什么是智能传感器?

智能传感和控制通用技术包括传感器、软件和驱动控制组件系统。目的是将传感器与AIoT结合，广泛部署在设备、生产线、机器人和工厂环境中，以促进产品创新，从而提高自动化程度，创造智能工厂环境，专门解决劳动力/生产率不足的问题。相关的传感、软件和控制技术可以具体地促进产品创新，提高自动化程度，为智能工厂创造友好的环境，促进员工关怀和能力的演变，并将情景目标与本地自制和虚拟现实相结合。

什么是智能传感器?

智能传感器可称为智能传感器，或边缘传感器。一般传感器通过材料、光学、机械或化学反应将物理现象转换为电压或电流。这些物理现象包括温度、声音、振动和位移的变化。在测量应用中，工程师和科学家可以使用仪器或数据采集系统将来自传感器的模拟电压和电流信号转换为可由计算机计算的数字信号，以便后续分析和显示。由于嵌入式系统的普及和小型化，一些传感器制造商将嵌入式系统和传感器集成，利用嵌入式系统的处理能力来执行实时信号处理、判断或控制功能。通过传感器与装备的结合，向智能高端装备方向发展，抢占智能无人工厂、供应链重组的智能机械市场。

智能传感器与普通传感器的区别是什么?

与嵌入式系统的融合，涵盖以下要素:

• 微控制器或CPU
• 记忆卡或SD卡
• 无线通信
• 电源或电池

智能传感器的优点和缺点是什么?

智能传感器是以微处理器为核心，扩展外围部件的机电系统。与普通传感器相比，智能传感器带来了很多好处，但由于系统更加复杂，也需要更多的开发时间。

智能传感器的应用优势:

• 能够提供即时响应，例如用于安全或防灾目的。
• 进行自我诊断，立即检测传感器是否异常，并给出警告。
• 直接在前端分析数据，而不需要等待数据发回计算机进行计算。
• 数据压缩可以减少后续数据的传输量。
• 执行机器学习或AI算法，直接优化参数。
• 无线通信降低了布线成本。
• 高稳定性、耐久性、易维护、实时计算。

智能传感器的应用缺点:

• 需要研发时间和成本。
• 生产过程更加复杂。
• 维护成本很高。
• 功耗方面的考虑。
• 如果连接到Internet，则需要考虑网络稳定性。

智能传感器设计中的挑战:

• 节能和低功耗的设计考虑:如果智能传感器需要执行更复杂的计算，其功耗将不可避免地增加。如何在性能和功耗之间取得平衡是一个重要的设计关键。
• 传感器集成与信号处理:智能传感器与一般嵌入式系统最大的不同之处在于需要集成传感器信号。在嵌入式系统上设计的A/D转换电路是关键。在小型应用中，电子元件的放置密集，因此必须注意信号的稳定性和噪声。
• 保持可靠性:无论是室内还是室外应用，智能传感器的设计都需要以可靠性为前提。如果它发生故障或需要经常维修，这将造成很大的维护负担。

智能传感器的应用案例有哪些?

• 胎压监控器(TPMS):胎压监控器现在是车辆的标准设备之一。这种类型的传感器必须安装在轮胎气门上以获取轮胎压力数据，但空间有限，而且高速旋转的轮胎显然无法嵌入传统的传感架构中。但是电源、传感、通信等技术已经相继成熟，这些应用已经是可行的。这种智能传感器追求稳定、准确的无线测量，并在TPMS胎压检测的应用中实现了这些目标。
• 刀具寿命检测:一个常见的应用是机床的刀具寿命检测。机床在运行过程中，负责切削对象的刀具容易损坏，刀具损坏将直接影响产品质量。在过去，制造商使用的是机器运行时通过声音、振动和其他信息掌握的工具状态信息。与胎压检测仪一样，工具传感器的空间小，形状具体，很难引入传统的测量框架。
• 机械状态监测:随着使用时间的增加，旋转机械设备不可避免地会发生磨损和损坏。但在工业应用或工厂领域，这些设备往往位于难以安装仪器的地方，例如高温钢铁厂，甚至是移动卡车。智能传感器可以将振动测量和分析集成到一个小型无线设备中，使用户可以直接将设备状态数据传输到手机或电脑上，而无需使用笨重的仪器。

智能传感器的未来趋势?

物联网正在变得碎片化，定制测量的市场需求正在增加。智能传感器的优势在于它能够直接处理和分析信号。因此，当嵌入式系统技术随着摩尔定律而发展时，嵌入式系统的处理能力会越来越强。在过去，如果要进行复杂的计算，只能将原始的传感器信号传输到后续的计算机，以获得分析结果。当前端嵌入式系统的处理能力较强时，许多计算可以直接在信号端进行，节省了数据传输所需的带宽，并且可以让现场用户立即得到计算结果。此外，由于嵌入式系统处理能力的提高，近年来机器学习和人工智能的应用，如IoT和AIoT数据计算和模型训练，可以通过智能传感器应用到更多领域。

智能传感技术应用于制造业，利用振动、声音、力、图像、距离等，感知并融合AI和边缘/云计算，实现智能制造。可以开发各种振动传感技术，并嵌入到复合加工机床中，测量振动，确定加工质量下降和机床过早劣化的原因。或者在可穿戴机器人中嵌入力感技术，以读取人体微小的潜在信号，协助工厂员工搬运重物，避免潜在的职业伤害。或者在协作机器人和自主移动机器人中嵌入各种3D传感和测距技术，实现机器人的细粒度手眼协作、快速检测、运输和测量功能，提高生产线作业和物流效率，确保工厂安全。