【導讀】傳感器技術(shù)在機器自動化中扮演著各種重要角色。傳感器在制造過程中提供有關產(chǎn)品的信息、提供有關設備狀況的數(shù)據(jù)以幫助指導維護并防止停機。傳感器還提供有關電動機運動的反饋，以確保準確定位。
傳感器
傳感器可用于確定對象的外部屬性，例如位置，距離和接近度。傳感器還可用于評估諸如溫度和顏色之類的內(nèi)在特性。設計工程師可以在多種傳感器系統(tǒng)中進行選擇。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象，并使用電信號將結(jié)果報告給控制器或驅(qū)動器。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被測設備和傳感器本身的損壞或磨損。需要考慮的關鍵因素包括溫度，環(huán)境光，濕氣，空氣中的微粒，沖擊和振動以及其他污染物。另外，某些傳感器需要金屬靶才能運行。找到一種合適的傳感器解決方案，將有利于達到應用所需的精度，分辨率，壽命和成本目標。
距離測量傳感器
飛行時間測量可用于檢測到對象的距離或其位置。最初，光學飛行時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)。飛行時間的測量也可以使用超聲波傳感器進行。
顏色傳感器
在許多應用中，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)部參考進行比較以獲得結(jié)果。在這些應用中，環(huán)境照明的光的顏色特別重要，因為反射光譜只是所有入射光的一個部分，所以一定要注意。
狀態(tài)監(jiān)測傳感器
現(xiàn)代制造業(yè)將重點在于提升最大化設備工作效率和增加正常運行時間上。狀態(tài)監(jiān)視是實現(xiàn)此目標的重要工具。狀態(tài)數(shù)據(jù)可洞察設備，設施甚至所生產(chǎn)產(chǎn)品的健康，運行和性能。通常包括溫度，壓力，濕度，振動以及電流或電壓等因素。例如，電動機溫度升高可能表示潤滑劑損壞。泵的振動頻譜中出現(xiàn)尖峰可能會突出葉片的腐蝕。電流消耗增加可能表明軸承或齒輪磨損。借助種種反饋，維護團隊可以更有效地發(fā)現(xiàn)和排除故障，并預防可能發(fā)生的故障。
數(shù)據(jù)傳感器
某些應用需要傳送有關正在制造的產(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資產(chǎn)的信息，以進行跟蹤或維護。數(shù)據(jù)傳感器類型包括條形碼，QR碼和RFID標簽。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)相關聯(lián)以導出到維護或管理系統(tǒng)。
標記傳感器
標記傳感器是專用傳感器，設計用于檢測放置在材料上的標準標記，通常用于指導印刷和包裝等操作。該系統(tǒng)也稱為對比度傳感器，與自動化中使用的標準機器視覺系統(tǒng)不同。這些傳感器根據(jù)對比度而不是顏色或圖案來評估。系統(tǒng)將圖像轉(zhuǎn)換為灰度。然后，它將視場中的每個區(qū)域與某個設置的切換閾值進行比較。根據(jù)算法，軟件會尋找高于或低于切換閾值的對比度。標記傳感器通常使用白光LED進行照明，并使用超高速光電傳感器提供數(shù)十微秒的響應時間。
光電傳感器
光電傳感器或光學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)生光信號的發(fā)射器和檢測光信號的接收器（通常是光電二極管）組成。光電傳感器可分為對射型或反射型。反射型光電傳感器可以進一步細分為漫反射型和鏡向反射型。在對射傳感器中，發(fā)射器和接收器放置在目標物體的相對兩側(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。對射光傳感器的檢測往往更準確。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，例如對角線。不利的一面是，它們更難以安裝和對齊。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。當光直接從被測物體的表面反射時，系統(tǒng)可以捕獲吸收光譜，從而提供有關材料的信息。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，則信號強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。反射鏡的設計是用來將足夠的光信號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。根據(jù)應用條件，應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固，經(jīng)濟，易于部署的光學傳感器解決方案。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器件。取而代之的是，將光限制在光纖中，以用于從源到對象的傳輸以及將捕獲的信號返回到接收器。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。光纖使信號源，接收器和電子設備的位置可以安全地遠離不利條件。緊湊的尺寸還可以將傳感器應用于不適合常規(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，它們會受到溫度，偏移，周圍物體以及電源和信號電纜的EMI等因素的強烈影響。
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位置的原理。傳感器中的檢測器線圈會產(chǎn)生一個交流磁場以進行讀出。
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，包括設計用于鋁的版本。傳感器是非接觸式的，它們非常堅固，通常不會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組成。當安裝在被測物體上的磁鐵靠近磁簧開關時，該開關閉合。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。
射頻識別RFID傳感器
系統(tǒng)將數(shù)據(jù)從加標簽的對象傳遞到RFID讀取器。RFID系統(tǒng)由兩部分組成：RFID標簽和RFID閱讀器或詢問器。標簽可以是只讀的，一次寫可以多次讀，或者讀/寫。標簽分為主動，被動或帶電池輔助的被動。無源標簽需要由有源讀出設備發(fā)出的RF信號詢問。讀取設備必須靠近標簽才能成功讀取。帶有電池輔助功能的無源標簽可以發(fā)送更遠距離的數(shù)據(jù)。有源標簽包括電源，以便標簽可以將其數(shù)據(jù)廣播到讀取器。類似地，讀出設備可以分類為有源或無源。通常，無源標簽與有源閱讀器配對，反之亦然。對于涉及更大距離或干擾的應用，有源標簽有源傳感器系統(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)，物體將入射信號反射回接收器。這些類型的傳感器可用于檢測目標物體的存在或不存在。或者，他們可以使用飛行時間計算來測量距離。超聲波傳感器非常堅固。它們在惡劣的條件下（例如污染，沖擊和振動，空氣中的顆粒物等）表現(xiàn)良好。對于大多數(shù)傳感器應用（包括距離測量，液位感應和有無感應），超聲波是一項很好的技術(shù)。不利的一面是它們可能比較昂貴。
