传感器技术已占领纺织服装业,如何用智能传感器进行设备状态监测?
发表时间:2016-09-02      发表评论()

  我们知道,在车水马龙的街道上,边骑车边使用手机是极其危险的事,那么就请穿上一件智能夹克吧。骑行者不用掏出手机,只需轻轻触碰一下夹克的袖口,或按压、摩擦夹克的纤维表面,便可接听电话、获取导航信息。据说,除了适合骑行者,这款智能夹克还能被用于不同职业领域,比如保安、驾驶员等。而且,它离我们并不遥远,明年春季就会公开出售。

  智能夹克的生产商之一李维斯表示,夹克这种可穿戴设备不应只有丑陋的电线,装有多点触控传感器的袖口区域轻薄、柔韧和富有弹性,与正常的衣服没有明显区别,而且还可以洗。洗衣的时候,用户只需把那一部分取掉就可以了。“那一部分”指的是一个可移动的电子标签,它连接了LED元件、触觉元件、电池及传感器,可以随时拆卸并给其电池充电。

  无独有偶,耐克公司正在研发一款能够自动系鞋带的运动鞋。其大致原理和步骤是:在这种鞋子两侧鞋带孔处安装一排小型马达,马达和鞋底的传感器一起,通过电池来供电。

  其中,传感器记录鞋主人的体重、脚位和身体重心等关键数据,然后,根据传感器发回的数据,马达就会像钓鱼竿的绕线轴一样将鞋带绕紧,从而达到自动系鞋带的效果。有专家指出,根据耐克这一思路,还可以拓展开发产品的范围和品类。从理论上讲,只要能把传感器、电池和动力装置做得恰如其分,便能成功地应用在衣服上,让服装产生意想不到的功能效果。

  人工智能、大数据和云计算等深度融合,是未来一个时期信息科技发展的重要趋势目前,科学家正在进一步加强高科技服装的研究,使未来的服装兼具多重功能。如可为手机等设备提供电力的充电衣、可实时记录主人运动数据并给出反馈的智能紧身衣、可实时监测婴儿活动状况的智能婴儿连体衣等等。科学家们还预测,未来的服装,甚至可以拥有与主人的喜怒哀乐以及周遭环境相互动的一些特殊功能。

  利用智能传感器进行设备状态监测

  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(能量收集)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。

稿件来源:OFweek可穿戴设备网
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