【传感器在机电一体化系统中的应用及发展探究5200字（论文）】

PAGE6TOC\o"1-4"\h\u第1章绪论 11.1研究背景 11.1.1历史背景 11.1.2国内外研究现状 11.2研究内容及研究方法 11.3.1研究内容 11.3.2研究方法 1第2章传感器 22.1传感器类型及传感器技术分析 32.1.1传感器类型分析 32.1.2传感器技术分析 32.2传感器——机电一体化系统之首 5第3章传感器在机电一体化中的应用 73.1传感器在工业机械人中的应用 73.2传感器在汽车机电一体化中的应用 83.3其他领域的应用 9第4章结论与展望 74.1结论 74.2展望 10结束 11参考文献 13绪论1.1研究背景1.1.1历史背景随着我国现代化的迅速发展，机电一体化系统的地位越来越重要，机电一体化系统将成为我国重要的机械技术。机电一体化系统融合了机械制造技术与现代化电子信息技术，在其共同作用下，成就了机电一体化系统，也就是自动化与机电一体化的完美结合。机电一体化系统之所以重要，是因为能够完成大型建设或者制造业对机械设备的需求，还可以替代人们进入不利于操作的空间，或者危险性比较高的环境。还能够按照人的设想来完成一系列的任务，机电一体化系统还能够与人进行人机交互，当然这些都离不开传感器的使用，传感器在机电一体化系统中的应用，完善了机电一体化系统，提高了机械设备的灵活性。现代社会以至于未来的时代，传感器在机电一体化系统中的发展是必不可少的，我国十三五建设远大战略中，把工业4.0的发展也列入进来，意味着国家非常重视机械工业的发展，机械的现代化发展方向，发展成更具有精密，准确，灵活化的发展。利用这些现代化的发展的设备，将逐渐改变人们的生活方式，以及企业的运营模式等。在传感器的作用下，使机电一体化系统更加符合现代化的需求。因此，我们要加强传感器在机电一体化中的开发及相应的的技术研究。1.1.2国内外研究现状传感器是能够采集数据，利用模拟信号或者数字信号传输的方式的模块或者器件。传感器大部分服务于机电一体化系统，在机电一体化系统中进行自身检测、内外部操作对象检测、内外部环境监测等，能够准确地提供必要的相关信号，来控制机电一体化系统的运作与功能的实现。在当今社会发展的大趋势下，人们已经进入电子信息时代。人类进行着不断地探索，发展新的领域与空间。科技的繁多，信息的传输模式多种多样，速度上也更加迅速，相应的信息处理速度也越来越强，信息的采集也越来越全面，相应的传感器技术随之发展越来越完善，越来越精准，用途也越来越广泛。上世纪70年代末，80年代初。世界各国对传感器的研究与发展掀起浪潮。世界各国军队传感器技术和传感器的研究非常重视。传感器技术无疑是现代各国科学领域最为重要的。在当时生产、研发传感器及系统成为一种潮流行业。在当代，根据相关统计，全球传感器市场已经超过300亿美元，并以70%的速度增长。目前，传感器的种类已经突破30000多种，种类繁多。传感器被应用于各种领域，范围之广。例如：机电一体化系统、机械制造业、工业、机器人、汽车、家电、通信、化工、农业、商业等行业。上世纪我国也抓住传感器技术的发展，在“八五”器件已经把传感器技术列入国家重点攻关计划，已经长期发展的技术之一。在21世纪期间，我国传感器技术得到飞速发展，已经基本掌握传感器技术，并能研发新型产品。而且我国还利用新型传感器技术创造国民的经济增长。1.2研究的意义及方法1.2.1研究目的和意义传感器与检测技术在现代机电一体化系统当中扮演着重要的角色，并发挥着重要的作用。由于机电一体化系统本身所具有的高科技性、精密性特点，使机电一体化系统中经常存在有大量的复杂、精密设备，从而一旦出现问题极为不利于进行整体系统的检修与维护。谨此希望，能够利用本文的研究，给国内机械制造自动化领域的发展提供重要的数据信息指引，从而使国内增强机械制造技术研发在世界竞争中的核心竞争力。随着工业自动化程度越来越高，对自动检测系统的要求也不断提升，因此，需要加强对传感器检测的分析，研究出一种能够用于连续检测和瞬时检测的传感器，促使自动检测系统向着智能化的方向发展。除了在工业系统运行中不断开发新型传感器之外，要需要对己经使用的传感器的性能以及使用范围不断扩大，实现传感器的小型化和集成化发展，从而提高机电一体化的工作效率，促进机电一体化更加顺利的进行运行和操作。