g(shù)可以推動機械電子行業(yè)實現(xiàn)數(shù)字化發(fā)展，有助于進一步增強生產(chǎn)能力[2]。

2.2 能夠推動機械電子行業(yè)實現(xiàn)模塊化發(fā)展

現(xiàn)階段，很多生產(chǎn)企業(yè)將傳感器技術(shù)廣泛應(yīng)用于機電設(shè)備模塊化設(shè)計和研究工作，通過科學運用傳感器，有效豐富模塊的一系列功能，不但能夠提供溫控功能，還能夠促使機電設(shè)備擁有較強的測距功能，從而為工作人員管理、操作設(shè)備提供便利。此外，在多種傳感器的科學集成模式下，還能夠形成一些新的模塊。例如：如圖1 所示，機器人感知模塊包含溫度傳感器、視頻傳感器以及紅外傳感器等。這些傳感器的有效整合，最終構(gòu)成了機器人的感知模塊，能夠促使機器人對自身附近環(huán)境開展細致全面的探測。

3 傳感器技術(shù)在機械電子行業(yè)中的應(yīng)用

3.1 在數(shù)控機床中的運用

數(shù)控機床屬于相對較為典型的一種機械電子產(chǎn)品。這種機電設(shè)備的出現(xiàn)，顯著提高了機械加工效率和加工質(zhì)量。由于數(shù)控機床自身的運行主要是依照已經(jīng)提前編寫好的工藝程序開展相關(guān)操作，因此其加工效率和加工精度非常高。借助人為設(shè)定相應(yīng)的工藝參數(shù)，可以快速有效地改變相應(yīng)加工工件的具體工藝程序，對于批量化生產(chǎn)來講具有極為重要的意義。數(shù)控機床為自動化生產(chǎn)，加工過程一般不會涉及人為控制，所以能夠顯著降低生產(chǎn)誤差。但是，在實際運行過程中，數(shù)控機床會因為模具和工件之間的互相作用而逐漸產(chǎn)生位移和熱量，有可能對加工精度和機床自身的安全性造成影響。因此，必須有效監(jiān)測機床實際加工過程，以保證加工精度，同時避免安全事故的發(fā)生[3]。

如圖2 所示，合理運用傳感器可以有效解決這一難題。相應(yīng)的傳感器裝置能夠依照編寫好的程序開展信息點的采集工作，然后將自身采集的一系列數(shù)據(jù)信息快速傳輸?shù)较鄳?yīng)的控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)能夠?qū)?shù)據(jù)信息開展分析處理工作，以便能夠及時調(diào)整模具和工件的實際運行軌跡，最大限度降低因產(chǎn)生的位移而造成的加工誤差。此外，傳感器可以實時有效地監(jiān)測數(shù)控機床的整個加工過程，一旦發(fā)現(xiàn)模具和工件之間的熱量上升到設(shè)定的極限值，便能夠及時發(fā)出警報，從而避免由于高溫而引發(fā)的變形、模具損壞等問題，顯著提高了數(shù)控機床實際運行的可靠性和安全性。

3.2 在機電設(shè)備自動控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

現(xiàn)階段，傳感器技術(shù)在機械電子設(shè)備自動控制系統(tǒng)中也有著較為廣泛的應(yīng)用，大幅提升了設(shè)備性能，也使得各類機械設(shè)備能夠更好地服務(wù)于人們的生產(chǎn)生活，其中較為典型的代表是在汽車控制系統(tǒng)中的運用。近幾年，我國經(jīng)濟社會發(fā)展較為迅猛，汽車保有量呈現(xiàn)出持續(xù)增加的態(tài)勢，促使人們對汽車性能和舒適度也提出了一些新要求。汽車在實際設(shè)計與制造過程中開始應(yīng)用一些新技術(shù)，以不斷向著智能化、環(huán)?；确较虬l(fā)展。對于傳感器技術(shù)來講，它在汽車控制系統(tǒng)中的實際應(yīng)用數(shù)量和種類非常多[4]。

