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摘要:当今, 传感器已经应用到生活的方方面面,它不仅应用在机械制造业,在医疗行业,生活产品中都能找到它的身影。当未来传感器在机电一体化中实现高效率化和绿色化时,不仅电子机械将大幅减少对环境的污染,实现真正的绿水蓝天,还能让传感器应用在更多的领域。同时当传感器在机电一体化中结合了人工智能和互联网技术时,它将在机电一体化中实现更大的价值。相信通过科技的发展和人类的不断努力,传感器会有更加长远的未来。
关键词:传感器技术;机电一体化; 应用;发展前景
1传感器技术概述
传感器,主要指的是可以通过既定信息把测量数据转化成可用输出信号的设备。从传感器被研发出来开始,经常被用在机电一体化中,从而也就可以实现对机电一体化系统环境、施工对象以及运行状态的精确测量,以此来确保机电一体化系统运行的稳定性与可靠性。近年来,在半导体技术与电子信息智能技术不断发展的过程中,传感器技术也面临着新的发展机遇,其逐渐被用在信息采集、处理等各个方面。
2 传感器和机电一体化技术的发展及研究现状
传感器技术、通信技术、计算机技术是现代信息技术的三大基础。传感器技术是当前发达国家相互竞争,不断发展的高新技术。同时它也被列入21世纪优先发展的十大顶尖技术之一。因为传感器技术涉及的领域非常广泛,所以它的研究十分复杂。传感器的应用上至探测资源,海洋,环境监测,医疗诊断,下至家用电器,生活部件。传感器主要有自补偿自诊断的功能,信息储存与记忆功能,自学习与自适应功能,数字输出功能等。传感器一般有化学传感器,它相当于人类感觉器中的味蕾,可以感知化学物质的浓度和敏感度;流体传感器,它相当于人类皮肤的触觉感受器,可以捕捉机械刺激;气敏传感器,相当于人类的嗅觉细胞,对于气味有很强的敏感性;光敏传感器,相当于人类的视器,可以感知外界光信号的变化。这些传感器种类不同,功能不同,而且广泛应用于我们的生活中。目前传感器技术发展的主要趋势是强调传感技术系统的系统性与传感器处理和识别能力的协调发展。而且强调创新自主在传感器中的应用。
机电一体化技术的发展。机电一体化包含了计算机信息技术、机械技术、光学技术、电子技术等,具有学科交叉的特点。机电一体化技术应用领域非常广泛,目前它的发展方向朝着多方面发展,主要有:智能化,如今人工智能成为各个国家竞相发展的领域,并且渗透到各个方面。目前人工智能在机电一体化中的应用是一个重要的发展方向;绿色化,当前环境问题是关乎人类健康的问题,资源的减少,生态环境的破坏,一切由环境污染而引发的问题都在提醒人类对于环境的重视。机电一体化的产品也在朝着绿色化发展,生产出资源利用率高而不对环境有污染的产品;网络化,机电一体化与互联网的结合是一个必然的趋势,网络化可以使机电一体化进行远端控制,大大提升了它的发展空间。
3 传感器技术在机电一体化中的应用研究
3.1传感器技术在汽车行业中的应用
如今的汽车行业发展迅速,越来越多的电子零件和控制系统应用于汽车行业。机械灵活性、环境稳定性和信号完整性是传感器在汽车应用中的关键性设计。由于汽车中的温度差值,传感器和相关的电子零件需要承受较高的温度差。随着车辆自动化程度的不断提高,超声波技术可以用于观测外界情况,同时超声波传感器也应用于汽车倒车雷达系统中,自动驾驶的汽车中,超声波传感器能够与射频雷达、摄像头和其他传感器技术相结合,提供更加完善和准确的距离测量功能[2]。目前无人驾驶是人类不断尝试的新的领域,而传感器是在汽车领域实现自动化的重要部分,正在开发的下一代传感器将成为无人驾驶最终的决定因素。在越来越多的创新成果的推动下,未来的汽车将能够提供清晰且持续更新的周遭状况,随时掌握外部环境及车内人员的动态。因此,传感器技术将成为决定未来汽车行业发展的关键因素。
