传感器技术在机电一体化系统的应用

传感器技术是机电一体化领域中的重要技术组成，是促进机电一体化系统发展的重要动力，是机电一体化系统应用在社会生产各个方面的基础。目前，传感器的应用已经十分广泛，机电一体化系统也在众多领域中得到广泛应用，本文主要从传感器技术、机电一体化系统本身入手，分析传感器技术在机电一体化系统中的作用，探讨传感器技术在机电一体化系统中的具体应用，希望可以为传感器技术发展以及进一步发展机电一体化系统提供一些思路。传感器技术与机电一体化系统都是现代科学的产物，是一种将电信号转化为控制信号的技术产物，传感器技术和机电一体化系统的存在在一定程度上推动了工业自动化、无人化发展的脚步。在机电一体化系统中，传感器承担起了类似于机械感官器官的责任，帮助系统更加准确的接受外界、加工对象的实际情况、状态变化，从而有效提高机电一体化系统的运行质量和效率，提高系统的运行水平。本文主要探讨的就是传感器技术与机电一体化系统的配合应用，重点在于传感器技术的研发、利用和在机电一体化系统中的应用，希望可以为相关领域的发展提供一些思路。

1传感器技术概述

传感器是一种将感受到的信息按照一定的规律转化成可远距离传播信号的检测装置，转化成果可以是电信号，也可以是其他人们需要的信号形式。传感器获取信号主要依靠物理、化学、生物效应，传递信号则主要依靠通信技术。传感器对于信号的转化能力使其被社会生产多个方面接受和应用，尤其在电气领域中得到了重点应用。传感器的发明和使用是新技术革命中重要的一环，因此，传感器技术也被称为是信息技术的三大支柱之一，是将物理世界与计算机世界连接在一起的重要技术，对电气技术领域、航天技术领域、医疗技术领域、机械自动化领域都有着重要的意义。常见的传感器有很多种类，根据设计方式可分为控制型传感器和转换型传感器，根据传感参量可分为流体传感器、气敏传感器、光敏传感器，承担起相当于人类“视觉”、“味觉”、“触觉”的责任，根据工作原理可分为物理传感器、化学传感器、生物传感器。传感器的使用需要根据机电一体化系统的实际情况进行选择，满足系统需求（安培成，浅析传感器技术在机电一体化系统中的应用，内燃机与配件,2018年第1期82-83页）。

2机电一体化系统概述

机电一体化系统主要包括机械系统、伺服系统、传感检测系统三个组成部分，其中机械系统中包含传动机构、支承部件、数学模型几个环节；伺服系统中包含各项性能指标、执行元件、检测元件、电气元件等多个环节；传感检测系统中包含位移传感、速度传感、加速度传感、力矩传感、扭矩传感、测距传感、视觉传感等多个传感部分，这些部分共同组成了一个完整的机电一体化系统，完成物理、化学、生物量变化度的测量、信号转化和信号传递。

3传感器技术在机电一体化系统中的作用

在机电一体化系统中传感器主要起着检测、信号转换、控制的作用，是机电一体化系统的重要组成部分，是提升机械自动化水平的关键技术。根据传感器技术在机电一体化系统中的应用现状来看，传感器技术承担了提升转换系统性能、提升机电一体化系统实践能力、保证信号准确获取、保证信号精准转换等多方面的重任，对于机电一体化系统的应用和发展有着不可忽视的意义（胡晓莉，韦娜，传感器与检测技术在机电一体化系统中的应用分析，工业设计，2016年第12期145-148页）。同时，传感器技术的应用，也为技术人员了解和掌握机电一体化系统及其控制下的机械系统运行状态提供了技术支持，有利于机械设备的利用率提高，有利于延长系统的使用寿命，具有较大的经济价值和保障价值。在机电一体化系统中，传感器技术是系统快速、准确获取信息并转化信息的关键技术，对于系统的控制具有重要意义。

