新形势下传感器技术在机械设计制造中的应用探究_陆洁锋.pdf

研 发 应 用INDUSTRIAL INNOVATION 产业创新研究93作者简介：陆洁锋，男，广东肇庆人，机械工艺一级实习指导教师；研究方向：数控技术、智能制造。新形势下传感器技术在机械设计制造中的应用探究陆洁锋（肇庆市技师学院，广东肇庆 526060）摘要：随着我国自动化控制技术的不断发展，当前在机械设计制造中应用自动化控制技术具有较好的应用优势，凭借其智能化、网络化、数控化的发展优势不仅能够实现动态机械加工机床的高效运行，同时还能解决传统机械控制技术生产存在的缺陷，对于保障和提升机械生产质量有着重要意义。基于此，本研究将分析新形势下传感器技术在机械设计制造中的应用，具体探讨集成、数控、智能、网络、虚拟的常见机械设计制造工作环节中自动化控制技术的应用实践，为我国机械设计制造自动化控制技术应用提供一定的借鉴和参考。关键词：自动化控制技术；传感器技术；机械设计制造；应用自动化控制技术是一个环闭系统技术，当系统运行出现偏差时可以实现自动调节，以便能够为技术人员提供自动的信息反馈。将自动化控制技术应用于机械设计制造中，对其设计流程、生产流程和效率与质量的提升有着重要的意义。现阶段，我国自动化控制技术正朝着自动化、数控化以及集成化的方向发展，不仅能够较好地解决传统机械设计制造存在的质量不高、效率低下的问题，同时还能减少人工成本的投入，为企业经济效益的提升提供了有力的保障。一、自动化控制技术的应用现状自动化控制技术主要是指通过利用计算机来对机械设备进行设计与制造，并完善科学化的管理模式，从而有效提升机械设备制造自动化水平。自动化控制技术其本身是一门综合信息技术与科学技术为一体的技术形式，其中涉及的信息论、计算机技术、液压气压技术、控制论、电子学等多个方面，能够为机械设备的设计与生产工作提供技术支撑，在机械设备制造和生产中发挥着重要的导向作用1。将自动化控制技术应用于机械设备制造中不仅能够实现自动化检测，同时还能确保机械设备产品的精确度达到标准，减少误差的同时提高整个生产的效率与质量。将自动化控制技术应用于机械设计制造当中具有三个方面的优势。第一，自动化控制技术能够提升机械设备生产的整体效率。分析原因是自动化控制技术中的程序取代了传统的人为控制操作流程，使得整体的运行更具程序化的同时也能减少人工操作带来的不良影响。第二，自动化控制技术对于提升机械制造的质量有着重要的意义。分析原因是自动化控制模式下所有的流程都是在同一水平线上进行开展的，减少人工操控存在的不足的同时也能提升机械设备生产的精确度。第三，自动化控制技术能够有效提升企业的经济效益。传统的机械设计制造需要耗费大量的人力、财力和物力，而自动化控制技术不仅取代了传统人工生产的流程，同时还能减少机械设计制造的时间损耗，对于提升企业的经济效益有着重要的意义。当前，我国绝大部分机械设备生产中都在广泛使用自动化控制技术，如机械设备的监测系统、汽车制造设计等。二、自动化控制技术在机械设计制造中的实践应用（一）集成化应用自动化控制技术中的集成化主要是指在机械生产的全过程中运用自动化技术将诸多生产环节全面整合起来，使得整个机械生产形成一个相对独立的控制系统。在控制系统的基础上建立针对性的数据信息管理平台，同时将整个生产流程中所需要的数据信息等进行优化和整合，从而提升机械设计制造的整体性。从机械设计制造的集成化应用情况来看，自动化控制技术最明显的一个特征就是实现机械生产作业的统一性和整体性。将其作为整个机械设计制造的总体性目标，有助于实现对各个环节的高效控制，同时也能确保机械设备制造的效率和产品的质量能够得到全面保障。机械设计制造中集成化应用流程如图 1 所示。