基于智能制造中的机电一体化技术初探

岳 雷

(内蒙古宣悦科技有限公司，内蒙古鄂尔多斯，017000 )

1 前言

中国制造业综合实力呈良好发展的态势，随着对先进科学技术的研究以及应用，其制造技术实现了巨大的突破，并拥有了更加强大的动力。随着相关技术的发展与完善，我国智能制造、自动化以及数字化水平均实现了一定程度的提升。因此，对于智能制造领域来说，必须高度重视机电一体化的研究与应用，这将有利于促进我国成为制造强国。

2 智能制造与机电一体化技术的概念

2.1 智能制造

智能制造主要是以计算机模拟系统为基础，对工业各个环节进行智能化操作，从而达成预定制造目标。相比传统工业制造模式来讲，智能制造借助计算机模拟系统，能够对生产各个环节进行细化，能够对现有资源进行全面整合，从而实现生产效率与生产质量的提升。计算机模拟系统是智能制造的核心，该系统由专业人士与智能技巧共同组成，具体制造是由计算机模拟系统完成复杂计算、操作等工作，可将人类的设想转化成为现实，即：具有可行性的工业生产流程。智能制造最大的优势在于将人类思维与计算机完美融合，可基于实际情况不断完善，能够充分提升生产性能，更是未来工业发展的主要趋势[1]。

2.2 机电一体化技术

该技术是在传统机械技术的基础上发展而来，经过不断发展、改进以及更新，从而将计算机技术、信息化技术、机械技术、传感技术以及电子技术等集于一身的现代机械技术，是当前制造领域较为成熟的自动化、模块化生产系统，并成功将传统生产模式转化成为集约生产模式。体现在：第一，有利于对整体结构进行优化。曾经有很长一段时间，在生产机械产品的过程中，为了能够融入控制功能，就需要建立机械机构，例如，变速齿轮、变速箱等，作用是对系统变速进行合理控制。随着相关技术的发展，将电子技术与齿轮变速进行融合，形成了变频调速电子装置，例如，机床走刀由电脑软件完成，可基于实际情况进行调整，因此能够对整体结构进行有效优化。第二，系统控制朝着智能化完善。基于智能制造的机电一体化技术得到突破，以电子控制系统为基础，结合生产需求设计程序，确保系统之中每一个动作与功能之间保持协调性，这样才能有效发挥机电一体化的自动化功能，例如，信息自动处理功能、自动化检测功能等。第三，机电一体化技术应用范围不断扩大，体现在：(1)传感技术，主要是在机械设备、电气设备中安装传感器，可对相关信息进行及时收集、监管以及反馈，为工作人员提供参考依据可及时完成调控。(2)信息处理技术。若要对机电设备等信息进行有效管理，那么就要确保信息的准确性，这就需要达到信息自动化处理的标准，可对收集到的信息进行自动化处理，将有利于提升设备的稳定性。(3)自动控制技术，需要通过自动化控制系统进行实现，例如，可以采用PID闭环原理管控机电设备，可提升管理效能[2]。

3 基于智能制造中的机电一体化技术的应用

3.1 数控生产技术的应用

最近几年，我国机械加工行业的规模实现快速扩展，其中主要原因之一是机电一体化技术的全面落实与突破。机电一体化技术初期主要是应用数控技术，作用是促进机械制造的整体效果实现提升，尤其是提升了工业制造的生产效率。随着对技术的深入研究以及突破，数控制造进入到智能化控制时代，一方面有效提升了产品生产的精准度，另外一方面也解放了工作人员的双手，实现了劳动强度的降低。未来，要让数控技术达到更好的效果，建议针对机械制造流程进行优化，在实际制造过程中与CPU段寄存器(可结合制造需求汇编功能)进行结合完成操作，可对机械生产过程进行实时性争端、智能化控制，进而让机械加工流程更加立体化。

