传感器技术在机电一体化系统中的应用

刘 璐

（天津市劳动保障技师学院 天津 300162）

随着信息技术的日益增强和人类探测领域的拓展延伸，传感器技术已成为各领域发展中不可或缺的技术环节。传感器技术能够满足不同工业的需求，准确、迅速提取信息，并对现有的工作模式进行优化和完善，从而解决工作中存在的难点和缺陷，以此来提升系统或设备的效率和质量。在机电一体化系统中，传感器作为获取信息的重要抓手，不仅提高了机电设备的效能，更增强了设备的智能化。因此企业和从业人员一方面要与时俱进学习传感器领域的新科技，另一方面进一步落实好传感器在应用中的性能指标、使用要求等，制定更为有效的优化措施，从而不断提高机电一体化系统使用的效率和质量。

一、传感器技术在机电一体化中的应用现状

传感器是一种检测装置，能够对测量范围内的测量对象，按照一定的规律，将待检测的非电信息（如位移、速度、质量等物理量）转化为便于输出的电压、频率、电流、相位等电信号。因此传感器技术广泛应用于机电一体化系统中对操作对象的检测上，以及对系统当前实际环境的探测中。就目前应用状况来看，传感器技术在机电一体化系统中应用的最主要环节便是对模块的测量，具体是通过传感器以及相应的测量电路来实现被测量的自动检测功能。例如在数控加工、工业机器人、智能汽车、智能家居、自动化生产线等机电设备中都离不开传感器的身影。同时伴随着我国科学技术水平的不断提高，空间探测领域的不断深入，以及电子信息技术的高速发展，对信息处理能力提出了更高的要求，传感器技术也向着集成化、智能化、微型化的方向不断发展。

二、传感器技术在机电一体化中的应用意义

传感器技术在机电一体化中的应用，如同于系统本身的感应器官，通过该项技术的应用，能够针对检测对象，对其实际的特性信号和运行状态进行更为精准地反馈。同时，在此基础上，结合操作对象所存在的问题，以及外部环境所存在的问题，也能够形成有效的反馈，并对问题进行有效地解决。通过传感器技术源源不断地为机电设备提供快速、准确的信息，机电一体化系统才能够高精度高效率地完成自动检测与控制工作。如果缺乏传感器模块，就无从高效准确的提取信息，那么系统信息处理、控制决策等功能就无法实现。因此传感器技术对于机电一体化系统的开发与提升具有不可替代的重大意义。

三、传感器技术在机电一体化中的应用举例

传感器技术广泛应用于机械加工、智能汽车、工业机器人、自动生产线等机电一体化系统中，是机电一体化系统（或设备）发展的重要技术。

（一）工业机器人用传感器进行感知

传感器技术对机器人而言就相当于它的五官，借助传感器获取、转换信息的能力，使机器人人物化，可以说传感器就是机器人获得新生命的关键技术。在实际应用操作中，机器人通过温度、位移、速度、压力等传感器提取周围环境信息，实现对现场操作的感知，并对采集到的数据进行更为准确的分析，从而做出反馈动作。工业机器人中常用的传感器有力/力矩传感器、红外传感器、温度传感器、视觉传感器等，例如超声波传感器主要用来探测物体的距离及方位，是机器人进行避障动作、测距的常用传感器。还有机器人的零件取放操作，可通过三维视觉传感器对检测物体创建三维图像，通过分析选择最好的拾取方式。

（二）机械加工过程使用传感器进行检测

机械加工过程中的传感器检测主要应用在工件加工、转速控制、温度控制、质量检测等方面。通过传感器技术可大大提高机械加工的效率和质量，减少人力资源的投入，实现生产工作的持续稳定发展。在机械加工过程中，通过传感器技术的应用，能够更好地针对工件安装的全过程实施有效的监视，这也是机电一体化系统中传感器研究最多和最早的。通过传感器来完成工件加工质量的检测，主要是指对工件加工工序的识别、鉴别和执行。例如在鉴别工件中，可通过电涡流传感器实现金属探伤、计数、转速测量等功能；在对加工成品效果核查阶段，如在滚珠直径自动分选装置中，可通过电感传感器实现加工件误差的分类；在数控车床中，粘度传感器用于实时在线检查重点机床的冷却润滑液黏稠度，以确保加工品质；速度传感器应用于对数控系统伺服系统的速度检测上；温度传感器常用于进行相应的过热保护和温度补偿。

（三）汽车自动化控制中传感器技术应用

现如今，汽车行业正在迈进一个全新的智能化时代。通过智能化的自动控制系统来实现汽车发动机的检测与控制、性能提升等，使汽车在运行的过程中体现出更为人性化的特征，同时也减少了能源的消耗以及尾气的排放，极大程度地提高了汽车驾驶过程中的安全性、可靠性、环保性及智能性。在汽车控制系统中常使用到压力传感器、角速度传感器、氧传感器、流量传感器、温度传感器、霍尔开关、热释电红外传感器等。例如通过霍尔开关传感器可实现对汽车车门、后备箱盖的非法开启的自动检测报警功能；通过旋转传感器可检测曲轴转角、发动机转数等，从而控制点火提前角、喷射时间及燃油配量等。

四、结束语

综上所述，通过对传感器技术在机电一体化系统中现状、作用及应用实例的分析可知，传感器广泛应用于机械加工、智能汽车、工业机器人、自动生产线等机电一体化系统中，是机电设备中必不可少的重要装置，更是机电一体化系统高智能、高效率、高精度发展的重要推手。因此要不断掌握传感器领域新技术，学习各类传感器的使用要求，充分融合多学科内容，不断优化机电一体化系统。