機電一體化在現(xiàn)代機械制造業(yè)中的應用

朱喜文 裴剛

摘要：隨著現(xiàn)代科學技術的不斷發(fā)展，不同學科之間不斷交叉與滲透，機電一體化將隨著微電子技術和計算機技術的迅速發(fā)展及其向機械工業(yè)的滲透逐漸形成并不斷完善，并隨著科學技術的日新月異，各種技術相互將越來越融合，未來機電一體化技術的發(fā)展將會更加的深化與進步。本文簡述了其在機械制造中的應用及其發(fā)展趨勢。

關鍵詞：機電一體化；智能；技術；應用

1控技術的特點化

1.1精確快速高效，對于機械制造而言，由于涉及到的知識以及細節(jié)較多，精確、快速和高效是一直以來制造工作期望達到的目標。而數(shù)控技術中融合了高科技芯片以及強大的中央處理器，可以有效保證機械制造中的所有要求都能夠得到滿足，并且輔助改善機床自身的動態(tài)特性和靜態(tài)特性，使機床自身的制造效率以及精準度進一步的提升。

1.2彈性化，彈性化產(chǎn)生的影響主要體現(xiàn)在兩個方面，其一。針對數(shù)控系統(tǒng)的彈性化設

計處理，通過相應用戶需要，設定具有自身特點的功能性，同時其涉及的范圍較廣，可以保證其操控的整體性；其二，群控系統(tǒng)的彈性化，在同一群控系統(tǒng)當中可以應急不同的生產(chǎn)需要，針對物料以及信息的傳播進行相應的調(diào)整，這樣可以是群控系統(tǒng)自身同一化的優(yōu)點最大程度的發(fā)揮。

1.3工藝復合性和多軸化，一般按照統(tǒng)一的系統(tǒng)設定，對相應的生產(chǎn)和加工程序進行調(diào)整，針對各個機床生產(chǎn)之間的配合隋況，可以利用數(shù)控機床工藝復合的形式，對其生產(chǎn)和加工以減少各個機床之間的配合工作時間，能夠有效的提升生產(chǎn)效率。

1.4實時智能化，傳統(tǒng)的實時系統(tǒng)設定較為理想化，對其相關的運作以及調(diào)整沒有一個明確的定義。而利用人工智能可以完成較為理想化的施工形態(tài)，可以有效的減少施工的時間。并且利用科學技術與人工智能結(jié)合在一起的方式，可以充分的完成人類的各種行為，可以大大的減少人員的使用。隨著科學技術與人工智能的配合發(fā)展，對于當前的機械制造而言，其應用更加的實用化，并且隨著專業(yè)人員的不斷研究，是其技術更加完善。

2 機電一體化技術的應用

2.1 智能化控制技術

由于器械制造具有大型化、高速化和連續(xù)化的特點，傳統(tǒng)的控制技術已不能滿足需要，因此采用智能控制技術替代傳統(tǒng)的技術。智能控制技術主要包括專家系統(tǒng)、模糊控制和神經(jīng)網(wǎng)絡等，智能控制技術廣泛應用于機械制造的產(chǎn)品設計、生產(chǎn)、控制、設備與產(chǎn)品質(zhì)量診斷等各個方面。

2.2 分布式控制系統(tǒng)

分布式控制系統(tǒng)采用一臺中央計算機指揮若干臺面向控制的現(xiàn)場測控計算機和智能控制單元。分布式控制系統(tǒng)可以是兩級的、三級的或更多級的。利用計算機對生產(chǎn)過程進行集中監(jiān)視、操作、管理和分散控制。

2.3 開放式控制系統(tǒng)

開放控制系統(tǒng)是目前計算機技術發(fā)展引出的新結(jié)構(gòu)體系概念。“開放”意味著對一種標準的信息交換規(guī)程的共識和支持，按此標準設計的系統(tǒng)，可以實現(xiàn)不同廠家產(chǎn)品的兼容和互換，且資源共享。

2.4 計算機集成制造系統(tǒng)

