【導(dǎo)讀】傳感器技術(shù)在機(jī)器自動(dòng)化中扮演著各種重要角色。傳感器在制造過程中提供有關(guān)產(chǎn)品的信息、提供有關(guān)設(shè)備狀況的數(shù)據(jù)以幫助指導(dǎo)維護(hù)并防止停機(jī)。傳感器還提供有關(guān)電動(dòng)機(jī)運(yùn)動(dòng)的反饋，以確保準(zhǔn)確定位。
傳感器
傳感器可用于確定對(duì)象的外部屬性，例如位置，距離和接近度。傳感器還可用于評(píng)估諸如溫度和顏色之類的內(nèi)在特性。設(shè)計(jì)工程師可以在多種傳感器系統(tǒng)中進(jìn)行選擇。在這里，我們來簡單看看一些最常見的情況。
有/無傳感器
有/無傳感器使用非接觸技術(shù)來檢測是否存在感興趣的對(duì)象，并使用電信號(hào)將結(jié)果報(bào)告給控制器或驅(qū)動(dòng)器。由于這些傳感器是非接觸式的，因此可以最大程度地減少對(duì)被測設(shè)備和傳感器本身的損壞或磨損。需要考慮的關(guān)鍵因素包括溫度，環(huán)境光，濕氣，空氣中的微粒，沖擊和振動(dòng)以及其他污染物。另外，某些傳感器需要金屬靶才能運(yùn)行。找到一種合適的傳感器解決方案，將有利于達(dá)到應(yīng)用所需的精度，分辨率，壽命和成本目標(biāo)。
距離測量傳感器
飛行時(shí)間測量可用于檢測到對(duì)象的距離或其位置。最初，光學(xué)飛行時(shí)間測量需要基于激光的傳感器。現(xiàn)在很多制造商已經(jīng)開發(fā)了基于LED的系統(tǒng)。飛行時(shí)間的測量也可以使用超聲波傳感器進(jìn)行。
顏色傳感器
在許多應(yīng)用中，顏色檢測非常重要。顏色傳感器提供了定量方法，可以分析從標(biāo)簽到紡織品到油漆的多種顏色。顏色傳感器分析從表面反射的光的光譜含量，并將其與內(nèi)部參考進(jìn)行比較以獲得結(jié)果。在這些應(yīng)用中，環(huán)境照明的光的顏色特別重要，因?yàn)榉瓷涔庾V只是所有入射光的一個(gè)部分，所以一定要注意。
狀態(tài)監(jiān)測傳感器
現(xiàn)代制造業(yè)將重點(diǎn)在于提升最大化設(shè)備工作效率和增加正常運(yùn)行時(shí)間上。狀態(tài)監(jiān)視是實(shí)現(xiàn)此目標(biāo)的重要工具。狀態(tài)數(shù)據(jù)可洞察設(shè)備，設(shè)施甚至所生產(chǎn)產(chǎn)品的健康，運(yùn)行和性能。通常包括溫度，壓力，濕度，振動(dòng)以及電流或電壓等因素。例如，電動(dòng)機(jī)溫度升高可能表示潤滑劑損壞。泵的振動(dòng)頻譜中出現(xiàn)尖峰可能會(huì)突出葉片的腐蝕。電流消耗增加可能表明軸承或齒輪磨損。借助種種反饋，維護(hù)團(tuán)隊(duì)可以更有效地發(fā)現(xiàn)和排除故障，并預(yù)防可能發(fā)生的故障。
數(shù)據(jù)傳感器
某些應(yīng)用需要傳送有關(guān)正在制造的產(chǎn)品的信息。例如，在汽車裝配線上，可以使用數(shù)據(jù)傳感器讀取訂單的規(guī)格，以從生產(chǎn)線上自動(dòng)的選擇客戶訂制的裝飾和顏色。數(shù)據(jù)傳感器還可以提供有關(guān)資產(chǎn)的信息，以進(jìn)行跟蹤或維護(hù)。數(shù)據(jù)傳感器類型包括條形碼，QR碼和RFID標(biāo)簽。可以讀取數(shù)據(jù)并將其保存到控制器，然后可以將其顯示在HMI上，用于制造操作，或與傳感器數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)以導(dǎo)出到維護(hù)或管理系統(tǒng)。
標(biāo)記傳感器
標(biāo)記傳感器是專用傳感器，設(shè)計(jì)用于檢測放置在材料上的標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)記，通常用于指導(dǎo)印刷和包裝等操作。該系統(tǒng)也稱為對(duì)比度傳感器，與自動(dòng)化中使用的標(biāo)準(zhǔn)機(jī)器視覺系統(tǒng)不同。這些傳感器根據(jù)對(duì)比度而不是顏色或圖案來評(píng)估。系統(tǒng)將圖像轉(zhuǎn)換為灰度。然后，它將視場中的每個(gè)區(qū)域與某個(gè)設(shè)置的切換閾值進(jìn)行比較。根據(jù)算法，軟件會(huì)尋找高于或低于切換閾值的對(duì)比度。標(biāo)記傳感器通常使用白光LED進(jìn)行照明，并使用超高速光電傳感器提供數(shù)十微秒的響應(yīng)時(shí)間。
光電傳感器
