電子傳感器在機(jī)械制造中的集成問題

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伴隨著近年來科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展和改革開放以來我國(guó)對(duì)機(jī)械制造領(lǐng)域的投入逐步增加，現(xiàn)階段的機(jī)械制造方式及使用的設(shè)備已具備高度智能化的優(yōu)勢(shì)。各種跨領(lǐng)域，跨專業(yè)的技術(shù)融合與創(chuàng)新也為新型機(jī)械制造的效率提升提供了技術(shù)支持。微電子技術(shù)作為應(yīng)用范圍較廣的高新技術(shù)之一，能夠與各類電子傳感器配合使用，并在機(jī)械制造，生物化工等多個(gè)領(lǐng)域和行業(yè)內(nèi)充分發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)。本文結(jié)合電子傳感器技術(shù)的應(yīng)用原理及其特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，重點(diǎn)關(guān)注其在機(jī)械制造領(lǐng)域中的應(yīng)用現(xiàn)狀。并在此基礎(chǔ)上提出加強(qiáng)電子傳感器和機(jī)械制造融合與集成效果的對(duì)策。

1.電子傳感器技術(shù)概述

電子傳感器技術(shù)憑借其廣泛的適應(yīng)性與廣泛的應(yīng)用度，在材料、化學(xué)、物理以及微電子電路等各領(lǐng)域和學(xué)科內(nèi)都有著豐富的應(yīng)用。電子傳感器技術(shù)的理論融合了各學(xué)科的知識(shí)和技術(shù)成果，能夠充分體現(xiàn)現(xiàn)代科技所達(dá)到的水平和高度。作為現(xiàn)代科技的杰出代表，電子傳感器技術(shù)及其相關(guān)聯(lián)的各類高科技產(chǎn)業(yè)也在世界范圍內(nèi)獲得了廣泛的認(rèn)可，被認(rèn)為是21世紀(jì)最具發(fā)展前途，擁有最廣闊市場(chǎng)前景和發(fā)展空間的產(chǎn)業(yè)技術(shù)。電子傳感器技術(shù)從其種類上進(jìn)行劃分，已經(jīng)多達(dá)3萬種以上，并且還在以極快的速度增加著。其在各行業(yè)和領(lǐng)域中的應(yīng)用現(xiàn)狀也遠(yuǎn)超人們想象的廣度和深度。特別是在對(duì)電子信息處理及信號(hào)采集的過程中，憑借電子傳感器所具備的高效信號(hào)處理能力和運(yùn)算速度，已經(jīng)在當(dāng)今的信息化時(shí)代當(dāng)中充分發(fā)揮出了其實(shí)際應(yīng)用的價(jià)值。電子傳感器技術(shù)是世界各國(guó)在未來很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)、博弈與對(duì)抗的重要領(lǐng)域。特別是西方發(fā)達(dá)國(guó)家早在上個(gè)世紀(jì)80年代初期就已經(jīng)將電子傳感器及相關(guān)技術(shù)的研發(fā)列入了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃。經(jīng)過幾十年的開發(fā)與演變，如今已經(jīng)取得了十分可觀的應(yīng)用效果與宏大的應(yīng)用規(guī)模。

2.電子傳感器技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀分析

電子傳感器技術(shù)的應(yīng)用不能脫離實(shí)際而進(jìn)行，必須依賴于其他領(lǐng)域和學(xué)科的理論知識(shí)和技術(shù)，才能在實(shí)際應(yīng)用中充分發(fā)揮電子傳感器技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。為了能夠保證電子傳感器在信息獲取速度和處理能力等方面的優(yōu)勢(shì)得到充分展現(xiàn)，就需要逐步順應(yīng)時(shí)代的發(fā)展需求，將電子傳感器的應(yīng)用方式和領(lǐng)域向著微型化與智能化的方向進(jìn)行轉(zhuǎn)變和發(fā)展?，F(xiàn)階段，人們對(duì)于電子傳感器的認(rèn)知還存在一定的局限性。對(duì)其能夠?qū)崿F(xiàn)的處理速度，精確度以及運(yùn)算可靠性等了解的不夠深入。其實(shí)，電子傳感器所具備的運(yùn)算速度和效率已能夠滿足大多數(shù)實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景的需求。各類傳統(tǒng)的大體積，功能單一的傳感器也已經(jīng)在時(shí)代的發(fā)展中逐步被各類高性能的微型傳感器所取代。目前，獲得主要應(yīng)用的電子傳感器主要由含硅材質(zhì)組成，并且具有重量輕，體積小，制作成本低，靈敏度高等特點(diǎn)。憑借這些優(yōu)勢(shì)，電子傳感器在航空、工業(yè)自動(dòng)化以及醫(yī)療等行業(yè)和領(lǐng)域內(nèi)獲得了廣泛的應(yīng)用。智能化的科技發(fā)展思路為電子傳感器的應(yīng)用創(chuàng)造了更多可能。理想狀態(tài)下的電子傳感器不僅能夠存儲(chǔ)和處理大量的信息，還能夠根據(jù)人們的實(shí)際需要進(jìn)行智能化的判斷。與各類智能化的操作系統(tǒng)完美匹配融合，聯(lián)合各類輔助的環(huán)境傳感器，和微型計(jì)算機(jī)共同組成傳感網(wǎng)絡(luò)。使其能夠在實(shí)際的應(yīng)用過程中，精確感知環(huán)境變化等外界因素。

