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摘 要 机电一体化是微电子技术向机械工业渗透过程中逐渐形成现代科技成果，其将传统的单纯的分析解决工程问题的方法以及思维打破，开拓独特的的设计理论及研究方法。传感器技术广泛应用于机电一体化系统中，其能为系统的信息处理、控制决策提供准确、可靠的检测信息。本文从传感器技术的研究现状着手，研究传感器技术在机电一体化系统中的应用，并对我国传感器技术的作用作出总结。
关键词 传感器技术；机电一体化；应用
中图分类号 TP 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2012)011-0104-01
1970年日本企业界提出了“机电一体化系统”概念，其具体是指在机械的动力功能、控制功能、信息处理功能以及主功能上引进电子技术，将电子化设计、软件与机械装置融为一体的系统的合称。机电一体化系统打破了单一的分析、解决实际工程问题的思维方法，是在对传统学科进行充分研究的基础上，形成自身独特的发展规律，有自身设立理念以及研究方法的新兴学科，是新技术与传统学科不断融合、渗透、互补的产物。机电一体化技术涵盖了不同领域，随着科学技术的不断发展，其也在不断被赋予新的内容。在机电一体化系统中，传感器技术处于重要地位，其能在严酷的工作环境中准确、迅速地获取新信息，使机电一体化系统能在不同的环境中均能达到良好的工作状态。如果没有传感器技术对机电一体化系统进行状态的自动检测，机电一体化系统的信息处理、控制决策等功能就无法很好地实现。
1 传感器技术的研究现状
传感器是能够感受到测量范围内的测量对象按一定规律转换成可输出信号、信息的装置，主要应用于检测机电一体化系统的操作对象、系统状态以及作业环境状态，对机电一体化系统的正常运作进行有效控制提供准确、可靠的信息。随着科学技术的发展，人类探知的空间以及探知领域也在不断拓展，电子信息的种类逐渐增多，电子信息处理的能力逐渐增强，电子信息传递的速度也逐渐加快，信息采集技术，如传感器技术也在不断发展，传感器的应用将不断普及，传感器及其系统生产已成为重要的新兴行业。
2 传感器技术在机电一体化系统中的应用
2.1 工业机器人用传感器进行感知
传感器为工业机器人对自身情况以及外部情况提供准确的反馈信息。工业机器人主要是通过传感器对自身状态、操作对象以及作业环境进行感知，并根据感知的情况进行现场操作。工业机器人采用传感器进行感知主要包括以下内容。
1）机器人自身状态信息的获得主要是通过内部传感器对机器人的位移、位置、速度以及加速度等情况的变化进行测量来实现的。
2）操作对象以及作业环境的感知主要是通过外部传感器来完
成的。
2.2 机械加工过程使用传感器进行检测
1）工件加工质量的检测。应用传感器技术对工件安装的全过程进行监视是传感器应用于机电一体化系统研究最多、最早的，主要是对工件加工质量进行控制。传感器对工件加工质量的检测是通过对工件加工工序的识别以及工件安装位置的监视完成的。识别工件加工工序是为了鉴别所执行的加工工序是否是该工件加工所需要的工序。工件工序识别不仅要对送入机床待加工的工件或者毛坯是否属于需要加工的工件或者毛坯进行鉴别，还要对工件安装的位置是否属于工艺规程要求的位置进行辨识。此外，在利用传感器对工件加工工序识别及安装位置检测的同时，还可检测出待加工的工件或者毛坯质量是否符合标准以及检测出其表面所存在的缺陷。完成对工件加工质量的检测需要采用及开发多种类型的传感器，比如：基于 CCD 或者是TV 的机器视觉传感器、激光表面粗糙度传感系统等。
2）机床运行及切削过程的传感技术应用。对于机床运行过程的检测而言，主要是利用传感技术对轴承与回转系统、驱动系统以及温度进行控制及监测，并保证其安全性。传感参数主要有被加工工件的加工精度及表面粗糙程度、机床的故障停机时间、机床状态、冷却润滑液的流量以及功率等。切削过程的传感技术应用主要是为了达到优化切削过程的生产率、材料切除率以及降低制造成本的目的。切削过程传感检测指标主要包括：切削力的变化、工件与刀具之间的接触、切屑的状态、切削过程的颤震以及切削过程的识别，其中主要的传感参数包括：切削力、切削过程声发射、切削过程振动以及电机的功率等。
