進(jìn)入智能互聯(lián)時(shí)代，5G、大數(shù)據(jù)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等新技術(shù)正在為工程機(jī)械的數(shù)字化、智能化發(fā)展賦能。本文重點(diǎn)介紹了西克為工程機(jī)械行業(yè)智能化轉(zhuǎn)型而開發(fā)的多款傳感器產(chǎn)品。

　　文/德國西克SICK

　　工程機(jī)械是裝備工業(yè)的重要組成部分。概括地說，凡土石方施工工程、路面建設(shè)與養(yǎng)護(hù)、流動(dòng)式起重裝卸作業(yè)和各種建筑工程所需的綜合性機(jī)械化施工工程所必需的機(jī)械裝備，稱為工程機(jī)械。

　　進(jìn)入智能互聯(lián)時(shí)代，5G、大數(shù)據(jù)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等新技術(shù)正在為工程機(jī)械的數(shù)字化、智能化發(fā)展賦能。因此，讓數(shù)字化滲透到產(chǎn)品的各個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，讓機(jī)械設(shè)備與零部件、整機(jī)之間共享數(shù)據(jù)并實(shí)現(xiàn)交互，將成為工程機(jī)械產(chǎn)品未來的重要發(fā)展方向。

　　SICK傳感器在移動(dòng)自動(dòng)化MA行業(yè)三類典型應(yīng)用有：

　　l 通用編碼器：接近開關(guān)、通用編碼器/傾角傳感器、壓力開關(guān)、液位傳感器等;

　　l 高端防護(hù)類傳感器：超聲波、激光掃描器、微波雷達(dá)、3D視覺防護(hù)、SICK系統(tǒng)類防護(hù)套裝;

　　l MA專用編碼器：磁質(zhì)伸縮MAX48系列。

　　1傾角傳感器TMS88D/TMM88D

　　TMS/TMM88是傾角傳感器，通過地球重力測(cè)量目標(biāo)物體的傾角率，將運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的傳感器。

　　內(nèi)置MEMS芯片，MEMS技術(shù)又稱微機(jī)電系統(tǒng)，內(nèi)部一個(gè)“微團(tuán)塊”懸于一個(gè)高靈敏度的支撐構(gòu)件力，傾角傳感器的轉(zhuǎn)動(dòng)會(huì)引起團(tuán)塊發(fā)生位移，團(tuán)塊與支撐構(gòu)件之間的電容值改變，電容值=介電常數(shù)*面積÷距離，從電容值的變化可以計(jì)算初傾斜量的大小。

　　產(chǎn)品應(yīng)用：

　　l 傾角傳感器安裝在機(jī)械臂，檢測(cè)吊臂及車體水平狀態(tài)，以防止因負(fù)載過重或者不平穩(wěn)造成傾覆;

　　l 傾角傳感器用于測(cè)量起重機(jī)的傾斜角度，以便對(duì)作業(yè)的地段的傾斜值進(jìn)行測(cè)量，從而將車體調(diào)節(jié)到水平狀態(tài);

　　l 傾角傳感器監(jiān)控車輛的傾斜角度，防止傾倒或者劇烈抖動(dòng)。

　　產(chǎn)品概覽：

　　l 基于 6 軸 IMU 的單軸 (360°) 和雙軸 (+/-90°) 傾角傳感器;

　　l 智能傳感器融合過濾器λ，動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)中仍然能高度準(zhǔn)確測(cè)量;

　　l 接口：CANopen、SAE J1939;

　　l 可利用 PGT-12-Pro 配置參數(shù);

　　l 溫度范圍：?40°C ~ +80°C;

　　l 抗沖擊性：100 g;

　　l 外殼防護(hù)等級(jí) IP67/69。

　　客戶收益：

　　l 雙軸傾角測(cè)量，免除相互干擾;

　　l 360°全覆蓋單軸角度測(cè)量，零點(diǎn)可參數(shù)化;

　　l 高效的創(chuàng)新傳感器融合算法確保高信號(hào)質(zhì)量與快速響應(yīng)時(shí)間;

　　l 通過訪問加速度傳感器與回轉(zhuǎn)儀的原始數(shù)據(jù)，進(jìn)一步拓展應(yīng)用可能性;

　　l 憑借全澆注成型的電子裝置和高外殼防護(hù)等級(jí)，可用于惡劣的條件;

　　l 通過 CANopen 或 SAE J1939 及可用PGT-12-Pro編程器靈活配置。

圖1 TMS/TMM88傾角傳感器

　　2磁滯位移編碼器Max48

　　磁滯位移編碼器基于磁滯伸縮原理，通過計(jì)算信號(hào)到達(dá)定位磁環(huán)再返回的時(shí)間得出：時(shí)間 x 速度 = 距離/位置。

　　磁滯位移編碼器主要被應(yīng)用在伸縮式的機(jī)械設(shè)備，如：挖掘機(jī)、液壓設(shè)備等。

　　這類編碼器被安裝于油缸，定位磁環(huán)固定在活塞，傳感器本體固定在油缸底部。油缸內(nèi)構(gòu)造如圖2所示，圖中：

　　①油缸加工：埋頭孔油缸底部和鉆孔活塞桿

　?、贛AX48外殼安裝到油缸底部

　?、蹖⒋盆F放入活塞

　?、軐鞲衅鞯哪蛪汗懿迦氲交钊麠U

　?、莅惭bM12連接器(IP69K)

