機電一體化在智能制造中的應用

苗 廣

（博睿智能制造系統（廣州）股份有限公司，廣州 510000）

機電一體化技術屬于一種現代化技術，集機械化技術、傳感技術以及信息技術等于一體。因此，其中任意一種技術的創新與改進對機電一體化技術應用都有積極意義。近些年，社會不斷發展，工業生產需求不斷擴大，因此促進工業生產低能耗和低污染發展是現階段需要重點考慮的問題。滿足社會發展需求，需要不斷創新優化機電一體化技術。在機電一體化生產過程中實現智能制造技術的有效應用，是技術創新的重要渠道。工業生產進行的同時，需要將機電一體化技術作為智能制造的關鍵性技術，為智能制造技術的發展奠定重要基礎，以此推動智能制造產業的順利發展。

1 機電一體化技術與智能制造技術概述

1.1 機電一體化技術概述

機電一體化技術是融合多種技術的綜合性技術，已被應用于生產實踐。目前，自動化生產過程中使用的設備基本都是機電一體化設備。應用機電一體化技術可以積極提升制造業的生產有效性[1]。隨著不同類型技術的改進與優化，機電一體化技術獲得了較大進步。針對制造業領域出現的資源枯竭和環境污染問題，可通過應用機電一體化技術有效予以解決。

1.2 智能制造概述

智能制造可以劃分為智能制造技術和智能制造系統兩部分。智能制造是人工智能的基礎，也是制造業實現自動化的重要方向。現階段，制造業在不同生產環節中均使用了智能制造技術，提高了生產效率和管理水平。智能制造系統的構成主要是智能機器和人類專家，形成人機一體化智能系統。在使用神經網絡和模糊控制等先進技術后，智能機器在制造過程中可以實現分析、推理以及判斷等能力[2]。

2 機電一體化技術在智能制造中的應用

2.1 在系統集成技術方面的應用

機電一體化技術應用過程中，產業的整個生命周期主要包括原材料設計、加工制造、產品銷售以及售后管理等不同環節。通過規范智能制造管理體系，可實現智能化管理。生產企業要高效智能化管理產品，需要詳細掌握不同環節的信息，可積極利用系統集成技術。應用分布式框架實現了機電一體化子系統的有效集成，囊括在網絡環境中，之后使用人工智能技術標準化管理子系統信息，形成人機一體化的管理形式，促進智能制造技術不斷進步與發展[3]。

2.2 在生產線方面的應用

隨著工業發展速度的加快，工業生產線生產和發展過程不斷優化和創新，逐漸實現了自動化生產線，并逐漸取代了傳統的人工生產模式，對提升生產效率具有重要意義。企業在這一過程中可以節省數量較多的人力資源成本[4]。

實際應用過程中，技術工作人員需要結合生產實際情況，制定科學化的生產線模塊，依據相應的生產要求，設置正確的模塊參數，便于實際運行過程中通過參數調整控制生產線的運行。應用這種生產模式可以滿足智能制造生產運營需求，達到自動化生產水平。機電一體化技術的有效應用可以控制生產車間的系統以及相關設備，定期管理工作人員的設備和進行系統維護，實現有效監督，有助于在最短時間內掌握車間設備或者系統的應用故障，及時采取有效措施，防止出現嚴重的安全事故。管理人員在智能生產系統應用過程中，需要實現全面監督自動生產系統和設備生產運行情況。

2.3 在傳感器技術方面的應用

傳感器屬于檢測裝置的一種，作用是使用不同的元件感受元素變化，如熱量、光源或者壓力等，再將感受到的信息轉換為電信號或者其他信號形式，實現處理、存儲或者控制等多種功能。機電一體化設備應用過程中，通過傳感器技術可以保證設備實現自動化生產，同時確保生產效率和生產質量。智能制造生產過程中，傳感器是其中的重要組成部分，可以使生產過程實現智能控制和智能化管理。在這一過程中，結合生產線實際情況設置相應類型的傳感器，使用比較靈敏的感知元件采集生產過程中的需求信息，使之轉換為相應的信號形式傳輸到控制系統，實現對生產的有效控制。例如，光電傳感器在智能制造過程中實現物體位置的感知以及相應變化。在生產線階段，物體位置產生偏移，傳感系統也會發出預警信號并做出相應處理，提高了產品加工質量[5]。

2.4 在數控生產技術方面的應用

智能制造生產過程中，數控生產技術是其中的重點技術，對整體生產效率具有重要影響，。在數控生產過程中，機電一體化技術依照產業未來發展的重要趨勢，利用數控生產技術實現了處理模式的優化，以此控制生產效果，減少了外界因素對生產的干擾。在深入化研究過程中，生產的重點內容是精度控制，因為提高精度才能控制質量。只有實現智能系統的合理化控制、生產模式的優化以及保證生產控制過程的優化，才能夠利用智能系統提高生產水平。機械制造企業發展過程深受自身性質因素影響。生產階段，產品設備將常用設備作為基礎，而實際使用中會存在比較明顯的局限性，同時流程復雜[6]。生產過程中，需要重視先進人才的引入，提高人才帶動技術水平提升的能力，實現思維創新，不斷完善機械制造業的產業鏈，以適應現階段的時代進步與發展。自動生產線是機械制造業應用的重要方向，可以降低一體化技術應用過程中的人力資源投入，提高工業生產水平和智能性，強化自動化生產過程，減少外界因素的干擾，提升機械制造的控制效果。將電子技術作為基礎，控制自動生產線上的光電因素，優化人機交互措施，實現生產線系統的綜合性控制，能夠為無人化生產提供基礎。自動化生產線技術應用過程中，需要積極利用數控技術，以實現制造企業的創新和優化，同時加強自動化生產，構建一體化管理模式。智能技術與數控技術之間的關系如圖1所示。

圖1 智能技術與數控技術關系

在數控技術中，比較常見的有高速高精聯動控制技術和機床多源誤差補償技術。在高速高精聯動控制技術中，數控機床與普通機床應用的最大區別是是否實現多軸聯動以及是否實現對加工過程的控制。處于多軸聯動狀態下，實施精確化控制會存在一定弊端。在這一技術中，信息實時交互式現場總線技術和多軸聯動同步控制技術屬于其子技術。現場總線技術的應用在制造產業中可以實現多種總線并存，以滿足高速高精的控制需求，且可以保證數控設備以及數控系統的同步高效應用[7]。在機床多源誤差補償技術中，數控機床多軸聯動加工過程精度會受到多種因素的影響產生誤差。機床多源誤差主要包括機床各個零部件的原始制造和安裝過程中磨損造成的幾何誤差。因此，企業需提升加工精確度，如使用機床多源誤差補償技術。

2.5 在智能機器人技術方面的應用

智能機器人是智能制造領域發展的重要產物，具備比較顯著的智能化特色。在生產過程中，智能機器人可以替代人類進行腦力勞動和體力勞動，受到了社會大眾的關注和企業的重視。在智能機器人應用過程中，可以開展相應的智能制造工作，降低工業制造過程中投入的人力成本，提高產品生產質量和效率，促進工業制造經濟可持續發展。在機電一體化技術應用過程中，可以建立模 擬人工操作和智能運行的智能機器人代替人工生產，如圖2所示。

圖2 智能機器人生產

3 結語

多樣化技術不斷發展，機電一體化設備要實現智能制造，需要建立完善的綜合化產業鏈結構和智能制造系統。不同主體之間可以實現數據共享和資源的有效配置，從而綜合化管理產品壽命周期，使工業生產朝著數字化邁進，推動我國工業生產進入智能制造階段。