1湖南工业大学 湖南省株洲市 412000;2中南林业科技大学涉外学院 湖南省长沙市 410200;
3中煤第九十二工程有限公司 河北邯郸市 056106
摘要:机电一体的技术是机械技术、微电子的技术、信息技术、传感器的技术、接口技术、电工电子的技术以及信号变换的技术的结合,是机械方向的核心。通过将电子技术与机械技术进行有机的融合,对机械进行智能化的管理模式可以极大地节省人力物力。它具有极高的人性化的管理模式,利用电脑将人脑的想法进行分析,从而对整个机械生产过程良好的控制
关键词:机电一体化;智能制造;应用
一、机电一体化系统概述
1.1含义
机电一体化系统又称机械电子学,是一项综合性技术,在实际生产生活中有着广泛应用。机电一体化系统包含多种技术,主要有信息技术、机械技术、传感器技术、接口技术等。
1.2基本内容
机电一体化系统基本内容主要包括六个方面,分别是:机械技术、计算机与信息技术、系统技术、自动控制技术、传感检测技术以及伺服传动技术。另外,机构组成、运动组成、感知组成以及智能组成四个要素构成了机电一体化系统。
1.3发展历程
其发展历程大致可以分为3个阶段:第一阶段,上个世纪60年代初,在军工企业中科研人员开展了大量的实践研究,进而制造出一系列电子技术与机械系统相结合的技术载体,为机电一体化的研制开发奠定了稳定的基础。第二阶段,上世纪70年代开始,计算机、通信以及控制技术得到了快速发展,逐渐走向成熟,这些外部技术基础推动了机电一体化的进一步发展。第三阶段,起始于20世纪90年代,民用工业在国民经济体系中的地位逐渐增强,在众多科研院校、研究单位和企业的共同研究下,机电一体化技术得到了突飞猛进的发展,尽管与发达国家存在较大差距。
二、智能制造技术
在科学技术不断进步和发展的大背景下,机械制造技术也在不断革新和进步,此外,为了满足生产和生活的需要,人们对机械产品性能的要求在不断提高,机械制造技术必须要研发和引进新技术来提升机械设备的生产效率。当前,智能制造是机械制造技术发展的主要方向,智能制造技术是指机械设备自主驱动和控制各个原件,实现机械设备系统控制的自动化、智能化,因此,智能制造将是机械制造领域必然的发展趋势。具体来说,智能制造弥补和改善了传统机械制造业中的很多不足和缺点,不仅提高了产品的技术含量和合格率,也大大提高了企业的生产效率和经济效益,一方面,智能制造具有获取、储存、处理信息的能力,能够及时应对和处理生产过程中出现的问题,另一方面,智能制造具有自主学习、自主组织、自主优化和维护的功能,能够感知和融合众多信息
智能制造技术不仅能够优化产品的生产过程,能有效控制设计和生产等各个环节,还降低了工人的劳动强度,节省了大量的劳动力,降低了企业的用人成本,尤其是一些污染较重和危险系数较高的工作岗位,有了智能制造技术的辅助,能够及时发现和处理生产过程中的危险事故,在一定程度上保障了企业的安全生产。此外,一些具有特殊生产要求的企业必须使用智能制造技术以实现劳动工人无法实现的操作控制,智能制造技术的使用还在很大程度上减少了误差和人为失误的出现,提升了产品的质量和生产效率。
早在上个世纪中期机电一体化技术就已得到了初步的发展,起初人们将机电一体化技术主要划分为两个层面去理解:一是机械技术;二是电子技术。在发展的初期机电一体化技术主要通过电子技术在机械工业中的大力应用从而增强机械生产的实效性,但由于该技术将机械与电子未进行有机结合,使得技术含量没有达到理想的状态,使用范围也受到了一定的制约,再加之其生产规模较小,也不利于该技术的发展与壮大。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆进入新世纪后计算机以及新兴技术的不断兴起,机电一体化技术在智能生产中也受到了人们的普遍认可与接受,在实际生产中得到了大力的应用并与信息技术等高新技术进行相融合,向智能化的方向迈进,为人们提供更加便捷的服务。
