机电一体化在智能制造中的应用探讨

2020-01-19党霞

中国设备工程 2020年18期

党霞

（河南工业贸易职业学院，河南郑州 450000）

机电一体化技术在我国工业生产中的应用有效的提高了生产效率，降低了生产成本，为企业创造了巨大的经济效益，这是我国工业发展过程中一次重要的改革和创新。机电一体化是机械技术、电工电子技术、信息技术、传感器技术等多种技术的结合运用，其中任何一项技术创新和改进都会对机电一体化技术产生一定的促进作用。在我国工业生产进行转型升级的时代背景下，对于高能耗、重污染的生产企业产生了一定的冲击，为了适应社会发展的需求，就需要对机电一体化进行改革，利用智能制造技术对机电一体化设备进行智能改造，全面改善生产效率和生产质量，实现资源的优化配置，实现绿色生产，从而推动我国智能制造技术的发展，为我国实现创新、绿色、协调、共享、开放的发展理念奠定良好的工业基础。

1 机电一体化和智能制造概述

1.1 机电一体化

机电一体化技术是对多种技术的结合应用，然后将综合后的技术应用于实际生产中。现阶段，我国的自动化生产设备基本都是机电一体化设备，机电一体化技术的应用，有效的提高了制造业的生产效率。随着各组成技术的改进和发展，对机电一体化技术也产生了一定的促进作用。在机电一体化技术发展到一定阶段后，我国的制造业面临着资源枯竭和环境污染的重要问题，在这种形势下，智能技术的应用可缓解这一难度。更加完善的传感系统可提供更加全面而准确的生产数据，柔性制造系统能够使系统对内外部环境的变化具有更强的适应性，在线监测系统可降低故障的发生几率，这些都是机电一体化技术向智能化发展的重要体现。

1.2 智能制造

智能制造包括了智能制造技术和智能制造系统，而智能制造是在人工智能的基础上实现的，也是我国制造业自动化发展的主要方向，目前在我国制造业生产的各个环节中都有所应用，不仅提高了生产效率，而且还提升了管理水平。智能制造是由智能机器与人类专家共同组成的人机一体化智能系统，通过神经网络和模糊控制等先进技术的应用，使智能机器在制造过程中能够像人类一样具有分析、推理、判断、构思和决策的能力，从而取代人类专家在生产制造过程中的脑力劳动。智能制造具有较强的自学习功能，通过对信息的收集和分析处理能够形成一定的记忆，然后根据实际的生产状况来规划自己的行为。智能制造是制造自动化向柔性化、智能化、高度集成化、网络化、数字化发展的新阶段，对于促进我国工业制造水平的提升具有重要的意义。

2 机电一体化在智能制造中的应用

2.1 传感技术的应用

传感器作为一种检测装置，通过各种元件来感受热量、光源、气体成分、压力、湿度、声音、发射线等元素的变化，然后将感受到的信息按照一定的规律转换成电信号或者其他需要的信息形式进行传输、处理、存储、显示、记录和控制。在机电一体化设备中，利用传感器的传感检测技术是机电一体化设备能够实现自动化生产的关键技术，也是保证生产效率和生产质量的重要保障。所以在智能制造生产中，传感器是重要的组成部分，为实现智能控制和管理提供了重要的保障。在智能制造过程中，根据生产线的实际状况布置适宜的传感器类型，传感器会利用灵敏的感知元件来采集生产过程中需要的信息，在将这些信息转换成需求的信号形式传输到控制系统，从而实现对生产流程的控制。比如光电传感器在智能制造中的应用，通过对物体反射的光线变化即能够感知到物体的位置以及大小的变化，如果生产线中的物体位置发生偏移，则传感系统中就会发出报警信号，确保产品加工的质量。随着传感技术的发展，可根据生产状况的不同设置不同类型的传感器，以能够最大限度的对生产过程进行实时监控，为智能制造生产效率和生产质量提供基础保障。同时，利用传感技术构建的传感网络系统，能够将智能制造中各个生产加工环节中的操作信息综合起来，形成一个完整的信息数据网络，实现数据信息的同步传输和共享，提高智能制造的管理水平。

2.2 数控技术的应用

数控技术是指采用电脑程序来控制机器运行的生产方式，工作人员根据产品的生产需求编写好相应的程序，然后将程序输入到控制系统中，进而控制机械设备按照编写的程序进行机械零件的加工。数控技术与数控设备的结合运用，对我国传统的制造业带来了革命性的变革，大大提高了产品加工的质量和效率，在我国汽车制造、轻工、医疗以及航天航空等领域中得到广泛应用。因为数控技术具有一定的延展性，所以在智能制造中，数控技术的智能化功能会得到更多的扩展。在传统的数控生产模式中，信息采集和处理、模拟生产、产品加工等多项工序需要同步运行，受到技术条件的限制，在实际加工过程中产品的加工精度会受到一定的影响，没有发挥出数控技术的真正价值。数控技术在智能制造中的应用，对于庞大的数据信息采集量，可以采用模糊智能控制和在线诊断功能，可有效提高产品的加工精度。同时对于加工过程中可能存在的潜在风险会及时发出预警，对于出现的故障能够实现自动诊断，可快速定位故障点并且为故障原因的诊断提供参考信息。

2.3 工业机器人的应用

工业机器人是机电一体化技术中实现自动化生产的主要执行部分，在机电一体化技术发展的初期阶段，由于受到人工智能技术的限制，工业机器人的功能相对比较低级，真正的价值并没有被挖掘出来。工业机器人作为智能制造的重要组成部分，通过对传感技术、控制技术、信息技术等进行优化升级，然后对工业机器人进行升级改造，可以让机器人模仿人类的思维模式，在智能系统提供的数据支撑下实现信息的识别、分析和判断，进而完成一系列的操作指令。工业机器人在智能制造生产中的级别更高，利用智能制造中的全局性管理功能可为机器人进行参数调整提供更加便利的条件，控制系统能够根据生产状况的变化及时对参数指令进行调整，使得整个生产的协调性更强，生产效率和生产质量得到进一步的提升。

2.4 自动化生产线的应用

自动化生产线技术是大型制造企业中常见的生产加工方式，也是机电一体化技术的主要呈现方式。在自动化生产线中所有加工的产品都是按照统一标准、统一工序生产制造的，有效的提升了生产效率。在智能制造加工中，自动化生产线仍然是执行生产的重要产线，将光电控制系统、电子技术、柔性制造系统、智能检测系统等结合应用，不仅能够实现对原材料、生产设备、生产环境的一体化管理，而且还能够将管理范围延伸到销售和售后服务等环节中，形成对产品在整个产业链条上的管理，对产品的整个生命周期进行统一的标准化管理。自动化生产线在智能制造中的应用，改变了原有的产品管理模式，对于促进生产的智能化、网络化、数字化发展具有重要意义。

2.5 系统集成技术的应用

在机电一体化生产制造过程中，对于产品的整个生命周期而言，包含了从原材料到设计、加工制造，从产品销售到售后管理等各个环节，在智能制造管理体系下，要想实现智能化管理，就需要系统集成技术对各个环节的信息进行整合处理。在产品生命周期的每个环节中都有相应的系统，这些系统之间的联系比较紧密，生产企业要想对产品进行高效的智能化管理，就需要详细掌握每个环节的有效信息，此时就可以利用系统集成技术，应用分布式框架将机电一体化的子系统集成到网络环境中，然后利用人工智能技术，对所有子系统的信息进行统一的标准化管理，实现人机一体化的管理模式，推动智能制造技术的发展。