光電傳感器或光學(xué)傳感器利用與被測物體相互作用引起的光束變化。光電傳感器由產(chǎn)生光信號(hào)的發(fā)射器和檢測光信號(hào)的接收器（通常是光電二極管）組成。光電傳感器可分為對(duì)射型或反射型。反射型光電傳感器可以進(jìn)一步細(xì)分為漫反射型和鏡向反射型。在對(duì)射傳感器中，發(fā)射器和接收器放置在目標(biāo)物體的相對(duì)兩側(cè)。光束要么穿過探測器，要么被阻擋。這種類型的配置適合于檢測組件的存在或不存在，或檢查其位置。對(duì)射光傳感器的檢測往往更準(zhǔn)確。它們使用非常窄的光束，并具有很高的信噪比。它們可以用于多種位置，例如對(duì)角線。不利的一面是，它們更難以安裝和對(duì)齊。它們需要發(fā)射器和接收器的空間，從而增加了占位面積。在反射模式下，發(fā)射器和接收器位于對(duì)象的同一側(cè)，位于同一位置或彼此直接相鄰。光從發(fā)射端發(fā)射，從被測物體反射回接收端。當(dāng)光直接從被測物體的表面反射時(shí)，系統(tǒng)可以捕獲吸收光譜，從而提供有關(guān)材料的信息。或者，傳感器可以簡單地記錄物體的存在或不存在。更復(fù)雜的版本可以測量距離甚至速度。如果被測物表面是高度散射的，則信號(hào)強(qiáng)度可能不足以被檢測到。在這些情況下，鏡反射傳感器可能是更好的解決方案。反射鏡的設(shè)計(jì)是用來將足夠的光信號(hào)直接反射回檢測器的反射組件。光電傳感器可以包含LED，漫射源或激光源（例如發(fā)光二極管）。可用于距離測量，物體檢測和接近感應(yīng)。根據(jù)應(yīng)用條件，應(yīng)使用特定的顏色或光譜帶來優(yōu)化結(jié)果。
光纖傳感器
光纖傳感器一般是堅(jiān)固，經(jīng)濟(jì)，易于部署的光學(xué)傳感器解決方案。與傳統(tǒng)的光電傳感器一樣，它們包括發(fā)射器和接收器。與常規(guī)系統(tǒng)不同，它們不使用自由空間光學(xué)器件。取而代之的是，將光限制在光纖中，以用于從源到對(duì)象的傳輸以及將捕獲的信號(hào)返回到接收器。光纖傳感器在惡劣的環(huán)境（例如高溫或高污染）中特別有用。光纖使信號(hào)源，接收器和電子設(shè)備的位置可以安全地遠(yuǎn)離不利條件。緊湊的尺寸還可以將傳感器應(yīng)用于不適合常規(guī)傳感器空間的區(qū)域。
電容式傳感器
電容傳感器檢測傳感器端和目標(biāo)物體之間的電容變化。電容值隨檢測物體的大小和距離而變化。這類傳感器是簡單且固態(tài)的。它們可用于金屬物體，樹脂，液體和粉末。不利的一面是，它們會(huì)受到溫度，偏移，周圍物體以及電源和信號(hào)電纜的EMI等因素的強(qiáng)烈影響。
電感式傳感器
電感傳感器基于電渦流可以檢測被測體和傳感器探頭端面相對(duì)位置的原理。傳感器中的檢測器線圈會(huì)產(chǎn)生一個(gè)交流磁場以進(jìn)行讀出。
電渦流傳感器只能與金屬物體一起使用。存在各種類型的電渦流傳感器，包括設(shè)計(jì)用于鋁的版本。傳感器是非接觸式的，它們非常堅(jiān)固，通常不會(huì)滲入油和灰塵等污染物。不利之處在于它們僅限于金屬，主要是黑色金屬。
磁性傳感器
磁性接近傳感器由受磁鐵控制的舌簧開關(guān)組成。當(dāng)安裝在被測物體上的磁鐵靠近磁簧開關(guān)時(shí)，該開關(guān)閉合。磁性接近傳感器不受EMI的影響。它們也不受油和灰塵等污染物的影響。
射頻識(shí)別RFID傳感器
系統(tǒng)將數(shù)據(jù)從加標(biāo)簽的對(duì)象傳遞到RFID讀取器。RFID系統(tǒng)由兩部分組成：RFID標(biāo)簽和RFID閱讀器或詢問器。標(biāo)簽可以是只讀的，一次寫可以多次讀，或者讀/寫。標(biāo)簽分為主動(dòng)，被動(dòng)或帶電池輔助的被動(dòng)。無源標(biāo)簽需要由有源讀出設(shè)備發(fā)出的RF信號(hào)詢問。讀取設(shè)備必須靠近標(biāo)簽才能成功讀取。帶有電池輔助功能的無源標(biāo)簽可以發(fā)送更遠(yuǎn)距離的數(shù)據(jù)。有源標(biāo)簽包括電源，以便標(biāo)簽可以將其數(shù)據(jù)廣播到讀取器。類似地，讀出設(shè)備可以分類為有源或無源。通常，無源標(biāo)簽與有源閱讀器配對(duì)，反之亦然。對(duì)于涉及更大距離或干擾的應(yīng)用，有源標(biāo)簽有源傳感器系統(tǒng)可能是最佳選擇。
超聲波傳感器
超聲波傳感器使用超聲波來計(jì)算檢測端面到物體的距離或記錄物體的存在。超聲波傳感器可以在透射或反射模式下運(yùn)行。在反射模式下，源和接收器位于被測物體的同一側(cè)，物體將入射信號(hào)反射回接收器。這些類型的傳感器可用于檢測目標(biāo)物體的存在或不存在。或者，他們可以使用飛行時(shí)間計(jì)算來測量距離。超聲波傳感器非常堅(jiān)固。它們在惡劣的條件下（例如污染，沖擊和振動(dòng)，空氣中的顆粒物等）表現(xiàn)良好。對(duì)于大多數(shù)傳感器應(yīng)用（包括距離測量，液位感應(yīng)和有無感應(yīng)），超聲波是一項(xiàng)很好的技術(shù)。不利的一面是它們可能比較昂貴。
