機(jī)電一體化在工程機(jī)械中的技術(shù)應(yīng)用分析

于志洋

(青島西海岸交通投資集團(tuán)有限公司，山東 青島 266400)

如今我們國(guó)家的科學(xué)進(jìn)步非常快速，機(jī)電一體化技術(shù)在整個(gè)機(jī)械工程中擁有廣泛的應(yīng)用前景，也得到了特別多的關(guān)注點(diǎn)。在這樣的大環(huán)境之下，機(jī)電一體化技術(shù)不斷更新完善，目前已經(jīng)融合了各項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)，形成了智能化的機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，在整個(gè)工程機(jī)械中普及應(yīng)用，提高了生產(chǎn)人員的工作效率以及生產(chǎn)質(zhì)量，得到了廣泛的關(guān)注，值得我們深入探究與探討。

1 機(jī)電一體化的概述分析

機(jī)電一體化技術(shù)融合了各種先進(jìn)的技術(shù)，是基于科學(xué)技術(shù)發(fā)展的背景之下提出的一種先進(jìn)的機(jī)械制造技術(shù)，在整個(gè)機(jī)械工程中都有著諸多的應(yīng)用點(diǎn)。機(jī)電一體化技術(shù)不僅是機(jī)械和電氣技術(shù)的融合，還結(jié)合了更多人工智能，計(jì)算機(jī)技術(shù)等多方面的綜合技術(shù)，主要目的在于調(diào)控機(jī)械設(shè)備的生產(chǎn)運(yùn)行穩(wěn)定性以及控制生產(chǎn)質(zhì)量。機(jī)械設(shè)備的使用過(guò)程中，難免會(huì)出現(xiàn)相關(guān)的技術(shù)問題，結(jié)合機(jī)電一體化生產(chǎn)，提高機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行效率，減少運(yùn)行的使用空間，提高生產(chǎn)質(zhì)量，這些都是信息技術(shù)融合到整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。

機(jī)電一體化技術(shù)存在著信息儲(chǔ)存、交換的智能化控制功能，結(jié)合軟件系統(tǒng)，將一體化技術(shù)進(jìn)行有效劃分，分為不同的子系統(tǒng)。不同的子系統(tǒng)負(fù)責(zé)機(jī)械工程中的不同應(yīng)用板塊，比如機(jī)械設(shè)備的速度控制、自我診斷、自我檢測(cè)、自我生產(chǎn)等等功能，在一個(gè)板塊出現(xiàn)故障之后，不會(huì)影響其他板塊的作業(yè)，這就是機(jī)電一體化技術(shù)的重要應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，也是機(jī)電一體化的發(fā)展意義。

2 機(jī)電一體化技術(shù)在工程機(jī)械中的應(yīng)用意義

2.1 有效提升工程機(jī)械生產(chǎn)質(zhì)量

在傳統(tǒng)的機(jī)械生產(chǎn)過(guò)程中，以人為操作為主，通常誤差較大且難以控制。例如，生產(chǎn)機(jī)床夾具是生產(chǎn)加工工件過(guò)程中應(yīng)用的重要機(jī)械設(shè)備，其主要發(fā)揮定位和夾緊功能，其誤差很大程度上決定了工件加工生產(chǎn)質(zhì)量。然而，在傳統(tǒng)的生產(chǎn)加工過(guò)程中，通常需要生產(chǎn)人員依靠人力和個(gè)人經(jīng)驗(yàn)來(lái)控制生產(chǎn)機(jī)床夾具的誤差，非常容易導(dǎo)致誤差過(guò)大，生產(chǎn)精度難以控制。機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用，則可以實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)機(jī)床夾具的自動(dòng)化控制，通過(guò)計(jì)算機(jī)調(diào)節(jié)程序，在生產(chǎn)加工過(guò)程中利用傳感器實(shí)時(shí)接收反饋信息，從而確保生產(chǎn)夾具誤差精準(zhǔn)控制在允許范圍內(nèi)，從而保證工程機(jī)械整個(gè)生產(chǎn)加工過(guò)程控制有效性，提升工程機(jī)械生產(chǎn)質(zhì)量。

2.2 生產(chǎn)能力強(qiáng)

