傳感技術(shù)在機(jī)電一體化中的應(yīng)用研究

傳感技術(shù)在機(jī)電一體化中的應(yīng)用研究

Summary：隨著現(xiàn)代科技的飛速發(fā)展，生產(chǎn)活動(dòng)中開始普遍使用機(jī)電一體化系統(tǒng)技術(shù)。但是這種技術(shù)，很多人認(rèn)為只是單純的技術(shù)模式。因此，本文所研究的內(nèi)容，將對機(jī)電一體化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行逐漸分析。傳感器在機(jī)電一體化中是最重要的位置之一，其作用類似于人類的功能器官，它能夠獲取內(nèi)部和外部的信息來反饋給幾點(diǎn)一體化系統(tǒng)，如果缺少這些傳感器反饋的準(zhǔn)確信息，機(jī)電系統(tǒng)無法進(jìn)行系統(tǒng)信息處理、決策控制等操作。Keys：傳感器；機(jī)電一體化；系統(tǒng)應(yīng)用

第一章緒論隨著我國的快速現(xiàn)代化，機(jī)電一體化系統(tǒng)將工業(yè)技術(shù)與先進(jìn)的電子信息技術(shù)相結(jié)合，在其共同作用下，成就了機(jī)電一體化系統(tǒng)，也就是自動(dòng)化與機(jī)電一體化的完美結(jié)合。機(jī)電一體化系統(tǒng)之所以重要，是因?yàn)槟軌蛲瓿纱笮徒ㄔO(shè)或者制造業(yè)對機(jī)械設(shè)備的需求，還可以替代人們進(jìn)入不利于操作的空間，或者危險(xiǎn)性比較高的環(huán)境。它還可以根據(jù)人類的想象執(zhí)行各種任務(wù)，機(jī)械工程的系統(tǒng)也可以與人類互動(dòng)，當(dāng)然，不能離開使用傳感器。在機(jī)械系統(tǒng)中使用傳感器有助于改進(jìn)機(jī)械系統(tǒng)，提高機(jī)械裝置的靈活性。第二章傳感器相關(guān)概述2.1傳感器類型及傳感器技術(shù)分析2.1.1傳感器類型分析傳感器是一種設(shè)備，可以檢測到一定的測量值，并按照一定的規(guī)則將其轉(zhuǎn)換為可用的輸出信號。主要用于分析硬件系統(tǒng)本身、運(yùn)行設(shè)備和工作環(huán)境的狀況。有效監(jiān)控硬件系統(tǒng)的性能，提供必要的信息。傳感器有多種類型，可分為確定機(jī)電一體化系統(tǒng)內(nèi)部狀態(tài)的內(nèi)部信息傳感器和根據(jù)其組件確定系統(tǒng)外部環(huán)境狀態(tài)的外部信息傳感器。內(nèi)部的信息傳感器主要分析速度、溫度等。外部信息傳感器很大程度上決定了系統(tǒng)外部環(huán)境的狀態(tài)，如觸摸傳感器、滑動(dòng)傳感器、壓力傳感器、非接觸式視覺傳感器、超聲波檢測、激光檢測等。隨著以計(jì)算機(jī)為代表的微機(jī)技術(shù)的發(fā)展，生產(chǎn)過程的自動(dòng)化以及環(huán)境保護(hù)、能源、海洋開發(fā)和太空旅行等科學(xué)支柱，傳感器的多樣性和范圍將會增加。2.1.2傳感器技術(shù)分析在平臺集成過程中，傳感器是監(jiān)控技術(shù)的內(nèi)部組成部分，因此傳感器技術(shù)在硬件的運(yùn)行中扮演著重要的角色。傳感器技術(shù)的發(fā)展總體上與機(jī)械系統(tǒng)的發(fā)展密切相關(guān)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各種電子產(chǎn)品逐漸被生產(chǎn)出來，電子信息處于爆炸式增長，信息傳輸速度越來越快，傳統(tǒng)信息傳播方式的部署速度跟不上時(shí)代的發(fā)展，需要不斷更新傳感器技術(shù)和檢測技術(shù)，以適應(yīng)信息傳播發(fā)展時(shí)代的需要。2.2傳感器——機(jī)電一體化系統(tǒng)之首典型的機(jī)電一體化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，如圖2-1所示圖2-1機(jī)電一體化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如此流程圖所示，通訊是一個(gè)非常重要的單元。測量單位包括收集有關(guān)系統(tǒng)狀態(tài)和運(yùn)行的信息，包括傳感器等。可以看出，在機(jī)電一體化系統(tǒng)中，傳感器處于系統(tǒng)的最頂端，其功能相當(dāng)于系統(tǒng)的感官，能夠快速準(zhǔn)確地捕捉信息，進(jìn)行對策。在復(fù)雜環(huán)境中，這是最高級別的機(jī)電系統(tǒng)。沒有準(zhǔn)確可靠的系統(tǒng)狀態(tài)和對象信息的自動(dòng)記錄，就不可能與傳感器討論和執(zhí)行信息處理、控制決策和其他系統(tǒng)功能。圖2-2機(jī)電一體化系統(tǒng)小車

