Giới thiệu

Nhờ vào khả năng cảm nhận và đo lường chính xác, công nghệ cảm biến đang đóng vai trò quan trọng trong các quy trình sản xuất hiện đại. Trong đó, cảm biến tiếp xúc và không tiếp xúc đang là hai hệ thống cảm biến được sử dụng rộng rãi. Bài viết này phân tích các ưu nhược điểm và ứng dụng của các công nghệ cảm biến trong lĩnh vực sản xuất hiện nay.

Cảm biến tiếp xúc

Ở phần đầu của bài viết này, chúng ta cùng phân tích về hệ thống cảm biến tiếp xúc. Về nguyên lý hoạt động, các cảm biến tiếp xúc hoạt động dựa trên việc tương tác trực tiếp với bề mặt vật liệu chúng ta cần kiểm tra. Chính vì vậy mà chúng rất phù hợp để đo lường các đặc tính vật lý như độ dày, độ cứng hay độ chính xác của sản phẩm. Các hệ thống cảm biến này đôi khi có thể gây ra các vết trầy xước hoặc hư hỏng trên bề mặt sản phẩm cho chúng cần tiếp xúc trực tiếp với nó. Tuy nhiên, đổi lại thì các thiết này có thể mang lại độ chính xác rất cao.

Một trong những thiết bị điển hình cho hệ thống cảm biến tiếp xúc có thể nhắc đến là cảm biến siêu âm và cảm biến điện trở. Đối với cảm biến siêu âm, khi cần đo một thiết bị cụ thể nào đó, thiết bị này phát ra sóng siêu âm để đo thời gian sóng phản hồi sau khi va chạm với bề mặt mặt liệu đó. Trong đó, các vật liệu có độ dày khác nhau thì thời gian trở về của sóng cũng sẽ khác nhau, từ đó các kỹ sư có thể xác định được chính xác độ dày của vật liệu. Hiện nay, cảm biến siêu âm được xem là một lựa chọn hàng đầu trong ngành công nghiệp chế tạo nói chung và trong việc kiểm tra độ này của các tấm kim loại nói riêng. Đối với cảm biến điện trở, nguyên lý hoạt động của của thiết bị này dựa trên sự thay đổi của điện trở khi có sự tiếp xúc với vật liệu. Vì vậy, các cảm biến điện trở này thường được sử dụng để đo độ bền và độ chịu lực của các đối tượng khác nhau. Mặc dù chi phí đầu tư các cảm biến loại này khá thấp nhưng chúng thường bị ảnh hưởng bởi các yếu tố môi trường nên độ chính xác sẽ không cao bằng cảm biến siêu âm.

Cảm biến không tiếp xúc

Hệ thống cảm biến không tiếp xúc sẽ không cần tiếp xúc trực tiếp với bề mặt vật liệu cần đo như cảm biến tiếp xúc. Nhờ vậy mà chúng sẽ giảm thiểu đáng kể nguy cơ gây hư hỏng tới bề mặt sản phẩm và tăng tốc độ kiểm tra một cách đáng kể. Trong đó, cảm biến hồng ngoại và cảm biến quang học là đang là hai loại cảm biến nổi bật trong hệ thống các loại cảm biến không tiếp xúc.

Đối với cảm biến hồng ngoại, đây là loại cảm biến dùng để đo nhiệt độ và phát hiện ra các thay đổi bất thường về nhiệt độ trên các bề mặt của vật liệu. Cảm biến này hoạt động dựa trên sự thay đổi bức xạ hồng ngoại phát ra từ h đối tượng cần đo. Cụ thể là khi nhiệt độ bề mặt vật liệu cần đo thay đổi thì bức bức xạ hồng ngoại chúng phát ra cũng sẽ thay đổi theo, từ đó cảm biến có thể đo được nhiệt độ của vật liệu một cách chính xác mà không tương tác vật lý trực tiếp. Hiện nay, các kỹ sư đang nghiên cứu để nâng cao tính năng của cảm biến này một cách đáng kể, từ đó giúp cải thiện độ chính xác và tốc độ đo lường trong quá trình kiểm tra.