機械制造的CIMS是將人與生產(chǎn)經(jīng)營、生產(chǎn)管理以及過程控制連成一體，用以實現(xiàn)從原料，設計、加工到產(chǎn)品發(fā)貨的整個生產(chǎn)過程全局和過程一體化控制。目前機械制造已基本實現(xiàn)了過程自動化，但這種“自動化孤島”式的單機自動化缺乏信息資源的共享和生產(chǎn)過程的統(tǒng)一管理，難以適應現(xiàn)代企業(yè)生產(chǎn)的要求。

2.5 現(xiàn)場總線技術

現(xiàn)場總線技術（FiedBusTechnology）是連接設置在現(xiàn)場的儀表與設置在控制室內(nèi)的控制設備之間的數(shù)字式、雙向、多站通信鏈路。采用現(xiàn)場總線技術取代現(xiàn)行的信號傳輸技術，就能使更多的信息在智能化現(xiàn)場儀表裝置與更高一級的控制系統(tǒng)之間在共同的通信媒體上進行雙向傳送。

2.6 交流傳動技術

傳動技術在機械制造中起作至關重要的作用。隨著電力電子技術和微電子技術的發(fā)展交流調(diào)速技術的發(fā)展非常迅速。由于交流傳動的優(yōu)越性，電氣傳動技術在不久的將來由交流傳動全面取代直流傳動，數(shù)字技術的發(fā)展，使復雜的矢量控制技術實用化得以實現(xiàn)，交流調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速性能已達到和超過直流調(diào)速水平。

3 機電一體化技術發(fā)展趨勢

3.1 數(shù)字化

微控制器及其發(fā)展奠定了機電產(chǎn)品數(shù)字化的基礎，而計算機網(wǎng)絡的迅速崛起，為數(shù)字化設計與制造鋪平了道路。數(shù)字化要求機電一體化產(chǎn)品的軟件具有高可靠性、易操作性、可維護性、自診斷能力以及友好人機界面。數(shù)字化的實現(xiàn)將便于遠程操作、診斷和修復。

3.2 智能化

即要求機電產(chǎn)品有一定的智能，使它具有人一樣的邏輯思考、判斷推理、自主決策等能力。例如在CNC數(shù)控機床上增加人機對話功能。隨著模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡、灰色理論、小波理論、混沌與分岔等人工智能技術的進步與發(fā)展，為機電一體化技術發(fā)展開辟了新天地。

3.3 模塊化

機電一體化產(chǎn)品種類和生產(chǎn)廠家繁多，研制和開發(fā)具有標準機械接口、動力接口、環(huán)境接口的機電一體化產(chǎn)品單元模塊是一項復雜的工作。如研制具有集減速、變頻調(diào)速電機一體的動力驅(qū)動單元；具有視覺、圖像處理、識別和測距等功能的電機一體控制單元等。這樣，在產(chǎn)品開發(fā)設計時，可以利用這些標準模塊化單元迅速開發(fā)出新的產(chǎn)品。

3.4 網(wǎng)絡化

遠程控制終端設備作為機電一體化產(chǎn)品，現(xiàn)場總線和局域網(wǎng)技術使家用電器網(wǎng)絡化成為可能，利用家庭網(wǎng)絡把各種家用電器連接成以計算機為中心的計算機集成家用電器系統(tǒng)，使人們在家里可充分享受各種高技術帶來的好處，因此，機電一體化產(chǎn)品無疑應朝網(wǎng)絡化方向發(fā)展。

3.7 集成化

集成化既包含各種技術的相互滲透、相互融合和各種產(chǎn)品不同結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，又包含在生產(chǎn)過程中同時處理加工、裝配、檢測、管理等多種工序。為了實現(xiàn)多品種、小批量生產(chǎn)的自動化與高效率，應使系統(tǒng)具有更廣泛的柔性，使其性能最優(yōu)、功能最強。

3.8 帶源化

機電一體化產(chǎn)品自身帶有能源，如太陽能電池、燃料電池和大容量電池。由于在許多場合無法使用電能，因而對于運動的機電一體化產(chǎn)品，自帶動力源具有獨特的好處。帶源化是機電一體化產(chǎn)品的發(fā)展方向之一。

4 結(jié)束語

隨著時代的發(fā)展，科學技術不斷進步，各種新理論、新技術不斷涌現(xiàn)，各學科相互融合進一步深入，機電一體化技術的發(fā)展空間也將越來越廣闊。

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