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新工業(yè)戰(zhàn)場看傳感器技術(shù)如何制勝
2014-07-23
在新的產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)環(huán)境下，工業(yè)領(lǐng)域的結(jié)構(gòu)演變和調(diào)整正成為新的經(jīng)濟(jì)增長動力，特別是在作為先進(jìn)制造業(yè)代表的德國提出工業(yè)4.0的概念之后，“智能工業(yè)”與“智能生產(chǎn)”正成為帶動產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級的重要推動力。在這里面需要重點(diǎn)解決的是如何將資源、信息、物品和人進(jìn)行互聯(lián)，這需要以信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)字化制造技術(shù)應(yīng)用為重點(diǎn)，并依托傳感器技術(shù)為基礎(chǔ)，打造全面而先進(jìn)的系統(tǒng)架構(gòu)。下文則主要解讀在新工業(yè)發(fā)展背景下，傳感器技術(shù)的發(fā)展原動力及應(yīng)用前景。
工業(yè)用傳感器能夠測量或感知特定物體的狀態(tài)和變化，并轉(zhuǎn)化為可傳輸、可處理、可存儲的電子信號或其他形式信息。工業(yè)用傳感器是實(shí)現(xiàn)工業(yè)自動檢測和自動控制的首要環(huán)節(jié)，在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)尤其是自動化生產(chǎn)過程中，要用各種傳感器來監(jiān)視和控制生產(chǎn)過程中的各個(gè)參數(shù)，使設(shè)備工作在正常狀態(tài)或最佳狀態(tài)，并使產(chǎn)品達(dá)到最好的質(zhì)量。甚至我們可以說，沒有眾多質(zhì)優(yōu)價(jià)廉的工業(yè)傳感器，就沒有現(xiàn)代化工業(yè)的生產(chǎn)體系，更別談工業(yè)4.0體系的構(gòu)建。
在工業(yè)自動控制系統(tǒng)中，傳感器處系統(tǒng)之首，其作用相當(dāng)于系統(tǒng)感受器官，能快速、精確地獲取信息并能經(jīng)受嚴(yán)酷環(huán)境考驗(yàn)，是自動控制系統(tǒng)達(dá)到高水平的保證。如缺少這些傳感器對系統(tǒng)狀態(tài)和對信息精確而可靠的自動檢測，系統(tǒng)的信息處理、控制決策等功能就無法談及和實(shí)現(xiàn)。比如工業(yè)機(jī)器人之所以能夠準(zhǔn)確操作，是因?yàn)樗軌蛲ㄟ^各種傳感器來準(zhǔn)確感知自身、操作對象及作業(yè)環(huán)境的狀態(tài)，包括：其自身狀態(tài)信息的獲取通過內(nèi)部傳感器（位置、位移、速度、加速度等）來完成，操作對象與外部環(huán)境的感知通過外部傳感器來實(shí)現(xiàn)，這個(gè)過程非常重要，足以為機(jī)器人控制提供反饋信息。所以，傳感器技術(shù)在很大程度上影響和決定著工業(yè)自動控制系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)。
而在智能制造業(yè)的未來，對人機(jī)交互技術(shù)、機(jī)器視覺技術(shù)都有更高的要求，這些都必須要依靠傳感器技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。相對于傳統(tǒng)制造工業(yè)，以智能工廠為代表的未來智能制造業(yè)是一種理想的生產(chǎn)系統(tǒng)，能夠智能編輯產(chǎn)品特性、成本、物流管理、安全、信賴性、時(shí)間以及可持續(xù)性等要素。而信息技術(shù)與傳感技術(shù)，則是支撐工業(yè)智能化的重要支點(diǎn)。如今，作為現(xiàn)代信息技術(shù)的重要支柱之一的傳感器技術(shù)，已成為工業(yè)領(lǐng)域在高新技術(shù)發(fā)展方面爭奪的一個(gè)制高點(diǎn)。