第三章傳感器在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用3.1傳感器在工業(yè)機(jī)械人中的應(yīng)用工業(yè)機(jī)器人之所以能夠準(zhǔn)確工作，是因?yàn)榘惭b在機(jī)器人上的傳感器可以檢測到它的狀態(tài)，同時(shí)可以檢測到控制裝置和環(huán)境的狀態(tài)和速度和其他信息。.通過外部傳感器完成對操作部件和外部環(huán)境的感知，內(nèi)部和外部的傳感設(shè)備也向機(jī)器人提供反饋，幫助其成功執(zhí)行不同的任務(wù)。此外，每個(gè)機(jī)器人單元都安裝了不同類型的傳感器，例如電子開關(guān)和燈開關(guān)。這些傳感器可以幫助機(jī)器人定位。零位分析可以提供可重復(fù)的軌跡和定位精度。工業(yè)機(jī)器人是大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)和生產(chǎn)中廣泛使用的重要工具。例如，在煤炭工業(yè)和采礦業(yè)中，由于地下開采環(huán)境的特點(diǎn)，人工建造內(nèi)部結(jié)構(gòu)并在地下隧道中直接制造是極為不利的。配合大型防護(hù)機(jī)制，可有效實(shí)現(xiàn)對地下隧道內(nèi)壁的支護(hù)，創(chuàng)造兩點(diǎn)間快速開挖的功能。更準(zhǔn)確的基于高性能、高效率、高精度工業(yè)機(jī)器人的特點(diǎn)，為確保設(shè)備能夠按照預(yù)定的時(shí)間表科學(xué)、公平地使用，在使用時(shí)必須對環(huán)境有足夠的認(rèn)識。傳感器的安裝和使用將促進(jìn)上述活動(dòng)的實(shí)施，并將上述信息源源不斷地傳送到控制室和機(jī)器操作室，對上述機(jī)器進(jìn)行盡可能科學(xué)的控制，確保有計(jì)劃的發(fā)展。圖3-1工業(yè)機(jī)械臂3.2傳感器在汽車機(jī)電一體化中的應(yīng)用隨著傳感技術(shù)以及一些新型技術(shù)的發(fā)展，將現(xiàn)代汽車工業(yè)推進(jìn)了一個(gè)嶄新的時(shí)代。在汽車機(jī)電一體化系統(tǒng)中引入自動(dòng)控制裝置，替代原有的機(jī)械控制元件。自動(dòng)駕駛技術(shù)不僅用于汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)，還用于汽車其他許多部位的檢測和控制技術(shù)。汽車中使用的傳感器是任何汽車的重要組成部分，并且使用了不同類型的傳感設(shè)備。通過分析該傳感器，可以將有關(guān)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行的信息提供給電子發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元。適當(dāng)?shù)目刂瓶梢蕴岣邫C(jī)器性能。曲軸位置傳感器、壓力傳感器和溫度傳感器是用于汽車的主要控制部件。使用這項(xiàng)技術(shù)，不僅可以提高生產(chǎn)力，執(zhí)行人性化的功能，還可以增加車輛的安全性。例如，現(xiàn)代汽車具有導(dǎo)航系統(tǒng)。通過轉(zhuǎn)動(dòng)汽車的方向盤，駕駛員可以清楚地了解前方建筑物和車輛的狀況。該系統(tǒng)不僅使用GPS定位技術(shù)，還使用傳感器和檢測技術(shù)，傳感器可以在一定距離之外確定位置，然后向駕駛員提供準(zhǔn)確的請求，幫助駕駛員了解車輛的彎道和障礙物，從而為車輛的安全裝置提供更好的安全性。圖3-2機(jī)電一體化生產(chǎn)汽車3.3傳感器在數(shù)控機(jī)床中的應(yīng)用機(jī)床是現(xiàn)代機(jī)械生產(chǎn)制造的重要基地，是從事現(xiàn)代機(jī)械特別是機(jī)械工業(yè)生產(chǎn)制造的自動(dòng)化工廠。數(shù)控機(jī)床工具使用大量傳感器來執(zhí)行自動(dòng)測量并監(jiān)控變量，例如溫度、壓力、位移和數(shù)控機(jī)床速度。圖3-3傳感器應(yīng)用在數(shù)控機(jī)床的檢測首先，傳感器技術(shù)用于確定數(shù)控刀具的溫度。在工件加工過程中，電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)和刀具的轉(zhuǎn)動(dòng)分別產(chǎn)生熱量。這個(gè)溫度不是均勻分布的，不同零件的溫度變化會影響數(shù)控機(jī)床，影響零件的加工精度。傳感器技術(shù)的使用可以有效地解決這個(gè)問題。準(zhǔn)確度因溫度變化而降低不良影響。其次，利用傳感器技術(shù)確定數(shù)控機(jī)床的壓緊力主要是確定零件的肩部力，然后向控制系統(tǒng)發(fā)出預(yù)警信號，以減少失誤。此外，傳感器技術(shù)可檢測機(jī)床旋轉(zhuǎn)刀具的切削力變化。同時(shí)，傳感器技術(shù)也被用于檢測數(shù)控機(jī)床上的軸運(yùn)動(dòng)，以防止因軸運(yùn)動(dòng)過大造成的缺陷而導(dǎo)致輸出損壞。第四章結(jié)論與展望傳感器技術(shù)是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制和自動(dòng)調(diào)節(jié)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，是硬件中最重要的技術(shù)之一。它的水平極大地影響和決定了系統(tǒng)的效率。在先進(jìn)的機(jī)電一體化系統(tǒng)中，嘉果無法利用傳感器檢測技術(shù)及時(shí)、準(zhǔn)確地檢測受控部件的各種參數(shù)，并將其轉(zhuǎn)換為易于傳輸、可操作的信號。如果無法獲取監(jiān)控信息，整個(gè)系統(tǒng)可能無法正常有效地工作。目前，我國的傳感器研究僅限于學(xué)術(shù)界，在市場營銷方面并未真正開展。這主要是因?yàn)槲覈难芯考?/p>