3.2 柔性制造系统的应用

从机电一体化技术的范畴来看，所谓柔性制造系统具体包括的是物质储存系统以及信息系统。在柔性制造系统的支持下，可将加工对象进行灵活变化；同时，该系统是以成组技术为基础，所以在实际应用的过程中，首先，要对制造过程进行明确，并合理规划加工制造设备与物料，然后通过计算机系统实现有效控制。现阶段，柔性制造系统的应用范围正在不断扩大，其效果比较稳定，借助中央计算机系统完成机床传输以及各个功能的控制，不仅能够满足多种产品的成批生产，而且还可以同时对几种不同零件进行加工，具体需要根据制造需求进行调整[3]。

3.3 传感技术的应用

在机电一体化技术中，传感器技术是非常重要的组成部分。现阶段，传感器技术在实际应用中发挥着比较大的优势，借助该技术能够全面监控外界情况，而且可以在实际生产过程中构建与之相对应的传感器终端网络系统，能够有效处理传感器所收集到的各种信息数据。从实际应用成效来看，还需要借助计算机系统完成传感器的信号，从而对各种信息数据进行精准掌握。如今，光纤传感器应用范围极广，作为一种比较特殊的类型，前期投入的成本很大，目前主要在汽车等机械生产中进行应用。以长春一汽汽车生产为例，图1为长春汽车生产体系对汽车设置有激光测距雷达装置，该设计足以体现传感器技术在智能制造中的具体应用。将激光测距雷达安装在汽车的前后方，可以及时提醒司机汽车周围存在的障碍物，从而对距离进行合理控制。激光测距雷达装置可以帮助实际准确判断障碍物的距离变化情况，一旦距离过近，将会通过报警装置报警，从而提升汽车驾驶的安全性。

图1 基于传感技术设计的激光测距雷达装置[4]

3.4 工业机器人的应用

工业机器人的应用充分体现出机电一体化技术的智能化发展。工业机器人的工作效率比较高，而且能够推动智能化制造的发展速度，可以提升加工制造的精准性与质量。随着工业机器人的不断升级与改善，目前已经具备了一定的智能化功能，工作人员与机器人之间可以完成一定程度沟通、互动；同时，机器人能够适应更多不同的工作环境，以快速灵活的速度按照产品的生产标准进行生产，特别是一些生产加工环境存在危害性与危险性，可用工业机器人代替人工模式，从而达到保障生产的安全性。工业机器人有导航、交互、传感以及控制等四个基本系统，不同系统发挥不同作用，共同协作推进生产稳定开展，可快速诊断故障并及时进行维护。具体来讲，第一，导航系统，可结合实际需求对生产制造线路、故障检测线路、原材料传输线路等进行规划，一方面要满足生产实际需求，另外一方面，要保障巡视的效果。第二，交互系统，作用是对操作者的指令进行传达与转化，进而保障机器人能够严格按照预期规划有序进行。第三，传感系统，为了确保机器人能够全面感知各位的环境以及监控设备运行状况，需要配置加速度感应器以及红外感应器，可及时将相关信息传达给操作者以及管理者。第四，控制系统，对传感系统所采集的信息进行快速分析以及整合，可及时找到故障原因以及制定维修方案，以达到快速解决故障的目标。

3.5 专家系统的应用

专家系统将人工智能技术、计算机技术以及相关理论进行了全面融合，对某领域的专家经验、知识进行集中，并构建以及完善经验数据库，可为实际操作提供有参考依据的解决措施。具体来讲，包括知识经验数据库、信号输入系统、人机交互系统、推理决策系统、信息与信号输出系统等，具有分析决策、推理判断、信息咨询等功能，因此非常有利于解决制造设备故障中的“疑难杂症”[5]。

4 结语

综上所述，基于智能制造中的机电一体化技术的应用，很大程度上改变了传统制造模式，使得制造效率与质量得到了大幅度的提升，这也是制造领域发展的必然趋势。其中，传感器技术、工业机器人以及专家系统等，未来的发展空间很大，建议加强这些技术的研究与应用，将能够更大程度解放人力，从而促进我国制造水平的实现全面提升。