傳感器技術(shù)在機(jī)電一體化設(shè)備中的作用

概述：MY-317A 傳感器檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)實(shí)訓(xùn)裝置是為適應(yīng)不同類別，不同層次的專業(yè)要，推出的模塊化的新產(chǎn)品。該設(shè)備主要用于各大、中專院校開(kāi)設(shè)的“自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)”、“傳感器原理與技術(shù)”、“非電量電測(cè)技術(shù)”、“工業(yè)自動(dòng)化儀表與控制”、“機(jī)械量電則”等課程的實(shí)驗(yàn)需要。也適合中等職業(yè)學(xué)校的機(jī)電設(shè)備安裝與維修、機(jī)電技術(shù)應(yīng)用、電氣運(yùn)行與控制、電氣技術(shù)應(yīng)用、電子電器應(yīng)用與維修、機(jī)械和機(jī)電一體化等專業(yè)的必修課程模塊《自動(dòng)控制技術(shù)》和非機(jī)電類專業(yè)的選修課程《工業(yè)自動(dòng)化》模塊的教學(xué)和實(shí)訓(xùn)。
傳感器是能感受規(guī)定的被測(cè)量并按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的器件或裝置，主要用于檢測(cè)機(jī)電一體化系統(tǒng)自身與操作對(duì)象、作業(yè)環(huán)境狀態(tài)，為有效控制機(jī)電一體化系統(tǒng)的運(yùn)作提供必須的相關(guān)信息。與刀具和機(jī)床的過(guò)程監(jiān)視技術(shù)相比，工件的過(guò)程監(jiān)視是研究和應(yīng)用最早、最多的，多數(shù)以工件加工質(zhì)量控制為目標(biāo)。隨著傳感器技術(shù)和其它新技術(shù)的應(yīng)用，現(xiàn)代化汽車工業(yè)進(jìn)入了全新時(shí)期。



