智能化數(shù)控技術(shù)的研究

摘 要：在新時期全球化智能制造行業(yè)發(fā)展進(jìn)程中，智能化數(shù)控技術(shù)逐步朝著系統(tǒng)多元化方向發(fā)展。掌握先進(jìn)數(shù)控技術(shù)，不僅可以幫助我國突破智能化數(shù)控裝備研制壁壘，而且可以推動我國工業(yè)智能化轉(zhuǎn)型升級。因此，本文以智能化數(shù)控技術(shù)為研究目標(biāo)，介紹了數(shù)控技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀，分析了智能化數(shù)控技術(shù)未來發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞：數(shù)控技術(shù) 智能化 發(fā)展 研究

一、數(shù)控技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

1、我國應(yīng)用數(shù)控技術(shù)水平不高。數(shù)控技術(shù)涉及到眾多學(xué)科領(lǐng)域和多門專業(yè)課程，這就需要相關(guān)數(shù)控技術(shù)人員不僅具有扎實(shí)的理論知識和多層次的知識體系，還要擁有全面的數(shù)控機(jī)床應(yīng)用和維修經(jīng)驗(yàn)，能夠全方位開展數(shù)據(jù)技術(shù)的設(shè)計(jì)、編程、操作和維修工作。目前，我國機(jī)械制造的數(shù)控技術(shù)人員大多是高等院?；蛘呗殬I(yè)院校的專業(yè)學(xué)員，他們具有豐富的理論知識，但是崗位實(shí)踐能力不足，缺乏有關(guān)的機(jī)械行業(yè)工作經(jīng)驗(yàn)，這就導(dǎo)致我國機(jī)械制造的數(shù)控技術(shù)應(yīng)用水平不高。

2、我國數(shù)控技術(shù)規(guī)?；唤∪８鶕?jù)統(tǒng)計(jì)，我國機(jī)械制造企業(yè)雖然在數(shù)量上十分巨大，但是在數(shù)控技術(shù)應(yīng)用上卻遠(yuǎn)沒有達(dá)到世界制造大國的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。以生產(chǎn)機(jī)械某種零部件為主發(fā)展起來的企業(yè)在生產(chǎn)能力、生產(chǎn)工藝和產(chǎn)品質(zhì)量上都不能全面滿足市場需求，而數(shù)控人才流失、數(shù)控設(shè)備閑置、維護(hù)不當(dāng)?shù)戎T多問題都導(dǎo)致數(shù)控技術(shù)在機(jī)械制造企業(yè)的應(yīng)用規(guī)模大打折扣。

3、初步實(shí)現(xiàn)了數(shù)控技術(shù)的高速化和精細(xì)化。我國傳統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)轉(zhuǎn)速主要為（3000～5000）r/min，得益于機(jī)械制造中開放式結(jié)構(gòu)數(shù)控的有效研究，再加上高速數(shù)控加工技術(shù)的普及和完善，帶動了數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)轉(zhuǎn)速能夠達(dá)到（8000～10000）r/min，這樣能夠保證數(shù)控機(jī)床的生產(chǎn)能力和生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)。此外，數(shù)控機(jī)床的精細(xì)化也得到極大提高，受益于中央計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)的升級換代，我國機(jī)械制造中的數(shù)控機(jī)床已經(jīng)可以將精度控制在（0.008～0.010）mm，有助于航天工業(yè)為代表的高精度產(chǎn)品的生產(chǎn)加工。

二、智能數(shù)控技術(shù)

數(shù)控技術(shù)是一種計(jì)算機(jī)數(shù)值計(jì)算與加工技術(shù)，它可以通過高性能驅(qū)動單元控制加工過程中的各種信息。目前，數(shù)控技術(shù)在機(jī)械加工設(shè)備中得到了廣泛的應(yīng)用，其中數(shù)控機(jī)床最為典型和應(yīng)用最為廣泛。數(shù)控系統(tǒng)具有高性能、高精度和高可靠性，但這些不能滿足現(xiàn)代人的需求，因此智能化將成為數(shù)控系統(tǒng)的未來發(fā)展趨勢。

