談談傳感器技術在機電一體化中的應用
【摘要】概述傳感器研究現(xiàn)狀與發(fā)展，探討傳感器在機電一體化系統(tǒng)中的應用，并分析我國傳感器技術發(fā)展的若干問題及發(fā)展方向。
【關鍵詞】傳感器技術；機電一體化；應用
1、傳感器的研究現(xiàn)狀與發(fā)展傳感器是能感受規(guī)定的被測量并按一定規(guī)律轉換成可用輸出信號的器件或裝置， 主要用于檢測機電一體化系統(tǒng)自身與操作對象、作業(yè)環(huán)境狀態(tài)，為有效控制機電一體化系統(tǒng)的運作提供必須的相關信息。隨著人類探知領域和空間的拓展，電子信息種類日益繁多，信息傳遞速度日益加快，信息處理能力日益增強，相應的信息采集—-傳感技術也將日益發(fā)展，傳感器也將無所不在。
2、傳感器在機電一體化系統(tǒng)中的應用2.1.機器人用傳感器工業(yè)機器人之所以能夠準確操作， 是因為它能夠通過各種傳感器來準確感知自身、操作對象及作業(yè)環(huán)境的狀態(tài)，包括其自身狀態(tài)信息的獲取通過內(nèi)部傳感器（位置、位移、速度、加速度等）來完成，操作對象與外部環(huán)境的感知通過外部傳感器來實現(xiàn)， 這個過程非常重要， 足以為機器人控制提供反饋信息。
2.2.機械加工過程的傳感檢測技術2.2.1 切削過程和機床運行過程的傳感技術。切削過程傳感檢測的目的在于優(yōu)化切削過程的生產(chǎn)率、制造成本或（金屬）材料的切除率等。對于機床的運行來講，主要的傳感檢測目標有驅動系統(tǒng)、軸承與回轉系統(tǒng)、溫度的監(jiān)測與控制及安全性等，其傳感參數(shù)有機床的故障停機時間、被加工件的表面粗糙度和加工精度、功率、機床狀態(tài)與冷卻潤滑液的流量等。
2.2.2 工件的過程傳感。與刀具和機床的過程監(jiān)視技術相比，工件的過程監(jiān)視是研究和應用最早、最多的，多數(shù)以工件加工質(zhì)量控制為目標。20 世紀80 年代以來，工件識別和工件安裝位姿監(jiān)視要求也提到日程上來。粗略地講，工序識別是為辨識所執(zhí)行的加工工序是否是工（零）件加工要求的工序；工件識別是辨識送入機床待加工的工件或者毛坯是否是要求加工的工件或毛坯， 還要求辨識工件安裝的位姿是否是工藝規(guī)程要求的位姿。
2.2.3 刀具（砂輪的檢測傳感。切削與磨削過程是重要的材料切除過程。刀具與砂輪磨損到一定限度（按磨鈍標準判定）或出現(xiàn)破損（破損、崩刃、燒傷、塑變或卷刀的總稱），使它們失去切（磨削能力或無法保證加工精度和加工表面完整性時，稱為刀具/砂輪失效。工業(yè)統(tǒng)計證明，刀具失效是引起機床故障停機的首要因素， 由其引起的停機時間占NC 類機床的總停機時間的1/5-1/3.此外，它還可能引發(fā)設備或人身安全事故，甚至是重大事故。
2.3 汽車自動控制系統(tǒng)中的傳感技術。隨著傳感器技術和其它新技術的應用，現(xiàn)代化汽車工業(yè)進入了全新時期。汽車的機電一體化要求用自動控制系統(tǒng)取代純機械式控制部件，這不僅體現(xiàn)在發(fā)動機上，為更全面地改善汽車性能，增加人性化服務功能，降低油耗，減少排氣污染，提高行駛安全性、可靠性、操作方便和舒適性，先進的檢測和控制技術已擴大到汽車全身。在其所有重點控制系統(tǒng)中，必不可少地使用曲軸位置傳感器、吸氣及冷卻水溫度傳感器、壓力傳感器、氣敏傳感器等各種傳感器。
3、我國傳感器技術發(fā)展的若干問題及發(fā)展方向我國傳感器的研究主要集中在專業(yè)研究所和大學， 始于20 世紀80 年代，與國外先進技術相比，我們還有較大差距，主要表現(xiàn)在：（1）先進的計算、模擬和設計方法；（2）先進的微機械加工技術與設備；（3）先進的封裝技術與設備；（4）可靠性技術研究等方面。必須加強技術研究和引進先進設備，以提高整體水平。
傳感器技術今后的發(fā)展方向可有幾方面：（1）加速開發(fā)新型敏感材料：通過微電子、光電子、生物化學、信息處理等各種學科，各種新技術的互相滲透和綜合利用，可望研制出一批基于新型敏感材料的先進傳感器。（2）向高精度發(fā)展：研制出靈敏度高、精確度高、響應速度快、互換性好的新型傳感器以確保生產(chǎn)自動化的可靠性。（3）向微型化發(fā)展：通過發(fā)展新的材料及加工技術實現(xiàn)傳感器微型化將是近十年研究的'熱點。
傳感器技術是研究機電一體化系統(tǒng)中的信息傳遞問題，使系統(tǒng)中信息和能量的傳遞和轉換更加順暢， 使系統(tǒng)各部分有機地結合在一起，形成完整的系統(tǒng)。傳感器技術是在機電一體化技術的基礎上發(fā)展起來， 隨著機電一體化技術的發(fā)展而變得越來越重要， 傳感器技術的研究也必然促進機電一體化的發(fā)展。
從某種意義上講，機電一體化系統(tǒng)的設計，就是根據(jù)功能要求選擇了各部分后所進行的傳感器應用設計。傳感器的好與壞直接影響到機電一體化系統(tǒng)的控制性能， 以及系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性和可靠性， 傳感器技術是機電一體化系統(tǒng)的關鍵環(huán)節(jié)。
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