對(duì)比傳統(tǒng)工業(yè)生產(chǎn)模式來(lái)說(shuō)，依托現(xiàn)代信息技術(shù)發(fā)展而來(lái)的機(jī)電一體化技術(shù)優(yōu)勢(shì)十分顯著，在工程機(jī)械中應(yīng)用能使得操作流程的精度及靈敏度有效提高，利于高效生產(chǎn)目標(biāo)的良好實(shí)現(xiàn)，也能為生產(chǎn)質(zhì)量更加標(biāo)準(zhǔn)提供依據(jù)。

3 機(jī)電一體化在工程機(jī)械中的技術(shù)應(yīng)用

3.1 傳感器檢測(cè)方面的技術(shù)應(yīng)用

機(jī)電一體化技術(shù)成為當(dāng)今的工程機(jī)械技術(shù)應(yīng)用的重點(diǎn)，在整個(gè)應(yīng)用的階段中，也有諸多的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，廣泛的受到大眾的關(guān)注。首先是傳感器檢測(cè)方面的技術(shù)應(yīng)用，作為工程機(jī)械的一種信號(hào)轉(zhuǎn)換形式，傳感器檢測(cè)技術(shù)在機(jī)械工程中進(jìn)行數(shù)據(jù)信息收集，數(shù)據(jù)整合，并且這一項(xiàng)技術(shù)通過(guò)機(jī)電一體化技術(shù)進(jìn)行。機(jī)械工程的運(yùn)行監(jiān)控實(shí)現(xiàn)了信號(hào)轉(zhuǎn)換，在現(xiàn)代傳感器技術(shù)的發(fā)展過(guò)程中，結(jié)合計(jì)算機(jī)，電子信息技術(shù)，應(yīng)用傳感器技術(shù)，可以將更多機(jī)械設(shè)備的穩(wěn)定性以及安全系統(tǒng)相關(guān)信號(hào)傳遞出來(lái)。

在機(jī)械工程面對(duì)外界干擾的時(shí)候，可提高工程的抵抗能力，使工程機(jī)械設(shè)備故障率降低，除此之外，傳感器技術(shù)可用于機(jī)械設(shè)備的故障檢測(cè)。針對(duì)機(jī)械設(shè)備在使用過(guò)程中的常見問題可提高設(shè)備的抵抗能力提高設(shè)備的適應(yīng)環(huán)境的能力。但傳感器這樣的檢測(cè)技術(shù)，相對(duì)來(lái)說(shuō)容易受到外界環(huán)境的干擾，在使用的過(guò)程中需要注意技術(shù)使用的密閉性，提高技術(shù)的質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)。在相對(duì)安全的環(huán)境中使用這項(xiàng)技術(shù)，才可保證數(shù)據(jù)收集的準(zhǔn)確性。具體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 基于傳感器的機(jī)電一體化控制系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)

3.2 工程機(jī)械信號(hào)處理技術(shù)

工程機(jī)械設(shè)備在日常的運(yùn)行和使用的階段中，會(huì)出現(xiàn)各種信號(hào)，針對(duì)信號(hào)的處理技術(shù)也是機(jī)電一體化技術(shù)的一個(gè)重要應(yīng)用點(diǎn)。對(duì)于信號(hào)的處理工作來(lái)說(shuō)，可保障機(jī)械工程的生產(chǎn)效率以及生產(chǎn)質(zhì)量，并且在我們國(guó)家科技技術(shù)不斷發(fā)展的過(guò)程中，出現(xiàn)了各種技術(shù)融合，信號(hào)處理技術(shù)在機(jī)電一體化技術(shù)基礎(chǔ)上進(jìn)行創(chuàng)新，可結(jié)合信號(hào)處理技術(shù)，通過(guò)連接處理器，兩者共同作用，可對(duì)機(jī)械設(shè)備運(yùn)行中的各項(xiàng)信息進(jìn)行檢測(cè)，將信號(hào)傳遞出來(lái)。針對(duì)這一系列的數(shù)據(jù)，做出機(jī)械設(shè)備的狀態(tài)判斷，并且通過(guò)大數(shù)據(jù)處理技術(shù)，通過(guò)對(duì)機(jī)械設(shè)備的信號(hào)處理，了解機(jī)械設(shè)備的最終結(jié)果，這是非常重要的一個(gè)技術(shù)運(yùn)用。