智能化是二十一世紀(jì)制造技術(shù)的主要方向之一。隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展更新，智能化的概念已逐漸滲透到各行各業(yè)和人們生活的各個方面，數(shù)控系統(tǒng)也引進(jìn)了自適應(yīng)控制，模糊系統(tǒng)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的控制機(jī)制，不但具有自動編程、前饋控制、模糊控制、學(xué)習(xí)控制、自動三維刀具補(bǔ)償生成和動態(tài)補(bǔ)償?shù)淖赃m應(yīng)控制，故障監(jiān)測也具有人性化的設(shè)計(jì)。而故障診斷專家系統(tǒng)、自診斷功能還在持續(xù)改進(jìn)。只能數(shù)控系統(tǒng)已經(jīng)可以大量的應(yīng)用到不同的行業(yè)領(lǐng)域而不出現(xiàn)任何錯誤。智能數(shù)控系統(tǒng)又被稱為仿人智能，使整個生產(chǎn)過程更加人性化。在數(shù)控系統(tǒng)中，包括智能行為程序的模擬、擴(kuò)展和擴(kuò)展，如自學(xué)習(xí)、自識別、自規(guī)劃、自修復(fù)、自復(fù)制等。智能數(shù)控系統(tǒng)的測試、建模、特征提取、自動的知覺加工系統(tǒng)能夠通過內(nèi)部狀態(tài)和外部環(huán)境對物體的加工精度和效率以及物理量變化進(jìn)行跟蹤，并很快的作出智能決策，設(shè)計(jì)出能夠?qū)崿F(xiàn)項(xiàng)目的最佳方案，并在生產(chǎn)和后續(xù)的加工中應(yīng)用。

三、智能化數(shù)控技術(shù)發(fā)展研究

從當(dāng)前世界數(shù)控技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀的結(jié)果中能夠分析出，數(shù)控技術(shù)的智能化是未來發(fā)展的必然趨勢，然而對于智能化而言，它還有更大更多的潛力等待發(fā)掘和開發(fā)。以下將從三個方面對其進(jìn)行分析：

1、性能發(fā)展方向。（1）高性能化：芯片技術(shù)隨著電子信息技術(shù)的發(fā)展而不斷進(jìn)步，CPU和RISC的運(yùn)算技術(shù)也隨之不斷提高，對CPU的控制和處理能力進(jìn)行雙線或多線的方法進(jìn)行處理，使得機(jī)床的動態(tài)和靜態(tài)特性能夠很好的提高。（2）柔性化：在數(shù)控技術(shù)中，柔性發(fā)展有兩種重要的意義。第一方面，數(shù)控系統(tǒng)要求系統(tǒng)自身具有很高的靈活性和可拆剪性，并且可以使用模塊集成的設(shè)計(jì)模式。靈活性較高的數(shù)控系統(tǒng)可以滿足客戶更多不同的需求，使得客戶在使用后的滿意度較高。第二方面，即為了達(dá)到多重系統(tǒng)的多線程控制，簡單來說就是將多個系統(tǒng)進(jìn)行整合，然后集合在一起。為了實(shí)現(xiàn)多線程控制，就要加強(qiáng)對材料的控制，從而發(fā)揮數(shù)控技術(shù)的作用。（3）實(shí)時化：時效性就是在相對簡單的操作環(huán)境下，可以準(zhǔn)時且保證質(zhì)量地完成任務(wù)，并合理調(diào)配調(diào)度任務(wù)。在這樣的工作上，智能化會發(fā)揮重要的推動作用。隨著科技的不斷發(fā)展，實(shí)時性也在不斷趨于集成化，更形成了實(shí)時系統(tǒng)。智能化和實(shí)時系統(tǒng)相結(jié)合，將成為智能化數(shù)控技術(shù)的重要發(fā)展方向。

