机电一体化在智能制造中的有效应用

来源 :中国电气工程学报 | 被引量 : 0次 | 上传用户:sandro
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  摘要:随着生态环境的污染和资源的枯竭化,人类开始重视环境保护和生态发展。进入到21世纪后,信息技术得到了迅猛的发展,以信息技术、电子科技为主的第四层工业革命重新向人类发起了挑战,新一轮的现代化生产方式将带人类走向绿色工业革命一智能制造。机电一体化是第四代绿色工业革命发展的前提条件与基础。研究机电一体化在智能制造中的有效应用对于第四层工业革命的发展有着重要的促进意义。
  关键词:机电一体化;智能制造;有效应用
  1机电一体化和智能制造的基本概述
  1.1机电一体化系统概述
  机电一体化系统主要包括机械系统、伺服系统、传感检测系统三个组成部分,其中机械系统中包含传动机构、支承部件、数学模型几个环节;伺服系统中包含各项性能指标、执行元件、检测元件、电气元件等多个环节;传感检测系统中包含位移传感、速度传感、加速度传感、力矩传感、扭矩传感、测距传感、视觉传感等多个传感部分,这些部分共同组成了一个完整的机电一体化系统,完成物理、化学、生物量变化度的测量、信号转化和信号传递。
  1.2智能制造概述
  智能制造的概念于20世纪80年代末正式提出,随着计算机、人工智能、互联网技术的不断发展和在制造业中的应用,智能制造受到世界各国越来越多的关注。各个国家也都推出一系列的智能制造支持政策和发展计划,如欧盟的7个研发框架计划和德国的工业4.0战略计划、美国的国家科学基金智能制造项目和先进制造业国家战略计划、日本的智能制造研究10年计划和机器人新战略、韩国的高级先进技术国家计划和制造业创新3.0战略]等。我国早在1991年即开启了智能制造领域的研究,国家自然科学基金设立了重大项目“智能制造系统关键技术”,特别是在德国提出工业4.0后,我国政府相继提出了两化深层次融合、互联网+、中国制造2025等一系列行动计划,用以指导中国智能制造的发展。智能制造是制造业的发展方向,也是中国制造2025的主攻方向。经过近30年的发展,智能制造的研究涵盖了产品设计、生产、管理、服务等制造活动的各个环节。
  2机电一体化在智能制造中的有效应用
  在微电子技术和自动化技术持续发展的背景下,机电一体化技术应运而生,且在智能制造中的作用也逐渐突出。机电一体化技术是传感技术、自动生产线技术等多个先进技术的整合,能够在保障产品质量的同时促进制造业整体运行的效率的提升。鉴于此,加大对智能制造中机电一体化技术及应用的探究力度具有重要意义,从而在机电一体化技术支撑下确保对机电设备管理和控制的科学、合理进行。
  2.1传感检测技术的应用
  传感檢测技术是机电一体化实现自动化功能的关键技术。传感技术顾名思义就是指为机电一体化设备设置智能传感器作为传感检测系统的感受器官,用于自动采集和获取信息数据,并应用采集的数据来自动调节、控制设备,实现系统自动化生产管理的作用。智能传感器一般设置在较为恶劣的环境中,用于代替人在在复杂、恶劣的环境中完成信息采集与生产监测,因此对于智能传感器的质量要求较高,同时也对于信息采集的精确度和自动化程序要求较高。将传感检测技术应用到智能制造中,可充分发挥传感器与智能制造的优势,实现对信息资源的整合与资源的优化。这一技术的应用需要结合计算机技术与标准化接口技术,将传感检测系统集成到智能制造系统中,并与控制系统、柔性制造系统等相结合。传感检测系统将自动监测和采集的信息通过互联网同时传递给生产车间、管理平台、服务端等,实现数据的共享。这些数据可用于产品生命周期的管理,对于智能制造各个领域的而言,不仅提高了产品管理的效率,还确保了信息资源的精准性,提高了资源的利用率。对于生产企业而言,该系统的应用接解放了恶劣工作环境下的劳动力,确保了生产工人的人身安全。
  2.2智能机器人的应用
  机电一体化技术在智能机器人制造领域的推广促进了智能制造产业的不断发展。智能机器人制造技术是多行业多领域的综合交叉技术,其涉及到传感技术、智能控制、仿生学等多种学科技术。如今由于智能机器人的大范围应用,不同行业都有所受益,类似于信息重复传输等问题不再发生,信息识别的准确度提高,机械生产设备的效率也获得大幅提升。(1)主控制级。主控制级的功能是建立操作和工业机器人之间的信息通道,传递作业指令和参数,反馈工作状态,完成作业所需的各种计算,建立与伺服控制级之间的接口。它由以下几个部纷组成:主控制计算机、主控制软件、外围设备、示教控制盒。(2)伺服控制级。伺服控制级由一组伺服控制系统构成,每个伺服控制系统分别驱动工业机器人操作机构的一个关节。每个关节的运动参数来自控制级计算机的输出。伺服控制级主要组成部份有:①伺服驱动器。工业机器人常用的的电动伺服驱动器通常由伺服电动机(气动伺服驱动器则通过电磁伐控制)、位置传感器、速度传感器及制动器组成。②伺服控制器电路。伺服控制器的基本电路是比较器、偏差放大器、运算器和功率放大器等。输入信号除参考信号外,还有各种传感器反馈信号。控制器可以采用模拟调节电路也可用微处理器构成的数字调节器构成。数字伺服系统灵活性强,调节参数可自动改变适应性强,便于实现各种复杂控制。
  2.3数控技术的应用
  机电一体化技术最先应用于我国各类机床生产当中,将数控机场类型设定为CPU模式和总主线模式,通过精准数据的检测和存储,运用模糊智能控制方法对其进行诊断和管理,并结合计算机技术,做出三维仿真图,不仅规范了操作生产的流程、步骤,同时还将数据精准到最小的差值范围,较大程度的提高了生产效率。其中智能制造长生产中,数据模拟和数据、信息传递、处理等技术,都需要依靠精准的数据监测和计算系统,通过此系统将数据和信息传递、统计、模拟与感应,来及时扫描并发现流程中存在的问题与漏洞,并上传到相应系统,进行问题分析与解决。而此过程中数控技术与软件技术,以及计算机信息技术等全面融合与协作,制作出三维仿真画面,进一步优化了智能化生产结构,将CPU设定为生产核心,使其更真切、安全和数据、信息精准。
  2.4自动化生产线的应用
  自动生产控制技术是机电一体化技术在智能制造中的又一应用形式,其主要是以人机界面控制装置、可编程序控制等多个装置为辅助。对智能制造领域进行深入剖析可知,无论是基本的饮料生产线还是印刷包装生产线等,都可以看到自动化生产控制技术的身影。同时,车间的生产过程跟踪和控制系统也是机电一体化技术在智能制造中应用的具体形式,一方面可以对产品制造流程中的数据予以采集、分析和处理,另一方面借助系统管理、资源管理等多个管理过程也为制造业综合自动化管理的实现提供了动力。
  3结束语
  总而言之,机电一体化技术改善了智能制造业的生产效率低下的现象,提高了产品开发、生产的整体效率,并帮助智能制造业有效管控了各个流程和生产阶段,代替人工解决了众多难题,大力的推动了智能制造业的可持续发展。因此,我们应当重视机电一体化技术的应用领域拓展及创新,并充分利用其优势与特征,为我国更多产业做出贡献,全面提高产品的生产效率和质量。
  参考文献
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