摘要：数控机床的使用中，传感器技术是一项较为重要的技术，“没有传感器就没有现代科学技术”的观点已为全世界所公认。以传感器为核心的检测系统就像神经和感官一样，近年来，我国机械自动化快速发展，在机电一体化系统中传感器技术使用最为广泛，其能够提高系统的自动化水平，提高控制性能。简要地介绍了传感器技术对机电一体化系统的积极意义，重点提出了传感器技术的运用。
关键词，数控机床；传感器；应用
1前言
机电一体化涉及到机械制造、自动控制等多种技术，而传感器技术是其实现自动化控制的重要一环，它的技术高低对系统的功能起着影响和决定作用。机电一体化系统中最核心的部件就是传感器，同样的传感器技术也是系统的关键技术。传感器在测量部分中能够提高收集参数的准确率和数据获取的速度，有利于测量模块更高效准确地为系统提供科学准确运行的信息，也能够使系统进行自动化检测。
2传感器的分类和发展
2.1传感器的分类
传感器是可以对规定范围内的信息进行感受、接收的器件和装置，它可以对机电一体化系统控制范围内操作环境、操作对象，以及机电一体化系统本身进行检测，使系统有效运行。根据不同的规则，传感器可分为多种类型。根据能量转换规则设计制造的传感器有两种——能量控制型传感器和能量转换型传感器，它们可以在脱离外加电源的情况下，通过能量转化产生的物理效应获取信息；根据被测参量设计制造的传感器有三种——物性参量、机械量参量、热工参量；根据制作材料不同，传感器可分为包括晶体结构、物理性质在内的多种类型；根据工作原理，还可分为生物传感器、物理传感器、化学传感器。传感器在长期的发展过程中，已形成了多个不同特性的种类，适用于多种不同的环境，用途也更为多样，因此可满足不同机电一体化系统的要求，只需结合使用要求合理选择即可。
2.2传感器的研究现状与发展
随着科学技术的不断发展，传感器的研发也随着人类探知领域和空间的不断拓展而变得更为先进，无论是种类、速度，还是在信息处理能力方面，都得到了很大程度的强化，在机电一体化系统中的应用也越来越广。20世纪80年代是传感器发展进入黄金期的重要时刻，各国都投入了大量的人力、财务进行传感器的研发生产工作，并使其成为一个新兴的独立行业，在现代科技领域占据了重要地位。发展到现在，传感器的应用已无处不在，相关的技术也日益完善。业内人士普遍看好传感器行业的发展，并将其列入国家重点开发的行业项目。
3传感器技术在机电一体化系统中的运用
传感器技术所涉及的范围非常广泛，主要是利用物理特性将非电量转换为电量，能够使机电一体化系统达到更高的自动化水平和准确度。
3.1脉冲编码器在数控机床中的典型应用
（1）直线位移测量。编码器在数控机床中用于工作台或刀架的直线位移测量有两种安装方式：一是和伺服电动机同轴联接在一起（称为内装式编码器），伺服电动机再和滚珠丝杠连接，编码器在进给转动链的前端，在半闭环伺服系统中，后者的位置控制精度比前者高。由于增量式光电编码器每转过一个分辨角就发出一个脉冲信号，因此，根据脉冲的数量、传动比及滚珠丝杠螺距即可得出移动部件的直线位移量。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆如某带光电编码器的伺服电动机与滚珠丝杠直联（传动比1：1），光电编码器1024脉冲／r，丝杠螺距8mm，在数控系统伺服中断时间内计脉冲数1024脉冲，则在该时间段里，工作台移动的距离为1／1024r／脉冲×8mm／r×1024脉冲＝8mm。（2）角位移测量。在数控回转工作台中，通过在回转轴末端安装编码器，可直接测量回转工作台的角位移。数控回转工作台与直线轴联动时，可加工空间曲线。在交流电动机变频控制中，与电动机同轴联接的编码器可检测电动机转子磁极相对定子绕组的角度位置，用于变频控制。