3.2机器人用传感器
工业机器人可以实现精确操作的主要原因,是它可以通过各种类型的传感器来对自身、操作对象、工作环境等进行有效感知。
具体来说,主要体现为以下几个方面:工业机器人对自身工作状态的获取主要是由内部的传感器(位置、速度等)来实现;操作对象和工作环境的感知主要是由外部的传感器来完成,这个整体的信息获取过程是至关重要的,可以给机器人的有效控制提供更多准确的反馈信息。
3.3机械加工过程的传感检测技术
(1)切削过程以及机床运行过程中对于传感技术的使用主要是为了可以进一步改善切削过程的生产率、制造成本等。具体来说,在切削过程中,传感检测的对象主要包括切削力以及它的变化情况、切削过程的震颤情况、切屑的实际状态等多个方面,在这个过程中产生的传感参数主要包括切削力、切削过程电机的功率等多个方面。而对于机床的运行来说,主要的传感检测对象包括轴承系统、温度的监测和控制等多个方面,最终的传感参数涉及机床的故障停机时间、加工件表面的粗糙程度、加工的精确度、加工过程中的功率高低等多个方面。
(2)相对于机床的过程监视技术来说,工件过程传感的应用范围更广、应用时间也更早,它通常是将工件的加工质量作为主要的控制对象。从二十世纪八十年代开始,对于工件识别以及对工件安装位置的监视也开始被关注与应用。具体来说,工件识别是判断送入机床待加工的工件以及毛坯是否与相关的标准要求一致,而对于工件安装位置的监视主要是为了观察实际的安装位置是否与相关的工艺规范符合。此外,也可以使用工件识别与工件安装监视传感那些等待加工的毛坯与工件的表面缺陷。而要想高效完成这一系列的识别和监视工序,就需要开发与使用更多类型的传感器,例如:基于TV机器视觉传感器、激光表面粗糙度传感系统等。
4 传感器的发展趋势
4.1智能化
智能传感器的发展越来越成熟,运用越来越广泛。智能传感器相较于普通传感器而言能够同时接入多个远程终端系统,在测量精度和灵敏度等方面能够带给用户更好的体验。智能化作为目前传感器发展的一个重要趋势,在未来的发展中具有广阔的前景。传感器在机电一体化系统中的运用不仅能够使机电一体化具备更好的人际交互体验,而且能够在很大程度上满足企业和工业发展对机电一体化产品的需求。
4.2 种类多元化
传感器发展之初只能测量一些简单基础的物理量。但是随着科学技术的飞速发展,传感器的种类向着多元化的方向快速发展。目前,市场上各种各样的传感器满目琳琅,运用领域也覆盖生活的方方面面,传感器种类的多样化加速了机电一体化产品多样化的进程,推动了机电一体化创新和变革的脚步。
4.3 功能多样化
为了满足各行各业对传感器的需求,传感器的功能越来越丰富,逐渐呈现出多样化的发展趋势。和传统的传感器相比,智能传感器的功能更加全面,不仅能够自行采集数据,对所采集到的数据进行预处理,还具备强大的存储功能,能够存储大量信息,然后通过双向通信、电子化输出以及标准化输出等方式将采集到的数据传递出去。
5 结语
机电一体化是机械电子与互联网技术相结合的产物。其中的传感器技术是机电一体化中重要组成部分,是反馈信息的执行器件,同时也是机电一体化系统中实现闭环的灵魂。
参考文献:
[1]徐长远,潘禄.机电一体化系统中传感器技术的运用[J].科技风,2019(5):81.
[2]潘聪明.浅析机电一体化系统中传感器技术[J].四川建材,2018(10):134-135.
[3]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,2016,6(01):78-79.
[4]杜元彪.机电一体化系统中传感器技术的应用策略[J].内燃机与配件,2018,264(12):123-124.