机电一体化技术在智能制造中的实践运用

高露

（兰州现代职业学院，甘肃兰州，730300）

1 机电一体化与智能制造

1.1 机电一体化技术

机电一体化技术是以大规模集成电路和微电子技术，现代工业为基础，将各种机械技术、传感测试技术等先进技术融为一体的综合技术。机电一体化技术的科学应用，能够对技术方案进行优化和更新，通过调整相关技术参数，减少实际生产制造过程中对于设备造成的压力和影响，能够有效减少设备损耗，还具备自动、检测、诊断以及记录等智能化功能。同时，机电一体化技术的应用也极大地降低了实际生产过程中的操作难度，保障了生产制造的精度和安全性，有助于减小工作压力，以及对于人力资源的需求。

1.2 智能制造

智能制造顾名思义，就是以智能化技术手段进行生产制造，智能制造主要包括智能制造技术和系统两个部分内容，在实际生产制造的过程中，能够进行自动化、智能化活动，例如，分析、判断、决策等，以智能技术取代部分人脑活动，进一步提升制造生产的智能化水平。在实际进行智能制造的过程中，通过采集多样化的，与生产制造相关的数据信息，并针对此类信息进行深入分析，以此为后续制造过程提供可靠依据，同时智能决策下的制造过程，也能够减少由于人为失误造成的经济损失[1]。

2 智能制造当中机电一体化技术的具体应用

2.1 传感技术

传感技术在智能制造业当中的应用，给传统制造业带来了新的契机，也进一步促进了制造业的转型发展。在最初阶段，传感器的主要功能就是用于感受和转化信号，其本身的结构也相对较为简单，然后随着各种半导体、磁性材料在传感器当中的应用，使得传感器逐渐具备了简单的信号处理功能，而当前在微机的应用之下，智能传感器逐渐得以开发，相较于普通传感器而言，智能传感器具备自动采集、处理、信息交换以及诊断等功能，不仅能够实现高精度的信息采集，而且成本相对较低，还具备自动化编程能力，使得智能传感器有了更强大的适应力。而通过将智能传感技术，应用在智能制造当中，不仅能够使得系统在实际运行的过程中，能够对自身情况进行监督，还能够对外界环境条件以及相关参数等进行检测，然后再进行信号的识别和处理，进而形成控制信息，为后续决策提供可靠依据。在实际应用传感器时，智能传感器能够对制造过程中，系统出现的误差进行采集，并发送相应识别信号，将采集到的信息经过处理单元进行优化处理之后，生成控制信息，然后再将控制信息传输到执行机构，执行机构会按照相应控制信息和指令，对系统进行自动调控[2]。传感器的组成如图1所示。

图1 传感器的基本组成图

在智能制造当中，智能传感器的应用主要体现在产品质量指标检测方面，例如产品的粘度、硬度、成分以及气味等多方面，不仅有着较高的监测效率，还能够实现在线控制。此外，通过智能传感器，还能够直接测量与产品质量相关的参数，例如温度、压力等，并建立这些参数与产品质量间的函数关系，通过数学模型计算，直接能够反映出产品质量。结合当前智能制造的实际情况，常用的传感器类型包括压力传感器、光学传感器以及RFID技术等，由于不同传感器的功能和作用不同，因此在智能制造当中的应用场景也各不相同。其中压力传感器基于其较高的灵敏度和较低的误差，主要应用于汽车制造、航空动力学等领域；光学传感器由于其较高的分辨率、成像能力以及均匀性，被广泛应用于智能手机显示屏的监测等方面；RFID则主要应用于智能制造系统的流程管理以及物联网智能识别和数据采集方面。

2.2 数控技术

数控技术是指利用数字信息，通过编程对生产制造过程进行自动控制的技术，数控技术融合了机械制造技术、计算机技术以及光机电技术等。数控技术主要由机床、数控系统以及外围技术三个部分组成，机床本体包括床身、立柱、导轨以及工作台等，如图2所示；数控系统包括输入、输出设备，计算机数控装置、可编程控制器、主轴伺服驱动装置、进给伺服驱动装置，以及测量装置等；外围技术则主要包括工具技术、编程技术以及管理技术。实际上制造行业是应用数控技术最早的行业，也是智能制造领域的核心技术，对于制造行业的转型发展有着极大的意义和作用。

