（文章來源：激光天地）

多傳感器技術(shù)可用于監(jiān)測(cè)制造過程中的工件表面質(zhì)量和加工參數(shù)，能夠有效監(jiān)控工藝參數(shù)、補(bǔ)償加工誤差從而有效改善加工質(zhì)量。與此同時(shí)，在多傳感器系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)融合可以對(duì)被測(cè)對(duì)象的多個(gè)參量進(jìn)行綜合和統(tǒng)一，發(fā)揮各個(gè)傳感器的優(yōu)勢(shì)，因此融合數(shù)據(jù)系統(tǒng)與其包含的每個(gè)子系統(tǒng)相比具有更好更全面的信息?？琢畋芯繂T介紹了多傳感器測(cè)量與數(shù)據(jù)融合技術(shù)在精密監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的應(yīng)用。多傳感器系統(tǒng)目前已被廣泛應(yīng)用于增材制造（簡稱AM）過程監(jiān)測(cè)、激光焊接、銑削、設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障檢測(cè)等領(lǐng)域。

為滿足不同要求和測(cè)量參量，現(xiàn)代儀器系統(tǒng)往往需要配備多個(gè)不同的傳感器，每個(gè)傳感器都有其獨(dú)立的功能。多傳感器監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的每個(gè)傳感器都可以獨(dú)立測(cè)量某個(gè)參數(shù)，并通過特殊的信號(hào)處理算法來組合所有獨(dú)立的測(cè)量值以提供最終完整測(cè)量結(jié)果。為了降低微處理器的成本，現(xiàn)在多傳感器系統(tǒng)的使用越來越廣泛。同時(shí)，傳感儀器使信號(hào)處理系統(tǒng)和數(shù)字閉環(huán)控制非常經(jīng)濟(jì)適用。此外，在多傳感器系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能的關(guān)鍵是協(xié)調(diào)好所有傳感器的信號(hào)。將所有傳感器的測(cè)量數(shù)據(jù)綜合起來，利用特殊的算法對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行完整性和一致性描述，這一過程稱為多傳感器數(shù)據(jù)融合。

隨著精密制造技術(shù)的飛速發(fā)展，科研人員在多傳感器測(cè)量與數(shù)據(jù)融合技術(shù)領(lǐng)域進(jìn)行了大量研究，旨在提高監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的測(cè)量效率與精度。在多傳感器系統(tǒng)中，每個(gè)傳感器獨(dú)立地測(cè)量某些參數(shù)。然后，系統(tǒng)使用特殊的信號(hào)處理算法來組合所有獨(dú)立的測(cè)量結(jié)果，以提供全面的測(cè)量結(jié)果。本文旨在綜述多傳感器測(cè)量與數(shù)據(jù)融合技術(shù)在精密監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的應(yīng)用。現(xiàn)代儀器系統(tǒng)配備了許多不同的傳感器，每個(gè)傳感器都有其自己獨(dú)立的功能。論文介紹了多傳感器系統(tǒng)在AM監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、激光焊接系統(tǒng)、銑削系統(tǒng)、狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障檢測(cè)系統(tǒng)中的應(yīng)用。同時(shí)，文章還總結(jié)了數(shù)據(jù)融合層次與數(shù)據(jù)融合算法。

AM監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的多傳感器技術(shù)增材制造技術(shù)具有產(chǎn)品開發(fā)高效、可生產(chǎn)復(fù)雜定制組件、修復(fù)各類機(jī)械零件等優(yōu)點(diǎn)。但是，與傳統(tǒng)制造技術(shù)相比，AM制造的工件缺陷率仍然很高。為了解決這個(gè)問題，很多研究項(xiàng)目都將增材制造過程監(jiān)測(cè)方法的開發(fā)作為重點(diǎn)研究方向。增材制造過程中的一種多傳感監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，光學(xué)監(jiān)測(cè)裝置由NIR CMOS攝像機(jī)和光電二極管組成。傳感器1和傳感器2對(duì)400-1000nm之間的波長敏感，通過傳感器捕獲熔池輻射。NIR CMOS相機(jī)用于測(cè)量制造過程中熔池的形狀與溫度分布。此外，文章詳細(xì)綜述了多傳感器技術(shù)在直接能量沉積（DED）過程以及氣體鎢電?。℅TA）增材制造過程中的應(yīng)用。