3）刀具或砂轮的传感技术应用。磨削及切削过程是材料切除过程的重要组成部分。当砂轮与刀具之间的磨损达到一定的程度或者是出现破损、烧伤、塑变、卷刀或者是崩刃时，两者之间将失去磨削能力或者是无法保证加工表面的完整性以及加工精度，一般称为刀具或者砂轮失效。刀具或者砂轮失效是引发机床运行故障、系统停机的主要原因，其引发的停机时间占NC 类机床总停机时间高达25%。此外，刀具或者砂轮失效不仅会引起设备故障，还会引发人身安全事故，严重的甚至会引发重大安全事故。传感器技术应用于刀具或砂轮的检测主要是通过对磨削及切削过程的监视，以判断刀具或砂轮的工作状态，并采取相应的措施对其进行维护等，使其达到最佳的工作状态。
2.3 汽车自动控制中的传感技术应用
传感技术的不断发展，促进现代化的汽车工业迈入全新时期。汽车工业的机电一体化系统逐步摒弃纯机械式的控制部件，而改用智能化的自动控制系统来对汽车发动机进行检测及控制，并不断改善汽车的性能，增加其人性化的服务功能，大大降低油量消耗、减少排气量，全面提高汽车驾驶的简便性、可靠性、安全性以及环保性。传感技术对汽车系统的控制主要是通过气敏传感器、压力传感器、吸气及冷却水温度传感器以及曲轴位置传感器等对汽车全身进行全面检测，使其能保持最佳的运行状态。
3 传感器技术的应用意义
传感器技术应用于机电一体化系统中，其作用如同系统的感觉器官，其能从检测对象获得可以如实反映其运行状态及特征信号，通过对信号的分析，能检测出系统的自身运行状态、系统操作对象以及外部环境存在的问题。
传感器技术应用在检测机电一体化系统中最主要的环节就是测量模块，测量模块一般又传感器以及相应的测量电路组成，往往包含着系统运行状态以及行为的主要信息。测量模块所输入的参数主要是确定系统性能的物理参数，如：位移、速度、压力以及强度等；所输出的参数主要是测量出来的特征参数，如：电流、相位、电压以及频率等。机电一体化系统通过测量模块反映出其物理参数的时间变化曲线，工作人员通过时间变化曲线来对系统进行调试。
综上所述，传感器技术位于机电一体化系统之首，其能迅速、准确、安全地获取系统运行信息，并能够经受严酷的工作环境考验，是机电一体化系统达到高水平运行的有力保证。
参考文献
[1]陳辉,王磊.机电一体化技术的现状及发展趋势[J].国内外机电一体化技术,2009,S4.
[2]汪国平.浅谈传感器技术在机电一体化中的应用[J].硅谷,2009,15.
[3]魏晓峰.试论机电一体化技术的应用与发展[J].才智,2009,31.
[4]门秀华.浅谈接口技术在机电一体化中的应用[J].新课程(教育学术版),2009,07.
[5]杜非.传感器技术在机电一体化中的应用[J].企业导报,2010,02.
关键词 传感器技术；机电一体化；应用
中图分类号 TP 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2012)011-0104-01
1970年日本企业界提出了“机电一体化系统”概念，其具体是指在机械的动力功能、控制功能、信息处理功能以及主功能上引进电子技术，将电子化设计、软件与机械装置融为一体的系统的合称。机电一体化系统打破了单一的分析、解决实际工程问题的思维方法，是在对传统学科进行充分研究的基础上，形成自身独特的发展规律，有自身设立理念以及研究方法的新兴学科，是新技术与传统学科不断融合、渗透、互补的产物。机电一体化技术涵盖了不同领域，随着科学技术的不断发展，其也在不断被赋予新的内容。在机电一体化系统中，传感器技术处于重要地位，其能在严酷的工作环境中准确、迅速地获取新信息，使机电一体化系统能在不同的环境中均能达到良好的工作状态。如果没有传感器技术对机电一体化系统进行状态的自动检测，机电一体化系统的信息处理、控制决策等功能就无法很好地实现。
1 传感器技术的研究现状
传感器是能够感受到测量范围内的测量对象按一定规律转换成可输出信号、信息的装置，主要应用于检测机电一体化系统的操作对象、系统状态以及作业环境状态，对机电一体化系统的正常运作进行有效控制提供准确、可靠的信息。随着科学技术的发展，人类探知的空间以及探知领域也在不断拓展，电子信息的种类逐渐增多，电子信息处理的能力逐渐增强，电子信息传递的速度也逐渐加快，信息采集技术，如传感器技术也在不断发展，传感器的应用将不断普及，传感器及其系统生产已成为重要的新兴行业。
2 传感器技术在机电一体化系统中的应用
2.1 工业机器人用传感器进行感知
传感器为工业机器人对自身情况以及外部情况提供准确的反馈信息。工业机器人主要是通过传感器对自身状态、操作对象以及作业环境进行感知，并根据感知的情况进行现场操作。工业机器人采用传感器进行感知主要包括以下内容。
