近日，由博世聯(lián)合七家合作伙伴的AMELI 4.0項(xiàng)目正式開(kāi)展，該項(xiàng)目主要是為未來(lái)的互聯(lián)網(wǎng)制造或工業(yè)4.0開(kāi)發(fā)新的傳感器系統(tǒng)。據(jù)稱，采用該類傳感器后，設(shè)備保養(yǎng)和維護(hù)等費(fèi)用可以有效降低30%。
該傳感器系統(tǒng)將應(yīng)用于機(jī)器監(jiān)控，可以快速地探測(cè)到機(jī)器的非正常運(yùn)行狀態(tài)。在該傳感器系統(tǒng)的幫助下，工廠可以預(yù)防生產(chǎn)機(jī)械的非計(jì)劃停機(jī)。
通過(guò)該傳感器系統(tǒng)的應(yīng)用，公司還可以在設(shè)備需要保養(yǎng)的時(shí)候再對(duì)它們實(shí)施精準(zhǔn)保養(yǎng)，而不用嚴(yán)格地執(zhí)行定期保養(yǎng)，這樣預(yù)計(jì)可以降低30%的保養(yǎng)和維修成本。
AMELI 4.0研究項(xiàng)目旨在提升德國(guó)企業(yè)在“工業(yè)4.0”時(shí)代的市場(chǎng)地位。為此，德國(guó)聯(lián)邦教育和研究部(BMBF)將其作為“IKT 2020 創(chuàng)新研究”項(xiàng)目的一部分，資助AMELI 4.0項(xiàng)目384萬(wàn)歐元(約合428萬(wàn)美元)。
對(duì)傳感器的嚴(yán)苛要求
傳感器將作為機(jī)器和工件的人造“眼睛和耳朵”在工業(yè) 4.0 中發(fā)揮關(guān)鍵作用，它們能夠搜集機(jī)器和工件的狀態(tài)和性能信息。為了實(shí)現(xiàn)智能管理和互聯(lián)制造，傳感器必須能夠?qū)崟r(shí)收集和處理大量的數(shù)據(jù)。
同時(shí)，這些傳感器還需要盡可能地提高能效，并能夠方便地集成到復(fù)雜的生產(chǎn)系統(tǒng)中。目前廣泛應(yīng)用的工業(yè)傳感器還不能滿足“工業(yè)4.0”的要求。 對(duì)于許多應(yīng)用，它們還不夠智能或靈活，不僅能耗太高，價(jià)格還很昂貴。
工業(yè)應(yīng)用的MEMS傳感器
為了達(dá)成AMELI4.0的研究目標(biāo)，研究人員正在轉(zhuǎn)向研究互聯(lián)世界的關(guān)鍵技術(shù)之一：MEMS傳感器。
即便是現(xiàn)在，也無(wú)法想象沒(méi)有了MEMS傳感器的汽車和消費(fèi)類電子產(chǎn)品會(huì)是什么樣。例如，MEMS傳感器是ESP電子車身穩(wěn)定系統(tǒng)的核心部件，它們也確保了我們?cè)谛D(zhuǎn)智能手機(jī)時(shí)，手機(jī)屏幕會(huì)跟著轉(zhuǎn)動(dòng)。
相比傳統(tǒng)的工業(yè)傳感器，MEMS傳感器更小、更智能、更節(jié)能并且更經(jīng)濟(jì)。然而，它們?cè)诤芏喾矫鏇](méi)有穩(wěn)定或強(qiáng)大到足以滿足工業(yè)環(huán)境的要求。
這意味著，一些潛在生產(chǎn)系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)應(yīng)用尚未開(kāi)發(fā)。AMELI4.0研究小組計(jì)劃進(jìn)一步開(kāi)發(fā)MEMS傳感器，使它們符合工業(yè)應(yīng)用的要求。
能源供應(yīng)在這里發(fā)揮了重要作用：新的傳感器系統(tǒng)將不需要電源線或電池，其設(shè)計(jì)是通過(guò)機(jī)器的振動(dòng)(能量收集)產(chǎn)生電能，完全達(dá)到能源的自給自足。
利用噪音的區(qū)別，實(shí)現(xiàn)狀態(tài)監(jiān)測(cè)
為了監(jiān)測(cè)機(jī)器，新的傳感器系統(tǒng)將測(cè)量?jī)深愒肼暎阂环N是結(jié)構(gòu)噪聲，即機(jī)器內(nèi)部的振動(dòng)噪聲，另一種是音響噪聲，即機(jī)器發(fā)出的噪聲。當(dāng)一臺(tái)機(jī)器非正常工作時(shí)，它的振動(dòng)和噪音是有區(qū)別的。
傳感器系統(tǒng)會(huì)將測(cè)得的噪音信號(hào)與之前存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，傳感器系統(tǒng)還能進(jìn)行持續(xù)學(xué)習(xí)，當(dāng)信號(hào)變化提示缺陷、損壞或磨損時(shí)，系統(tǒng)會(huì)采取相應(yīng)的反應(yīng)，因此，未來(lái)的傳感器系統(tǒng)可以監(jiān)測(cè)出機(jī)器什么時(shí)候需要保養(yǎng)或維修。
在更復(fù)雜的系統(tǒng)中，這種智能評(píng)估可以由網(wǎng)關(guān)(或被稱為路由器)處理，傳感器會(huì)將數(shù)據(jù)傳輸至路由器，或傳輸至制造工廠的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。
網(wǎng)絡(luò)研究
AMELI4.0項(xiàng)目匯集了全球產(chǎn)業(yè)和學(xué)術(shù)界各領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者，共同推進(jìn)新型傳感器的創(chuàng)新和發(fā)展，這些合作伙伴涉及的領(lǐng)域包括傳感器技術(shù)、系統(tǒng)與機(jī)械工程、機(jī)械狀態(tài)監(jiān)測(cè)、能源轉(zhuǎn)換和微技術(shù)等。
羅伯特?博世作為MEMS 傳感器市場(chǎng)的領(lǐng)導(dǎo)者主導(dǎo)該項(xiàng)目研究和推進(jìn)。其他合作伙伴包括西門(mén)子、Hahn Schickard Gesellschaft、弗勞恩霍夫協(xié)會(huì)生產(chǎn)系統(tǒng)研究所和設(shè)計(jì)技術(shù)研究所、Binder-Elektronik GmbH、Schaudt Mikrosa GmbH以及Stackforce GmbH。
2015年12月推出的AMELI 4.0項(xiàng)目(“工業(yè)4.0”狀態(tài)監(jiān)測(cè)應(yīng)用的MEMS系統(tǒng))，預(yù)計(jì)將在2018年年底完成。
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