一、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(cè)量并按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的器件或裝置，主要用于檢測(cè)機(jī)電一體化系統(tǒng)自身與操作對(duì)象、作業(yè)環(huán)境狀態(tài)，為有效控制機(jī)電一體化系統(tǒng)的運(yùn)作提供必須的相關(guān)信息。隨著人類探知領(lǐng)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(qiáng)，相應(yīng)的信息采集—-傳感技術(shù)也將日益發(fā)展，傳感器也將無(wú)所不在。
二、傳感器在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用：
　　1、機(jī)器人用傳感器
　　工業(yè)機(jī)器人之所以能夠準(zhǔn)確操作，是因?yàn)樗�能夠通過(guò)各種傳感器來(lái)準(zhǔn)確感知自身、操作對(duì)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(guò)內(nèi)部傳感器（位置、位移、速度、加速度等）來(lái)完成，操作對(duì)象與外部環(huán)境的感知通過(guò)外部傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)，這個(gè)過(guò)程非常重要，足以為機(jī)器人控制提供反饋信息。
　　2、機(jī)械加工過(guò)程的傳感檢測(cè)技術(shù)
　　（1）切削過(guò)程和機(jī)床運(yùn)行過(guò)程的傳感技術(shù)。切削過(guò)程傳感檢測(cè)的目的在于優(yōu)化切削過(guò)程的生產(chǎn)率、制造成本或（金屬）材料的切除率等。對(duì)于機(jī)床的運(yùn)行來(lái)講，主要的傳感檢測(cè)目標(biāo)有驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、軸承與回轉(zhuǎn)系統(tǒng)、溫度的監(jiān)測(cè)與控制及安全性等，其傳感參數(shù)有機(jī)床的故障停機(jī)時(shí)間、被加工件的表面粗糙度和加工精度、功率、機(jī)床狀態(tài)與冷卻潤(rùn)滑液的流量等。
　　（2）工件的過(guò)程傳感。與刀具和機(jī)床的過(guò)程監(jiān)視技術(shù)相比，工件的過(guò)程監(jiān)視是研究和應(yīng)用最早、最多的，多數(shù)以工件加工質(zhì)量控制為目標(biāo)。20世紀(jì)80年代以來(lái)，工件識(shí)別和工件安裝位姿監(jiān)視要求也提到日程上來(lái)。粗略地講，工序識(shí)別是為辨識(shí)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(shí)別是辨識(shí)送入機(jī)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(shí)工件安裝的位姿是否是工藝規(guī)程要求的位姿。
　�。�3）刀具（砂輪的檢測(cè)傳感。切削與磨削過(guò)程是重要的材料切除過(guò)程。刀具與砂輪磨損到一定限度（按磨鈍標(biāo)準(zhǔn)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(wú)法保證加工精度和加工表面完整性時(shí)，稱為刀具/砂輪失效。工業(yè)統(tǒng)計(jì)證明，刀具失效是引起機(jī)床故障停機(jī)的首要因素，由其引起的停機(jī)時(shí)間占NC類機(jī)床的總停機(jī)時(shí)間的1/5-1/3.此外，它還可能引發(fā)設(shè)備或人身安全事故，甚至是重大事故。
　　3、汽車自動(dòng)控制系統(tǒng)中的傳感技術(shù)。隨著傳感器技術(shù)和其它新技術(shù)的應(yīng)用，現(xiàn)代化汽車工業(yè)進(jìn)入了全新時(shí)期。汽車的機(jī)電一體化要求用自動(dòng)控制系統(tǒng)取代純機(jī)械式控制部件，這不僅體現(xiàn)在發(fā)動(dòng)機(jī)上，為更全面地改善汽車性能，增加人性化服務(wù)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(jìn)的檢測(cè)和控制技術(shù)已擴(kuò)大到汽車全身。在其所有重點(diǎn)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。
三、我國(guó)傳感器技術(shù)發(fā)展的若干問(wèn)題及發(fā)展方向：
　　我國(guó)傳感器的研究主要集中在專業(yè)研究所和大學(xué)，始于20世紀(jì)80年代，與國(guó)外先進(jìn)技術(shù)相比，我們還有較大差距，主要表現(xiàn)在：（1）先進(jìn)的計(jì)算、模擬和設(shè)計(jì)方法；（2）先進(jìn)的微機(jī)械加工技術(shù)與設(shè)備；（3）先進(jìn)的封裝技術(shù)與設(shè)備；（4）可靠性技術(shù)研究等方面。必須加強(qiáng)技術(shù)研究和引進(jìn)先進(jìn)設(shè)備，以提高整體水平。
　　傳感器技術(shù)今后的發(fā)展方向可有幾方面：（1）加速開(kāi)發(fā)新型敏感材料：通過(guò)微電子、光電子、生物化學(xué)、信息處理等各種學(xué)科，各種新技術(shù)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(jìn)傳感器。（2）向高精度發(fā)展：研制出靈敏度高、精確度高、響應(yīng)速度快、互換性好的新型傳感器以確保生產(chǎn)自動(dòng)化的可靠性。（3）向微型化發(fā)展：通過(guò)發(fā)展新的材料及加工技術(shù)實(shí)現(xiàn)傳感器微型化將是近十年研究的熱點(diǎn)。
　　傳感器技術(shù)是研究機(jī)電一體化系統(tǒng)中的信息傳遞問(wèn)題，使系統(tǒng)中信息和能量的傳遞和轉(zhuǎn)換更加順暢，使系統(tǒng)各部分有機(jī)地結(jié)合在一起，形成完整的系統(tǒng)。傳感器技術(shù)是在機(jī)電一體化技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)，隨著機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展而變得越來(lái)越重要，傳感器技術(shù)的研究也必然促進(jìn)機(jī)電一體化的發(fā)展。
從某種意義上講，機(jī)電一體化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，就是根據(jù)功能要求選擇了各部分后所進(jìn)行的傳感器應(yīng)用設(shè)計(jì)。傳感器的好與壞直接影響到機(jī)電一體化系統(tǒng)的控制性能，以及系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性，傳感器技術(shù)是機(jī)電一體化系統(tǒng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。
四、結(jié)語(yǔ)：
　　機(jī)電一體化技術(shù)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展所急需的優(yōu)勢(shì)學(xué)科方向。要緊緊抓住人才需求變化的大趨勢(shì)，準(zhǔn)確定位，嚴(yán)謹(jǐn)制定人才培養(yǎng)計(jì)劃，使教學(xué)緊跟機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展變化的趨勢(shì)，為培養(yǎng)出符合機(jī)電一體化技術(shù)崗位實(shí)際需要的、高素質(zhì)、強(qiáng)能力的合格人才而不懈努力。

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