3.電子傳感器的應(yīng)用特點(diǎn)

3.1數(shù)字化特點(diǎn)

以電子信息處理和數(shù)據(jù)化信號(hào)運(yùn)算為根本運(yùn)行方式的電子傳感器具有典型的數(shù)字化特點(diǎn)。通過對(duì)大量信息的傳送、存儲(chǔ)、處理、記錄以及分別控制，滿足實(shí)際應(yīng)用的各類需求。并以較高的速度完成各類監(jiān)測(cè)和控制任務(wù)。

3.2安全化特點(diǎn)

電子傳感器應(yīng)用于機(jī)械制造的過程中，能夠有效解決流水線生產(chǎn)作業(yè)安全性低的問題。由于傳統(tǒng)的生產(chǎn)流水線沒有配備專業(yè)的監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)，大量機(jī)械設(shè)備在運(yùn)行過程中一旦發(fā)生微小故障，不能立即引起相關(guān)技術(shù)人員的注意并及時(shí)排除故障。往往會(huì)引起較大的生產(chǎn)安全事故。將電子傳感器應(yīng)用于其中，就能時(shí)刻密切監(jiān)測(cè)機(jī)械設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)情況，一旦發(fā)現(xiàn)故障問題立即發(fā)出警報(bào)，全面提升機(jī)械生產(chǎn)過程的安全性。

4.電子傳感器在機(jī)械制造中的集成應(yīng)用情況

4.1電子傳感技術(shù)在切削及機(jī)床操作中的應(yīng)用

在機(jī)械加工切削等過程中應(yīng)用電子傳感技術(shù)，能夠充分優(yōu)化傳統(tǒng)切削過程的操作精確度，并極大程度的縮減制造成本，提高生產(chǎn)效率。利用電子傳感技術(shù)，配合先進(jìn)的環(huán)境監(jiān)測(cè)傳感器，還能夠時(shí)刻感知切削力度的變化。并通過收集切削加工過程中的機(jī)械裝置振動(dòng)情況，對(duì)切削刀具和被切工件的接觸情況做出合理性的判斷。切削過程中需要重點(diǎn)關(guān)注的傳感參數(shù)包括切削力度的變化，過程中的振動(dòng)及切削操作的功率變化等。涉及到的需要檢測(cè)的環(huán)境指標(biāo)包括軸承與回轉(zhuǎn)系統(tǒng)，驅(qū)動(dòng)裝置安全性和環(huán)境溫度的監(jiān)控。

4.2電子傳感技術(shù)在工件加工過程中的應(yīng)用

工件的機(jī)械加工過程需要利用電子傳感器來對(duì)其質(zhì)量進(jìn)行智能化的監(jiān)控。通過識(shí)別工件的狀態(tài)和安裝位姿來判斷送入機(jī)床待加工的工件種類、型號(hào)及其規(guī)格是否符合規(guī)定要求。利用電子傳感技術(shù)實(shí)現(xiàn)的工序識(shí)別需要明確工件要經(jīng)過的加工工序是否與預(yù)期的加工方案一致。

4.3電子傳感技術(shù)在刀具和砂輪檢測(cè)中的應(yīng)用

由于在現(xiàn)階段的機(jī)械制造過程中，切削與磨削依然是利用率最高的加工方式。而刀具與砂輪的磨損程度會(huì)直接關(guān)聯(lián)到機(jī)械加工的效率和質(zhì)量。同時(shí)，刀具和砂輪狀態(tài)不良引起的機(jī)床故障停機(jī)也會(huì)延誤加工的周期。而電子傳感監(jiān)測(cè)系統(tǒng)則能夠同時(shí)監(jiān)測(cè)多個(gè)加工參數(shù)，例如切削深度，主軸轉(zhuǎn)速等，實(shí)現(xiàn)對(duì)加工全過程的掌控。并能及時(shí)根據(jù)刀具的磨損程度，分析預(yù)期使用壽命。為技術(shù)人員提供參考依據(jù)。綜上所述，電子傳感器及相關(guān)技術(shù)在機(jī)械制造領(lǐng)域中的應(yīng)用狀況較為理想。未來的電子傳感器必將向著更加智能化，集成化的方向發(fā)展。其在實(shí)際的機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)加工制造的過程中發(fā)揮的作用也會(huì)越來越大。相關(guān)科研部門與企業(yè)需要不斷增加研發(fā)投入力度，積極引進(jìn)國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)和設(shè)備，努力提升我國(guó)電子傳感器的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

作者：崖海嬌 單位：廣州工商學(xué)院電子信息工程系