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傳感器技術在機電一體化中的應用論文 傳感器技術在機電一體化中的應用論文 【摘要】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(zhuǎn)換更加順暢使系統(tǒng)各部分有機地結(jié)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 【關鍵詞】傳感器;機電一體化;應用 1.傳感器的研究現(xiàn)狀與發(fā)展 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 (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(qū)動系統(tǒng)、軸承與回轉(zhuǎn)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)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 (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1/51/3.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.信息處理技術 20世紀90年代末隨著微型技術的快速發(fā)展微控制器的性能不斷提高促使微控制器技術獲得廣泛應用并且以微控制器技術為基礎的分布式自動控制系統(tǒng)在當時是計算機控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢 微控制器技術系統(tǒng)具有很多優(yōu)點如：控制功能更明確組成更簡單可靠性更高;運行速度快;開發(fā)、維護、擴充方便等 AFS1000控制系統(tǒng)經(jīng)過10余年的運行已接近衰落期但電廠出于資金原因和其他因素的限制并不能馬上更換AFS1000控制系統(tǒng) 因此需開發(fā)此系統(tǒng)信息處理 AFS1000信息處理系統(tǒng)的開發(fā)：(1)硬件的組成：利用RS232接口建立控制系統(tǒng)與信息處理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通道 其由通信部分的AFS1000控制系統(tǒng)通過RS232接口把歷史數(shù)據(jù)送到打印機 信息的處理部分：帶有PENTIUM中央處理器、20GB硬盤的PC機1部;EPSONLQ1900打印機1部 (2)軟件部分：系統(tǒng)軟件：Windows98操作系統(tǒng)、VisualFoxPro6.0數(shù)據(jù)庫語言系統(tǒng)和ASMforWin匯編語言軟件等 1)信息處理軟件：信息處理軟件具有自動糾錯、自動翻譯英文信息、智能打印、歷史信息數(shù)據(jù)庫管理4大功能 2)信息接收軟件：其是匯編語言編寫的程序 運行SETLOG.時接收程序常存在于內(nèi)存中 當系統(tǒng)產(chǎn)生了中斷程序會根據(jù)中斷的類型查找中斷向量表確定要執(zhí)行一模塊 3)自動翻譯英文信息模塊：自動糾錯模塊會產(chǎn)生TEMPO.TXT文件將它輸入到數(shù)據(jù)庫AFS.DBF中 自動翻譯英文信息根據(jù)AFS.DBF記錄會在字典庫查找與之對應的中文信息最后把中英文信息寫入AFA.DBF中 (3)智能打印模塊：當出現(xiàn)“汽輪機跳閘”、“鍋爐燃料跳閘”等重要事件時系統(tǒng)會把此事件發(fā)生前8個報警及后續(xù)報警及時打印出來 這時模塊就可以提取重要的信息 遠程控制技術是指管理人員在異地通過計算機網(wǎng)絡異地撥號或雙方都接入Internet等手段聯(lián)通需被控制的計算機并將被控計算機的桌面環(huán)境顯示到自己的計算機上通過本地計算機對遠方計算機進行配置、軟件安裝程序、修改等工作 隨著高科技的飛速發(fā)展機電控制技術也面臨著全新的改革 Internet網(wǎng)絡在當今社會不僅僅是傳播信息的重要渠道也為應用技術提供了可靠的平臺實現(xiàn)了遠程控制的作用 這也是機電控制系統(tǒng)向基于Internet的遠程控制發(fā)展的趨勢 隨著遠程控制的發(fā)展控制方式技術有3種典型的遠程控制方式：保持型、完成型以及人機交互型 (1)保持型：設備根據(jù)需要自主地完成這個命令并且監(jiān)控設備只對設備進行監(jiān)視只在必要時對設備進行干預 這種模式可實現(xiàn)遠程設備的無人控制主要作用在人所不及的地方 (2)完成型：遠程監(jiān)控系統(tǒng)不對設備的具體實現(xiàn)過程進行監(jiān)控設備完成任務后向遠程監(jiān)控系統(tǒng)報告 (3)人機交互型：在執(zhí)行任務時系統(tǒng)可以隨時建立連接進行設備與人員之間的交互并且隨時在遠程監(jiān)控端采集 4.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