進入智能互聯時代，5G、大數據、工業互聯網等新技術正在為工程機械的數字化、智能化發展賦能。本文重點介紹了西克為工程機械行業智能化轉型而開發的多款傳感器產品。
文/德國西克SICK
工程機械是裝備工業的重要組成部分。概括地說，凡土石方施工工程、路面建設與養護、流動式起重裝卸作業和各種建筑工程所需的綜合性機械化施工工程所必需的機械裝備，稱為工程機械。
進入智能互聯時代，5G、大數據、工業互聯網等新技術正在為工程機械的數字化、智能化發展賦能。因此，讓數字化滲透到產品的各個關鍵環節，讓機械設備與零部件、整機之間共享數據并實現交互，將成為工程機械產品未來的重要發展方向。
SICK傳感器在移動自動化MA行業三類典型應用有：
l 通用編碼器：接近開關、通用編碼器/傾角傳感器、壓力開關、液位傳感器等;
l 高端防護類傳感器：超聲波、激光掃描器、微波雷達、3D視覺防護、SICK系統類防護套裝;
l MA專用編碼器：磁質伸縮MAX48系列。
1傾角傳感器TMS88D/TMM88D
TMS/TMM88是傾角傳感器，通過地球重力測量目標物體的傾角率，將運動轉換成電信號的傳感器。
內置MEMS芯片，MEMS技術又稱微機電系統，內部一個“微團塊”懸于一個高靈敏度的支撐構件力，傾角傳感器的轉動會引起團塊發生位移，團塊與支撐構件之間的電容值改變，電容值=介電常數*面積÷距離，從電容值的變化可以計算初傾斜量的大小。
產品應用：
l 傾角傳感器安裝在機械臂，檢測吊臂及車體水平狀態，以防止因負載過重或者不平穩造成傾覆;
l 傾角傳感器用于測量起重機的傾斜角度，以便對作業的地段的傾斜值進行測量，從而將車體調節到水平狀態;
l 傾角傳感器監控車輛的傾斜角度，防止傾倒或者劇烈抖動。
產品概覽：
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，動態運動中仍然能高度準確測量;
l 接口：CANopen、SAE J1939;
l 可利用 PGT-12-Pro 配置參數;
l 溫度范圍：?40°C ~ +80°C;
l 抗沖擊性：100 g;
l 外殼防護等級 IP67/69。
客戶收益：
l 雙軸傾角測量，免除相互干擾;
l 360°全覆蓋單軸角度測量，零點可參數化;
l 高效的創新傳感器融合算法確保高信號質量與快速響應時間;
l 通過訪問加速度傳感器與回轉儀的原始數據，進一步拓展應用可能性;
l 憑借全澆注成型的電子裝置和高外殼防護等級，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，通過計算信號到達定位磁環再返回的時間得出：時間 x 速度 = 距離/位置。
磁滯位移編碼器主要被應用在伸縮式的機械設備，如：挖掘機、液壓設備等。
這類編碼器被安裝于油缸，定位磁環固定在活塞，傳感器本體固定在油缸底部。油缸內構造如圖2所示，圖中：
①油缸加工：埋頭孔油缸底部和鉆孔活塞桿
②MAX48外殼安裝到油缸底部
③將磁鐵放入活塞
④將傳感器的耐壓管插入到活塞桿
⑤安裝M12連接器(IP69K)
應用場景：
①農業
? 拖拉機、聯合收割機
? 轉向起重壓實單位
②建筑機械
? 挖掘機、推土機、輪式裝載機、平地機
? 轉向，動臂，傾斜和升降油缸
③物料搬運、物流
? 移動式起重機、伸臂堆垛機、集裝箱叉車
? 支腿油缸、升降和傾斜油缸、轉向
④市政車輛
? 垃圾車、消防車、道路服務
? 升降油缸、支腿、轉向
⑤機場地面處理
? 推回拖拉機、集裝箱裝載機
? 升降缸、轉向和支架裝置
產品特點及客戶收益：
l 非接觸式位置測量，無懼磨損，長期穩定可靠;
l 長度從50mm到2500mm，滿足絕大部分應用場景;
l 可以靈活定制長度，以1mm為單位，為客戶提供節省空間的方案;
l 溫度范圍-30°到95°C，符合工程機械戶外苛刻的應用場景;
l 尺寸及安裝和現有競爭對手兼容，方便替換。
圖2 油缸內構造
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。編碼器內部碼盤刻有光柵孔，LED光穿過光柵孔由接收器接受，轉換成電信號脈沖輸出。比如碼盤一周有360個光柵孔，那么每輸出一個脈沖，就代表旋轉了1度。
SICK拉線編碼器提供兩種方案：
①BCG/PFG經濟型拉線編碼器 ——適用于室內或一般用途;
②BTF/PRF增強型拉線編碼器——適用于戶外或惡劣工況。
這類編碼器特點有：
? 輸出高度/寬度信息;
? 具備增量、模擬量或總線接口;
? 信號通過脈沖或總線接入PLC。
產品應用：拉線編碼器可用于吊臂的伸縮測量、拉線編碼器用于測量鉆頭的深度、移動式起重機上用于定位支座和吊臂。
產品特點：
l 測量長度：1.25 m—10 m;
l 模塊化測量系統，配備多種接口和測量長度;
l 外殼小巧 (55 mm—90 mm)，測量鼓集成配備彈簧;
l 輕巧的塑料外殼，并可抵抗沖擊和溫度影響;
l 編碼器模擬信號接口配備示教功能。
客戶收益：
l 外形短小，可節約空間和成本;
l 采用絕對值型模擬量輸出，可使用成本效益高的接口;
l 易于安裝;
l 集成多個接口和測量長度;
l 提供先進的編程選項，無需多種型號設備，可節約成本，減少儲存量。
BTF/PRF增強型拉線編碼器產品的特點包括：
l 測量長度：2 m—50 m;
l 模塊化測量系統，配備多種接口和測量長度;
l 系統異常堅固(集成防塵刷);
l 高質量繞線裝置和拉線盒;
l 外殼防護等級高;
l 抗沖擊和抗振動性能高;
l 分辨率高;
l 可利用外部附件擴展性能。
客戶收益：
l 適用于惡劣環境的可靠解決方案;
l 采用堅固的工業級外殼，使用壽命長;
l 無需準確的鋪設線性導軌安裝快速便捷;
l 集成和維護成本低;
l 可定制選項，節約儲存成本。
圖4 BCG/PFG經濟型拉線編碼器
圖5 BTF/PRF增強型拉線編碼器
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