传感器技术在机电自动化控制中的应用
摘要
关键词
传感器技术;机电自动化控制;传输技术;互联网
正文
传感器技术作为衡量信息化水平,以及工业生产能力的核心因素和基础标准,其发展趋势十分明朗,并且技术应用范围也逐渐扩大,其核心原因是由于传感器技术的科学应用,为我国工业生产和机械制造带来了全新的发展机遇,为了保证机电自动化控制系统应用水平,要将传感器技术与计算机技术、信息处理技术以及自动管控技术相互融合,确保传感器技术更加先进。
一、传感器技术作用
在机电自动化控制中,传感器是一种先进的传输技术,针对数据进行转变和处理,以此满足机电自动化的实际需求,保证机电自动化控制系统能够正常运转。一般情况下,机电自动化主要利用传感器自身所具有的自动管控功能,完成各种的控制任务;机电自动化技术还能够将数字化、信息化以及机械化相互结合,通过传感器设备提高技术应用的范畴。相对于传统技术来说,传感器技术在传统技术的基础上,不断优化和完善技术所出现的问题,并且确保信息进行传输工作时,其传输流程和方式不再局限于单一化[1]。
一般情况下,传感器主要针对机电生产流程并对其开展实施的监控,有效了解机电生产环境,随后根据机电自动化控制实际情况,为其创造更多的生产条件,随着互联网时代的来临,全新的工业生产形式促进科学创新理念成为行业发展的核心因素,而传感器技术不仅能够有效提高机电设备的生产效率,还能够从多角度、全方位、系统化的提高,机电自动化控制系统的安全系数,从根本上保证机电系统能够正常运转。因此,机电生产企业要格外关注和重视传感器技术的实际价值和应用作用,将传感器技术与机电自动化生产技术相互结合,有效提高生产效率和生产质量。
二、传感器技术与机电自动化控制关联
机电一体化的出现和应用,对于我国经济发展来说起到了重要作用,随着机电一体化逐渐向智能化、模块化、系统化、互联网化、微型化等相关方向发展,其应用领域也不断扩大,在机电一体化技术中,机电自动化控制系统自身具有显著优势不仅能够自动化运行,还可以通过操作人员的指令要求完成日常生产,提升工作和生产效率的同时,降低生产成本。
但由于机电自动化控制系统实际运行时,需要多种专业技术手段相互配合,其中传感器技术是核心构成环节,为系统的正常运转提供了重要的理论根据,传感器技术的水平直接影响系统自动化控制效果,随着传感器技术水平的大幅度提升,所感知的范畴不断扩大,其信息收集效率更高,信息处理精准度更强,所能够应用的环节更为全面,为机电自动化控制系统的正常运转提供了技术支持[2]。
三、机电自动化控制现状
(一)精细化不足
目前传感器技术在机械自动化生产中得到了广泛的应用,但是该技术在实际运转过程中,仍然存在着许多问题和不足,比如:传感器技术在实际操作时,其精细化程度相对较低,虽然大多数机械自动化控制系统为运转效果,会选择多个传感器,但是从整体应用现状来说,在未来发展中机械自动化生产系统所使用的传感器技术将会更精细、更快速、更小巧,显而易见,现有的传感器设备和技术无法达到。
(二)清洁化不足
现有的机械自动化控制系统中,所使用的传感器技术大多数为切削液技术,但该技术在实际应用时,所需要的材料以及应用环节相对比较复杂,极易造成企业的经营成本大幅度增加,并且所使用的试剂以及材料会严重影响自然环境,与现阶段机械自动化生产理念中的环保、绿色、可持续化目标不符,因为切削液技术在实际生产和应用时会产生大量的废气,对此,技术研究人员针对该技术进行优化和完善时,重点关注其自身所具备的清洁性,有效缓解环境污染的问题,并应用干式加工技术,从而弥补切削技术所出现的不足,提高运转效率,节约自然资源[3]。
(三)智能化不足
