机电一体化系统中使用了大量的传感器来感知周围的情况,保证对系统的运行作出精确的控制。因此,传感器技术的提升能够推动机电一体化系统的各项工作水平的提升,对提升系统的工作质量和效率有着十分重要的意义。
一.传感器技术的概念
传感器是指能够感受被测量物体相关变化,并且将其按照一定规律转变为可输出信号的器件和装置。传感器技术就是传感器设备性能、结构研究、创造的技术手段。基于社会信息技术的发展进程可知,传感器技术可以分为三个阶段,当下传感器技术正处于低价格、多功能和系列化和智能化发展。在上世纪80年代起,传感器技术逐渐成熟,其在机械制造方面所具有的功能作用被激发出来,传感器技术逐渐成为重要的新兴行业,成为国民经济的新的经济增长点。
二.机电一体化概述
机电一体化是指在机械的主要功能、动力功能、控制功能和信息功能上使用微电子技术,将机电的不同功能利用电子硬件和电脑软件整合,构成一个一体化的系统。从本质上来说,机电一体化是机械、微电子、信息三种不同的技术交叉得到的产物,会利用机械技术、计算机技术、数据技术、自动控制技术、检测传感器技术等等,是一个由多个不同学科交叉而形成高技术集成性领域。依靠着电子技术的高速发展,很多微处理器、微电脑在机电各种领域中都得到了广泛应用,促进了机电一体化技术的发展。生活中的很多物品生产、高级工业制造都离不开机电一体化技术,对未来的科学发展有着十分重要的作用[1]。
三.传感器技术在机电一体化系统中的实际应用
1.传感器技术在机械加工中的应用
各个行业在进行自动化加工以及生产的过程中,都需要对生产的零部件进行监测,也就是工作人员在进行生产机械部件之前,就需要使用自动化设施对于生产机械部件的各个设备进行检查和监测,通过正确的监测结果来确保后期机械部件生产的顺利。在此基础之上,传感器技术与机电一体化体系的融合就为机械设施监测提供了技术支持,继而使得机械加工的部件更加的准确、完美[2]。
2.无人驾驶中的传感器应用
无人驾驶是目前机电一体化的重要发展方向,随着技术的发展,人类正在不断接近无人驾驶的目标。很多技术人员都在很早以前就开始了相关研究,而传感器技术一直都是无人驾驶技术实现的重要支撑。目前,特斯拉等汽车厂家已经推出了无人驾驶系统,有很高的实用价值,但是由于人工智能技术还不能满足使用要求,以及无人驾驶的舒适性也存在不足,导致目前在车流和人流较多的位置,无人驾驶技术还并不能达到安全驾驶要求。为了增加无人驾驶技术的应用场景,就需要升级无人驾驶车辆的传感器,使其能够对周围的情况做出精准的感知,然后依靠智能技术,推动无人驾驶技术的人性化。在汽车的倒车系统当中,就利用了声波传感器对车辆后方的情况作出识别,可以对车辆后方物体和车辆的距离进行测量,并且将其报告给车主,以及在危急时刻自动完成制动,有效提升车辆操作的安全性和准确性。传感器目前已经可以适应无人驾驶技术的要求,能够时刻判断车辆周围的情况,对快速靠近的物体、行人作出识别,可以保证车辆规避操作的有效性,全面提升车辆行驶安全[3-4]。
3.数控机床领域中传感器技术的应用
数控机床是机械生产、机械加工领域中的重要技术设备,也是机电一体化系统应用的主要方式之一。传感器技术在数控机床中的应用十分普及,基本上正是传感器技术的存在才使数控技术的应用得以实现。在数控机床技术设备中,传感器技术的使用提高了技术人员对于数控机床的控制,提高了数控机床的运行精细化程度,使数控机床能够参与体积更小、精密度更高的批量生产,有效提高零部件生产的质量和效率。例如:数控机床使用过程中会产生大量的热,这些温度也是零部件加工的重要参数之一,传感器可以检测到数控机床施工过程中产生的热量温度,通过对温度的控制来控制零部件的加工精密度,提高零部件的加工质量。又例如:数控机床使用过程中需要夹紧零部件,零部件受到的力度需要大小适中,力度过小会使零部件在加工过程中出现位移,影响零部件加工的精密度,影响零部件的加工质量和效率;力度过大会磨损零部件和数控机床双方,不利于延长数控机床的使用寿命,因此,通过传感器技术检测零部件所收到的夹紧力度,有利于提高零部件加工精密度,减少数控机床生产误差,延长数控机床的使用寿命。切削是数控机床加工中常见的加工方式,切削的角度、力度、功率都会直接影响到零部件的加工质量,数控机床中使用的多是应变式、压电式三项传感器,这种传感器技术的使用能够有效优化切削的扭矩,提高切削的质量和效率[5]。
4.传感器技术在工业机器人领域的应用
为了使本国的工业逐渐朝着自动化、智能化以及无人化的方向成长,那么就需要工作人员对工业机器人进行深入的探究。工业机器人的出现,不仅能够在工业生产中替代部分的人力资源,同样也能在极其恶劣的环境下工作,确保工作人员的人身安全,有效的提升了工业生产的效用和品质。除此之外,工业机器人也能够使得工业生产当中的误差率降到最低,有效的避免了工业生产当中出现的弊端。在工业机器人的研究以及运用过程中,传感器技术与工业机器人的相融合,就使得工业机器人的的工作效用得到大大的提升,而传感器技术在其中的使用,完美的充当了工业机器人的眼睛以及触觉,能够帮助工业机器人进行更加精细的调整,促使生产的机械部件更加符合工业的需求。
四.机电一体化系统中传感器的发展趋势
目前机电一体化系统和传感器正处在快速发展的阶段,尤其是传感器性能的提升,对机电一体化系统性能提升有着十分重要的意义。目前,很多新型的光电技术和微电子技术在覆盖面积和反应速度上都已经超出了工作效率的需求,给机电一体化技术性能提升创造了巨大的空间,使机电一体化系统不断的更新和完善。
结束语:
综上所述,作为信息技术的三大支柱之一的传感器技术,其衡量着一个国家信息化程度,将传感器技术应用到各行业机电设备中更是推动社会信息化发展的重要尝试。与此同时机电一体化系统的不断发展更代表着我国机械化程度,对社会产业结构优化转型升级具有重要意义。现如今,传感器技术在汽车行业、人工智能行业、机械加工行业以及数控机床等都有着大范围的普及与推广,在提升了机电一体化体系在各个行业中运用的基础之上,同样又使得机电一体化体系得到成长,继而使得本国的经济更进一步的成长。
参考文献:
[1]吴传全.传感器技术在机电一体化系统中的应用研究[J].内燃机与配件,2020(22):212-213.
[2]何峰.机电一体化系统中传感器技术的应用研究[J].科技经济导刊,2019,27(35):77.
[3]田树军.传感器技术在机电一体化系统中的应用研究[J].电子世界,2020(03):197-198.
[4]李楷.机电一体化系统中传感器技术的运用研究[J].山东工业技术,2019(12):145.
[5]刘丁确.浅析传感器在机电一体化中的应用和展望[J].现代工业经济和信息化,2019,6(1):78-79.