研 发 应 用产业创新研究 2023.7 第14 期94图 1 机械设计制造中集成化应用流程（二）智能化应用随着我国信息技术的不断发展，当前自动化控制技术在机械设计制造领域中得到了较好的应用。自动化控制技术应用于机械设计制造中是我国相关领域生产和发展的必然趋势。自动化控制技术在实际应用过程中为了确保能够达到智能化设计和生产的目标，通常技术人员都会在生产的不同环节设计出针对性的传感设备，以达到全程控制的标准。生产设备在接收到传感设备的指令和要求之后，会通过其设备对收集到的信息进行有针对性的反馈，而技术人员也能通过反馈的数据信息等制定出相应的监督和管理措施，提高机械设计制造的智能化水平。通过借助自动化控制技术的智能化应用标准，不仅能够减少生产安全事故的发生，同时也能提高整个生产的质量。（三）网络化应用自动化控制技术的操控需要网络支撑进行开展，想要确保机械设计制造的自动化管理与自动化控制能够得到高效利用，那么其生产流程应当与信息网络技术进行有机结合，只有这样才能真正发挥出自动化控制技术应有的作用。当前，我国信息技术在不断发展的同时，也为机械设计制造领域提供了网络技术等支撑。将自动化控制技术中的网络技术应用于机械生产制造当中，能够通过强化生产工作所产生的数据信息传输，在此基础上进行优化和改进对于提升机械设计制造的自动化生产流程有着重要的作用2。反向来说，在机械设计制造中应用网络化的优势也能推动自动化控制技术的良好发展。（四）数控化应用自动化控制技术在机械设备制造中能够体现出其数控化的优势，技术人员在操控自动化控制技术时需要熟练掌握自动化技术、数字技术、计算机操作控制等技术，将其有效应用于机械设计制造当中能够提升制造的效率及质量。相较于传统的机械设计制造而言，自动化控制技术能够确保整个生产流程中所需要的设备能够实现高效运转，同时，机械设计制造的质量和精准度也能得到有效提升。但与此同时，自动化控制技术对于技术人员的技能掌握也有着较高的标准，为了提升自动化控制技术的使用频率，企业应当重视对于高端技术人员的引进，同时还需要加强对现有的技术人才的培训和管理，提升自动化控制技术数控化的应用效果。（五）虚拟化应用虚拟技术是云计算系统的核心组成部分之一，是将各种计算机及储存资源进行整合并充分利用的关键技术。在自动化控制技术中应用虚拟技术不仅能够实现高效的自动化生产要求，同时也能提升企业的核心竞争能力。具体而言，自动化控制技术中的虚拟化主要是通过模拟机械设计工作与生产工作的全过程和全环节，并以此为基点寻求出一系列生产活动中所隐藏的安全隐患。技术人员和管理人员可以综合安全隐患的潜在问题，有针对性地制定解决和管理措施，从而确保机械设计制造生产工作的顺利开展。从另一方面来说，自动化控制技术中虚拟化技术的应用不仅能够提升机械设计制造的效率，同时还能减少企业的经济损耗，具有较高的经济价值，能够促进企业健康稳定发展。（六）柔性化应用机械设计制造过程中的柔性化应用模式主要是指通过将机械生产和自动化技术进行有机结合，以此来构建出一个完整的现代化、智能化的机械生产体系，对于提升企业的机械化生产水平有着重要的意义。机械设计制造中柔性化应用模式主要包含以下三个方面：第一，设计系统。相较于传统的机械生产流程不同，自动化控制技术应用于机械设计制造中能够实现机械设备的高效化利用，在减少人力和物力投入的同时，还能有效提升企业的经济效益。第二，制造系统。制造系统主要集中体现为即时性的机械化生产模式，技术人员只需要按照机械设计制造的实际要求设计出对应的参数，就能实现全天化、无人化的机械生产目标。第三，信息流系统。自动化控制技术在机械设计制造中能够综合所有的生产环节所需的信息和数据，将其进行有效连接可以实现全过程的自动化生产，对于推动企业的柔性化发展有着重要作用。