为了使机电一体化系统能够获取准确的信息，还需要引进传感器监测技术，利用其独特的功能实现信息获取和传播的目的。1.2.2研究方法1.上网查询相关的电子书籍，收集资料；2.在图书馆查阅大量的相关书籍、资料，对其进行分析、选用；3.向导师讨教研究方向及内容，寻求更好的方案；4.整理，摘录，概括，总结并归纳资料；2.传感器2.1传感器类型及传感器技术分析2.1.1传感器类型分析传感器是能感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置，主要用于检测机电一体化系统自身与操作对象、作业环境的状态，为有效地控制机电一体化系统的运作提供必须的相关信息。传感器的种类繁多，按其测量对象可分为检测机电一体化系统内部状态的内部信息传感器及系统外部环境状态的外部信息传感器。内部信息传感器主要检测系统内部的位置、速度、力、力矩、温度以及异常变化。外部信息传感器主要检测系统的外部环境状态，他有与人体五种感官相对应的接触式和非接触式。如接触式的触觉传感器、滑觉传感器、压觉传感器，非接触式的视觉传感器、超声测距仪、激光测距仪等。世界范围内对传感器技术的研究开始于20世纪30年代，其涉及的知识非常广泛，渗透到了各个学科领域。随着以微型计算机为代表的微电子技术的发展，生产过程自动化，生物医学、环保、能源、海洋开发、遥感、遥测、宇航等科学技术的开发，传感器的品种、数量将与日俱增。2.1.2传感器技术分析在基地那一体化过程中，监测技术的基础内件就是传感器，所以说，传感技术对于机电一体化系统的运行起到至关重要的作用。监测技术的主要功能就是对操作的对象进行监测，并且对系统运行的环境以及系统本身的状况进行监测，为确保系统的正常运行，监测技术能够为系统提供一些关键的信息。传感技术的发展关系到机电一体化系统的整体发展，随着科学技术的发展，各种电子产品逐渐产生，电子信息呈现爆炸式的状态，信息传播的速度也不断提升，传统的信息传播方式的传播速度己经赶不上时代发展的脚步，需要对传感技术和检测技术不断更新，才能够满足时代对信息传播发展的要求。2.2传感器——机电一体化系统之首典型的机电一体化系统结构图，如图2-1所示图2-1机电一体化系统结构框图从这个方框图中可以看到，其中有一个很重要的环节就是测量模块。测量模块涉及采集有关系统状态和行为的信息，由传感器、调理电路变换电路等组成。其输入参数是确定机械结构模块性能的物理参数，例如，强度、压力、位移、速度、力(力矩)以及变形等。输出参数是被测量的特征参数，如电压、电流、相位、频率等。系统对测量模块的要求，就是不失真地反映被测物理参数的时间变化曲线。这里包含了分辨率、精度、线性范围、动态响应等一系列技术指标。由此可见，在机电一体化系统中，传感器处于系统之首，其作用相当于系统的感受器官，他能快速、精确地获取信息并能经受严酷环境的考验，是机电一体化系统达到高水平的保证。如果缺少这些传感器对系统状态和对象信息精确而可靠的自动检测，那么系统的信息处理、控制决策等功能就无法谈及和实现。图2-2机电一体化系统小车3.传感器在机电一体化系统中的应用3.1传感器在工业机械人中的应用工业机器人在工作过程中之所以能够准确无误，是因为机器人身上安装的传感器能够感受其自身的状态，同时还能够感受操作对象以及工作环境的状态，通过内部传感器能够获取其自身的位置、位移、速度等信息，通过外部传感器能够完成操作对象以及外部环境的感知，内外部传感装置同时为机器人提供反馈信息，协助它顺利完成各项工作。此外，机器人的每一个关节上都有安装微动开关、光电开关等各种形式的传感器，这些传感器能够帮助机器人进行零位和极限位置的检测，零位检测能够保证机器人的重复定位精度和轨迹精度，极限位置检测能够保护机器人的安全动作。不仅如此，机器人的关节上还有安装位移传感器，对于机器人的位置移动和位置控制起到很大的作用。机器人的手腕位置以及抓手位置有安装触觉传感器，通过触觉可以让机器人准确的确定对象的位置，通过手抓传感器就可以使机器人抓住对象物体。工业机器人是一种被广泛应用于大型工业生产及制造领域中的重要设备。例如:在煤炭生产与采掘行业当中，由于地下开采环境的特殊因素影响，其极为不利于人工直接进行井下巷道内进行内部结构的构建及直接生产。