例如：現(xiàn)階段，汽車發(fā)動機控制系統(tǒng)、導(dǎo)航系統(tǒng)以及車身控制系統(tǒng)等多個系統(tǒng)都用到了傳感器技術(shù)，一般包括溫度傳感器、壓力傳感器、位置以及轉(zhuǎn)速傳感器、流量傳感器等。這些傳感器能夠?qū)崟r有效地對汽車中的各個工作單元的實際運行狀況開展監(jiān)控工作，同時將采集到的一系列數(shù)據(jù)信息快速反饋到汽車總控制單元，再借助對反饋信息的綜合分析處理，快速對每一個工作單元的實際運行狀態(tài)做出適當合理的調(diào)整，從而保證汽車可以發(fā)揮最大性能，并且降低能源消耗和安全事故發(fā)生的概率，使得汽車擁有更好的安全性和可靠性[5-6]。

以汽車空調(diào)系統(tǒng)為例，當駕駛?cè)藛T啟動汽車空調(diào)系統(tǒng)時，安裝在駕駛室中的一系列傳感器元件能夠快速獲取溫度信息，同時將這些溫度信息有效反饋給汽車空調(diào)控制單元對所有溫度信息進行綜合對比分析工作。例如，比較駕駛員提供的溫度調(diào)節(jié)信號與汽車內(nèi)部實際溫度，一旦實際溫度明顯高于調(diào)節(jié)溫度，便給出冷風。這個過程中傳感器能夠依照一定的頻率不斷檢測汽車內(nèi)部的溫度，如果實際溫度與需要調(diào)節(jié)的溫度一致，此時空調(diào)控制系統(tǒng)便會自動進入待機狀態(tài)[7-8]。

3.3 在刀具檢測方面的應(yīng)用

一般在機械加工生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，切削和削磨屬于較為常用的加工方法。如果刀具或者砂輪在實際生產(chǎn)過程中的損傷程度已經(jīng)達到了規(guī)定限值，必須進行更換處理，以避免出現(xiàn)工期延誤、加工精度下降等問題。例如：在工業(yè)生產(chǎn)中，由于刀具磨損而引發(fā)的機械故障問題，一般消耗的時間約占總停機時間的30%。合理運用傳感器技術(shù)能夠解決此類問題，如借助傳感器實時檢測主軸轉(zhuǎn)速、切削深度等相應(yīng)參數(shù)，能夠有效避免出現(xiàn)重復(fù)磨損、磨損過重等狀況，從而提高機械生產(chǎn)效率和質(zhì)量[9]。

3.4 在采煤機中的應(yīng)用

將傳感器技術(shù)合理有效地應(yīng)用于采煤機，借助對一系列指標的實時監(jiān)控，可以在很大程度上降低事故發(fā)生的概率，提高采煤機工作效率。高精度傳感器可以模仿人的大腦，在實際采集數(shù)據(jù)方面、傳輸方面以及存儲和利用方面擁有強大的功能。借助對各項數(shù)據(jù)信息的高效分析處理，可以實現(xiàn)采煤機的智能化控制。例如：傳感器技術(shù)可以精準定位采煤地點，能夠結(jié)合現(xiàn)場監(jiān)測的一系列數(shù)據(jù)信息自動制定一條最佳采煤工作線路；在實際作業(yè)過程中，傳感器可以有效監(jiān)控滾筒高度、泵箱溫度和壓力等相應(yīng)參數(shù)和設(shè)備的工作狀態(tài)，并且結(jié)合實際情況做出科學合理的調(diào)整，從而確保采煤機可以始終處于安全運行的狀態(tài)。

4 結(jié)語

受現(xiàn)代科技發(fā)展的強力推動，傳感器技術(shù)愈發(fā)先進成熟，已廣泛應(yīng)用于社會各行各業(yè)，助推生產(chǎn)工作效率和質(zhì)量的不斷提高。將傳感器技術(shù)合理應(yīng)用于機械電子行業(yè)，不但可以節(jié)省大量的人力、物力以及財力，也可以推動機械電子設(shè)備實現(xiàn)自動化和智能化發(fā)展。文章簡要分析傳感器技術(shù)，重點探討傳感器技術(shù)在機械電子行業(yè)中的運用，以助推機械電子行業(yè)不斷向好發(fā)展。