新一代智能传感器在现代工业的应用及发展是怎样的?

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智能传感器现在发展并不成熟,目前比较成熟的就是视觉传感器。

传感器是现代工业自动化的基础,正是由于先进的传感器的不断出现才有了现在工业自动化的不断推陈出新。而智能传感器的出现,更是对未来工业4.0的发展有举足轻重的地位。

因为现在比较成熟的只有视觉传感器,所以我们先讲一下视觉传感器的应用吧。

机器视觉主要分为2d视觉 3d视觉

2d视觉:用工业相机对目标产品进行拍照,然后通过软件进行分析。可以进行二维尺寸测量,或者通过与标准品对比检测瑕疵。

3d视觉:通过激光线扫等方式,对产品进行3维方向上的测量。

目前2d视觉因为价格便宜、检测速度快,所以市场占有率很高,在食品行业、电子行业均有很广泛的应用。而3d视觉动辄10w左右的价格,让它的应用范围比较受限,主要用在一些较大的公司。

在未来的智能制造领域,智能传感器的应用范围将更加广阔。





评科技前沿


如今智能传感器已广泛应用于航天、航海、国防、工农业、医疗和交通等各个领域中。

航空航天:NASA为检测制造航天飞机的材料是否达到使用寿命,需要经常检测运载火箭的舱内设施以及各个关键部件结构的的健康状况,因此在舱身各部分安装传感器接收器,在接收到中央传感器发射的电磁波,将其转换为实时数据并传输到计算机中,计算机利用自身的一套算法处理该数据并实现信息反馈,提供了一种结构健康监测的实现方法。

海洋探测:开发海洋资源的前提是海洋信息的实时收集与检测,随着物联网技术在海洋环境领域的广泛应用,为实现海洋环境实时监测、海洋信息实时采集,海洋信息智能采集成为保证海洋环境监测的基础。

国防军事:军事力量是衡量一国国防实力和综合实力的关键指标,对于国防建设具有重要的作用。作为军事力量的重要组成部分,武器系统的性能决定了军事队伍作战的成败,在武器系统中引入智能传感器不仅能够实时监测战场形势变化从而及时调整侦察和作战计划,而且可以通过应用各类微小传感装置实现隐蔽性监视,为摧毁敌人目标点和攻击武装力量奠定技术和环境基础。

工业生产:利用传统的传感器无法对某些产品质量指标(例如,黏度、硬度、表面光洁度、成分、颜色及味道等)进行快速直接测量并在线控制。而利用智能传感器可直接测量与产品质量指标有函数关系的生产过程中的某些量(如温度、压力、流量等),利用神经网络或专家系统技术建立的数学模型进行计算,可推断出产品的质量。

智慧农业:智慧农业是现代农业发展的高级阶段,涉及到应用传感和测量技术、自动控制技术、计算机与通信技术等智能信息技术,依托安置在农产品种植区的各个传感器节点和通信网络,实施监测农业生产的田间智慧种植数据,实现可视化管理、智能预警等,因此传感器技术是现代农业发展的一项关键技术。

生物医学:在生物医学领域中,传感器作为核心部件被应用到了众多的检测仪器中,关乎到人体健康往往对医用传感器有更高要求,不仅对其精确度、可靠性、抗干扰性,同时在传感器的体积、重量等外部特性上也有其特殊的要求,因此传感器在医学中的应用在一定程度上反映了传感器的发展水平。随着可穿戴式、可植入式微型智能传感器逐渐面世,医学检测仪器的发展有了里程碑式的飞跃。

智能交通:智能交通产品中对传感器的应用首推自动驾驶,由于汽车车体本身空间有限,普通的传感器难以满足时代提出的新需求,这时候智能传感器的优势便凸显出来。相较于传统传感器,智能传感器不仅可实现精准的数据采集,而且能将成本控制在一定范围内。另外,其自动化能力以及多样化功能也为智能传感器加分不少。

