利用智能传感器进行设备状态监测
2016-08-13 08:08:17   来源：麦姆斯咨询   评论：0   点击：

由博世主导的AMELI4.0项目正在开发未来应用的工业传感器。

据麦姆斯咨询报道，由博世主导的七家合作伙伴正为一项名为 AMELI 4.0的项目展开合作，共同为未来的互联网制造或工业4.0开发新的传感器系统。

该传感器系统将应用于机器监控，可以快速地探测到机器的非正常运行状态。在该传感器系统的帮助下，工厂可以预防生产机械的非计划停机。

通过该传感器系统的应用，公司还可以在设备需要保养的时候再对它们实施精准保养，而不用严格地执行定期保养，这样预计可以降低30%的保养和维修成本。

AMELI 4.0研究项目旨在提升德国企业在“工业4.0”时代的市场地位。为此，德国联邦教育和研究部（BMBF）将其作为“IKT 2020 创新研究”项目的一部分，资助AMELI 4.0项目384万欧元（约合428万美元）。

对传感器的严苛要求

传感器将作为机器和工件的人造“眼睛和耳朵”在工业 4.0 中发挥关键作用，它们能够搜集机器和工件的状态和性能信息。为了实现智能管理和互联制造，传感器必须能够实时收集和处理大量的数据。

同时，这些传感器还需要尽可能地提高能效，并能够方便地集成到复杂的生产系统中。目前广泛应用的工业传感器还不能满足“工业4.0”的要求。 对于许多应用，它们还不够智能或灵活，不仅能耗太高，价格还很昂贵。

工业应用的MEMS传感器

为了达成AMELI4.0的研究目标，研究人员正在转向研究互联世界的关键技术之一：MEMS传感器。

即便是现在，也无法想象没有了MEMS传感器的汽车和消费类电子产品会是什么样。例如，MEMS传感器是ESP电子车身稳定系统的核心部件，它们也确保了我们在旋转智能手机时，手机屏幕会跟着转动。

相比传统的工业传感器，MEMS传感器更小、更智能、更节能并且更经济。然而，它们在很多方面没有稳定或强大到足以满足工业环境的要求。

这意味着，一些潜在生产系统状态监测应用尚未开发。AMELI4.0研究小组计划进一步开发MEMS传感器，使它们符合工业应用的要求。

能源供应在这里发挥了重要作用：新的传感器系统将不需要电源线或电池，其设计是通过机器的振动（能量采集）产生电能，完全达到能源的自给自足。

利用噪音的区别，实现状态监测

为了监测机器，新的传感器系统将测量两类噪声：一种是结构噪声，即机器内部的振动噪声，另一种是音响噪声，即机器发出的噪声。当一台机器非正常工作时，它的振动和噪音是有区别的。

传感器系统会将测得的噪音信号与之前存储的数据进行比较，传感器系统还能进行持续学习，当信号变化提示缺陷、损坏或磨损时，系统会采取相应的反应，因此，未来的传感器系统可以监测出机器什么时候需要保养或维修。

在更复杂的系统中，这种智能评估可以由网关（或被称为路由器）处理，传感器会将数据传输至路由器，或传输至制造工厂的计算机网络系统。

网络研究

AMELI4.0项目汇集了全球产业和学术界各领域的领导者，共同推进新型传感器的创新和发展，这些合作伙伴涉及的领域包括传感器技术、系统与机械工程、机械状态监测、能源转换和微技术等。

罗伯特•博世作为MEMS 传感器市场的领导者主导该项目研究和推进。其他合作伙伴包括西门子、Hahn Schickard Gesellschaft、弗劳恩霍夫协会生产系统研究所和设计技术研究所、Binder-Elektronik GmbH、Schaudt Mikrosa GmbH以及Stackforce GmbH。

2015年12月推出的AMELI 4.0项目（“工业4.0”状态监测应用的MEMS系统），预计将在2018年年底完成。