基于傳感器技術(shù)的智能制造過程效率提升研究

胡兆東

摘要：隨著我國制造業(yè)的發(fā)展，傳感器技術(shù)越來越多的應(yīng)用于制造業(yè)中。傳感器能夠?qū)⒒瘜W(xué)量、物理量和電量轉(zhuǎn)化為計算機能夠識別的數(shù)字信號，實時的反映各項參數(shù)。當今的制造業(yè)越來越依賴傳感器技術(shù)，傳感器能在智能制造過程中提升工作效率。本文通過分析傳感器技術(shù)在智能制造中的應(yīng)用，希望能對傳感器技術(shù)在智能制造的發(fā)展中有些許作用。

Abstract： With the development of my country's manufacturing industry， sensor technology is increasingly used in manufacturing. The sensor can convert the chemical quantity， physical quantity and electric quantity into digital signals that the computer can recognize， and reflect various parameters in real time. Today's manufacturing industry is increasingly dependent on sensor technology， and sensors can improve work efficiency in the intelligent manufacturing process. This article analyzes the application of sensor technology in intelligent manufacturing， hoping to have a little effect on the development of sensor technology in intelligent manufacturing.

關(guān)鍵詞：傳感器技術(shù);智能制造;效率提升

Key words： sensor technology;intelligent manufacturing;efficiency improvement

中圖分類號：TP212.6??????????????????????????????? 文獻標識碼：A????????????????????????????????? 文章編號：1674-957X（2021）21-0208-02

0? 引言

目前，各種各樣的傳感器已經(jīng)融入了我們生活的各個面面，每秒能夠收集大量的數(shù)據(jù)，并形成了智能物聯(lián)網(wǎng)的基本要素。作為所有智能設(shè)備的感官，傳感器收集物理信息，主要包括濕度、溫度、壓力等多的感知。在智能制造過程中高效化應(yīng)用傳感器技術(shù)，它可以更加有效地保證穩(wěn)定運行系統(tǒng)，以此在智能制造保證效率運行的有效性。

1? 傳感器技術(shù)在智能制造中的應(yīng)用概述

在智能制造傳感器的應(yīng)用領(lǐng)域，不同行業(yè)之間對其應(yīng)用各具其行業(yè)特點。在石化等制造業(yè)中，新型高端工業(yè)傳感器的應(yīng)用相較而言不多，但在高端制造業(yè)，傳感器的本土化率仍然很低。智能制造所需的某些特殊部件，如高溫高壓傳感器，其可靠性和穩(wěn)定性與國外產(chǎn)品相比還是相去甚遠。期初，我國大多數(shù)智能制造設(shè)備都從國外進口，這是非常昂貴的。后期發(fā)展中，由于國內(nèi)相關(guān)企業(yè)進行了學(xué)習(xí)，能夠獨立生產(chǎn)，但是為了便于設(shè)備類型選擇和運行穩(wěn)固，傳感器通常為原廠產(chǎn)品。與此同時，智能制造利用MEMS技術(shù)定義了的工業(yè)物聯(lián)的新領(lǐng)域?；谖锫?lián)網(wǎng)的工業(yè)應(yīng)用將帶來一個巨大的新興市場，而國內(nèi)制造商不能僅滿足于傳感器的生產(chǎn)本身。對于硬件來說，工業(yè)傳感器在硬件等方面的應(yīng)用也很重要。目前，以工業(yè)生態(tài)為導(dǎo)向的總體規(guī)劃具有很強的操作性。

現(xiàn)階段，傳感器技術(shù)在內(nèi)燃機控制中的應(yīng)用也十分重要，內(nèi)燃機系統(tǒng)的運行可以在傳感器的指導(dǎo)下將實時信息轉(zhuǎn)變成電信號。傳感器技術(shù)即使在比較困難的條件下也能良好的運轉(zhuǎn)。由于工作溫度范圍寬泛，是因為汽車傳感器能明顯的抗高溫，我們以表面?zhèn)鞲衅鳛槔?，它可以承受超過100℃的溫度，而至于尾氣傳感器，它可以運行至800℃的以上。同時，它對于震動和打擊具有很強的抵抗力，因此保證了傳感器在任何位置的正常工作。