激光焊接系統(tǒng)中的多傳感器技術(shù)在激光焊接過程中，材料與激光束相互作用并產(chǎn)生一系列不同的特征信號(hào)。這些特征信號(hào)可能包括空氣與結(jié)構(gòu)傳播的聲發(fā)射，激光束在作用區(qū)域的反射，鑰匙孔、熔池和母材及其上方金屬蒸氣的發(fā)射信號(hào)。文章講述了與以上過程發(fā)射相關(guān)的光學(xué)信號(hào)監(jiān)測(cè)方法。感應(yīng)可見光與近紅外（NIR）發(fā)射的光電二極管用于監(jiān)測(cè)來自激光作用區(qū)域的輻射信號(hào)。為了提高焊接工件的質(zhì)量，在制造業(yè)中實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并控制焊接過程中的焊縫熔深至關(guān)重要。

銑削系統(tǒng)中的多傳感器技術(shù)銑削是一種常見且高效的切削操作，通過使用帶有一個(gè)或多個(gè)齒的旋轉(zhuǎn)刀具，可以間歇地將零件切割成螺紋、平面和許多復(fù)雜的零件。目前，銑削加工由于適合大批量生產(chǎn)，在工業(yè)制造中得到了廣泛的應(yīng)用。研究人員致力于在旋轉(zhuǎn)工具上開發(fā)多傳感器監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以在無線環(huán)境中同時(shí)測(cè)量振動(dòng)、溫度、扭矩和切削力的三個(gè)分量。

狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障檢測(cè)系統(tǒng)中的多傳感器技術(shù)在制造過程中，需要進(jìn)行故障檢測(cè)和狀態(tài)監(jiān)測(cè)以防止機(jī)器故障，進(jìn)而延長機(jī)器壽命并降低運(yùn)行成本，這可以通過多傳感監(jiān)測(cè)系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。該平臺(tái)通過使用光電紅外熱成像傳感器監(jiān)測(cè)變壓器的故障，測(cè)量變壓器的內(nèi)部溫度。通過接收從被測(cè)物體表面發(fā)出的輻射，可以方便地確定被測(cè)物體的溫度。

數(shù)據(jù)融合層次如今，數(shù)據(jù)融合技術(shù)已成為世界范圍內(nèi)的研究熱點(diǎn)之一。數(shù)據(jù)融合是指充分利用多個(gè)信息源，并在空間或時(shí)間上組合多個(gè)信息源的冗余或互補(bǔ)信息。數(shù)據(jù)融合的過程是使用數(shù)學(xué)方法和技術(shù)手段合成不同的信息源，以獲得高質(zhì)量和有用的信息。根據(jù)處理信息源層次，信息融合可分為數(shù)據(jù)層融合、特征層融合和決策層融合。

數(shù)據(jù)融合算法數(shù)據(jù)融合涉及各種理論和技術(shù)，并且沒有完全統(tǒng)一的算法可以適應(yīng)所有場(chǎng)景。因此，在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)根據(jù)不同的應(yīng)用背景選擇相應(yīng)的算法。按照算法概念，主要分為三類：物理模型算法、基于參數(shù)的算法和基于認(rèn)知模型的算法。例如，基于認(rèn)知模型的算法主要包括邏輯模板法、模糊集理論算法、遺傳算法和知識(shí)系統(tǒng)方法。虛線框中的部分在經(jīng)典決策模板方法中則沒有。將該修改后的矩陣應(yīng)用于修改目標(biāo)的決策分布圖，以反映傳感器對(duì)特定類型目標(biāo)的分類識(shí)別能力，從而獲得修改后的目標(biāo)決策分布圖。選擇最大相似度類別作為輸出，對(duì)未知目標(biāo)的決策分布圖進(jìn)行分類，實(shí)現(xiàn)融合目標(biāo)的識(shí)別。
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