機(jī)電自動(dòng)化中傳感器技術(shù)的應(yīng)用研究

張海強(qiáng)，杜俊斌

（中科院廣州電子技術(shù)有限公司，廣東 廣州 510070）

傳感器設(shè)備是智能化設(shè)備的重要分支，在現(xiàn)代化的技術(shù)條件下，有著廣闊的應(yīng)用空間，可以作為人類感官功能的延伸，對(duì)環(huán)境與特定的感知條件進(jìn)行量化的數(shù)據(jù)采集。在應(yīng)用研究過程中，為了更好地提高其設(shè)備條件在各個(gè)行業(yè)中的應(yīng)用條件，可以從基本的技術(shù)原理內(nèi)容出發(fā)，在對(duì)傳感器技術(shù)有初步了解后，針對(duì)性地對(duì)其應(yīng)用過程中的功能作出改良與調(diào)整，以此達(dá)到擴(kuò)大應(yīng)用優(yōu)勢(shì)的目標(biāo)。

1 技術(shù)原理分析

國(guó)家制定的GB7665-84標(biāo)準(zhǔn)中，將能夠感受規(guī)定的被測(cè)量數(shù)據(jù)，按照數(shù)學(xué)函數(shù)法轉(zhuǎn)化為可用信號(hào)的設(shè)備確定為傳感器。標(biāo)準(zhǔn)的傳感器設(shè)備，通常由敏感元件與轉(zhuǎn)換元件組成，在應(yīng)用過程中，可以將設(shè)備采集到的數(shù)據(jù)信息，通過任意格式進(jìn)行傳輸、存儲(chǔ)、記憶與顯示，通過特定的控制操作，使數(shù)據(jù)內(nèi)容發(fā)揮功能作用。在特征條件上，傳感器會(huì)表現(xiàn)出智能化、數(shù)字化、系統(tǒng)化、網(wǎng)絡(luò)化、微型化、多功能化的特征，量化處理信息的同時(shí)，使熱、光、氣、力、磁、濕等條件，完成感官條件向數(shù)字化數(shù)據(jù)內(nèi)容轉(zhuǎn)化的功能。

而之所以將此項(xiàng)設(shè)備技術(shù)條件定義為傳感器，主要是由于其采集的數(shù)據(jù)內(nèi)容可以與人類的感官條件相對(duì)應(yīng)。其中光敏感設(shè)備可以與視覺條件相對(duì)應(yīng)，聲敏感設(shè)備與聽覺相對(duì)應(yīng)，將氣敏傳感器作為對(duì)應(yīng)嗅覺的采集系統(tǒng)，利用化學(xué)傳感器對(duì)味覺作出量化的數(shù)據(jù)判斷，而在觸覺的感知上，應(yīng)用壓敏、溫敏、流體等傳感器設(shè)備進(jìn)行綜合分析。

2 技術(shù)應(yīng)用條件研究

2.1 機(jī)電設(shè)備加工中的應(yīng)用

機(jī)電設(shè)備的加工過程中，通過對(duì)傳感器設(shè)備的應(yīng)用功能，可以有效地分析加工中可能產(chǎn)生的機(jī)械阻抗、振動(dòng)部件的問題。在采集參數(shù)進(jìn)行量化分析的同時(shí)，對(duì)于所加工設(shè)備的品質(zhì)有大幅度的提升效果。而在使用數(shù)字化傳感技術(shù)時(shí)，可以將數(shù)據(jù)信息通過總線結(jié)構(gòu)，傳遞到控制中心，并在系統(tǒng)管理的方法下，降低異常數(shù)據(jù)問題所造成的危害條件，保證加工處理的有效性。尤其在安全問題的控制上，這種技術(shù)條件有明顯的優(yōu)勢(shì)效果，可以最大程度地提高生產(chǎn)安全水平，使相關(guān)崗位的運(yùn)維工作人員，能夠制定更具針對(duì)性的技術(shù)措施。由此，不僅可以提高加工過程中的實(shí)時(shí)監(jiān)控效率，也能降低工作量消耗條件，保證加工過程穩(wěn)步展開。