3.2机械加工过程中的传感器技术运用
机械加工过程中，步骤繁多需要检测的部分也很多，大致可以分为三个阶段。一是加工前，要对加工设备和配件进行自动化检测，自行判断和调整夹持方向，确定变形情况和夹紧力的大小，保证机械加工过程的正常运行。二是加工过程中，首先要确保产品的精确程度和合格率，对工程中的切削速度、力度、温度、压力等参数严格检测，达到最佳的加工条件。如其中的切削传感器技术，在切削过程中，传感器主要对切削力度的变化、过程中的振幅、声发射以及电击功率进行检测。为了检测切削状态下的稳定性和加工精度的问题，多采用应变式和压电式三向切削力传感器进行测量。三是在加工完毕后，对工件进行检测，以保证产品的合格。检测时会对工件的尺寸、光滑度、形状和圆度等位置公差测量；齿轮等样式的工件，除了以上的检测外，还要增加齿距、导程等的测量。在测量合格后，将检测参数作为下一道工序的选用条件。
3.3数控机床中的传感器技术运用
数控机床就是利用数字信号对机床的运动和加工过程进行控制，将刀具等工具的移动加工信息用数字代码表示。采用数字信号控制加工过程的数控机床，利用传感器可实现对机床刀具与工件之间相对运动的数字化控制，从而使工件加工的尺寸、精度等各项指标满足零件加工要求。在数控机床上的常见的传感器有光电编码器、温度传感器、电流传感器、电压传感器、感应同步器、红外传感等，这些传感器使数控机床可以实现对工件检测位置、直线位移和角位移，以及加工速度、压力、温度等各项数据的有效控制。以压力传感器为例，当机床进行工件加工时，该传感器可检测机床施加于工件的夹紧力，当夹紧力低于设定值导致工件松动时，传感器可以发出报警，并停止加工过程；相反，当夹紧力大于设定值时会导致工件过紧，这时检测系统发出警报，同时刀具停止运行。待相关参数达到设定标准后方能继续工作。不仅如此，压力传感器还可以检测机床切削力的变化，并对机床的润滑、液压、气压系统的油路或气路压力进行检测，如这些数据不在设定值内，传感器就会对控制系统发出故障信号。在数控机床实际运行中，常会发生传动轴振抖的现象，为了解决这种现象，就可以使用光电传感器、超声传感器或红外传感器对传动轴振抖的现象及时检测。事实证明传感器在数控机床机电一体化系统中的应用，有效解决了人工检测效率低下的问题，使故障的检出及排除更为高效。随着数控技术的发展，传感器的应用也会随之提升。
传感器在数控机床的液压系统、气压系统中也被广泛应用，用来检测油路和气路中的压强，当气压值低于标准值时，触点会将故障位置信息传输到数控系统。传感器技术还应用于工业机器人中，安装的传感器主要是视觉传感器和触觉传感器两种。视觉传感器可以识别工业传送带上的机械零件是否完整，可以完成危险材料的装运和自动导航。而触觉传感器则是对零件的孔洞、曲面等因素进行检查。随着机械自动化水平的不断提高，对传感器技术的要求也不断的增加，这就要求发展连续、瞬时检测的传感器。
4结束语
机电一体化系统是未来工业的发展方向，而传感器技术在机电一体化系统中的运用，能够有效的提高系统的自动化和智能化水平，提高工作效率。其主要运用于机械加工、汽车行业、数控机床等机电一体化行业，为生活和工程生产提供便利。
参考文献：
[1]熊建华，李聪.论传感器在数控机床上的应用[J].魅力中国，2016（48）.
[2]李红光，魏协奔，谢跃鹏，等.数控机床振动监测及故障诊断系统研究[J].轻工科技，2016（7）：48-49.
论文作者:李琪
论文发表刊物:《基层建设》2018年第9期
论文发表时间:2018/6/4
标签：传感器论文; 数控机床论文; 系统论文; 工件论文; 机电一体化论文; 编码器论文; 技术论文; 《基层建设》2018年第9期论文;