力傳感器的發(fā)展趨勢分析

　　多軸無線稱重傳感器和數(shù)字技術(shù)已經(jīng)改變了力傳感器的面貌。

　　直到大約10年前，力測試和測量行業(yè)還相當(dāng)缺乏想象力——它已經(jīng)開發(fā)了一種標(biāo)準(zhǔn)的方式來構(gòu)建模擬稱重傳感器、扭矩傳感器和其他設(shè)備，并且它已經(jīng)工作了很多年。然而，隨著大多數(shù)其他技術(shù)世界的進(jìn)步，大數(shù)據(jù)改變了工程師和制造商的工作方式，這種古老的力測量模擬技術(shù)顯得落后，它沒有辦法改進(jìn)數(shù)據(jù)收集或提高其效率。

　　數(shù)字化革命促使稱重傳感器制造商環(huán)顧四周，思考客戶如何開發(fā)產(chǎn)品，以及工廠和生產(chǎn)線如何運(yùn)作。

　　以下是一些力測量公司必須順應(yīng)的趨勢，否則將面臨消失的風(fēng)險(xiǎn)。

　　趨勢一：多軸傳感器

　　多軸傳感器的出現(xiàn)是因?yàn)閷Ω鄶?shù)據(jù)的需求。大數(shù)據(jù)以及質(zhì)量數(shù)據(jù)和洞察力帶來的諸多好處，讓原始設(shè)備制造商意識到，在開發(fā)的設(shè)計(jì)和測試階段收集更多的信息，可以更高效、更低成本地制造出更高質(zhì)量的產(chǎn)品。

　　多軸傳感器用單個(gè)稱重傳感器同時(shí)測量多個(gè)力和力矩。它們配備了多個(gè)橋接器，可以精確地測量一個(gè)方向上的作用力，同時(shí)將其他幾個(gè)軸的串?dāng)_降到最低。它們可作為三軸或六軸設(shè)備和軸向扭轉(zhuǎn)傳感器提供。這些設(shè)備可同時(shí)測量三個(gè)相互垂直的軸上的力，六軸稱重傳感器還可測量這些軸周圍的扭矩。此外，許多力測量制造商還提供了一些數(shù)據(jù)采集和放大器系統(tǒng)，這使得繪制圖形、記錄和顯示數(shù)據(jù)變得非常容易，無論是否有經(jīng)驗(yàn)的人都可以使用。

　　多軸傳感器最顯著的好處之一是，它們可以改進(jìn)設(shè)計(jì)和降低成本，同時(shí)呼吁注意產(chǎn)品開發(fā)中以前未被注意的缺陷。例如，在過去，椅子的設(shè)計(jì)是經(jīng)過原型和測試的，這樣制造商就可以滿足特定的家具強(qiáng)度和安全標(biāo)準(zhǔn)。這些測試大多包括連續(xù)使用的壓力測試;它會測量不同重量的人類反復(fù)坐著然后站起來幾個(gè)小時(shí)的周期。

　　舊的稱重傳感器測量的是一個(gè)方向上隨時(shí)間變化的力，但這并不能說明全部問題。事實(shí)上，如果一個(gè)測試周期在一切正常的情況下還是失敗了，那可能是由于沒有監(jiān)測到的軸上的負(fù)載，例如彎曲力。有了多軸傳感器，實(shí)驗(yàn)室和工程師就可以對以前未確定的載荷進(jìn)行說明和測量。

　　有了多軸載荷傳感器，測試機(jī)構(gòu)和家具制造商可以看到比以往更多、更高質(zhì)量的數(shù)據(jù)。這有助于加快設(shè)計(jì)和測試流程，并快速識別結(jié)構(gòu)中的缺陷。它還有助于消除過度設(shè)計(jì)問題。有了多軸傳感器，OEM可以用更少的材料制造更輕、更堅(jiān)固的椅子，因?yàn)樗麄儞碛懈嚓P(guān)于整體結(jié)構(gòu)和施加在椅子上的力的數(shù)據(jù)。消除不必要的材料可降低成本，并進(jìn)一步加快開發(fā)速度。

　　多軸稱重傳感器非常適用于多個(gè)行業(yè)，包括航空航天、機(jī)器人、汽車和醫(yī)療保?。ü强坪蜕锪W(xué)）。例如，多軸傳感器在完善假肢設(shè)計(jì)時(shí)很有幫助。汽車工程師在風(fēng)洞中使用它們，軍方使用它們來確定航天器的飛機(jī)重心。

　　趨勢二：數(shù)字化

　　力傳感器數(shù)字化是另一個(gè)趨勢，它改變了OEM廠商收集和測量數(shù)據(jù)的方式。許多人大力投資于更先進(jìn)的數(shù)字電子技術(shù)，以有效地收集更多（數(shù)字）數(shù)據(jù)。

　　這已經(jīng)通過在稱重傳感器和扭矩傳感器中加入數(shù)字傳感器來實(shí)現(xiàn)。有了這些新的傳感器，稱重傳感器、扭矩傳感器和接收器之間的連接都可以通過數(shù)字方式完成。這就省去了使用大量稱重傳感器時(shí)的大部分接線工作。

　　例如，測量飛機(jī)上的力和載荷曾經(jīng)需要沿機(jī)身安裝數(shù)百個(gè)稱重傳感器。如今，每個(gè)稱重傳感器不需要專門的電線將其信號傳回接收器。取而代之的是，稱重傳感器綁的不是一根將數(shù)據(jù)傳送到接收器的電纜，節(jié)省了時(shí)間和金錢。

