機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的技術(shù)核心探析

趙 飛

（長(zhǎng)虹美菱股份有限公司，安徽 合肥 230000）

核心技術(shù)能夠從根本上決定設(shè)計(jì)的系統(tǒng)是否能夠正常穩(wěn)定運(yùn)行，此外在選擇了核心技術(shù)之后，也要將其正確配置才能夠讓整個(gè)體系處于正常的運(yùn)行狀況。在實(shí)際的工作過程，要從根本上實(shí)現(xiàn)對(duì)各項(xiàng)技術(shù)的升級(jí)和變革，讓新的工作理念和傳統(tǒng)的控制技術(shù)融合，提高系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量。

1 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化技術(shù)的核心內(nèi)容

1.1 數(shù)據(jù)采集技術(shù)

核心技術(shù)中的數(shù)據(jù)采集技術(shù)是整個(gè)控制系統(tǒng)的控制源頭，只有當(dāng)這一體系能夠處于高效安全的運(yùn)行狀態(tài)下，才能夠?yàn)楹罄m(xù)的發(fā)展和控制過程提供幫助。當(dāng)前的數(shù)據(jù)收集核心技術(shù)包括兩種，一種是人工指令的輸入，另一種是數(shù)據(jù)的自助獲取，前者通過已經(jīng)建成的人機(jī)交互見面，把控制指令轉(zhuǎn)化成機(jī)械語(yǔ)言，由建成的控制模塊分析控制指令。后項(xiàng)工作主要通過設(shè)置的傳感器，把反饋信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械信號(hào)，為后續(xù)的控制過程奠定基礎(chǔ)。

1.2 負(fù)反饋技術(shù)

當(dāng)前大量的控制系統(tǒng)采用負(fù)反饋控制理念完成控制工作，負(fù)反饋控制理念是，通過經(jīng)過一段時(shí)間之后的反饋信號(hào)和實(shí)際需求的信號(hào)對(duì)比，向其中自主發(fā)出調(diào)整后的控制指令[1]。負(fù)反饋技術(shù)無論是在傳統(tǒng)的PID 控制系統(tǒng)還是現(xiàn)代的人工智能控制網(wǎng)絡(luò)中，都具有極其深厚的使用意義，通過建成的回路即可以實(shí)現(xiàn)控制質(zhì)量的深入對(duì)比，在此基礎(chǔ)上給出發(fā)出運(yùn)行指令。

1.3 抗干擾技術(shù)

抗干擾技術(shù)考慮到不同作業(yè)設(shè)備和工作機(jī)制的差異，需要建成的抗干擾體系功能方面存在差異。對(duì)于高精尖技術(shù)來說，抗干擾技術(shù)是一項(xiàng)需要重點(diǎn)考慮的內(nèi)容，通常情況下開發(fā)出的PID 控制系統(tǒng)、PLC 控制系統(tǒng)以及人工智能網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，都需要設(shè)置額外的抗干擾技術(shù)模塊。隨著科技的發(fā)展，該項(xiàng)技術(shù)包括主動(dòng)抗干擾技術(shù)和被動(dòng)抗干擾技術(shù)兩類，兩者的特點(diǎn)和優(yōu)劣勢(shì)不同，要從系統(tǒng)的生產(chǎn)、設(shè)計(jì)和制造成本角度切入，選擇最佳的抗干擾技術(shù)方案。

1.4 現(xiàn)代控制技術(shù)

現(xiàn)代控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)了模糊控制、多數(shù)據(jù)源的同步控制、多技術(shù)體系的合理調(diào)控等，所有這些控制系統(tǒng)都要處于穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)?，F(xiàn)代控制技術(shù)已經(jīng)制造的成品包括人工智能網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、人工智能技術(shù)等，這些技術(shù)的核心是在系統(tǒng)中建成數(shù)據(jù)處理平臺(tái)，并且借助定位裝置，把控制指令輸入到正確的被控對(duì)象以及設(shè)備的運(yùn)行區(qū)域，從而讓整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定度提高。

