摘 要:随着时代的发展,科技的进步,机电一体化已经应用于我們生产生活的方方面面。科技的逐步发展,使得机器不断更新换代,传感器作为机电一体化的系统之首,也在随着科技不断进步。
关键词:传感器技术;机电一体化;应用探讨
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。可见研究传感器技术的重要性,本文也将探讨它在机电一体化中的广泛应用。
1 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。
2传感器技术在机电一体化中的应用研究
2.1汽车自动控制系统中的传感技术
在传感器技术与其他新技术得到广泛应用以后,现代工业迎来了新的发展时期。要实现汽车一体化,就应该使用自动化控制系统来代替传统的机械化控制系统,这不但体现在汽车的发动机上,而且也体现在减少汽车耗油量、提高汽车性能、提升汽车行驶的安全性等多个方面。此外,在汽车所有的重点控制系统中,必须要使用曲轴位置传感器、吸气及冷却水温度传感器、压力传感器、气敏传感器等多种类型的传感器。
2.2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。
2.3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。
3传感器技术在未来的发展前景
3.1提高传感器的探测敏感度
要想进一步提高传感器的探测敏感度,不但需要努力创新相关的制造技术,也要按照目前的实际情况对传感器的材质进行合理改进。所以,在后续的发展过程中,应该加大对微电子、生物化学等相关理论技术的应用力度,并在此基础上研制出更多敏感度高的传感器相关材料,从而也就能够进一步提高传感器探测的灵敏度。
3.2提高探测精确度
在未来的发展过程中,传感器技术的探测精确度必须要实现进一步地提高。通过对传感器工艺的有效提升,促使传感器技术不断朝着探测准确度更高、信息输送能力更强的方向发展,从而也就可以促使以传感器技术为核心技术的机电一体化系统生产质量与效率的有效提提高,然后也就能够进一步提升机电一体化制造产品的可靠性与稳定性。
3.3数字化与智能化
在我国网络技术与数字化进程不断发展的过程中,传统传感器的单一信号传输模式已经很难和计算机进行协调发展。在这种情况下,在传感器中必将大面积使用数字化信号来对信号进行传送与控制,从而也就可以促使传感器朝着更加智能化与数字化的方向发展。
3.4降低传感器的工作功耗
在使用传感器的过程中,必须要先接通电源才能完成对电量的供给与转化,这也就导致传感器不能在室外进行使用。所以,怎样才能够有效降低传感器的工作能耗,促使蓄电池可以支持传感器在不接通电源的情况下实现二十四小时不间断应用,也必将成为传感器未来发展过程中的重要研究方向之一。
4结束语
总而言之,作为机电一体化系统中的核心设備,传感器技术的应用对于信号检测、分析、处理以及传送等方面都有着十分重要的意义。从目前来看,传感器已经被大范围应用在机械制造、汽车制造、智能机器人等各个行业中。而且,在后续的发展过程中,随着传感器技术各方面的不断发展和完善,它必将被应用在更多复杂的工作环境中,从而不但可以促使我国机电一体化技术水平的不断提高,也可以促使我国经济社会的发展速度持续加快。
参考文献
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