　　另一個(gè)被數(shù)字化測力支持的重大創(chuàng)新是物聯(lián)網(wǎng)（或工業(yè)4.0）。這些計(jì)劃的目標(biāo)是創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)，在這個(gè)網(wǎng)絡(luò)上，設(shè)備、機(jī)器和計(jì)算機(jī)共享數(shù)據(jù)和見解，以做出自主決策。物聯(lián)網(wǎng)/工業(yè)4.0可以說是力測量的主流趨勢，更不用說整個(gè)制造和工程行業(yè)了。

　　咨詢公司BearingPoint表示，利用大（數(shù)字）數(shù)據(jù)將讓組織遠(yuǎn)程監(jiān)控資產(chǎn)，并通過工業(yè)4.0和物聯(lián)網(wǎng)，為整體價(jià)值鏈分析打開大門。原始設(shè)備制造商將改善生產(chǎn)并減少停機(jī)時(shí)間。物聯(lián)網(wǎng)使自動化變得更容易和更重要，機(jī)器可以根據(jù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)做出瞬間決策。工業(yè)4.0給我們帶來的不僅僅是智能工廠，還能收集數(shù)據(jù)，促進(jìn)管理和工程的決策。

　　通過網(wǎng)絡(luò)連接的測力，OEM廠商將對測試和產(chǎn)品開發(fā)有更多的控制權(quán)。設(shè)備將有稱重傳感器和扭矩傳感器來跟蹤性能和可靠性，讓OEM更準(zhǔn)確地預(yù)測機(jī)器何時(shí)需要維護(hù)。如果裝配線上確實(shí)出了問題，從機(jī)器上收集到的數(shù)據(jù)將揭示故障發(fā)生的位置。所有這些都意味著生產(chǎn)效率提高，停工時(shí)間大大減少，為工程師節(jié)省時(shí)間，為制造商節(jié)省資金。

　　趨勢三：無線通信

　　無線數(shù)據(jù)采集正越來越多地用于力的測量。例如，航空工業(yè)使用支持Wi-Fi的稱重傳感器來測量在維修期間保持飛機(jī)水平的頂升力。在這些情況下，超過20個(gè)千斤頂將飛機(jī)固定在位置上。將每個(gè)千斤頂上的稱重傳感器與數(shù)據(jù)采集設(shè)備和計(jì)算機(jī)連接起來的電線長達(dá)數(shù)英里，是一件很麻煩的事情。當(dāng)涉及到電線時(shí)，所有這些設(shè)備在測試過程中更容易出現(xiàn)故障和損壞風(fēng)險(xiǎn)。

　　為了解決這些難題，力測量供應(yīng)商提供了藍(lán)牙和Wi-Fi連接的稱重傳感器和扭矩傳感器。這些傳感器減少了對電線的依賴性，并使通過物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)和結(jié)果連接到多臺機(jī)器上變得更加簡單。

　　無線技術(shù)的另一個(gè)好處是，它為測試工程師提供了更靈活的力和扭矩測試方式。通過無線傳感器，可以在現(xiàn)場幾乎任何地方進(jìn)行測試，并在移動設(shè)備上實(shí)時(shí)查看數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)也可以很容易地傳回實(shí)驗(yàn)室或生產(chǎn)設(shè)施，以便進(jìn)一步審查。

　　Wi-Fi和藍(lán)牙可以建立連接網(wǎng)絡(luò)，減少對電線的需求，同時(shí)使測試和測量環(huán)境更加靈活。制造和分銷設(shè)施可以無拘無束地發(fā)展，因?yàn)樵O(shè)施管理人員在增加廠房空間時(shí)不需要用電線連接所有設(shè)備。無線通信是工業(yè)4.0的關(guān)鍵。

　　趨勢四：小型化

　　幾年來，所有行業(yè)都普遍存在著將組件變得越來越小的趨勢。你可以在手機(jī)、汽車甚至飛機(jī)上看到這種趨勢。消費(fèi)者希望將更多的技術(shù)和功能裝入尺寸相同或更小的設(shè)備中。每個(gè)硬件OEM都在試圖以某種方式減少尺寸、重量和功率（SWaP）。

　　在力的測量中，降低SWaP、增加更多的功能、擴(kuò)大數(shù)據(jù)收集范圍都是通過更小的傳感器來實(shí)現(xiàn)的。原始設(shè)備制造商最終希望通過使用更少的設(shè)備連接到測試平臺或產(chǎn)品，以及更少的布線來簡化測試。他們還希望用盡可能少的設(shè)備來收集相同的數(shù)據(jù)，以降低成本和簡化測試。

　　相當(dāng)多的OEM廠商希望能在其銷售的產(chǎn)品中永久安裝更小的力傳感器。這將讓他們收集正在經(jīng)歷實(shí)際使用的產(chǎn)品的力和扭矩?cái)?shù)據(jù)。同時(shí)，制造商在他們的產(chǎn)品上安裝傳感器，以確定耐用性和計(jì)劃維護(hù)。更小的無線傳感器更容易安裝，成本更低。隨著更多工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的建立，以共享更高質(zhì)量的數(shù)據(jù)，越來越多的傳感器將被添加到這些機(jī)器上。

　　力傳感器的創(chuàng)新以滿足不斷發(fā)展的工程和制造業(yè)的需求是不可避免的。多軸傳感器、數(shù)字化、無線連接和小型化是我們現(xiàn)在和不久的將來要關(guān)注的技術(shù)。需要測力產(chǎn)品和服務(wù)的OEM廠商需要經(jīng)驗(yàn)豐富、知識淵博的供應(yīng)商來跟上變化。
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