通过借助大型盾构机械设备，将可以有效实现井下隧道内壁的支护，从而形成快速掘进的功能，并能够更为精准的实现两点间隧道开挖。基于工业机器人所具有的功率大、性能高、精密性强等特点，要想保证设备根据预定计划进行科学及合理的使用，就必须对其运行过程中周边范围内环境给护充分感知。传感器的安装与使用将会促使上述功能得以实现，并不断向机械使用及操控室反馈上述信息，以实现上述机械更为科学的操控，保证施工进度的计划开展。图3-1工业机械臂3.2传感器在汽车机电一体化中的应用随着传感技术以及一些新型技术的发展，将现代汽车工业推进了一个崭新的时代。汽车机电一体化的实现由自动化控制系统取代了原有的机械式控制部件，不仅仅是汽车的发动机上应用了自动化控制技术，汽车身体的其他很多部位也应用了检测和控制技术。汽车发动机上使用的传感器是整个汽车传感器的核心部分，应用了多种类别的传感器装置，通过这些传感器的检测，能够向发动机的电子控制单元提供发动机的工作状况信息，方便ECU对发动机工作状态进行精确的控制，对于发动机动力性能的提升有很大的帮助。汽车的重点控制部位使用了曲轴位置传感器、压力传感器以及温度传感器等。这些技术的应用不仅能够改善汽车的性能，实现人性化服务的功能，同时还能够增强汽车行驶的安全性。例如，现代的汽车都有导航系统，通过汽车导航的开启就能够让驾驶员清楚的知道前方的建筑物以及车辆的状态，该系统中不仅仅应用了〔iPRS定位技术，同时还应用了传感器及检测技术，通过传感器能够感知到一定距离以外的物质运动状态，然后给予驾驶人员准确的提示，帮助他们了解车辆行使的轨迹和阻碍物，从而为车辆行使安全提供了更好的保障。图3-2机电一体化生产汽车3.3其它领域的应用除了更多被应用于工业机器人领域当中之外，传感器还被应用于其他微型设备当中。例如:在微动开关、光电开关等设备上，也会被传感器。基于传感器自身所具有的环境调查、信息收集功能，从事实现操控室内更为远距离的操控，或者也能够利用互联网与电子计算机技术进行程序设置以实现自动化的控制功能。利用在侮个开关关键节点处安装传感器，将可有效实现上述功能性作用的发挥，极大减少了直接投入操控环节的人工成本，并能够利用数据标准化的设置更为精准的实现设备性能及功能的调节。4.结论与展望传感器技术是实现自动控制、自动调节的关键环节，也是机电一体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淇水平越高系统的自动化程度就越高在一套完整的机电一体化系统中加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胧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目前我国对于传感器的研究还仅限于在学术界并没有真正发展为市场化这主要是因为我国的科研技术水平较低段有先进的计算、模拟工具池没有先进的微机械加工技术和相关设备。为此我们还需要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加速开发新型敏感材料、向高精度发展、向微型化发展。5.结束语总而言之在当前机电一体化技术发展的过程中将传感器技术应用到其中，不仅有效的提高了机械设备的进度和效率还促进了社会经济的发展但是由于在我国传感器技术起步的比较晚因此在实际应用的过程中，也存在着一定的问题胧们还要在实践过程中对传感器应用技术进行有效的改进和完善，只有这样才能有效的推动我国社会经济的发展。参考文献[1]智能控制在机电一体化系统中的应用[J].彭长辉.科技创新与应用.2017(09)[2][2]机电一体化系统的故障诊断与维护管理[J].沙印.湖北科技学院学报.2013(10)[3]机电一体化系统在矿业中应用的可行性分析[J].秦春霞,赵丽,殷生斗.煤炭技术.2013(08)[4]浅谈传感器与检测技术在机电一体化系统中的应用[J].署赵滨,郑渭颖,展茂东.中国新通信.2013(18)[5]机电一体化系统中传感器技术的应用[J].王善秋.科技与企业.2012(08)[6]第四讲机电一体化系统的控制技术(下)[J].万遇良.机械工人.冷加工.1996(04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