数控技术在智能制造领域的应用优势和特点主要表现在以下几个方面：第一，提高加工精度，数控技术的功能和作用，需要在精密的仪器设备，以及自动化控制系统的共同支持下才能够得以实现和发挥，而这些精密仪器，以及自动控制系统其本身都具有较高的精度，使得在机床运行的过程中，具有较好的刚度和稳定性，极大地减少了机床运行误差，并且在数控系统的支持下，还能够对所产生误差进行补偿，也进一步提高了加工的精度，有效保障了产品的生产质量。第二，提高生产效率，相较于传统生产加工方式，数控技术的应用，极大提高了机床的加工效率，通过各种自动化功能，有效地缩短了加工时间。第三，有着较高的适应性，数控技术其主要是通过数控程序实现对于机床的控制，因此在改变加工对象的情况之下，只需要结合实际情况，对数控程序进行调整即可，不仅省去了模具样板的制作成本，而且还能够缩短生产周期。第四，提高了加工技术水平，在数控技术的支持下，使得很多复杂零件的加工成产成为可能，而且极大地降低了这部分零件的加工难度[3]。

图2 数控机床

2.3 智能机器人

人工智能技术作为计算机技术的分支，主要是通过模拟人类智能的方式，实现对于机器设备的控制，当前智能及其人作为机电一体化当中的先进技术成果，在智能制造当中的应用也取得了较好的效果。在智能制造领域，应用智能机器人技术的过程中，可以结合实际生产制造需求，对智能机器人进行编程，然后再借助计算机实现对于机器人的远程控制，并且根据设定好的程序，智能机器人还能够对生产制造过程进行监控，并合理做出相应决策，以此确保整个生产过程顺利、有序地推进下去。而且，基于智能机器人较高的适应性以及执行力，还能够适应多样化生产环境，代替此部分人力工作，以此有效保障生产制造的质量、效率，以及生产安全，降低生产过程对于员工人身安全的威胁和危险指数。

2.4 自动生产

自动化生产控制在智能制造当中的应用主要包括自动机械和自动控制两个方面。其中自动机械是以电子技术为依托，进而实现对于实际生产制造过程地管理和控制，能够实现智能制造的动态化、网络化的生产管理。自动控制则主要是针对在无人值守的情况之下，系统能够自动进行产品的加工生产控制，以此确保产品的生产制造能够依旧按照相应规范有序进行。在智能制造领域当中，自动化生产控制技术常见于产品包装的印刷，例如饮料、香烟等等。自动化生产控制技术的合理应用，不仅能够实现对于生产制造过程的监控和追踪，还能够借助相应控制系统，对整个自动生产过程进行深入分析，并借助系统反馈的数据信息，发现生产过程中存在的不足之处，进而进行生产流程的优化和更新。

2.5 柔性制造

柔性制造系统就是指在一个传输系统的作用之下，将系统当中的各个设备连接在一起，并由传输装置将需要加工的工件传输到其他生产加工设备上，进行工件的加工，以此提高工件加工的准确性、效率。整个柔性制造系统主要以下三个部分：第一，加工设备，主要包括数控机床以及加工中心；第二，储存和搬运系统，主要是负责物料的搬运和物料的存储；第三，信息控制系统，主要采用的是群控方式，包括对加工过程的控制、指令的下达和信息的反馈、生产作业计划的制定、数据管理，以及全厂管理。柔性制造系统在智能制造领域当中的主要应用优势体现在以下几个方面：首先，有着较为稳定的生产能力，在出现机床故障的情况之下，系统能够自动绕过故障机床，保障了加工过程的连续性；其次，产品质量较高，在实际生产制造的过程中，整个加工、装卸流程顺畅，加工精度也相对较高；最后，柔性系统有着极强的灵活性和应变能力，不仅装置具有一定可调整性，而且还能够实现对于磨损刀具等的自动更换。