1）机器人自身状态信息的获得主要是通过内部传感器对机器人的位移、位置、速度以及加速度等情况的变化进行测量来实现的。
2）操作对象以及作业环境的感知主要是通过外部传感器来完
成的。
2.2 机械加工过程使用传感器进行检测
1）工件加工质量的检测。应用传感器技术对工件安装的全过程进行监视是传感器应用于机电一体化系统研究最多、最早的，主要是对工件加工质量进行控制。传感器对工件加工质量的检测是通过对工件加工工序的识别以及工件安装位置的监视完成的。识别工件加工工序是为了鉴别所执行的加工工序是否是该工件加工所需要的工序。工件工序识别不仅要对送入机床待加工的工件或者毛坯是否属于需要加工的工件或者毛坯进行鉴别，还要对工件安装的位置是否属于工艺规程要求的位置进行辨识。此外，在利用传感器对工件加工工序识别及安装位置检测的同时，还可检测出待加工的工件或者毛坯质量是否符合标准以及检测出其表面所存在的缺陷。完成对工件加工质量的检测需要采用及开发多种类型的传感器，比如：基于 CCD 或者是TV 的机器视觉传感器、激光表面粗糙度传感系统等。
2）机床运行及切削过程的传感技术应用。对于机床运行过程的检测而言，主要是利用传感技术对轴承与回转系统、驱动系统以及温度进行控制及监测，并保证其安全性。传感参数主要有被加工工件的加工精度及表面粗糙程度、机床的故障停机时间、机床状态、冷却润滑液的流量以及功率等。切削过程的传感技术应用主要是为了达到优化切削过程的生产率、材料切除率以及降低制造成本的目的。切削过程传感检测指标主要包括：切削力的变化、工件与刀具之间的接触、切屑的状态、切削过程的颤震以及切削过程的识别，其中主要的传感参数包括：切削力、切削过程声发射、切削过程振动以及电机的功率等。
3）刀具或砂轮的传感技术应用。磨削及切削过程是材料切除过程的重要组成部分。当砂轮与刀具之间的磨损达到一定的程度或者是出现破损、烧伤、塑变、卷刀或者是崩刃时，两者之间将失去磨削能力或者是无法保证加工表面的完整性以及加工精度，一般称为刀具或者砂轮失效。刀具或者砂轮失效是引发机床运行故障、系统停机的主要原因，其引发的停机时间占NC 类机床总停机时间高达25%。此外，刀具或者砂轮失效不仅会引起设备故障，还会引发人身安全事故，严重的甚至会引发重大安全事故。传感器技术应用于刀具或砂轮的检测主要是通过对磨削及切削过程的监视，以判断刀具或砂轮的工作状态，并采取相应的措施对其进行维护等，使其达到最佳的工作状态。
2.3 汽车自动控制中的传感技术应用
传感技术的不断发展，促进现代化的汽车工业迈入全新时期。汽车工业的机电一体化系统逐步摒弃纯机械式的控制部件，而改用智能化的自动控制系统来对汽车发动机进行检测及控制，并不断改善汽车的性能，增加其人性化的服务功能，大大降低油量消耗、减少排气量，全面提高汽车驾驶的简便性、可靠性、安全性以及环保性。传感技术对汽车系统的控制主要是通过气敏传感器、压力传感器、吸气及冷却水温度传感器以及曲轴位置传感器等对汽车全身进行全面检测，使其能保持最佳的运行状态。
3 传感器技术的应用意义
传感器技术应用于机电一体化系统中，其作用如同系统的感觉器官，其能从检测对象获得可以如实反映其运行状态及特征信号，通过对信号的分析，能检测出系统的自身运行状态、系统操作对象以及外部环境存在的问题。
传感器技术应用在检测机电一体化系统中最主要的环节就是测量模块，测量模块一般又传感器以及相应的测量电路组成，往往包含着系统运行状态以及行为的主要信息。测量模块所输入的参数主要是确定系统性能的物理参数，如：位移、速度、压力以及强度等；所输出的参数主要是测量出来的特征参数，如：电流、相位、电压以及频率等。机电一体化系统通过测量模块反映出其物理参数的时间变化曲线，工作人员通过时间变化曲线来对系统进行调试。
综上所述，传感器技术位于机电一体化系统之首，其能迅速、准确、安全地获取系统运行信息，并能够经受严酷的工作环境考验，是机电一体化系统达到高水平运行的有力保证。
参考文献
[1]陳辉,王磊.机电一体化技术的现状及发展趋势[J].国内外机电一体化技术,2009,S4.
[2]汪国平.浅谈传感器技术在机电一体化中的应用[J].硅谷,2009,15.
[3]魏晓峰.试论机电一体化技术的应用与发展[J].才智,2009,31.
[4]门秀华.浅谈接口技术在机电一体化中的应用[J].新课程(教育学术版),2009,07.
[5]杜非.传感器技术在机电一体化中的应用[J].企业导报,2010,02.