三、传感器技术在机械设计制造自动化监测中的应用当前，自动化控制技术中的高水平精密度检测技术已经被广泛应用于各类机械生产制造当中，成为机械设计制造行业不可缺少的一项重要技术。自动化检测技术是整个系统中重要的功能之一，能够通过自身自动化检测的优势，实现对全过程产品质量的检测，从而提升机械设计制造的质量3。本研究将分析传感器技术在机械设计制造自动化监测中的应用，并探讨自动化检测技术的相机和光电开关选取的设置，为机械设计制造工作的开展提供一定的指导。研 发 应 用INDUSTRIAL INNOVATION 产业创新研究95（一）机械制造机床状态监测系统传感器的选取本研究当中机械设计制造监控的传感器系统主要包含有功能传感器和加速度传感器两个部分，其中，功能传感器和加速度传感器的相关信息如表 1 所示。表 1 功能传感器和加速度传感器的相关信息传感器分类功率传感器加速度传感器指标测试区间-150150A50g数据采集项目电流速度与位移数据采集频率3.8kHz3.8kHz监控结构对象主轴电机主轴前端与机床刀架监控指标刀具磨损与破损程度刀具磨损与破损程度，切削振动大小（二）机械制造机床状态监测系统的结构设计本研究中机械设计制造监控传感器系统的结构如图 2 所示，系统的构造能够实现将不同的硬件接口进行有效连接，同时系统中各个部分能够达到数据的采集与传输。图 2 机械设计制造监控传感器系统结构图（三）自动化检测技术的相机设置自动化控制技术系统中相机构造是整个检测零件的关键部分，针对相机的设计需要综合考虑其分辨率、灵敏度、信噪比、资金投入等因素来选择相应的相机参数。通常，绝大部分自动化控制技术选择的相机为黑白 CCD 相机。相机的可见测试也为 ab，相机采集图像速度上限为 r，D、G 分别表示机械零件的长度与高度，其表达公式如（1）所示。（1）公式（1）中参数的选取符合两个标准：（1）单个机械零件检测的时间应在技术规定的时间：以下，则有 t 1/n。（2）基于长度方向的相机视野机械零件前进距离与零件长度的和，则有 A D+D。通过综合分析公式（1）中的参数可以看出，自动化控制技术中相机参数的分辨率可以选择 640480，针对相机设备投入成本较多的情况也可以选择分辨率较高的相机进行使用，帮助提升机械设计制造产品的精准度和效率。（四）自动化检测技术的光电开关选取光电开关是机械设计制造中的重要零部件，同时，相机在进行拍摄时需要由光电开关的性能决定其作用。光电开关的工作原理是在机械零件接触的过程中进行触发以此来接收信号的产生，保证机械制造过程中的相机能够及时读取图片信息。因此，在选择光电开关的过程中，可以直接使用对射式光电开关，通过更正光电开关在检测线上相对时间的方式得到合理的零件拍摄区域位置和大小，同时也能为呈现出最好的拍摄效果奠定基础。图 3 为光电开关布局流程图。通过分析光电开关布局流程图的内部结构可以看出，光电开关在整个相机的最前方，光电开关在零间遮挡奇光路时可以采集光电信号并传输至计算机，从而保证拍摄的图片资料能够呈现出最佳的效果。图 3 光电开关布局流程图四、结语综上所述，新形势背景下自动化控制技术在机械制造生产中有着重要的引导意义，企业应当重视将自动化控制技术应用于自身的机械设计制造当中。通过对理念和技术的革新，使用针对性的自动化控制技术，确保自身生产能够达到自动化标准，从而更好地推动我国机械设计制造企业健康稳定的发展。参考文献：1 尚敏娟.基于人工智能技术的电气自动化控制系统设计研究 J.电子设计工程，2021，29（15）：171-174.2 陈冰红，祝振宇.基于自动化生产线控制网络的 CC-Link总线技术 J.自动化与仪器仪表，2020（02）：43-46.3 高焕.嵌入式电气安全智能监控系统的应用分析评 电气自动化控制技术研究 J.机械设计，2020，37（09）：153-154.