同時(shí)，從質(zhì)量控制的角度出發(fā)，通過這種量化的監(jiān)測(cè)信息，可以更加精確地描述出加工關(guān)鍵部位所處的狀態(tài)條件與實(shí)際情況，在掃描技術(shù)的引導(dǎo)下，得到更加精確的數(shù)據(jù)信息，對(duì)技術(shù)內(nèi)容的優(yōu)化進(jìn)行指導(dǎo)。例如，在汽車自動(dòng)化控制中，憑借對(duì)電子控制系統(tǒng)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了原有系統(tǒng)的升級(jí)，將傳感器作為電控的關(guān)鍵條件，可以更好地滿足技術(shù)人員的客觀需求。通常情況下，傳感器設(shè)備會(huì)設(shè)置在車身的控制系統(tǒng)中，與發(fā)動(dòng)機(jī)和底盤系統(tǒng)向連接，一般的車輛會(huì)設(shè)置20個(gè)傳感器設(shè)備，而較為高級(jí)的轎車，在傳感器設(shè)備上會(huì)有所增加。在某企業(yè)應(yīng)用傳感器設(shè)備的過程中，使用減震、震動(dòng)、陀螺這三類傳感器進(jìn)行技術(shù)融合，使車輛的自動(dòng)化控制水平明顯提升，達(dá)到了系統(tǒng)優(yōu)化的應(yīng)用效果。

2.2 工業(yè)流水生產(chǎn)中的應(yīng)用

傳感器在工業(yè)化生產(chǎn)中，也發(fā)揮著重要的功能作用，主要可以總結(jié)為以下四個(gè)方面。

第一，可以憑借傳感器技術(shù)，對(duì)電氣車床與相關(guān)設(shè)備的振動(dòng)條件進(jìn)行檢測(cè)，以此確認(rèn)在各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，可能存在的運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)問題。這一技術(shù)條件的應(yīng)用，可以有效地提升設(shè)備系統(tǒng)運(yùn)行的優(yōu)化條件，保證流水生產(chǎn)過程中的連續(xù)性。

第二，精細(xì)化環(huán)節(jié)的掌控。在工業(yè)流水生產(chǎn)中的電氣自動(dòng)化設(shè)備，經(jīng)常被應(yīng)用在一些緊密度條件較高的設(shè)備加工上。由于部件具有測(cè)量難度大、加工條件復(fù)雜的特點(diǎn)，一般的生產(chǎn)加工無法滿足其技術(shù)要求。因此，在進(jìn)行流水生產(chǎn)時(shí)，可以利用傳感器設(shè)備檢測(cè)優(yōu)勢(shì)，保證設(shè)備加工參數(shù)穩(wěn)定性，以此提高流水生產(chǎn)在處理精細(xì)部件時(shí)的能力條件。例如，在微機(jī)械加工時(shí)，需要較高的精細(xì)化條件作為保障，以此保證流水生產(chǎn)的有效性。因此，在對(duì)傳感器設(shè)備進(jìn)行應(yīng)用的過程中，采用發(fā)揮原子力傳感器的優(yōu)勢(shì)，直接對(duì)微機(jī)械的生產(chǎn)精度進(jìn)行提升，為該企業(yè)的生產(chǎn)能力升級(jí)、產(chǎn)品質(zhì)量?jī)?yōu)化創(chuàng)造了必要的先決技術(shù)條件，提高了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)收益。

第三，對(duì)于有特殊加工需要的設(shè)備，可以發(fā)揮傳感器的感知作用，更好地指導(dǎo)加工操作。例如，在使用刀具、砂輪等設(shè)備進(jìn)行設(shè)備尖部處理時(shí)，可以在其接觸位置附近設(shè)置傳感器。通過對(duì)距離、效果等參數(shù)的感知與測(cè)量，更加精確的表面的破損修復(fù)、塑型處理等內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化，以提高設(shè)備生產(chǎn)過程中的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，使流水加工的精細(xì)化條件能夠得到最大程度的開發(fā)。

第四，流水車床中的電氣自動(dòng)化系統(tǒng)，能夠利用傳感器設(shè)備，對(duì)自身系統(tǒng)中的潤(rùn)滑油、液壓系統(tǒng)等流態(tài)的功能結(jié)構(gòu)進(jìn)行監(jiān)控，以此保證生產(chǎn)過程中的實(shí)時(shí)監(jiān)控，重點(diǎn)控制系統(tǒng)中可能存在的油量不足問題。

