机电自动化控制中传感器技术的应用探讨
陈立
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陈立,. 机电自动化控制中传感器技术的应用探讨[J]. 传感器研究,2023.5. DOI:10.12721/ccn.2023.157044.
摘要: 传感器技术能够利用各种传感器,比如压力传感器、温度传感器、气体传感器等等,完成对环境中相关参数信息的获取,然后再通过进一步的信息加工和识别为相关工作提供信息参考和依据。尤其随着现阶段传感器技术的迅速发展,智能化程度不断提高,将其应用于机电自动化控制中,能够进一步促进机电自动化控制水平的提升,加快工业自动化、智能化的进程。因此文章就对传感器技术在机电自动化中的具体应用进行了探讨分析,以供参考。
关键词: 传感器技术;机电自动化;应用
DOI:10.12721/ccn.2023.157044
基金资助:

1 传感器技术与机电自动化控制的关系

传感器技术在长期发展中主要分为以下几个阶段:(1)结构型传感器,此类传感器是利用结构参量变化,主要以物理量感应为主,实现对相应信号的感知和转换,例如电容压力传感器。(2)固体传感器,主要以半导体、电介质等固体图像敏感器件为基础来进行传感器的制作,其集成化程度非常高,并且尺寸小,价格低,稳定性强。在机器人视觉、快速动态测量等多个领域得到广泛应用。(3)智能传感器作为当下最先进的传感器技术,即将传感器集成化和微处理机进行了结合,集信息采集、处理、交换等多项功能与一体化,能够自动进行各类检测物理量的储存,自主决定传输的数据,并去除其中的异常数据。具有灵敏度高、工作效率高、智能化程度高等多种优点,是现阶段传感器技术发展的主要方向和趋势。而机电一体化技术作为当下工业生产中最为重要的技术之一,经过长期发展也在逐渐向系统化、智能化领域进行发展。通过应用机电一体化技术,能够有效提升控制系统的运行效率,实现各个环节的自动化管控,提高生产效率,降低生产成本。而要想支撑机电自动化控制系统的运行,就必须做好对各方面信息数据的实时采集,以此为基础才能够制定出及时有效的控制方案和指令,在此过程中传感器技术发挥了极其重要的作用。并且传感器的自动化、智能化程度与整个机电控制系统的智能化、自动化程度直接相关[1]。现阶段智能传感器技术的日益完善,传感器的感知范围在持续扩大,并且在采集精度、时效性等方面也有了进一步的提升,这就为机电自动化的发展奠定了更为良好的技术支撑。同时随着机电自动化控制系统的不断完善以及在各个领域的广泛应用,为传感器技术的创新、完善和优化也提供了大量实践经验。

2机电自动化控制中常用的传感器技术

2.1RFID 传感器

RFID传感器是以射频识别技术(RFID)为基础,通过无线系统对相应的标志物进行识别。在上文中指出传感器在运行中主要是对相关物体的信息进行收集处理,然后再传输给用户,属于信息技术,但是RFID技术则是偏重于被检测物品的识别。在应用中需要提前将标签放置在检测物之中,具体分为主动式和半无源标签两类,然后再通过传感器对标签进行识别,从获得相应的信息。该技术即便在较远距离也能够进行信号的发射传输,信号质量稳定,响应速度快,在身份识别医疗等多个领域得到了广泛应用。

2.2 温度智能传感器

温度传感器早在以往已经得到了广泛应用,但是以往所采用的分离式温度传感器或者模拟集成温度传感器已经无法满足现阶段的工业生产控制要求。而温度智能传感器的出现就弥补了上述缺陷,该类传感器不仅精度高,可靠性强,并且在传感器内部会设置有编程性故障排队计数器,这就能够测量传感器在运行中超过稳定值的次数,提高传感器的抗干扰能力。同时为了避免静电破坏,智能温度传感器中还设置有静电保护电路,能够进一步提升温度智能传感器的安全性。此外在长期发展过程中,温度智能传感器的功能在不断拓展,除了以往常用的开机关机等模式外,在现阶段还开发出了单次、多次、转换待机等模式,为温度智能传感器的应用提供了更多的选择。为了进一步提升传感器的精度,研究人员在传感器芯片的研发中选择采用 A/D 转换器或石英音叉谐振器,数字接口电路和基于现场可编程门阵列的传感器重置控制算法构成高智能温度传感器,是传感器的精度分辨率得到了进一步的提升[2]。

