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传感器成了未来工业制造智能化关键的基础元器件

2020年08月05日 09:48 次阅读

随着科技越来越发达,依靠我们自身的感觉器官获取的信息已经难以满足人们生产活动需求。为适应这种情况,就需要传感器。因此可以说,传感器是人类五官的延长,又称之为电五官。

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。

智能设备是指任何一种具有计算处理能力的设备、器械或者机器。功能完备的智能设备必须具备灵敏准确的感知功能、正确的思维与判断功能以及行之有效的执行功能。智能设备是传统电气设备与计算机技术、数据处理技术、控制理论、传感器技术、网络通信技术、电力电子技术等相结合的产物。

传感器是如何让我们所使用的智能设备更加“耳聪目明”呢?

作为人体感官的延伸,传感器成为了人们获取自然和生产领域中信息的重要途径与手段。随着如今全球数字化、网络化、智能化变革浪潮的到来,传感器又被赋予了更多使命。

一、智能手机

智能手机之所以智能,离不开各种各样的智能传感器。现在智能手机中比较常见的智能传感器有距离传感器、光线传感器、重力传感器指纹识别传感器、图像传感器、三轴陀螺仪和电子罗盘等。

比如指纹识别传感器可以采集指纹数据,然后进行快速分析与认证,免去繁琐的密码操作,快速解锁。

二、人工智能/机器人

传感器成了未来工业制造智能化关键的基础元器件

传感器是人工智能最基础的硬件,类似于人类的感觉获取器官。大量的传感器即可实现“感知+控制”,而家庭自动化=感知+控制,这种层面的信息交互与人机交互,还多需人的参与。而人工智能将人类的逻辑大脑赋予机器,实现“感知+思考+执行”,最终上升到这种层次。

例如,家里的空调不单单依靠温湿度传感器进行自我调节,还可以通过家庭成员的识别来自动选择模式,比如风向的调节,针对小孩、老人温度的调节。这些新技术将带来无限大的想象空间,再结合机器增强学习的算法,将提供深度体验。

还有智能机器人使用的关键硬件包括驱动器、减速器和传感器等,智能传感器作为机器人的“五官”,在采集外界信息数据上发挥着重要作用。

三、AR/VR

虚拟现实中的传感设备主要包括两部分:一部分用于人机交互而穿戴于操作者身上的立体头盔显示器、数据手套、数据衣等,另一部分是用于正确感知而设置在现实环境中的各种视觉、听觉、触觉、力觉等。

四、无人机

无人机是当下非常流行的智能硬件,其智能飞控系统的实现需要用到各种智能传感器,包括IMU、MEMS加速度计、电流传感器、倾角传感器和发动机进气流量传感器等。

五、智能穿戴

传感器在可穿戴设备中起到至关重要的作用。因为可穿戴设备最基本的功能就是通过传感器实现运动传感。

以小米手环为例,就用到了ADI的MEMS加速度和心率传感器来实现运动和心率监测;AppleWatch内部除了MEMS加速度计、陀螺仪、MEMS麦克风,还有使用脉搏传感器。

六、智能家居

传感器是智能家居控制系统实现控制的基础,随着技术的发展,越来越多的传感器被用到智能家居系统中。

智能家居传感器是家居中的“眼鼻耳”,因为智能家居首先离不开对居住环境“人性化”的数据采集,也就是说把家居环境中的各种物理量、化学量、生物量转化为可测量的电信号装置与元件。

七、智能汽车/自动驾驶

车联网是物联网发展的重大领域,智能汽车是车联网的核心,正处于高速发展中。在智能汽车时代,主动安全技术成为备受关注的新兴领域,需要改进现有的主动安全系统,比如侧翻(rollover)与稳定性控制(ESC),这就需要MEMS加速度传感器和角速度传感器来感测车身姿态。

八、智慧工业

智能工厂利用物联网技术加强信息管理和服务,掌握产销流程、提高生产过程的可控性、减少生产线上人工的干预、及时正确地采集生产线数据,以合理的安排生产计划与生产进度,并优化供应链。在工业生产领域,传感器应用非常广泛,工业生产各个环节都需要传感器进行监测,并把数据反馈给控制中心,以便对出现异常节点进行及时干预,保证工业生产正常进行。业界普遍认为,新一代的智能传感器是智能工业的“心脏”,它让产品生产流程持续运行,并让工作人员远离生产线和设备,保证人身安全和健康。

MEMS让传感器小型化、智能化,MEMS传感器将在智慧工业时代大有可为。MEMS温度、湿度传感器可用于环境条件的检测,MEMS加速度计可以用来监测工业设备的振动和旋转速度。高精度的MEMS加速度计和陀螺仪可以为工业机器人的导航和转动提供精确的位置信息。

工业制造的智能化,传感器成了关键的基础元器件

智能制造、数字化工厂不该被轻视的传感器的重要性;大力发展并使用国产化传感器,以及提高国产化传感器的可靠性,是智能制造落地的关键路径。

工业制造中有大量的机械装备,从小型设备的到大型的流水线、车间,固定的移动的,存在大量的机械运动,智能制造就首先需要感知这些机械运动,需要加入大量的传感器。智能制造工厂内,大量的机械运动自动化智能化,代替人的劳动,使制造更高效。

传感器未来趋势

据市场研究机构ReportLinker发布的报告(Theglobalsensormarket),预计到2025年全球传感器市场规模将达到1285.6亿美元,在2020-2025年期间,复合年增长率为8.86%。市场较为庞大。因此,相关企业可研发更加智能灵敏的传感器。

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之泛的领域。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。相信不久的将来,传感器技术将会出现一个飞跃,达到与其重要地位相称的新水平。
       责任编辑:pj

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