在机电自动化系统运转过程中,传统传感器技术自身所具备的智能性与虚拟性相对较多,此种现状降低了机电自动化生产和作业的安全系数,为自动化系统的顺利运转带来了不稳定的影响因素,提高机电生产安全事故出现的概率。另外,传统传感器技术由于自身出现问题和不足,不仅会为机电自动化控制系统埋下安全隐患,还会给技术人员以及企业带来巨大的损失,比如:机电自动化产品研发以及日常生产速度大幅度降低。
四、传感器技术在机电自动化控制中的应用
(一)数控加工
数控加工机床是典型的机电自动化控制设备传感器技术应用,其中能够发挥出重要的作用,现阶段数控加工所使用的传感器种类和数量相对较多且复杂,比如:压力传感器、生产温度传感器、速度传感器等。其中压力传感器在实际运行时,主要将压力转换为电力信号,在设备在数控机床中主要应用于对结构零部件加紧力的参数测试,如果加紧力低于标准数值范畴会导致零件松动,此时传感器则会收集相关的故障信息,直接传输至中央控制系统,由系统发出预警信息,数控加工机床停止运转,避免由于结构零部件加紧力过低造成生产事故。
数控加工机床在切削操作过程中,利用传感器技术还能够详细感知设备自身基础切削力的转变。比如:切削过程中刀具与加工零部件的接触状态,以及切削过程中是否出现振动等,随后将传感器所接收到的数据进行全面分析整理和储存,帮助技术人员及时调整各项加工数据,完成切削加工流程,提高零部件生产效率和质量的同时,降低生产所需要的成本支出[4]。
传感器技术在加工机床中应用,除了能够对加工技术手段进行参数检测以外,还可以对生产零部件的生产流程以及加工工序进行实时监测,并且清晰的分辨出零部件是否进行二次加工,零部件所处位置是否满足机械生产工艺标准要求等。
(二)城市交通
传感器技术在城市交通领域和行业中得到了广泛应用,无论在车辆工程还是道路日常管理,传感器技术都为机电自动化控制系统的正常运转提供了基础条件和技术支持。随着我国科学技术水平的不断提高,车辆的研发方向逐渐向智能化,系统化等方向发展,但是智能车辆对于驾车环境和道路条件的要求相对较高,为保证车辆正常运转,需要使用多种类型的传感器技术,其中在车辆内部结构中要搭配侧面激光雷达、行驶激光雷达、前置摄像头、后置摄像头等,以此帮助车辆正确感知交通信号灯、道路其他车辆四角盲区以及行人等。
对于城市交通来说,将不同类型的传感器设备安装在适合的位置,在城市交通管理流程中,科学利用传感器技术,能够有效将所收集到的环境信息和行驶数据传输至控制部门,为车辆行驶和道路管理提供理论根据[5]。同时在城市道路交通管理系统运行过程中,合理使用传感器技术能够有效提升交通管理水平,深究其原因,在城市道路交通中不同的监测位置安装传感器,能够全方位、多角度、系统化、实时化的掌握道路车辆运行以及行人行进状态,通过对以上信息进行分析,能够推算出各个时间段道路的车流量,在此基础上针对道路拥堵问题进行优化。
(三)农业生产
将传感器技术应用于农业生产领域中,能够有效推动农业智能化发展进程,有效提高农业的生产效率以及农产品种植质量,而在智能化农业发展和日常生产过程中,机电自动化控制系统是重要的构成环节和影响因素,该系统能够利用各种类型的传感器技术,获取农业种植所需要的数据信息,并作出相对应的控制和管理指令,为农业生产环境提供更加高效、快捷、精准的服务。比如:针对农作物的种植特点,选择大棚种植方式时,要根据蔬菜生长所需要的环境,模拟棚内温度和湿度,并通过传感器技术收集大棚内二氧化碳物质的浓度、光照强度、土壤温度等相关数据信息,经过一系列计算和转化后,直接上传至机电自动化控制系统中,系统将分析整理后的信息与标准数值相互对比,如果实际的数值超出标准范围内,则会立刻向大棚内的自动化设备以及传感器发送控制指令,从而对大棚内各种种植所需要的参数进行调整,满足蔬菜在生产过程中的各项因素,增加蔬菜的基础产量。