從智能制造傳感器技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀中看出，傳感器技術(shù)在智能制造中的運用仍有較多問題。目前傳感器技術(shù)的精細化程度有待提升，在工業(yè)化進程快速推進的大背景下，對智能制造動化系統(tǒng)應(yīng)用提出了更高的要求。首先，現(xiàn)階段傳感器技術(shù)發(fā)展尚處于優(yōu)化完善階段，傳感器技術(shù)精細化、整體化發(fā)展程度有待優(yōu)化。其次，技術(shù)應(yīng)用中清潔性不足，不能有效滿足綠色環(huán)保發(fā)展要求。在傳感器技術(shù)應(yīng)用中，要消耗較多切削液，實際消耗成本較高，還會產(chǎn)生較多廢油，對自然環(huán)境具有較大危害。傳感器技術(shù)智能化以及穩(wěn)定性亟需提升，以進一步適應(yīng)機電系統(tǒng)自動化的發(fā)展要求。

業(yè)內(nèi)人士建議，我國傳感器制造商應(yīng)更加注重質(zhì)量管理與控制。例如，一個力傳感器被用來檢測機器人自身力的與外部環(huán)境力之間相互作用，雖然它目前沒有得到廣泛使用，但是已成為工業(yè)發(fā)展中不可避免的趨勢。在不成熟的市場領(lǐng)域中，我國能事先做好功課，加以布局，能夠得到更多的發(fā)展機會。

2? 智能制造中對傳感器技術(shù)的創(chuàng)新運用

2.1 機械加工? 制造行業(yè)中有關(guān)各個振動部件動態(tài)情況和機械阻抗部件的精確測量和其他參數(shù)的測量等，利用傳感器技術(shù)可以使制造中的效率更加有保障，并提高其質(zhì)量，使部件工作更加可靠安全。同時，現(xiàn)有的異常條件能夠傳送給控制中心，確保相關(guān)的溝通和安全監(jiān)督順利進行。在實際工作過程中，傳感器的控制方式可以靈活調(diào)整，以滿足企業(yè)安全監(jiān)督的工作要求，使企業(yè)能夠更加安全地進行安全監(jiān)督工作。此外，為了確保傳感器技術(shù)始終保持其應(yīng)用的效果，相關(guān)人員有必要對傳感器進行定期維護和調(diào)試，并制定有效的措施，來更高效的解決現(xiàn)有的問題。其中，傳感器技術(shù)在企業(yè)加工中的運用主要體現(xiàn)在以下幾點方面，首先是對加工的最終精度所進行的響應(yīng)。為了有效地控制加工的最終精度，這是企業(yè)機械加工工作的重要組成部分，通過適當使用掃描傳感器技術(shù)，可以高效地對輪廓進行連續(xù)測量，從而獲得更準確的信息，能夠有效地識別和及時確定相關(guān)工具的壽命。其次，必須及時掌握加工場地的現(xiàn)狀并加以分辨，利用傳感器技術(shù)來準確地監(jiān)測加工過程中的相關(guān)參數(shù)，包括機器的速度和位置，把握并理解各種加工過程中的相關(guān)影響因素，并對更加精確的加工過程加以運用，同時有助于降低人工的勞動強度。此外，為了充分發(fā)揮傳感器技術(shù)的作用，工作人員應(yīng)實施監(jiān)控特定的加工過程，以提高加工過程的安全性。