伴隨著半導(dǎo)體器件技術(shù)和集成電路技術(shù)的快速發(fā)展，各種先進(jìn)的傳感器產(chǎn)品被越來越多地應(yīng)用于工業(yè)控制的各個(gè)領(lǐng)域。有統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，預(yù)計(jì)未來五年，國內(nèi)傳感器市場平均銷售增長率將達(dá)31%。本土傳感器需求規(guī)?？焖僭鲩L的主要?jiǎng)恿碜杂诠I(yè)電子設(shè)備和汽車電子、通信電子、消費(fèi)電子和專用電子設(shè)備等。工業(yè)電子設(shè)備則是電子信息產(chǎn)業(yè)中增長最快的行業(yè)，也是傳感器應(yīng)用最多的領(lǐng)域，如測量各種工藝變量、電子特性和物理量，以及傳統(tǒng)的運(yùn)動/定位等。
工業(yè)用傳感器能夠測量或感知特定物體的狀態(tài)和變化，并轉(zhuǎn)化為可傳輸、可處理、可存儲的電子信號或其他形式信息。工業(yè)用傳感器是實(shí)現(xiàn)工業(yè)自動檢測和自動控制的首要環(huán)節(jié)，在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)尤其是自動化生產(chǎn)過程中，要用各種傳感器來監(jiān)視和控制生產(chǎn)過程中的各個(gè)參數(shù)，使設(shè)備工作在正常狀態(tài)或最佳狀態(tài)，并使產(chǎn)品達(dá)到最好的質(zhì)量。甚至我們可以說，沒有眾多質(zhì)優(yōu)價(jià)廉的工業(yè)傳感器，就沒有現(xiàn)代化工業(yè)的生產(chǎn)體系，更別談工業(yè)4.0體系的構(gòu)建。
在工業(yè)自動控制系統(tǒng)中，傳感器處系統(tǒng)之首，其作用相當(dāng)于系統(tǒng)感受器官，能快速、精確地獲取信息并能經(jīng)受嚴(yán)酷環(huán)境考驗(yàn)，是自動控制系統(tǒng)達(dá)到高水平的保證。如缺少這些傳感器對系統(tǒng)狀態(tài)和對信息精確而可靠的自動檢測，系統(tǒng)的信息處理、控制決策等功能就無法談及和實(shí)現(xiàn)。比如工業(yè)機(jī)器人之所以能夠準(zhǔn)確操作，是因?yàn)樗軌蛲ㄟ^各種傳感器來準(zhǔn)確感知自身、操作對象及作業(yè)環(huán)境的狀態(tài)，包括：其自身狀態(tài)信息的獲取通過內(nèi)部傳感器（位置、位移、速度、加速度等）來完成，操作對象與外部環(huán)境的感知通過外部傳感器來實(shí)現(xiàn)，這個(gè)過程非常重要，足以為機(jī)器人控制提供反饋信息。所以，傳感器技術(shù)在很大程度上影響和決定著工業(yè)自動控制系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)。
而在智能制造業(yè)的未來，對人機(jī)交互技術(shù)、機(jī)器視覺技術(shù)都有更高的要求，這些都必須要依靠傳感器技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。相對于傳統(tǒng)制造工業(yè)，以智能工廠為代表的未來智能制造業(yè)是一種理想的生產(chǎn)系統(tǒng)，能夠智能編輯產(chǎn)品特性、成本、物流管理、安全、信賴性、時(shí)間以及可持續(xù)性等要素。而信息技術(shù)與傳感技術(shù)，則是支撐工業(yè)智能化的重要支點(diǎn)。如今，作為現(xiàn)代信息技術(shù)的重要支柱之一的傳感器技術(shù)，已成為工業(yè)領(lǐng)域在高新技術(shù)發(fā)展方面爭奪的一個(gè)制高點(diǎn)。
伴隨著半導(dǎo)體器件技術(shù)和集成電路技術(shù)的快速發(fā)展，各種先進(jìn)的傳感器產(chǎn)品被越來越多地應(yīng)用于工業(yè)控制的各個(gè)領(lǐng)域。有統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，預(yù)計(jì)未來五年，國內(nèi)傳感器市場平均銷售增長率將達(dá)31%。本土傳感器需求規(guī)?？焖僭鲩L的主要?jiǎng)恿碜杂诠I(yè)電子設(shè)備和汽車電子、通信電子、消費(fèi)電子和專用電子設(shè)備等。工業(yè)電子設(shè)備則是電子信息產(chǎn)業(yè)中增長最快的行業(yè)，也是傳感器應(yīng)用最多的領(lǐng)域，如測量各種工藝變量、電子特性和物理量，以及傳統(tǒng)的運(yùn)動/定位等。
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