傳感器技術(shù)在機(jī)電一體化中的應(yīng)用

1、傳感器技術(shù)在機(jī)電一體化中的應(yīng)用    【摘 要】在機(jī)電一體化系統(tǒng)中，傳感器處系統(tǒng)之首，其作用相當(dāng)于系統(tǒng)感受器官，能快速、精確地獲取信息并能經(jīng)受嚴(yán)酷環(huán)境考驗(yàn)，是機(jī)電一體化系統(tǒng)達(dá)到高水平的保證。如缺少這些傳感器對(duì)系統(tǒng)狀態(tài)和對(duì)信息精確而可靠的自動(dòng)檢測(cè)，系統(tǒng)的信息處理、控制決策等功能就無法談及和實(shí)現(xiàn)?！娟P(guān)鍵詞】傳感器技術(shù)；機(jī)電一體化；應(yīng)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(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

2、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，傳感器也將無所不在。2.傳感器在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用2.1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軌蛲ㄟ^各種傳感器來準(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)信息的獲取通過內(nèi)部傳感器（位置、位移、速度、加速度等）來完成，操作對(duì)象與外部環(huán)境的感知通過外部傳感器來實(shí)現(xiàn)，這個(gè)過程非常重要，足以為機(jī)器人控制提供反饋信息。2.2機(jī)械加工過程的傳感檢測(cè)技術(shù)切削過程傳感檢測(cè)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(duì)于機(jī)床的運(yùn)行來講，主要的傳感檢測(cè)目

3、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)與冷卻潤滑液的流量等。與刀具和機(jī)床的過程監(jiān)視技術(shù)相比，工件的過程監(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，工件識(shí)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(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。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(biāo)準(zhǔn)判定）

4、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(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。2.3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

5、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。3.信息處理技術(shù)20世紀(jì)90年代末，隨著微型技術(shù)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(shù)獲得廣泛應(yīng)用，并且以微控制器技術(shù)為基礎(chǔ)的分布式自動(dòng)控制系統(tǒng)，在當(dāng)時(shí)是計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)。微控制器技術(shù)系統(tǒng)具有很多優(yōu)點(diǎn)，如：控制功能更明確，組成更簡單，可靠性更高；運(yùn)行速度快；開發(fā)、維護(hù)、擴(kuò)充方便等。AFS1000控制系統(tǒng)，經(jīng)過10余年的運(yùn)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。A

6、FS1000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(jī)。信息的處理部分：帶有PENTIUM中央處理器、20 GB硬盤的PC機(jī)1部；EPSONLQ1900打印機(jī)1部。（2）軟件部分：系統(tǒng)軟件：Windows 98操作系統(tǒng)、Visual FoxPro 6.0數(shù)據(jù)庫語言系統(tǒng)和ASM for Win匯編語言軟件等。1）信息處理軟件：信息處理軟件具有自動(dòng)糾錯(cuò)、自動(dòng)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(yùn)行SETLOG&#

7、183;時(shí)，接收程序常存在于內(nèi)存中。當(dāng)系統(tǒng)產(chǎn)生了中斷，程序會(huì)根據(jù)中斷的類型，查找中斷向量表，確定要執(zhí)行哪一模塊。3）自動(dòng)翻譯英文信息模塊：自動(dòng)糾錯(cuò)模塊會(huì)產(chǎn)生TEMPO.TXT文件，將它輸入到數(shù)據(jù)庫AFS.DBF中。自動(dòng)翻譯英文信息根據(jù)AFS.DBF記錄，會(huì)在字典庫查找與之對(duì)應(yīng)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(dāng)出現(xiàn)“汽輪機(jī)跳閘”、“鍋爐燃料跳閘”等重要事件時(shí)，系統(tǒng)會(huì)把此事件發(fā)生前8個(gè)報(bào)警及后續(xù)報(bào)警及時(shí)打印出來。這時(shí)模塊就可以提取重要的信息。4.我國傳感器技術(shù)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(xué)，始于20世紀(jì)80年代，與國外先進(jìn)技

8、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）加速開發(fā)新型敏感材料：通過微電子、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

9、研究機(jī)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(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，隨著機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展而變得越來越重要，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)?！緟⒖嘉墨I(xiàn)】鄒慧君,田永利,郭為忠.現(xiàn)代機(jī)構(gòu)學(xué)的形成、基本內(nèi)容和應(yīng)用前景J.機(jī)械設(shè)計(jì)與研究,2002,(02).鄒慧君,張青,田志斌.機(jī)電一體化系統(tǒng)概念設(shè)計(jì)過程模型的研究J.機(jī)械設(shè)計(jì)與研究,2002,(05).張青,鄒慧君,廖武.廣義機(jī)構(gòu)及其概念設(shè)計(jì)J.機(jī)械設(shè)計(jì)與研究,2002,(06).    相關(guān)論文    · 本科院校機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程教學(xué)改革研究&