传感器在机电系统中的应用

传感器是左右机电一体化系统 （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，主要有以下几个领域。

1.机器人用传感器

工业机器人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，足以为机器人控制提供反馈信息。

2.机械加工过程的传感检测技术

1）切削过程和机床运行过程的传感技术

切削过程传感检测的目的在于优化切削过程的生产率、制造成本或材料 （金属）的切除率等。切削过程传感检测的目标有切削过程的切削力及其变化、切削过程颤震、刀具与工件的接触和切削时切屑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、切削过程电动机的功率等。对于机床的运行来讲，主要的传感检测目标有驱动系统、轴承与回转系统、温度的监测与控制及安全性等。其传感参数有机床的故障停机时间、被加工件的表面粗糙度和加工精度、功率、机床状态与冷却润滑液的流量等。

2）工件的过程传感

与刀具和机床的过程监视技术相比，工件的过程监视是研究和应用最早、最多的。它们多数以工件加工质量控制为目标。20世纪80年代以来，工件识别和工件安装位姿监视要求也提到日程上来。粗略地讲，工序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；工件识别是辨识送入机床待加工的工件或者毛坯是否是要求加工的工件或毛坯，同时还要求辨识工件安装的位姿是否是工艺规程要求的位姿。此外，还可以利用工件识别和工件安装监视传感待加工毛坯或工件的加工余量和表面缺陷。完成这些识别与监视将采用或开发许多传感器，如基于TV或CCD的机器视觉传感器、激光表面粗糙度传感系统等。

3）刀具 （砂轮）的检测传感

切削与磨削过程是重要的材料切除过程。刀具与砂轮磨损到一定限度 （按磨钝标准判定）或出现破损 （破损、崩刃、烧伤、塑变或卷刃的总称），使它们失去切 （磨）削能力或无法保证加工精度和加工表面完整性时，称为刀具 （砂轮）失效。工业统计证明，刀具失效是引起机床故障停机的首要因素，由其引起的停机时间占NC类机床总停机时间的1／5～1／3。此外，它还可能引发设备或人身安全事故，甚至是重大事故。

3.汽车自动控制系统中的传感技术

随着传感器技术和其他新技术的应用，现代化汽车工业进入了全新时期。汽车的机电一体化要求用自动控制系统取代纯机械式控制部件，这不仅体现在发动机上，为更全面地改善汽车性能，增加人性化服务功能，降低油耗，减少排气污染，提高行驶安全性、可靠性、操作方便和舒适性，先进的检测和控制技术已扩大到汽车全身。在其所有重点控制系统中，必不可少地使用曲轴位置传感器、吸气及冷却水温度传感器、压力传感器、气敏传感器等各种传感器。