2.2 內(nèi)燃機控制系統(tǒng)的應(yīng)用? 內(nèi)燃機控制系統(tǒng)主要為內(nèi)燃機組件提供相關(guān)指令，并通過電子控制單元向內(nèi)燃機組的各個組件發(fā)布控制命令，確保安全性、可靠性、舒適性、節(jié)能性。智能傳感器技術(shù)在內(nèi)燃機控制系統(tǒng)的應(yīng)用主要體現(xiàn)在壓力、轉(zhuǎn)速器、車速、氣體濃度和流量等方面。壓力傳感器可以檢查出儲壓器的壓力、輸出油泵的閉合、斷開信號或者油壓出現(xiàn)異常情況，及時發(fā)現(xiàn)問題，并將其傳輸?shù)诫娮语@示屏，第一時間發(fā)現(xiàn)問題，對車子進行檢修，確保車輛行駛安全。目前，汽車壓力傳感器主要有電容式傳感器、壓阻式傳感器、差動變壓器傳感器等，不同的傳感器有不同的特點，電容式傳感器主要以電容器作為傳感元件，將測量量轉(zhuǎn)變?yōu)槲锢砹炕蛘邫C械量轉(zhuǎn)化為電容量，主要用于位移、角度、速度、壓力、介質(zhì)特點等方面的測量;壓阻式傳感器是受到力的作用，電阻率發(fā)生變化，電路得到變化將信號輸出，一般壓阻式傳感器用來測量壓力、拉力、壓力差等;差動變壓器傳感器可以將儀器設(shè)備受到的物理量轉(zhuǎn)變?yōu)槟M量，主要用來測量電阻。轉(zhuǎn)速器傳感器、角度傳感器和車速傳感器主要用來對內(nèi)燃機的轉(zhuǎn)速、角度和車速進行控制。

2.3 機器人研發(fā)? 運用傳感器技術(shù)，通過對復(fù)雜數(shù)據(jù)的辨析，機器人可以獲取運動控制參數(shù)，并形成相應(yīng)的行動指令。傳感器使機器人在制造加工中的運用更加智能，因此機電功能不只局限在固定的位置，只要收集到的數(shù)據(jù)被加以分析，機器人就可以獨立地發(fā)出動作指令。開發(fā)機器人的過程中使用的傳感器，有內(nèi)部傳感器和外部傳感器兩個類型。其中，外部傳感器能夠有效地識別機器人所處的環(huán)境及其存在的風(fēng)險，能夠監(jiān)測機器人動作的安全性，以有效防止機器人因為技術(shù)問題而發(fā)生不可逆的問題。通過對內(nèi)部傳感器的使用，機器人可以有效地分散執(zhí)行機器人的各個部分的指令和自己的協(xié)調(diào)指令，機器人可以提供自動功能服務(wù)。通過與外部和內(nèi)部傳感器結(jié)合的有效合作，可以擴大機器人的自動化服務(wù)范圍，提高機器人的服務(wù)質(zhì)量。

3? 基于傳感器技術(shù)的智能制造效率提升

3.1 調(diào)整機械生產(chǎn)異常情況? 高質(zhì)量、高精度的機械設(shè)備是目前多領(lǐng)域工業(yè)化生產(chǎn)的重要基礎(chǔ)，傳感器技術(shù)高效化應(yīng)用能為機械生產(chǎn)設(shè)備在多狀態(tài)作業(yè)環(huán)境中提供安全保障。傳感器技術(shù)融入到機械生產(chǎn)中，能有效實現(xiàn)機械生產(chǎn)現(xiàn)場有效監(jiān)控，對阻抗、機械震動等方面進行在線測量，做好多項異常狀態(tài)調(diào)控，促使機械生產(chǎn)穩(wěn)定性有效提升。此外，車刀刀尖性狀對工件表面以及尺寸精確性具有較大影響，多數(shù)機械生產(chǎn)質(zhì)量降低的重要原因是受到車刀刀尖性狀影響。傳感器技術(shù)在應(yīng)用中能對車床車刀具體位置展開精確化測量，在刀尖位置安裝傳感器，能對實際生產(chǎn)現(xiàn)狀精確化檢測。當鋒利度不能滿足應(yīng)用要求時，要及時更換，對機械生產(chǎn)異常問題進行控制，提高零部件加工質(zhì)量。

