在工厂自动化系统中,传感器处系统之首,其作用相当于系统感受器官,能快速、精确地获取信息并能经受严酷环境考验,是机电一体化系统达到高水平的保证。如缺少这些传感器对系统状态和对信息精确而可靠的自动检测,系统的信息处理、控制决策等功能就无法谈及和实现。
一、传感器的研究现状与发展
传感器是能感受规定的被测量并按一定规律转换成可用输出信号的器件或装置,主要用于检测工厂自动化系统自身与操作对象、作业环境状态,为有效控制机电一体化系统的运作提供必须的相关信息。随着人类探知领域和空间的拓展,电子信息种类日益繁多,信息传递速度日益加快,信息处理能力日益增强,相应的信息采集——传感技术也将日益发展,传感器也将无所不在。
二,传感器在工厂自动化的应用
传感器是左右工厂自动化系统(或产品)发展的重要技术之一,广泛应用于各种自动化产品之中:
微电脑用传感器。
微电脑之所以能够准确操作,是因为它能够通过各种传感器来准确感知自身、操作对象及作业环境的状态,包括:其自身状态信息的获取通过内部传感器(位置、位移、速度、加速度等)来完成,操作对象与外部环境的感知通过外部传感器来实现,这个过程非常重要,足以为微电脑控制提供反馈信息。
2.冷镦机加工过程的传感检测技术。
(1)加工过程和机床运行过程的传感技术。冲压过程传感检测的目的在于优化模具正常生产过程、。工作过程传感检测的目标有模具冲头冲压过程的微动压兆力及其变化、工作过程颤震、模具与线材的接触和冲头的状态及切削过程辨识等,而最重要的传感参数有切削力、切削过程振动、切削过程声发射、切削过程电机的功率等。对于冷镦机器的运行来讲,主要的传感检测目标有驱动系统、轴承与回转系统、油帮的监测与控制及电流过载轻载等,其传感参数可以有效的帮机器正常运转·
(2)螺丝产品生产的过程传感。与模具和冷镦机器生产过程监视技术相比,产品生产的过程监视是研究和应用最早、最多的。它们多数以螺丝加工质量控制为目标。2000年代以来,产品模具识别和工件安装位姿监视要求也提到日程上来。粗略地讲,产品模具识别是为辨识所执行的加工工序是否是工(零)件加工要求的工序;通俗的说就是冷镦机生产过程中有效的检测模具冲头的破损,马达电流的过载轻载,线材的送料情况·
(3)模具的检测传感。冲压与磨削过程是重要的模具消耗过程。模具与冲头磨损到一定限度(按磨钝标准判定)或出现破损(破损、崩头、塑变或连拔),传感器会根据传感的数据变化传输微电脑停机
传感器技术是实现自动控制、自动调节的关键环节,也是工厂自动化系统不可缺少的关键技术之一,其水平高低在很大程度上影响和决定着系统的功能;其水平越高,系统的自动化程度就越高。在一套完整的自动化系统中,如果不能利用传感检测技术对被控对象的各项参数进行及时准确地检测出并转换成易于传送和处理的信号,我们所需要的用于系统控制的信息就无法获得,进而使整个系统就无法正常有效的工作。
国产传感器与国外先进技术相比,还有较大差距,主要表现在:
(1)先进的计算、模拟和设计方法;
(2)先进的微机械加工技术与设备;
(3)先进的封装技术与设备;
(4)可靠性技术研究等方面。
因此,必须加强技术研究和引进先进设备,以提高整体水平。传感器技术今后的发展方向可有几方面:
1.加速开发新型敏感材料:通过微电子、光电子、生物化学、信息处理等各种学科,各种新技术的互相渗透和综合利用,可望研制出一批基于新型敏感材料的先进传感器。
2.向高精度发展:研制出灵敏度高、精确度高、响应速度快、互换性好的新型传感器以确保生产自动化的可靠性。
3.向微型化发展:通过发展新的材料及加工技术实现传感器微型化将是近十年研究的热点。
4.向微功耗及无源化发展:传感器一般都是非电量向电量的转化,工作时离不开电源,开发微功耗的传感器及无源传感器是必然的发展方向。
5.向智能化数字化发展:随着现代化的发展,传感器的功能已突破传统的功能,其输出不再是一个单一的模拟信号(如0-10mV),而是经过微电脑处理好后的数字信号,有点甚至带有控制功能,即智能传感器。
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