智能制造是传统制造业的新兴技术演变，旨在优化生产流程的每一步。传感器在采购、生产、配送和报废等子行业的智能制造物流中发挥着举足轻重的作用。
在产品制造生命周期的每个阶段都会用到各种各样的传感器。本文介绍了智能制造过程不同阶段使用的一些最流行的传感器。
智能跟踪采购、配送和报废
供应链物流部门严重依赖于对大量单个组件、包装和存储设备的高效管理。智能制造技术已率先采用能够对这种多样化的物体进行智能跟踪的系统。
例如，一架波音 777 飞机包含 500 多家供应商提供的 300 多万个零部件。为高效地制造波音 777，数百万个零部件的无缝管理只能借助于大型、精确数据集的帮助，而这些数据集依赖于仓库中每个零部件的自动跟踪。为此，RFID 标签和应答器被用作“现代条形码”的一种形式，可在整个供应链中跟踪大量组件。
跟踪标签的类型
RFID 标签（射频识别标签）是一种低成本的无线识别设备，可用于跟踪整个供应链中的库存。在智能制造应用中，RFID 标签阅读器可以是在采购中心（如装卸码头）运行的固定基础设施。此外，RFID 阅读器也可以是手持设备。这些设备可在 10 米开外有源读取 RFID 标签，从而自动快速跟踪包装、产品卷装甚至单个组件。
RFID 标签有两种类型：
- • 无源，不需要电源
- • 有源，需要电源
有源 RFID 标签可以在距离 RFID 传感器设备 100 米的范围内被检测到。这两种类型都可以在无需视距及穿透物体的情况下进行检测，并且每种的成本不到 10 美分。
NFC 标签即近场通信标签，是 RFID 技术的一个子集，可以存储和传输多种类型的数据。它们可用于产品认证应用，但通常不用于产品跟踪。相反，NFC 标签可用于验证产品信息，并向智能制造信息系统提供额外的产品数据。有关 RFID 和 NFC 之间的区别的更多信息，请务必阅读 RFID 与 NFC：RFID 和 NFC 之间的区别解释。
RFID 和 NFC 传感器对于智能制造技术中的自动化产品跟踪至关重要。它们可在制造供应链中从生产点到使用点对产品进行跟踪，以及从生产后到销售点进行产品跟踪，甚至远远超出产品的生命周期。
生产过程中使用的 6 种传感器
智能制造中生产部门的范围非常广泛，而且可能极其复杂。因此，各种各样的传感器被用于专门的智能制造系统。在定制的机械设计、生产网络甚至整个生产设施中都可以看到这样的场景。以下是整个生产系统中一些最常见的传感器列表：
温度传感器通常用于必须满足临界温度才能正常使用产品的行业，例如石化、制药、食品、医疗和原材料制造。例如，消费级铝罐的内部通常有一层食品安全塑料涂层，必须在精确的温度下才能正确附着在铝结构上。
霍尔效应传感器通常用于计数应用，其中磁铁固定到移动的机器部件上。当磁体存在于霍尔效应传感器范围内时，传感器将检测其存在并向机器控制器提供数据。例如，在旋转瓶子贴标机中，标签轴的位置可以根据霍尔效应传感器的磁输入进行主动监控和调整，从而实现标签的无缝自动粘贴。
红外传感器用于监控物体的红外输出，可以远程感应温度数据、气体成分分析、物体反射率和表面光滑度。例如，红外传感器可用于监测复杂焊接应用中的气体成分，如钛合金焊接，其中有害气体的存在可能对制造过程造成灾难性的影响。
近距传感器用于检测传感器与物体的接近程度。近距传感器主要用于智能制造应用中，在这些应用中，机器会自动执行制造操作。例如，电子制造业中使用的拾放机从一个位置拾取单个元件，并将其放置在精确的目的地。拾放机的控制系统可包含近距传感器，告知工具在“拾取”时离元件有多近以及在“放置”时离目的地有多远。
加速度计可用于多种智能制造系统，如电机控制、防盗、攻丝检测、倾斜、物体定向、机床动力学等。例如，五轴 CNC 铣床的刀头可能包含几个加速度计，以确保在铣削过程中实现刀具的精确 3D 放置。
液位传感器用于了解流体分配和储存容器中的液位。在使用流体的智能制造行业中，了解所用流体量的能力对于确保流程按预期运行至关重要。例如，半导体制造设施使用数百种不同的流体，从塑料浆料到高挥发性蚀刻溶剂不等。这些流体必须按照程序规范进行管理。液位传感器可用于了解其使用率、所需的处理量以及在整个含液系统中的存在情况。
工业 4.0 中的智能制造传感器
在整个行业中，制造系统中的智能传感器技术可能会有很大差异，但无论应用如何，它们提供的信息对制造过程始终至关重要。虽然智能制造传感器在成本、尺寸、技术和利用率方面可能有所不同，但传感器在从传统制造向智能制造的转变中起着举足轻重的作用。它们提供的数据使得现代控制系统和数据科学能够优化全球的制造流程。