除此之外,机电自动化控制系统中的传感器技术在智能化农业生产方面,还集中展现在自动化浇灌、自动化施肥、自动化病虫害预防等相关环节,通过传感器全面收集大棚生产的各项数据信息,通过自动化控制系统的详细分析,了解农作物的实际生长形式和病虫害状态,并选择适合的时间频率方法进行一系列种植环节,从而实现智能化种植。
五、实际案例
为了进一步研究传感器技术在机电自动化系统的应用现状,本文将针对传感器技术在工业机器人自动化控制平台的实际应用作为研究案例,并结合工业机械人自动化平台运转实际情况,选择多传感器技术,并从视觉系统方案设计、机器人硬件型号选择、电子标签设定等相关方面进行综合阐述[6]。
(一)视觉系统设计
在工业机器人自动化控制平台中,视觉系统设计方案所包含的内容相对比较复杂,比如:光源设计、镜头设计、传感器设计、图像收集设计等,所以视觉系统自身存在着极大的特殊性,与传统图像收集系统相比较具有明显区别,比如:曝光度大幅度提升,确保所收集的图像更加清晰等。
为了进一步研究实际案例中的机电自动化控制系统运行实际情况,视觉系统在实际设计时将选择光源控制系统,其核心原因则是由于视觉系统中镜头大多数的作用为成像,而传感器技术则需要通过镜头,将信息和图像收集后将其转化为电力信号;在视觉系统中,图像收集设计方案从本质上来看,是对图像的二次处理,通常情况下,该环节主要对电力信号内容进行优化处理,随后有效转化为数字图像信息,以此确保图像内每一个区域都得到转换,形成灰度级别的信息和数据;最后将以上处理完毕的图像信息上传至计算机。如图1所示。
图1视觉硬件结构
(二)机器人型号选择
由于本次研究将针对工业机器人自动化控制平台进行全面分析和探索,所以机器人的型号选择是保证平台正常运转的核心因素,工业机器人对于整个运转系统来说,主要担任的是执行区域,大多数工业机器人的型号为六轴自由机器人,不仅能够满足城市工业生产的基础需求,还能够有效提高机电自动化控制系统的工作效率,为企业生产节约经济成本,因此工业机器人的传感器技术应用水平以及运转自由度,成为其工作效率和工作范畴的决定性因素,对此技术人员要结合工业机器人运行特点,将每一个自由度视为中轴数,确保每一个自由度都能够得到相对应的坐标结构体系,通过矩阵之间的转换,详细计算机器人的日常运动轨迹和工作情况。
(三)电子标签设定
在机电自动化控制系统中,RFID 电子标签技术又被称为“嗅觉”技术,电子标签设定技术在机电自动化控制系统中起到了重要的作用和现实意义,尤其当技术人员针对所生产的零部件数量进行清算或者数量盘点时,通常会利用该技术自身的特点,有效收集更多的生产信息最大程度,减少人工支出成本,提高信息来源的可靠性稳定性和精准性。由于该技术自身所具有的特点以及应用需求,在机电自动化控制系统中属于二次传感器技术,所以方案设计与实际的应用效果相比会出现差距。
(四)工业传感器
在工业生产环境中,视觉机器人设备与零部件焊接设备,在操作顺序和控制流程方面并不是相互独立的,两者之间存在着紧密联系,所以选择传感器技术时,不仅需要综合考虑工业机器人自动化平台运转需求,还要综合分析零部件生产环境和现场,提前设定预警流程,为生产现场提供基础的安全防护功能。为了便于预警功能的操作,同样需要利用传感器技术设计HMI控制界面,确保每一个设备和机器人之间可以数据与信息相互流通,这就需要技术人员从传感器种类选择、线路铺设、程序编写以及信息通信等相关方面入手实现,多环节相互统一。
结束语:
目前在机电自动化控制环节中,传感器技术得到了迅猛发展,为自动化控制系统的正常运转奠定了基础条件,在机电自动化控制中,传感器技术是互联网多功能应用系统的重要构成环节,该设备与各种系统相互结合,通过技术自身的优势实现自动化生产和作业等相关环节,以此保证机电生产行业的运转效率能够达到预期。
参考文献:
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