2.3 機(jī)電環(huán)境檢測(cè)中的應(yīng)用

環(huán)境的檢測(cè)，是傳感器設(shè)備應(yīng)用的重要方向，在涵蓋內(nèi)容與應(yīng)用難度上都相對(duì)較高，必須在使用先進(jìn)技術(shù)條件的基礎(chǔ)上，才能發(fā)揮出技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。而在進(jìn)行環(huán)境檢測(cè)傳感器開發(fā)與應(yīng)用的過程中，還要針對(duì)其所適用的檢測(cè)對(duì)象與應(yīng)用環(huán)節(jié)，與相關(guān)的精密儀器進(jìn)行整合，使其發(fā)揮出傳感檢測(cè)的功效。在機(jī)電自動(dòng)化系統(tǒng)中，對(duì)于系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境的檢測(cè)也有明顯的必要性。通過對(duì)系統(tǒng)環(huán)境部件溫度、濕度等環(huán)境條件的檢測(cè)，可以更好地控制設(shè)備的使用效果，并幫助鑒別系統(tǒng)中的故障。鑒于環(huán)境監(jiān)控的特殊性，傳感器設(shè)備自身的耗電量不大，可以保持長(zhǎng)時(shí)間的精確檢測(cè)。而在進(jìn)行管理的過程中，可以通過傳感器高速的信息傳送速率，在發(fā)生事件的第一時(shí)間向系統(tǒng)發(fā)出預(yù)警，以此保證運(yùn)維人員針對(duì)相關(guān)事件的高效處理。在相對(duì)較短的時(shí)間條件內(nèi)，保證工作人員能夠及時(shí)地制定出處理方案，使環(huán)境檢測(cè)的意義得到強(qiáng)化。

尤其在溫度的監(jiān)測(cè)過程中，傳感器設(shè)備的應(yīng)用空間變得更加廣闊，可以在接觸法與非接觸法的方法控制下，調(diào)整應(yīng)用條件，以便更好地針對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的內(nèi)容，制定出優(yōu)化方案，完成監(jiān)測(cè)信息的采集與整理工作。而在執(zhí)行這一管理方案時(shí)，需對(duì)傳感器的節(jié)點(diǎn)硬件進(jìn)行管理，以便提升設(shè)備應(yīng)用的精度條件，確保數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。

2.4 人工智能技術(shù)中的應(yīng)用

傳統(tǒng)的電氣自動(dòng)化系統(tǒng)中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸誤差問題，不僅影響了生產(chǎn)的質(zhì)量條件，也限制了生產(chǎn)加工的速率水平。在傳感器系統(tǒng)中，可以憑借自身的信息傳遞功能，優(yōu)化生產(chǎn)中的信息傳遞問題。

機(jī)器人自動(dòng)焊接處理的過程中，可設(shè)置與之功能需要相對(duì)應(yīng)的電弧傳感器設(shè)備，并通過系統(tǒng)中設(shè)置的信息傳送終端，完成系統(tǒng)間的信息傳遞。例如，在某企業(yè)的生產(chǎn)過程中，崗位人員經(jīng)過對(duì)工作條件的分析，在智能機(jī)器人的焊接處理中進(jìn)行了優(yōu)化升級(jí)，使用電弧傳感器在機(jī)器人設(shè)備中形成了高效率的信息采集與輸出空間，并能夠在這一技術(shù)系統(tǒng)的支撐下，將感知到的物理信息參數(shù)，轉(zhuǎn)化為自身的電量條件，由此顯著地優(yōu)化了機(jī)器人系統(tǒng)的工作效率。方法上，利用外部傳感器技術(shù)條件，對(duì)外部的信息數(shù)據(jù)檢測(cè)與采集，使機(jī)器人能夠更好地完成環(huán)境分析，并在特定的環(huán)境條件下，采取針對(duì)性的優(yōu)化措施，保證智能化執(zhí)行過程中的穩(wěn)定性與有效性，使其可以針對(duì)外部環(huán)境的變化，作出正確的選擇與應(yīng)對(duì)。同時(shí)，還在內(nèi)部系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中設(shè)置了相應(yīng)的傳感系統(tǒng)，使整體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)能夠在傳感器設(shè)備的影響下，對(duì)運(yùn)行的穩(wěn)定性進(jìn)行監(jiān)督，以此保證智能設(shè)備在發(fā)揮功能作用時(shí)，保證自身的生產(chǎn)加工的連續(xù)性。

3 結(jié)語

傳感器設(shè)備在應(yīng)用過程中，對(duì)各行業(yè)領(lǐng)域起到了積極的影響作用，在促進(jìn)行業(yè)發(fā)展的同時(shí)，為人們的工作生活帶來了便捷化的功能。本文在對(duì)技術(shù)應(yīng)用條件進(jìn)行分析時(shí)，通過對(duì)機(jī)電設(shè)備、工業(yè)生產(chǎn)、環(huán)境檢測(cè)、人工智能等內(nèi)容的詳細(xì)論述，為整合技術(shù)優(yōu)勢(shì)、發(fā)揮自動(dòng)化潛力、拓展應(yīng)用空間提供了參考內(nèi)容，各行業(yè)可以根據(jù)自身的發(fā)展特性與狀態(tài)，對(duì)其中的電氣自動(dòng)化傳感器設(shè)備應(yīng)用條件作出調(diào)整與控制，以求達(dá)到加速技術(shù)發(fā)展建設(shè)的目標(biāo)。