數(shù)字控制技術在機械自動化領域的應用與發(fā)展前景

馬海霖

摘 要：機械自動化的應用程度是衡量一個國家工業(yè)發(fā)展水平的重要參照，而機械自動化中最主要的部分便是對設備進行數(shù)字控制。本文針對機械自動化領域中的數(shù)字控制技術的應用要點進行分析和應用探討，并對基于數(shù)字控制技術的機械自動化的發(fā)展前景進行展望，為以后數(shù)字控制技術在機械自動化領域中的應用提供建議和參考。

關鍵詞：數(shù)字控制 機械自動化 智能制造 發(fā)展趨勢

引 言

伴隨著我國經(jīng)濟社會的快速發(fā)展，機械自動化已被廣泛應用于我國的各個生產(chǎn)領域，并提高了勞動生產(chǎn)率，推動了我國工業(yè)體系的不斷健全和完善。但目前我國在機械自動化領域中的數(shù)字化控制水平較低，一些自動化設備仍具有很大的發(fā)展空間。因此我國要注重數(shù)字控制技術在機械自動化領域中的應用和發(fā)展，進而提高自動化的水平。

一、數(shù)字控制技術的概念和作用

在現(xiàn)代的機械制造業(yè)中，基于數(shù)字控制技術的機械自動化得到了廣泛的普及和應用。其中的數(shù)字控制技術主要結合計算機、電氣[1]和電子測量等相關技術，實現(xiàn)了對自動化設備的數(shù)字化控制。并且由于數(shù)字控制技術能夠通過內置的算法實現(xiàn)對生產(chǎn)過程進行監(jiān)督、引導和巡查，進而提高了設備制造的精度和生產(chǎn)過程中的安全性。

伴隨著計算機技術的飛速發(fā)展，進而促使傳統(tǒng)的機械制造技術在應對現(xiàn)在產(chǎn)品制造的需求方面有些力不從心。因此為了增強機械制造業(yè)對現(xiàn)代市場的適應能力，同時為了提高產(chǎn)品的競爭力和其附加利潤。這就需要我們充分利用數(shù)字控制技術的各種優(yōu)勢，并在最大限度內將其應用于機械自動化領域。

二、數(shù)字控制技術在機械自動化領域中的應用

（1）在工業(yè)領域的應用

在工業(yè)領域中，尤其是在機械的設計以及制造方面，基于數(shù)字控制技術的機械自動化得到了很大程度的應用：在航空航天領域中，數(shù)控技術提高了對航天器的設計和制造的精度，并提高了產(chǎn)品的可靠性；在船舶的設計、制造中，數(shù)控技術的應用提高了船體結構的強度和穩(wěn)定性，并且由于數(shù)控技術的精密性，避免了船體在制造過程中由于金屬間鍍層不到位而發(fā)生的電化學[2]腐蝕現(xiàn)象；在機床領域，數(shù)控技術極大地提高了機床間的連接精度，進而能夠實現(xiàn)四軸、五軸，甚至是七軸聯(lián)動，實現(xiàn)了對機床的精密控制。

（2）在農業(yè)領域的應用

數(shù)控技術在農業(yè)產(chǎn)品領域中的應用主要是在各種農用設備的高精度控制，進而提高農作物產(chǎn)量、增加農民的收入。例如在噴水澆灌設備的使用中，通過加入濕度感應傳感器，能夠在合適的時機進行噴水作業(yè)，提高了對水資源的利用率；在大棚養(yǎng)殖中，基于數(shù)控技術的人工光源能夠對一天內的太陽光照強度[3]進行統(tǒng)計和分析，并根據(jù)預先設計的算法，當光照不足時通過使用自身的光源進行補充，進而提高農作物的產(chǎn)量。

（3）在工程領域的應用

在工程領域中，工程建筑的可靠性和安全性一直是人們最為關注的話題。而數(shù)控技術在工程領域中對建設設備實現(xiàn)了數(shù)字化的控制，并且可以根據(jù)各點位的傳感器能夠預先在計算機中模擬生成效果圖，極大地提高了工程建筑的可靠性。并且通過對設備的高精度控制，嚴格控制了建筑在建造過程中產(chǎn)生的實際誤差，提高了工程建筑產(chǎn)品的安全性。

（4）在能源領域的應用

在能源領域中，數(shù)控技術的出現(xiàn)極大的提高了能源勘探和采集設備的可靠性，并提高了在勘探和采集過程中的安全性：通過數(shù)控技術，能夠對設備進行實時檢測，一旦發(fā)現(xiàn)某個設備故障便會立刻報警。同時還通過各種傳感器對周圍環(huán)境進行實時檢測，有效避免了諸如瓦斯泄露、礦洞坍塌等情況的出現(xiàn)，提高了在能源勘探和采集過程中的安全性。

三、基于數(shù)字控制技術的機械自動化未來發(fā)展趨勢

（1）高速度、高精度和高可靠性

機械自動化的目的是為了實現(xiàn)提高對產(chǎn)品的高精度控制，進而提高產(chǎn)品的實用性和可靠性，并降低生產(chǎn)成本的目的。因而機械自動化的未來發(fā)展應該盡可能地通過使用數(shù)控技術，以提高其精度和速度，同時在保證產(chǎn)品質量的情況下提高自動化設備的可靠性和穩(wěn)定性。從而使機械自動化的優(yōu)勢更加凸顯，能夠更好地應對當代市場中各品類產(chǎn)品設計、制造的要求，并進而提高我國在機械自動化領域中的產(chǎn)品競爭力。

（2）更加開發(fā)的體系結構

機械自動化并不應該只是某一領域的專有產(chǎn)物，因此基于機械自動化的生產(chǎn)設備應該具有多種兼容性的控制接口。同時其各種軟硬件要具備拓展性和可改造性，其中的操作接口更應該能夠使用各類主要編程語言進行控制（如C、C#和匯編語言等）。并且基于數(shù)控技術的自動化設備應可以將設備內的數(shù)據(jù)實時導出，以便于進行數(shù)據(jù)分析，進而提高對設備的控制程度。

（3）網(wǎng)絡化與智能化

伴隨著信息技術的飛速發(fā)展，在機械自動化領域中各類仿真軟件（如CAD、MATLAB等）也得到了相應的進步。并且隨著深度學習[4]的崛起，以及各類機器語言的不斷普及。因此基于數(shù)控技術的機械自動化設備要能夠做到與各類仿真軟件間的無縫連接，同時要能夠做到對設備的智能化管理。而這就要求未來的自動化設備具有網(wǎng)絡化和智能化的特性和發(fā)展需求。

（4）功能復合化

機械自動化的未來方向不僅應該是更加數(shù)字化和智能化，并且其中的數(shù)字控制技術要能夠集成對各單個設備的控制，實現(xiàn)功能的復合化。例如在數(shù)控機床方面，多軸聯(lián)動的機床中能夠對同一產(chǎn)品同時進行切、削等操作。并且相比于單軸機床，多軸機床實現(xiàn)了對產(chǎn)品的同步控制，并提高了產(chǎn)品的生產(chǎn)效率和質量。

結 語

綜上所述，基于數(shù)字控制技術的機械自動化設備具有廣闊的應用前景。并且伴隨著科技的不斷發(fā)展，以及市場中對各類產(chǎn)品的要求不斷提高，極大地推動了數(shù)字控制技術在機械自動化領域中的應用和發(fā)展，并促進了相關產(chǎn)業(yè)的進步。

參考文獻

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