2.3 惯性智能传感器

惯性智能传感器包括加速度传感器、角速度传感器、AHRS 和 IMU等,同时根据性质有具体分为角度率陀螺和线性加速度计。在现阶段工业、军工、移动设备等多个领域得到了大量使用。惯性智能传感器的制造成本与其自身精度直接相关,高精度的惯性智能传感器一般在军工航空等领域得到应用,例如导弹的导引头、瞄准系统等等;中精度惯性智能传感器则多用于工业自动化、机器人姿态控制、汽车电子系统等等;而低精度类的多用于智能手机、手环、导航仪等设备之中。 同时为了进一步提升惯性智能传感器的精密度,科研人员主要围绕陀螺仪的精密性以及多传感集成技术等展开进一步的研究和创新。

3传感器技术在机电自动化中的具体应用

3.1 传感器技术在数控加工中的应用

数控机床作为当下最为常用的工业设备,在其运行过程中需要使用到多种不同类别的传感器,例如压力、温度、液位、速度等类的传感器。压力传感器能够将所测量到的压力转换为电信号,从反映出工件夹紧力的事实情况,以便于为数控机床加工控制提供参考依据。当夹紧力小于所设置的标准值,工件在加工过程中容易产生松动,不利于加工质量和安全,此时传感器就会迅速识别到相应的信息,并反馈至控制系统做出相应的警报,停止走刀,这样可以降低工件未加紧所引起的加工误差,同时还可以避免安全事故。与此同时,利用传感器还能够实时监测数控机床在加工过程中的切削力、切削震颤情况、刀具工件的接触情况等等,进而为切削工艺优化和调整提供参考依据。此外,利用传感器技术还能够实时监测加工工序,自动进行相关工件的识别分类以及位置的确定,检测其是否满足相关的工艺要求[3]。总之,将传感器技术应用于数控加工之中,是提高生产效率,确保加工质量的关键所在,也是实现机械加工行业可持续发展的必然要求。

3.2 传感器技术在机器人方面的应用

人工智能的迅速发展为机器人技术的进步奠定了良好基础。偶在机器人运行控制中,必须具备相应的数据信息识别处理模块,这样才能够根据所应对的场景生成相应的指令。因此在机器人设计中必须做好对传感器技术的有效应用,确保机器人在各类场景中能够精准进行内外部感知,并实时监测系统运行状况,保证机器人能够按照既定指令来完成工作。同时外部传感器能够帮助机器人在运行中有效识别外部环境,对环境中的不安全信息进行排查,避免影响机器人的正常安全运行。外部传感器能够将所采集到的各种信息参数实时传输至控制系统,由管控人员对数据进行分析处理,并结合外部环境变化调整机器人的运行状态,确保生产效率和质量;而内部传感器则能够对机器人的运行状态实时监测,在机器人发生异常时及时进行识别和处理。

结语

综上所述,传感器对于机电自动化控制有着极其重要的作用,利用传感器来实时收集生产运行中的各项参数数据,为机电控制提供准确可靠的信息,确保工作的效率和质量。因此在现阶段需要进一步加强对传感器技术的研发创新,不断提高其智能化程度和精确度,为智能制造战略目标的达成做出有效贡献。

参考文献:

[1]谢超艺.传感器技术在机电自动化控制中的应用[J].时代汽车,2020(23):14-15.

[2]孙瑾.机电自动化控制过程中传感器技术的应用方法[J].中国设备工程,2020(12):193-195.

[3]魏玲.传感器技术在机电自动化控制中的应用[J].中国设备工程,2021(4):215-216.

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