Đối với cảm biến quang học, cảm biến này có thể đo lường khoảng cách và hình dạng mà không cần tiếp xúc trực tiếp với vật liệu. Trong sản xuất, các cảm biến này thường được sử dụng để phát hiện những sai sót nhỏ trong quy trình hoạt động mà các cảm biến tiếp xúc khác không phát hiện ra. Hiện nay, công nghệ cảm biến quang học đã được phát triển vượt bậc, nổi bật là việc sử dụng laser trong các ứng dụng cần sự chính xác và nhanh chóng. 

Sự phát triển trong các công nghệ cảm biến

Hiện nay, các kỹ sư không chỉ tập trung phát triển các hệ thống cảm biến hiện có mà còn đang tiếp tục tìm ra các công nghệ cảm biến có tính năng vượt trội hơn nữa. Trong đó, một trong những bước tiến ấn tượng trong quá trình phát triển hệ thống cảm biến là việc kết nối giữa cảm biến và mạng Internet thông qua hệ thống IoT. Điều này không chỉ cho phép giám sát hiện trạng sản phẩm và còn có thể quản lý tự động quá trình vận hành của nó. Khi được kết nối với IoT, cảm biến có khả năng thu thập dữ liệu theo thời gian thực, cho phép người dùng theo dõi các thông số và đưa ra quyết định xử lý nếu xảy ra lỗi. Không chỉ vậy, để đảm bảo giảm thiểu thiệt hại cho cả hệ thống thì hệ thống cảm biến kết nối với IoT cũng có thể đưa ra các cảnh báo tự động cho hệ thống.

Theo xu hướng phát triển của thời đại, các hệ thống cảm biến cũng đang được tích hợp với công nghệ trí tuệ nhân tạo. Điều này sẽ giúp các kỹ sư phân tích dữ liệu một nhanh chóng, đồng thời tổng hợp và phân tách ra những thông tin cần thiết.  

Vai trò của công nghệ cảm biến trong các lĩnh vực khác nhau

Hiện nay, các hệ thống cảm biến tiên tiến đang đóng t vai trò vô cùng quan trọng nhiều lĩnh vực khác nhau. Chính vì vậy, việc ứng dụng các công nghệ mới vào hệ thống cảm biến sẽ góp phần tăng cường độ chính xác trong quá trình đo lường sản phẩm. Không chỉ vậy, các công nghệ này cũng góp phần tăng tốc độ đo lường sản phẩm một cách nhanh chóng, giúp tăng hiệu suất hoạt động và giảm thiểu thời gian ngưng hoạt động của toàn hệ thống. Bên cạnh đó, các công nghệ cảm biến hiện nay có thể thu thập dữ liệu theo thời gian thực để tối ưu hóa quy trình sản xuất, từ đó giúp các đơn vị vận hành linh hoạt và hiệu quả hơn.

Kết luận

Công nghệ cảm biến tiên tiến, bao gồm cả hệ thống tiếp xúc và không tiếp xúc, đóng vai trò thiết yếu trong việc nâng cao chất lượng sản phẩm và tối ưu hóa quy trình sản xuất. Những đổi mới trong lĩnh vực này không chỉ giúp doanh nghiệp tăng cường hiệu quả hoạt động mà còn cải thiện khả năng cạnh tranh trên thị trường toàn cầu. Sự tích hợp của IoT và AI hứa hẹn mở ra nhiều cơ hội mới cho các ứng dụng trong tương lai, mang đến những giải pháp kiểm tra và đo lường tối ưu hơn. Tóm lại, công nghệ cảm biến sẽ tiếp tục là động lực mạnh mẽ cho sự đổi mới trong ngành công nghiệp, góp phần tạo ra những sản phẩm chất lượng cao và hiệu quả trong sản xuất.

Nhìn chung, các công nghệ cảm biến tiếp xúc và không tiếp xúc đều đang có những đóng góp quan trọng trong việc nâng cao chất lượng sản phẩm và quy trình sản xuất của toàn hệ thống. Để đạt được hiệu suất cao nhất, các kỹ sư cần không ngừng tăng cường các giải pháp tối ưu để kết hợp hai loại cảm biến này, bù trừ các khuyết điểm cho nhau nhằm mang lại lợi ích lớn nhất cho toàn hệ thống.