　　應(yīng)用場(chǎng)景：

　?、俎r(nóng)業(yè)

　　? 拖拉機(jī)、聯(lián)合收割機(jī)

　　? 轉(zhuǎn)向起重壓實(shí)單位

　?、诮ㄖC(jī)械

　　? 挖掘機(jī)、推土機(jī)、輪式裝載機(jī)、平地機(jī)

　　? 轉(zhuǎn)向，動(dòng)臂，傾斜和升降油缸

　?、畚锪习徇\(yùn)、物流

　　? 移動(dòng)式起重機(jī)、伸臂堆垛機(jī)、集裝箱叉車

　　? 支腿油缸、升降和傾斜油缸、轉(zhuǎn)向

　　④市政車輛

　　? 垃圾車、消防車、道路服務(wù)

　　? 升降油缸、支腿、轉(zhuǎn)向

　?、輽C(jī)場(chǎng)地面處理

　　? 推回拖拉機(jī)、集裝箱裝載機(jī)

　　? 升降缸、轉(zhuǎn)向和支架裝置

　　產(chǎn)品特點(diǎn)及客戶收益：

　　l 非接觸式位置測(cè)量，無懼磨損，長期穩(wěn)定可靠;

　　l 長度從50mm到2500mm，滿足絕大部分應(yīng)用場(chǎng)景;

　　l 可以靈活定制長度，以1mm為單位，為客戶提供節(jié)省空間的方案;

　　l 溫度范圍-30°到95°C，符合工程機(jī)械戶外苛刻的應(yīng)用場(chǎng)景;

　　l 尺寸及安裝和現(xiàn)有競(jìng)爭對(duì)手兼容，方便替換。

圖2 油缸內(nèi)構(gòu)造

圖3 Max48磁滯位移編碼器

　　3拉線編碼器BCG/BTF

　　拉線編碼器=拉線盒 + 編碼器。編碼器內(nèi)部碼盤刻有光柵孔，LED光穿過光柵孔由接收器接受，轉(zhuǎn)換成電信號(hào)脈沖輸出。比如碼盤一周有360個(gè)光柵孔，那么每輸出一個(gè)脈沖，就代表旋轉(zhuǎn)了1度。

　　SICK拉線編碼器提供兩種方案：

　　①BCG/PFG經(jīng)濟(jì)型拉線編碼器 ——適用于室內(nèi)或一般用途;

　?、贐TF/PRF增強(qiáng)型拉線編碼器——適用于戶外或惡劣工況。

　　這類編碼器特點(diǎn)有：

　　? 輸出高度/寬度信息;

　　? 具備增量、模擬量或總線接口;

　　? 信號(hào)通過脈沖或總線接入PLC。

　　產(chǎn)品應(yīng)用：拉線編碼器可用于吊臂的伸縮測(cè)量、拉線編碼器用于測(cè)量鉆頭的深度、移動(dòng)式起重機(jī)上用于定位支座和吊臂。

　　產(chǎn)品特點(diǎn)：

　　l 測(cè)量長度：1.25 m—10 m;

　　l 模塊化測(cè)量系統(tǒng)，配備多種接口和測(cè)量長度;

　　l 外殼小巧 (55 mm—90 mm)，測(cè)量鼓集成配備彈簧;

　　l 輕巧的塑料外殼，并可抵抗沖擊和溫度影響;

　　l 編碼器模擬信號(hào)接口配備示教功能。

　　客戶收益：

　　l 外形短小，可節(jié)約空間和成本;

　　l 采用絕對(duì)值型模擬量輸出，可使用成本效益高的接口;

　　l 易于安裝;

　　l 集成多個(gè)接口和測(cè)量長度;

　　l 提供先進(jìn)的編程選項(xiàng)，無需多種型號(hào)設(shè)備，可節(jié)約成本，減少儲(chǔ)存量。

　　BTF/PRF增強(qiáng)型拉線編碼器產(chǎn)品的特點(diǎn)包括：

　　l 測(cè)量長度：2 m—50 m;

　　l 模塊化測(cè)量系統(tǒng)，配備多種接口和測(cè)量長度;

　　l 系統(tǒng)異常堅(jiān)固(集成防塵刷);

　　l 高質(zhì)量繞線裝置和拉線盒;

　　l 外殼防護(hù)等級(jí)高;

　　l 抗沖擊和抗振動(dòng)性能高;

　　l 分辨率高;

　　l 可利用外部附件擴(kuò)展性能。

　　客戶收益：

　　l 適用于惡劣環(huán)境的可靠解決方案;

　　l 采用堅(jiān)固的工業(yè)級(jí)外殼，使用壽命長;

　　l 無需準(zhǔn)確的鋪設(shè)線性導(dǎo)軌安裝快速便捷;

　　l 集成和維護(hù)成本低;

　　l 可定制選項(xiàng)，節(jié)約儲(chǔ)存成本。

圖4 BCG/PFG經(jīng)濟(jì)型拉線編碼器

圖5 BTF/PRF增強(qiáng)型拉線編碼器