“當(dāng)使用智能融合算法結(jié)合加速度計(jì)和陀螺儀信號(hào)時(shí)，即使是在移動(dòng)應(yīng)用中，也可以得到響應(yīng)尤其迅速且非常準(zhǔn)確的輸出信號(hào)。”
MEMS(微機(jī)電系統(tǒng))傳感器可測(cè)量加速度等微小變化。這種緊湊型設(shè)備現(xiàn)在被廣泛用于眾多設(shè)備，包括圖爾克的新型傾角儀。該傾角儀內(nèi)部還有一個(gè)陀螺儀，可以利用融合測(cè)量原理實(shí)現(xiàn)前所未有的高動(dòng)態(tài)性。圖爾克產(chǎn)品經(jīng)理Michael Troska在接受采訪(fǎng)時(shí)為用戶(hù)解釋了傳感器融合的優(yōu)勢(shì)。
Q：工業(yè)領(lǐng)域討論傳感器融合主題及其優(yōu)勢(shì)已經(jīng)有一段時(shí)間。圖爾克涉獵該技術(shù)有多長(zhǎng)時(shí)間了?
我們?yōu)楦鞣N應(yīng)用提供傾角儀已經(jīng)很長(zhǎng)時(shí)間了，這不僅包括工程車(chē)輛、挖掘機(jī)、起重機(jī)、輪式裝載機(jī)等車(chē)輛，還包括傳統(tǒng)的工業(yè)領(lǐng)域，例如造紙和紡織行業(yè)中的浮輥控制。許多任務(wù)都可以使用常規(guī)的傾角儀技術(shù)來(lái)成功解決，但對(duì)于特定應(yīng)用，采用融合技術(shù)的傳感器效果更佳。因此，我們致力于傳感器融合已經(jīng)有一段時(shí)間，并在目前推出了首批帶IO-Link接口并融合了陀螺儀和MEMS加速度計(jì)的設(shè)備。
Q：常規(guī)傾角儀有哪些局限性?
傳統(tǒng)的傾角儀通常使用加速度計(jì)，將地球重力作為參考信號(hào)。若傳感器傾斜，則測(cè)量的加速度會(huì)不同，因?yàn)樗辉俅怪?，這對(duì)于角度計(jì)算非常重要。如果現(xiàn)在應(yīng)用中有干擾加速度，例如由于振動(dòng)、沖擊或在加速、制動(dòng)或轉(zhuǎn)彎過(guò)程中，則測(cè)量信號(hào)會(huì)失真。大多數(shù)制造商使用濾波器功能來(lái)平滑輸出信號(hào)以減少干擾。然而，濾波器有一項(xiàng)決定性劣勢(shì)：它們會(huì)使輸出信號(hào)變得非常慢，并導(dǎo)致快速運(yùn)動(dòng)可能因?yàn)楸粸V除而無(wú)法被傳感器正確檢測(cè)到。正因如此，我們開(kāi)發(fā)了融合傳感器。
Q：融合MEMS和陀螺儀信號(hào)對(duì)用戶(hù)有什么好處?
除了MEMS加速度計(jì)外，我們還使用陀螺儀來(lái)記錄單位為度每秒的角速度。陀螺儀信號(hào)的主要優(yōu)勢(shì)在于不受加速度影響。當(dāng)使用智能融合算法結(jié)合加速度計(jì)和陀螺儀信號(hào)時(shí)，即使是在移動(dòng)應(yīng)用中，也可以得到響應(yīng)尤其迅速且非常準(zhǔn)確的輸出信號(hào)。
Q：這些傳感器是專(zhuān)門(mén)為哪些應(yīng)用而設(shè)計(jì)的?