2 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化技術(shù)的實(shí)施方法

2.1 數(shù)據(jù)采集技術(shù)實(shí)施

數(shù)據(jù)采集技術(shù)的實(shí)施，一方面通過人機(jī)交互界面完成，當(dāng)前已經(jīng)開發(fā)出了多種技術(shù)，比如對(duì)于PLC 控制系統(tǒng)，采用的人機(jī)交互界面是液晶屏和數(shù)據(jù)的處理裝置構(gòu)成，其中根據(jù)已經(jīng)編寫的程序在人機(jī)交互界面上設(shè)置多個(gè)框架結(jié)構(gòu)以及數(shù)據(jù)的輸入模塊，由機(jī)械設(shè)備的操作人員向其中輸入各種指令，例如刀具的運(yùn)行路徑指令、機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)中的精度指令等，所有這些指令都需要納入到統(tǒng)一性的管理范疇內(nèi)。另一方面是數(shù)據(jù)的自主采集系統(tǒng)，當(dāng)前開發(fā)出的技術(shù)形式有激光測(cè)距技術(shù)、運(yùn)行參數(shù)的調(diào)整技術(shù)等，從本質(zhì)上來看，可以把這些設(shè)備以及被控對(duì)象的運(yùn)行命令電信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榭晒C(jī)械設(shè)備中處理器識(shí)別的機(jī)械信號(hào)，回傳到控制平臺(tái)之后，自主完成相關(guān)數(shù)據(jù)的橫向?qū)Ρ裙ぷ鳌?/p>

2.2 負(fù)反饋技術(shù)實(shí)施

負(fù)反饋技術(shù)的實(shí)施要按照傳統(tǒng)控制理論和現(xiàn)代控制理論兩個(gè)角度切入，傳統(tǒng)控制理論較為簡(jiǎn)單，比如對(duì)于PID 控制器，前向通路中包括輸入信號(hào)的比較器、放大器以及控制模塊，其中控制模塊是整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)重點(diǎn)，按照一定的控制方法核實(shí)信號(hào)之后，將最終獲取的指令傳輸給被控對(duì)象，其中含有的負(fù)反饋通路是在經(jīng)過了信號(hào)處理之后，通過一個(gè)獨(dú)特的反饋通路，借助該反饋通路中的信號(hào)放大器把信號(hào)傳遞給前項(xiàng)通路的輸入端，之后經(jīng)過反饋數(shù)據(jù)的對(duì)比和分析，明確當(dāng)前整個(gè)控制通路的運(yùn)行精度和運(yùn)行狀態(tài)。

2.3 抗干擾技術(shù)實(shí)施

抗干擾技術(shù)實(shí)施過程，傳統(tǒng)控制理論要通過配置專用的被動(dòng)式抗干擾模塊，消除干擾信號(hào)，或者直接把干擾信號(hào)輸入到整個(gè)控制系統(tǒng)中，由系統(tǒng)中建成的抗干擾模塊完成干擾信號(hào)的消除和處理工作[2]。而對(duì)于現(xiàn)代控制理論，由于通常情況下對(duì)控制精度提出的要求更高，所以大量采用主動(dòng)抗干擾技術(shù)完成調(diào)整項(xiàng)目，主動(dòng)抗干擾技術(shù)包括諧波的消除技術(shù)、抗噪音技術(shù)等，工作原理是通過信號(hào)的識(shí)別模塊了解干擾波的頻率、振幅以及干擾波形態(tài)等多個(gè)特征，抗干擾模塊會(huì)發(fā)送頻率、振幅完全相同，但是形態(tài)相反的抗干擾波，以全面抵消干擾信號(hào)。

2.4 現(xiàn)代控制技術(shù)實(shí)施

現(xiàn)代控制技術(shù)實(shí)施重點(diǎn)是數(shù)據(jù)平臺(tái)的建設(shè)，由于其余的技術(shù)當(dāng)前已經(jīng)趨于完善和成熟，所以數(shù)據(jù)平臺(tái)建設(shè)過程主要是研究該平臺(tái)需要發(fā)揮的功能和作用，比如工業(yè)焊接機(jī)器人的設(shè)計(jì)過程，要控制各個(gè)關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度、指令的接收區(qū)域、作業(yè)精度的分析工作等，數(shù)據(jù)平臺(tái)需要通過主動(dòng)輸入指令控制器和系統(tǒng)中含有的數(shù)據(jù)接收裝置獲取所有的信號(hào)，并把這些信號(hào)傳輸給控制平臺(tái)。該平臺(tái)通過輸入指令和獲取的反饋信號(hào)，實(shí)現(xiàn)控制指令和數(shù)據(jù)的橫向?qū)Ρ?，以發(fā)出相應(yīng)的控制波。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)包括數(shù)據(jù)獲取技術(shù)、負(fù)反饋控制技術(shù)、抗干擾技術(shù)等，這些技術(shù)的實(shí)施過程，傳統(tǒng)的控制器要通過各類傳感器、數(shù)據(jù)處理裝置以及抗干擾模塊的加入提高控制精度，現(xiàn)代控制技術(shù)主要工作是建成分析平臺(tái)，通過數(shù)據(jù)的橫向?qū)Ρ龋o出針對(duì)不同區(qū)域的控制指令。