智能传感器除了在上述的领域中广泛应用,在某些细分领域也担当着重要角色,比如振动监测、倾角监测,通过运用现代智能传感器联网技术在数字化智能传感器中的应用使其在使用过程中与上位机实现无线连接、远程测控,实现分布式无人值守在线监测。

数字化智能传感器:数字化智能传感器具备以下几个优点、功能:1、通过高精度数字传感器配合软件技术可实现高精度的信息采集;2、具有一定的编程自动化能力;3、搭载不同的数字传感器模块可实现压力、振动、温度、速度、倾角等多种不同的数据采集分析功能;4、可实现无线远程跨地域测控;5、可靠性高,能适应各种恶劣环境。

功能及特点:

1、 通过搭载不同功能的数字传感器模块可实现倾角、三向速度、加速度等多种不同的物理参数采集分析功能;

2、 数字化智能传感器集成度高,小巧便携,实现数据采集、分析功能于一体,无需再搭配分析仪;

3、 内置GPS模块,具备自动定位功能,支持分布式同步测量;

4、 内置wifi模块,支持数百支传感器智能传感器;

5、 自适应环境噪声,自动设置触发条件;

6、 高强度分子材料+合金材料,防水防尘,适应外场恶劣环境;

7、 全套应用软件,无需二次开发;

8、 智能云支持,可通过4G/5G通信,可实现远程跨地域测控。

应用场景:

1、 工业精确制造、城市工程、爆破工程、交通工程、军工试验等领域的生产作业和试验现场;

2、 精密机床、发电机组、卷烟机、特种设备等大型机电设备与旋转机械的振动监测;

3、 汽车、飞机等振动试验参数测试;

4、 桥梁、隧道等重型运输监测和施工监测;

5、 爆破工程的冲击与振动监测和安全评价等

配图:


拓普测控


传感器是一种检测装置。其英文名为transducer/sensor。“sensor”的词根为“sense”,是“感觉、感知”的意思。从中英文的命名上来看,传感器是一种感应元件,是将感受到的被测量信息,按一定规律转换成为电信号或其他所需形式的信息输出,以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。因此,传感器通常包括敏感元件和转换元件。

在现代工业中,传感器的作用不可小觑,甚至可以说举足轻重。新技术革命的到来,世界开始进入信息时代。在利用信息的过程中,首先要解决的就是要获取准确可靠的信息,而传感器是获取自然和生产领域中信息的主要途径与手段。

在现代工业生产尤其是自动化生产过程中,要用各种传感器来监视和控制生产过程中的各个参数,使设备工作在正常状态或最佳状态,并使产品达到最好的质量。因此可以说,没有众多的优良的传感器,现代化生产也就失去了基础。

在基础学科研究中,传感器更具有突出的地位。现代科学技术的发展,进入了许多新领域:例如在宏观上要观察上千光年的茫茫宇宙,微观上要观察小到fm的粒子世界,纵向上要观察长达数十万年的天体演化,短到毫秒的瞬间反应等。此外,还出现了对深化物质认识、开拓新能源、新材料等具有重要作用的各种极端技术研究,如超高温、超低温、超高压、超高真空、超强磁场、超弱磁场等等。显然,要获取大量人类感官无法直接获取的信息,没有相适应的传感器是不可能的。许多基础科学研究的障碍,首先就在于对象信息的获取存在困难,而一些新机理和高灵敏度的检测传感器的出现,往往会导致该领域内的突破。一些传感器的发展,往往是一些边缘学科开发的先驱。

现如今,传感器早已渗透到诸如工业生产、宇宙开发、海洋探测、环境保护、资源调查、医学诊断、生物工程、甚至文物保护等等极其广泛的领域。可以毫不夸张地说,从茫茫的太空,到浩瀚的海洋,以至各种复杂的工程系统,几乎每一个现代化项目,都离不开各种各样的传感器。

由此可见,传感器技术在发展经济、推动社会进步方面的重要作用,是十分明显的。世界各国都十分重视这一领域的发展。我们相信,传感器技术将会出现一个又一个技术的突破,助力社会各领域的发展。







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