4传感器技术在机电一体化系统中的具体应用

传感器是机电一体化系统中的关键技术，机电一体化系统在多个社会生产领域中得到应用和实践，传感器技术也同样具有了多样化的应用空间，不同领域中对于传感器技术的需求侧重不同，传感器技术在机电一体化系统中的应用方式也有所差异。传感器技术应用的最初和最终目的都是提升机电一体化系统的运行水平，全面提升系统的实践应用传感器技术在机电一体化系统中的应用研究德州职业技术学院田树军效果，提升社会生产自动化、无人化水平。4.1机械加工领域中传感器技术的应用。机械加工领域是机电一体化系统应用的主要战场之一，也是传感器技术常见的应用方式之一。在机械加工领域中，传感器的主要检测对象是切割元件的位移、偏转、转速等物理方面的数据参数，目的在于通过检测这些有关元件切割准确率的参数变化，确定机械加工的准确性，确定机械加工的有效性，并由传感器将相关参数转化为电信号传递至控制中心计算机上，以便技术人员对机械加工设备进行遥控，提高机械加工的质量和效率。传感器与遥控设备的结合能够进一步提高机电一体化系统的运行效率，也有利于提高机械加工的整体质量和效率。4.2数控机床领域中传感器技术的应用。数控机床是机械生产、机械加工领域中的重要技术设备，也是机电一体化系统应用的主要方式之一。传感器技术在数控机床中的应用十分普及，基本上正是传感器技术的存在才使数控技术的应用得以实现。在数控机床技术设备中，传感器技术的使用提高了技术人员对于数控机床的控制，提高了数控机床的运行精细化程度，使数控机床能够参与体积更小、精密度更高的批量生产，有效提高零部件生产的质量和效率。例如：数控机床使用过程中会产生大量的热，这些温度也是零部件加工的重要参数之一，传感器可以检测到数控机床施工过程中产生的热量温度，通过对温度的控制来控制零部件的加工精密度，提高零部件的加工质量。又例如：数控机床使用过程中需要夹紧零部件，零部件受到的力度需要大小适中，力度过小会使零部件在加工过程中出现位移，影响零部件加工的精密度，影响零部件的加工质量和效率；力度过大会磨损零部件和数控机床双方，不利于延长数控机床的使用寿命，因此，通过传感器技术检测零部件所收到的夹紧力度，有利于提高零部件加工精密度，减少数控机床生产误差，延长数控机床的使用寿命。切削是数控机床加工中常见的加工方式，切削的角度、力度、功率都会直接影响到零部件的加工质量，数控机床中使用的多是应变式、压电式三项传感器，这种传感器技术的使用能够有效优化切削的扭矩，提高切削的质量和效率。4.3工业机器人领域中传感器技术的应用。为了进一步推动我国工业生产的自动化、无人化，研发和使用工业机器人就成了必经之路。工业机器人能够代替工业生产中的一部分人力，尤其是恶劣生产环境中的工人操作，能够有效降低工业生产中人力成本，提高工业加工的质量和效率。除此外，机器人还能够有效降低工业生产中的误差率、失误率，提高工业生产产品的施工质量和效率（刘潇，传感器技术在机电一体化的应用探讨，山东工业技术,2019年第11期134页）。在机器人研发和使用领域中，传感器技术就是机器人的“眼睛”、“触觉”，首先，传感器作为机器人的“眼睛”，能够帮助机器人准确辨别将要加工的零部件，根据零部件的位置进行加工设备的微调，提高零部件加工质量和有效性；其次，传感器作为机器人的“触觉”系统，能够帮助机器人进行更加精密的微调，帮助机器人根据零部件的实际情况设置参数，提高零部件的加工质量和效率。4.4无人驾驶汽车领域中传感器技术的应用。随着科学技术的不断发展，无人驾驶汽车的梦想似乎越来越趋近实现，汽车领域中的技术人员也早在数年前就开始着手针对无人驾驶汽车进行研究。目前，已经有个别大型汽车生产商家推出了自动驾驶系统，但经过实践可知，自动驾驶系统的敏感度、安全性还有很大的提升空间，在车流、人流密集的城市内使用空间不大。但传感器技术的应用已经在不断改造汽车，使车辆操作系统越来越智能化、人性化（谢小宝，传感器技术在机电一体化系统中的应用，中小企业管理与科技(中旬刊),2018年第6期161-162页）。例如：很多生产年限较少的汽车中都安装了倒车系统，倒车系统主要依靠超声波传感器来工作，帮助车主准确测量车辆尾部与障碍物的距离，并准确报送给车主，提高了倒车操作的安全性和准确性。由此可见，传感器技术是汽车无人驾驶系统的核心技术，能够帮助汽车感受外部环境变化，尽快发现外部靠近的物体，无论是其他车辆还是行人靠近行驶中的车辆都能够使车辆进行相应的规避操作，保证行车安全。传感器技术还能够应用在自动变速系统、制动系统、防滑系统、控制系统、发动机温控系统、防抱死系统等领域中，从多个方面有效提高车辆运行的有效性。

随着现代科技的不断发展，传感器技术得到快速的优化和完善，在其完善过程中就在不断与机电一体化系统进行结合，也正是二者的结合促成了今天的机械自动化局面。本文主要针对传感器技术在机电一体化系统中的应用进行分析和探讨，探讨传感器技术在机械加工、数控机床等几个领域中的应用，希望可以能够为传感器技术发展以及进一步发展机电一体化系统提供一些思路，希望可以为推动机械自动化、无人化贡献一些力量。

作者:田树军 单位:德州职业技术学院