力传感器的发展趋势分析

　　多轴无线称重传感器和数字技术已经改变了力传感器的面貌。

　　直到大约10年前，力测试和测量行业还相当缺乏想象力——它已经开发了一种标准的方式来构建模拟称重传感器、扭矩传感器和其他设备，并且它已经工作了很多年。然而，随着大多数其他技术世界的进步，大数据改变了工程师和制造商的工作方式，这种古老的力测量模拟技术显得落后，它没有办法改进数据收集或提高其效率。

　　数字化革命促使称重传感器制造商环顾四周，思考客户如何开发产品，以及工厂和生产线如何运作。

　　以下是一些力测量公司必须顺应的趋势，否则将面临消失的风险。

　　趋势一：多轴传感器

　　多轴传感器的出现是因为对更多数据的需求。大数据以及质量数据和洞察力带来的诸多好处，让原始设备制造商意识到，在开发的设计和测试阶段收集更多的信息，可以更高效、更低成本地制造出更高质量的产品。

　　多轴传感器用单个称重传感器同时测量多个力和力矩。它们配备了多个桥接器，可以精确地测量一个方向上的作用力，同时将其他几个轴的串扰降到最低。它们可作为三轴或六轴设备和轴向扭转传感器提供。这些设备可同时测量三个相互垂直的轴上的力，六轴称重传感器还可测量这些轴周围的扭矩。此外，许多力测量制造商还提供了一些数据采集和放大器系统，这使得绘制图形、记录和显示数据变得非常容易，无论是否有经验的人都可以使用。

　　多轴传感器最显著的好处之一是，它们可以改进设计和降低成本，同时呼吁注意产品开发中以前未被注意的缺陷。例如，在过去，椅子的设计是经过原型和测试的，这样制造商就可以满足特定的家具强度和安全标准。这些测试大多包括连续使用的压力测试;它会测量不同重量的人类反复坐着然后站起来几个小时的周期。

　　旧的称重传感器测量的是一个方向上随时间变化的力，但这并不能说明全部问题。事实上，如果一个测试周期在一切正常的情况下还是失败了，那可能是由于没有监测到的轴上的负载，例如弯曲力。有了多轴传感器，实验室和工程师就可以对以前未确定的载荷进行说明和测量。

　　有了多轴载荷传感器，测试机构和家具制造商可以看到比以往更多、更高质量的数据。这有助于加快设计和测试流程，并快速识别结构中的缺陷。它还有助于消除过度设计问题。有了多轴传感器，OEM可以用更少的材料制造更轻、更坚固的椅子，因为他们拥有更多关于整体结构和施加在椅子上的力的数据。消除不必要的材料可降低成本，并进一步加快开发速度。

　　多轴称重传感器非常适用于多个行业，包括航空航天、机器人、汽车和医疗保健（骨科和生物力学）。例如，多轴传感器在完善假肢设计时很有帮助。汽车工程师在风洞中使用它们，军方使用它们来确定航天器的飞机重心。

　　趋势二：数字化

　　力传感器数字化是另一个趋势，它改变了OEM厂商收集和测量数据的方式。许多人大力投资于更先进的数字电子技术，以有效地收集更多（数字）数据。

　　这已经通过在称重传感器和扭矩传感器中加入数字传感器来实现。有了这些新的传感器，称重传感器、扭矩传感器和接收器之间的连接都可以通过数字方式完成。这就省去了使用大量称重传感器时的大部分接线工作。

　　例如，测量飞机上的力和载荷曾经需要沿机身安装数百个称重传感器。如今，每个称重传感器不需要专门的电线将其信号传回接收器。取而代之的是，称重传感器绑的不是一根将数据传送到接收器的电缆，节省了时间和金钱。

　　另一个被数字化测力支持的重大创新是物联网（或工业4.0）。这些计划的目标是创建网络，在这个网络上，设备、机器和计算机共享数据和见解，以做出自主决策。物联网/工业4.0可以说是力测量的主流趋势，更不用说整个制造和工程行业了。

　　咨询公司BearingPoint表示，利用大（数字）数据将让组织远程监控资产，并通过工业4.0和物联网，为整体价值链分析打开大门。原始设备制造商将改善生产并减少停机时间。物联网使自动化变得更容易和更重要，机器可以根据实时数据做出瞬间决策。工业4.0给我们带来的不仅仅是智能工厂，还能收集数据，促进管理和工程的决策。

　　通过网络连接的测力，OEM厂商将对测试和产品开发有更多的控制权。设备将有称重传感器和扭矩传感器来跟踪性能和可靠性，让OEM更准确地预测机器何时需要维护。如果装配线上确实出了问题，从机器上收集到的数据将揭示故障发生的位置。所有这些都意味着生产效率提高，停工时间大大减少，为工程师节省时间，为制造商节省资金。

　　趋势三：无线通信

　　无线数据采集正越来越多地用于力的测量。例如，航空工业使用支持Wi-Fi的称重传感器来测量在维修期间保持飞机水平的顶升力。在这些情况下，超过20个千斤顶将飞机固定在位置上。将每个千斤顶上的称重传感器与数据采集设备和计算机连接起来的电线长达数英里，是一件很麻烦的事情。当涉及到电线时，所有这些设备在测试过程中更容易出现故障和损坏风险。

　　为了解决这些难题，力测量供应商提供了蓝牙和Wi-Fi连接的称重传感器和扭矩传感器。这些传感器减少了对电线的依赖性，并使通过物联网网络将数据和结果连接到多台机器上变得更加简单。

　　无线技术的另一个好处是，它为测试工程师提供了更灵活的力和扭矩测试方式。通过无线传感器，可以在现场几乎任何地方进行测试，并在移动设备上实时查看数据。这些数据也可以很容易地传回实验室或生产设施，以便进一步审查。

　　Wi-Fi和蓝牙可以建立连接网络，减少对电线的需求，同时使测试和测量环境更加灵活。制造和分销设施可以无拘无束地发展，因为设施管理人员在增加厂房空间时不需要用电线连接所有设备。无线通信是工业4.0的关键。

　　趋势四：小型化

　　几年来，所有行业都普遍存在着将组件变得越来越小的趋势。你可以在手机、汽车甚至飞机上看到这种趋势。消费者希望将更多的技术和功能装入尺寸相同或更小的设备中。每个硬件OEM都在试图以某种方式减少尺寸、重量和功率（SWaP）。

　　在力的测量中，降低SWaP、增加更多的功能、扩大数据收集范围都是通过更小的传感器来实现的。原始设备制造商最终希望通过使用更少的设备连接到测试平台或产品，以及更少的布线来简化测试。他们还希望用尽可能少的设备来收集相同的数据，以降低成本和简化测试。

　　相当多的OEM厂商希望能在其销售的产品中永久安装更小的力传感器。这将让他们收集正在经历实际使用的产品的力和扭矩数据。同时，制造商在他们的产品上安装传感器，以确定耐用性和计划维护。更小的无线传感器更容易安装，成本更低。随着更多工业网络的建立，以共享更高质量的数据，越来越多的传感器将被添加到这些机器上。

　　力传感器的创新以满足不断发展的工程和制造业的需求是不可避免的。多轴传感器、数字化、无线连接和小型化是我们现在和不久的将来要关注的技术。需要测力产品和服务的OEM厂商需要经验丰富、知识渊博的供应商来跟上变化。
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