三、机电一体化技术在智能制造中的应用
智能制造技术随着生产的需要发展迅速,并在短短的十几年间广泛的应用到绝大多数的工业生产当中来。当前,机电一体化技术正在逐步的和智能制造技术进行结合,用以满足多样化的工业企业的生产需要,同时两种技术的有机结合也为两者的发展提供了更为广阔的发展空间。机电一体化技术在智能制造中的逐步应用必然会应用到一些核心的技术。传感技术就是其中的核心技术之一,传感技术如若应用到智能生产当中来必须要保证其准确性和灵敏性,并且保证传感器不被目标信号以外的其他信号所干扰,单纯的传感器是不行的,还要建立相应的传感器网络系统,传感器用于目标信号的收集,无线传感器网络实现信息的传输,通过计算机收集的信息进行分析和处理,最终达到对于整个生产过程的控制。就目前生产制造而言,主要采用的是非接触性的检测手段以及光纤电缆传感器,采用统一且标准化的接口,将设计的难度适当降低,主要开发成本较低的串行接口。
机械制造在国民经济中占有重要的地位,同时机械制造对于国家农业和工业的发展有着重要的意义,在我国,数控领域最早将机电一体化技术应用到智能制造中来,数控生产对于智能控制的要求非常高,其中还要涉及到模拟、信息处理等多种技术,在生产过程中,智能控制技术能够优化整个生产过程的管理和控制。目前的数控机床主要采用多CPU和总主线的结构形式,通过在线诊断以及模糊智能控制技术,采用大型的储存设备、提升数控能力,提供二维和三维的仿真动态画面,对整个生产的过程实现多过程和多通道的控制。
自动机械和自动生产线也在智能制造中得到了很好的应用,其使用人机界面控制装置、光电控制系统以及可编程序控制装置等。机电一体化技术在智能制造中的极高体现表现为工业机器人的使用,工业机器人综合了人工智能、遥感技术、通讯技术、仿生学技术等,它可以对生产信息记性获取、识别和处理,工业机器人在目前工业生产中发挥着不可替代的作用。
四、机电一体化未来发展方向
4.1小型化
在机电一体化发展过程当中,机电一体化正在逐步迈向微小型的方向发展,而微小型的发展需要高新科技微型化的支撑。就目前的发展而言,微小型机电一体化产品在一些特殊行业当中有着极大的应用优势,由于其产品体积小、耗能低以及灵活性强等特点可以完成一些人工无法完成的艰巨任务,而借助微小型机电产品就能够轻松实现,例如在日本核事故泄露事后处理过程中,微小型智能机器人的应用充分显示了智能机电一体化产品的强大优势。
4.2智能化
在当前科技发达的时代面前,智能化已经成为一种趋势和潮流,在生活当中随处可见的智能产品推动着人们更加注重智能化的发展。智能制造业当中,智能机器人以及数控智能的应用蔚为壮观,其中一些先进的智能产品能够模拟人脑进行工作,当然,数控机床还无法向人脑一样智能化,但将人脑的部分功能嫁接到智能产品当中已经使得机电一体化产品性能得到了极大提升。
结语
未来很长一段时间,智能制造将是工业生产行业最主要的发展趋势,将机电一体化技术应用到智能制造领域中,能够改变传统工业生产中生产方式落后、操作模式单一、生产效率低下的状况,实现了生产的智能化、自动化,既保证了产品的质量,也提高了企业的生产效率,为企业带来了更多的经济效益。
参考文献
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[4]洪玮.浅议机电一体化技术及智能控制的应用[J].科技视界,2014.
论文作者:孙知繁1,周东访2,梁凯3
论文发表刊物:《电力设备》2017年第6期
论文发表时间:2017/6/14
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