2、功能發(fā)展方向。（1）用戶界面的圖形化：數(shù)控系統(tǒng)與使用者通過用戶界面實(shí)現(xiàn)對話連接，不同的使用者對界面的要求是不同的，從而導(dǎo)致用戶界面的開發(fā)成為一大難題，就是在計(jì)算機(jī)軟件研制領(lǐng)域，用戶界面也是最難解決的問題之一，用戶界面的圖形化讓非專業(yè)用戶的使用更加的方便。（2）運(yùn)算能力可視化：用文字和語言作信息交流已經(jīng)不能夠滿足用戶的需求，科學(xué)運(yùn)算可視為是用于處理和分析數(shù)據(jù)，它的實(shí)現(xiàn)使得數(shù)控系統(tǒng)不再局限于用文字和語言，更可以直接使用圖形、圖像、動畫等的可視元素。（3）PLC技術(shù)的應(yīng)用：在智能化數(shù)控技術(shù)使用中，高性能PLC控制模塊內(nèi)嵌技術(shù)，不僅能夠直接使用梯形圖和高級語言進(jìn)行編程，還可以作為指揮中心控制模塊。（4）融入多媒體技術(shù)：多媒體技術(shù)是計(jì)算機(jī)、聲音、通信技術(shù)的結(jié)合體，它使得計(jì)算機(jī)對聲音、文字、圖像和視頻信息進(jìn)行綜合處理，并能夠?qū)崟r監(jiān)管，當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障時，可以在第一時間解決問題。

3、結(jié)構(gòu)體系發(fā)展方向。（1）采用集成化芯片：為了提高數(shù)控系統(tǒng)的集成度和軟硬件運(yùn)行速度，可應(yīng)用CPU、RISC芯片，使用大規(guī)?？删幊碳呻娐稦PGA、EPLD、CPLD和專用集成電路ASIC芯片。為了提高顯示器功能，可應(yīng)用FPD平板顯示技術(shù)，它已成為21世紀(jì)顯示領(lǐng)域的主流技術(shù)，也是可以和CRT相比的新型顯示技術(shù)。（2）硬件模塊化：硬件的模塊化更便于實(shí)現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)的集成化。根據(jù)不同的功能需求，將CPU、存儲器、PLC、通訊等基本模塊，做成了標(biāo)準(zhǔn)的系列化產(chǎn)品，通過積木方式進(jìn)行功能裁剪和增減模塊數(shù)量，形成了不同檔次的數(shù)控系統(tǒng)。（3）機(jī)床網(wǎng)絡(luò)化：機(jī)床聯(lián)網(wǎng)可進(jìn)行遠(yuǎn)程操控和無人化操控。通過機(jī)床聯(lián)網(wǎng)，可以在任何的機(jī)床上對其它機(jī)床編程、設(shè)定、操作、運(yùn)行，不同機(jī)床顯示的畫面能夠同時出現(xiàn)在每臺機(jī)床的屏幕上。

結(jié)束語

綜上所述，我國智能化數(shù)控技術(shù)發(fā)展是未來的必然趨勢，本文從性能、功能、結(jié)構(gòu)體系三方面分析了發(fā)展方向。智能數(shù)控技術(shù)在各個行業(yè)中都屬于高端技術(shù)，對生產(chǎn)制造進(jìn)行控制和管理，隨著人們需求越來越高，數(shù)控技術(shù)的智能化也在逐漸形成。智能化數(shù)控技術(shù)有著很大的發(fā)展?jié)摿涂臻g，需要我們不斷開拓與研究。

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作者簡介：王超（1988—），性別：男，民族：漢，職稱初級：數(shù)控，研究方向：機(jī)械，工作單位：沈陽昊威建筑工程有限公司。