进入智能互联时代，5G、大数据、工业互联网等新技术正在为工程机械的数字化、智能化发展赋能。本文重点介绍了西克为工程机械行业智能化转型而开发的多款传感器产品。

　　文/德国西克SICK

　　工程机械是装备工业的重要组成部分。概括地说，凡土石方施工工程、路面建设与养护、流动式起重装卸作业和各种建筑工程所需的综合性机械化施工工程所必需的机械装备，称为工程机械。

　　进入智能互联时代，5G、大数据、工业互联网等新技术正在为工程机械的数字化、智能化发展赋能。因此，让数字化渗透到产品的各个关键环节，让机械设备与零部件、整机之间共享数据并实现交互，将成为工程机械产品未来的重要发展方向。

　　SICK传感器在移动自动化MA行业三类典型应用有：

　　l 通用编码器：接近开关、通用编码器/倾角传感器、压力开关、液位传感器等;

　　l 高端防护类传感器：超声波、激光扫描器、微波雷达、3D视觉防护、SICK系统类防护套装;

　　l MA专用编码器：磁质伸缩MAX48系列。

　　1倾角传感器TMS88D/TMM88D

　　TMS/TMM88是倾角传感器，通过地球重力测量目标物体的倾角率，将运动转换成电信号的传感器。

　　内置MEMS芯片，MEMS技术又称微机电系统，内部一个“微团块”悬于一个高灵敏度的支撑构件力，倾角传感器的转动会引起团块发生位移，团块与支撑构件之间的电容值改变，电容值=介电常数*面积÷距离，从电容值的变化可以计算初倾斜量的大小。

　　产品应用：

　　l 倾角传感器安装在机械臂，检测吊臂及车体水平状态，以防止因负载过重或者不平稳造成倾覆;

　　l 倾角传感器用于测量起重机的倾斜角度，以便对作业的地段的倾斜值进行测量，从而将车体调节到水平状态;

　　l 倾角传感器监控车辆的倾斜角度，防止倾倒或者剧烈抖动。

　　产品概览：

　　l 基于 6 轴 IMU 的单轴 (360°) 和双轴 (+/-90°) 倾角传感器;

　　l 智能传感器融合过滤器λ，动态运动中仍然能高度准确测量;

　　l 接口：CANopen、SAE J1939;

　　l 可利用 PGT-12-Pro 配置参数;

　　l 温度范围：−40°C ~ +80°C;

　　l 抗冲击性：100 g;

　　l 外壳防护等级 IP67/69。

　　客户收益：

　　l 双轴倾角测量，免除相互干扰;

　　l 360°全覆盖单轴角度测量，零点可参数化;

　　l 高效的创新传感器融合算法确保高信号质量与快速响应时间;

　　l 通过访问加速度传感器与回转仪的原始数据，进一步拓展应用可能性;

　　l 凭借全浇注成型的电子装置和高外壳防护等级，可用于恶劣的条件;

　　l 通过 CANopen 或 SAE J1939 及可用PGT-12-Pro编程器灵活配置。

图1 TMS/TMM88倾角传感器

　　2磁滞位移编码器Max48

　　磁滞位移编码器基于磁滞伸缩原理，通过计算信号到达定位磁环再返回的时间得出：时间 x 速度 = 距离/位置。

　　磁滞位移编码器主要被应用在伸缩式的机械设备，如：挖掘机、液压设备等。

　　这类编码器被安装于油缸，定位磁环固定在活塞，传感器本体固定在油缸底部。油缸内构造如图2所示，图中：

　　①油缸加工：埋头孔油缸底部和钻孔活塞杆

　　②MAX48外壳安装到油缸底部

　　③将磁铁放入活塞

　　④将传感器的耐压管插入到活塞杆

　　⑤安装M12连接器(IP69K)

　　应用场景：

　　①农业

　　• 拖拉机、联合收割机

　　• 转向起重压实单位

　　②建筑机械

　　• 挖掘机、推土机、轮式装载机、平地机

　　• 转向，动臂，倾斜和升降油缸

　　③物料搬运、物流

　　• 移动式起重机、伸臂堆垛机、集装箱叉车

　　• 支腿油缸、升降和倾斜油缸、转向

　　④市政车辆

　　• 垃圾车、消防车、道路服务

　　• 升降油缸、支腿、转向

　　⑤机场地面处理

　　• 推回拖拉机、集装箱装载机

　　• 升降缸、转向和支架装置

　　产品特点及客户收益：

　　l 非接触式位置测量，无惧磨损，长期稳定可靠;

　　l 长度从50mm到2500mm，满足绝大部分应用场景;

　　l 可以灵活定制长度，以1mm为单位，为客户提供节省空间的方案;

　　l 温度范围-30°到95°C，符合工程机械户外苛刻的应用场景;

　　l 尺寸及安装和现有竞争对手兼容，方便替换。

图2 油缸内构造

图3 Max48磁滞位移编码器

　　3拉线编码器BCG/BTF

　　拉线编码器=拉线盒 + 编码器。编码器内部码盘刻有光栅孔，LED光穿过光栅孔由接收器接受，转换成电信号脉冲输出。比如码盘一周有360个光栅孔，那么每输出一个脉冲，就代表旋转了1度。

　　SICK拉线编码器提供两种方案：

　　①BCG/PFG经济型拉线编码器 ——适用于室内或一般用途;

　　②BTF/PRF增强型拉线编码器——适用于户外或恶劣工况。

　　这类编码器特点有：

　　• 输出高度/宽度信息;

　　• 具备增量、模拟量或总线接口;

　　• 信号通过脉冲或总线接入PLC。

　　产品应用：拉线编码器可用于吊臂的伸缩测量、拉线编码器用于测量钻头的深度、移动式起重机上用于定位支座和吊臂。

　　产品特点：

　　l 测量长度：1.25 m—10 m;

　　l 模块化测量系统，配备多种接口和测量长度;

　　l 外壳小巧 (55 mm—90 mm)，测量鼓集成配备弹簧;

　　l 轻巧的塑料外壳，并可抵抗冲击和温度影响;

　　l 编码器模拟信号接口配备示教功能。

　　客户收益：

　　l 外形短小，可节约空间和成本;

　　l 采用绝对值型模拟量输出，可使用成本效益高的接口;

　　l 易于安装;

　　l 集成多个接口和测量长度;

　　l 提供先进的编程选项，无需多种型号设备，可节约成本，减少储存量。

　　BTF/PRF增强型拉线编码器产品的特点包括：

　　l 测量长度：2 m—50 m;

　　l 模块化测量系统，配备多种接口和测量长度;

　　l 系统异常坚固(集成防尘刷);

　　l 高质量绕线装置和拉线盒;

　　l 外壳防护等级高;

　　l 抗冲击和抗振动性能高;

　　l 分辨率高;

　　l 可利用外部附件扩展性能。

　　客户收益：

　　l 适用于恶劣环境的可靠解决方案;

　　l 采用坚固的工业级外壳，使用寿命长;

　　l 无需准确的铺设线性导轨安装快速便捷;

　　l 集成和维护成本低;

　　l 可定制选项，节约储存成本。

图4 BCG/PFG经济型拉线编码器

图5 BTF/PRF增强型拉线编码器