3.2 降低機器人技術(shù)故障率? 機器人技術(shù)屬于智能化技術(shù)，此項技術(shù)是發(fā)揮傳感器技術(shù)應(yīng)用價值，對各項數(shù)據(jù)信息集中獲取，之后轉(zhuǎn)化為規(guī)定格式，能實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息高效化傳輸。傳感器技術(shù)運用能對機器人合理控制，通過傳感器技術(shù)能有效檢測收取的數(shù)據(jù)信息，對異常數(shù)據(jù)精確化識別，判定機器人系統(tǒng)運行故障。合理選取傳感器技術(shù)，全面掌握機器基本運行現(xiàn)狀，將多項數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)秸{(diào)度中心，對數(shù)據(jù)信息合理調(diào)控，優(yōu)化技術(shù)感知能力，便于開展多項活動。

3.3 機電自動化運行報警系統(tǒng)? 報警系統(tǒng)應(yīng)用有重要作用，智能制造運行中產(chǎn)生較多異常故障，報警系統(tǒng)能及時傳遞出相應(yīng)的預(yù)警信號，便于技術(shù)人員對智能制造各項參數(shù)合理調(diào)控，促使系統(tǒng)高效、穩(wěn)定運行，防止誘發(fā)較多安全隱患。將傳感器技術(shù)融入到報警系統(tǒng)中，全面掌握各類機電設(shè)備運行現(xiàn)狀以及異常問題，在異常問題發(fā)生之后傳感器技術(shù)能將具體檢測結(jié)果合理轉(zhuǎn)為數(shù)據(jù)信息傳遞到報警系統(tǒng)中。技術(shù)人員能采取針對性措施對各項異常問題集中控制，在智能制造中設(shè)定對應(yīng)的消防點實施監(jiān)控，針對各項潛在問題能有效降低事故發(fā)生的概率，促使智能制造穩(wěn)定運行。

3.4 檢測系統(tǒng)環(huán)境檢測運行? 智能制造運行安全與環(huán)境要素之間具有較大關(guān)聯(lián)，當運行環(huán)境較為惡劣時，會對智能制造運行綜合效率產(chǎn)生較大的負面影響，嚴重的還會產(chǎn)生較多的故障問題。在智能制造中靈活運用傳感器技術(shù)，能有效分析系統(tǒng)基本運行情況，對各項環(huán)境不穩(wěn)定因素產(chǎn)生的負面影響集中整合。將各項數(shù)據(jù)信息傳遞給系統(tǒng)調(diào)度人員，能對智能制造運行規(guī)范化調(diào)控。在環(huán)境監(jiān)測中應(yīng)用傳感器技術(shù)，消耗成本較低，操作便捷度以及測量精確性較高。相關(guān)技術(shù)人員能遠離危險環(huán)境展開高效化測量，還能應(yīng)用傳感器技術(shù)獲取相應(yīng)的環(huán)境影響要素，對各類保護裝置靈活應(yīng)用，降低系統(tǒng)故障損失，加速自動化系統(tǒng)運行。

4? 傳感器技術(shù)在智能制造中的發(fā)展趨勢

在智能制造中，傳感器技術(shù)有非常重要的作用，傳感器技術(shù)水平對智能制造的發(fā)展有著很大的影響。至于信號的出處控制系統(tǒng)方面，一體化發(fā)展是個重要的發(fā)展趨勢，針對傳感器技術(shù)，人們對其有著更高的要求，如智能化要求、數(shù)字化要求等。此外，通過對傳感器的有效調(diào)節(jié)，改善生產(chǎn)活動中的狀態(tài)，有助于減少能源消費，并促進生產(chǎn)系統(tǒng)功率的有效轉(zhuǎn)換。綜上所述，節(jié)能降耗、和連續(xù)電量供是傳感器技術(shù)的未來發(fā)展趨勢。

5? 結(jié)語

傳感器技術(shù)是一種重要的技術(shù)，有助于智能制造工作順利進行。因此，我們必須順應(yīng)時代發(fā)展，高度重視傳感器技術(shù)在職能制造中的創(chuàng)新和發(fā)展，繼續(xù)創(chuàng)新和發(fā)展傳感器技術(shù)，推動傳感器技術(shù)更為科學(xué)、可靠、有效，提高我國智能制造產(chǎn)業(yè)的效率，推動我國經(jīng)濟的發(fā)展。

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