我認(rèn)為主要是移動(dòng)機(jī)械領(lǐng)域。我們來(lái)想象下，例如AGV，這種無(wú)人駕駛系統(tǒng)一直在移動(dòng)。如果這種車(chē)輛一直做曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，則會(huì)一直存在干擾，即干擾加速度。常規(guī)傾角儀無(wú)法濾除這種干擾加速度，因?yàn)樗恢贝嬖?。因此，我認(rèn)為這些傳感器最適合的應(yīng)用領(lǐng)域是需要傳感器快速響應(yīng)的動(dòng)態(tài)移動(dòng)應(yīng)用。
Q：能在移動(dòng)應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)的高動(dòng)態(tài)性由IO-Link支持。因此，對(duì)于客戶(hù)來(lái)說(shuō)，是不是可以享受到結(jié)果更精確、更快速的好處?如是的話(huà)，為什么?
我們通常嚴(yán)重依賴(lài)IO-Link是因?yàn)樵搮f(xié)議可以傳輸除實(shí)際用戶(hù)數(shù)據(jù)以外的其他信息并具有其他優(yōu)勢(shì)。例如，對(duì)于我們的傾角儀系列，它們除了角度數(shù)據(jù)外，還能記錄溫度以及運(yùn)行時(shí)間。并且，除了傳感器信息外，IO-Link還支持讀取應(yīng)用相關(guān)信息。這明顯要多于4-20mA模擬接口可以提供的信息。而由于通過(guò)IO-Link進(jìn)行通信具有非常出色的EMC穩(wěn)定性，因此用戶(hù)可以使用非屏蔽的三芯電纜，從而節(jié)省成本。
Q：你們傳感器有一個(gè)叫做LED水平儀的特殊功能。它的用途是什么?
水平儀是一種安裝輔助工具。這意味著用戶(hù)無(wú)需在安裝時(shí)先將傳感器與控制器關(guān)聯(lián)以提供過(guò)程值。一旦接通24V電壓，用戶(hù)就可以簡(jiǎn)單地收到傳感器的直接反饋。當(dāng)傳感器位于零點(diǎn)位置附近±0.5度范圍時(shí)，黃色LED常亮。
Q：圖爾克的這些傳感器已經(jīng)有進(jìn)一步的發(fā)展了。我們可以期待哪些新成果呢?
我們首次使用MEMES元件是在我們的傾角儀中，我們用它來(lái)抑制干擾振動(dòng)?，F(xiàn)在我們也將它們用在我們的新型CMVT振動(dòng)傳感器上。它們?cè)谶@種傳感器中所做的事情正好相反?準(zhǔn)確捕獲和輸出振動(dòng)信息。CMVT這一名稱(chēng)指的是“狀態(tài)監(jiān)測(cè)、振動(dòng)和溫度”，因?yàn)樵搨鞲衅饕矞y(cè)量溫度。當(dāng)用戶(hù)通過(guò)IO-Link讀取我們傳感器的過(guò)程數(shù)據(jù)，即振動(dòng)速度時(shí)，他們可以輕松確定其機(jī)器的潛在危險(xiǎn)。若振動(dòng)隨時(shí)間推移而不斷增大，或超出了ISO 10816-3標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的限值，則用戶(hù)就會(huì)知道需要采取行動(dòng)以避免發(fā)生損失。傳感器數(shù)據(jù)也有助于執(zhí)行目標(biāo)維護(hù)周期，即既不過(guò)早也不過(guò)晚，從而節(jié)省成本。
除了IO-Link外 ，CMVT還可提供開(kāi)關(guān)量輸出。因此，用戶(hù)可以輕松對(duì)傳感器進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，使開(kāi)關(guān)量輸出在超出設(shè)置限值時(shí)做出響應(yīng)。然后，用戶(hù)可以控制塔燈顯示綠色、黃色或紅色等。所有這些都是完全自主進(jìn)行的，無(wú)需集成任何控制器。我們的圖爾克振動(dòng)監(jiān)視器可以簡(jiǎn)化傳感器的調(diào)試和操作。該工具能夠在任何網(wǎng)頁(yè)瀏覽器中可視化實(shí)時(shí)的振動(dòng)和溫度數(shù)據(jù)，并由任何圖爾克IO-Link主站輕松使用，無(wú)需任何額外軟件。這使得用戶(hù)可以查看一段時(shí)間的振動(dòng)測(cè)量信息，并在必要時(shí)將輸出導(dǎo)出后進(jìn)一步分析。
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