工程機(jī)械利用信號(hào)處理技術(shù)實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的創(chuàng)新應(yīng)用發(fā)展，在機(jī)械的運(yùn)行過(guò)程中，進(jìn)行自我診斷，自我監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)信息的接收，顯示以及處理功能。經(jīng)過(guò)傳輸系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互，這這是整個(gè)設(shè)備中運(yùn)行的一個(gè)重要優(yōu)勢(shì)。特別是針對(duì)工程機(jī)械設(shè)備出現(xiàn)故障的時(shí)候，信號(hào)處理技術(shù)可發(fā)出警報(bào)，提醒相關(guān)的維修人員在第一時(shí)間內(nèi)進(jìn)行闡述工作，保證機(jī)械設(shè)備處于正常的運(yùn)行狀態(tài)中。信號(hào)處理技術(shù)作為機(jī)電一體化技術(shù)的重要應(yīng)用分支，需要引起相關(guān)人員的高度重視，加強(qiáng)這一項(xiàng)技術(shù)的深入研究與創(chuàng)新發(fā)展。

3.3 機(jī)械工程故障診斷技術(shù)

工程機(jī)械設(shè)備在日常的使用過(guò)程中，因?yàn)槭褂玫臅r(shí)間長(zhǎng)，頻次多，難免會(huì)出現(xiàn)零件等多方面的故障問題，這是機(jī)械設(shè)備不可避免的一個(gè)現(xiàn)象問題，因此結(jié)合機(jī)電一體化技術(shù)，在機(jī)械設(shè)備故障處理診斷這個(gè)方面，有諸多的技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢(shì)和必然發(fā)展性。在工程機(jī)械的運(yùn)行過(guò)程中，形成運(yùn)行故障的自我診斷系統(tǒng)，自我診斷技術(shù)是機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展過(guò)程中的一項(xiàng)重要應(yīng)用，通過(guò)機(jī)械設(shè)備的相關(guān)數(shù)據(jù)，進(jìn)行工程機(jī)械自我問題檢測(cè)，并且提高了機(jī)械運(yùn)作的效率。其實(shí)在大家的生活中，也出現(xiàn)了特別多智能檢測(cè)故障的技術(shù)，比如大家的電腦可以進(jìn)行人工智能的故障檢測(cè)，這就是現(xiàn)代化技術(shù)的一個(gè)重要應(yīng)用。

結(jié)合故障檢測(cè)技術(shù)，降低了工程機(jī)械運(yùn)行過(guò)程中的故障概率，也可以進(jìn)行運(yùn)行條件的改良，比如降低機(jī)械設(shè)備運(yùn)行的噪音，為相關(guān)的工作人員提供了良好的工作環(huán)境，提高了工作的質(zhì)量。工程機(jī)械的故障設(shè)備診斷技術(shù)在實(shí)際的使用過(guò)程中，結(jié)合人工智能化計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)診斷自動(dòng)檢測(cè)，通過(guò)電子檢測(cè)系統(tǒng)反饋信號(hào)相關(guān)的工作人員，可進(jìn)行故障的分析以及診斷工作。相關(guān)的工作人員也可以針對(duì)數(shù)據(jù)反饋的信息錄入故障的類型進(jìn)行故障鎖定修復(fù)，這一項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用是傳統(tǒng)機(jī)械行業(yè)沒有辦法達(dá)到的高度。在應(yīng)用了機(jī)電一體化技術(shù)之后，使整個(gè)工程機(jī)械故障診斷這一個(gè)環(huán)節(jié)更為簡(jiǎn)單，更為方便。機(jī)械設(shè)備的日常運(yùn)作故障問題原因復(fù)雜，如果不能結(jié)合智能化的檢測(cè)技術(shù)，必然會(huì)給工作人員造成巨大的壓力，影響工作的進(jìn)度。

3.4 數(shù)控技術(shù)

CNC加工過(guò)程中機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用比智能制造當(dāng)中機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用的時(shí)間要早，并且它也是智能制造中機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用最為主要的實(shí)現(xiàn)方式。在數(shù)控加工的過(guò)程中合理使用機(jī)電一體化技術(shù)，既能提升機(jī)械制造的質(zhì)量，同時(shí)還可以提升生產(chǎn)線的工作效率，提升企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)，在數(shù)控生產(chǎn)加工的過(guò)程，機(jī)械制造的精確程度也會(huì)隨著機(jī)電一體化技術(shù)的使用而提升，這樣就會(huì)提升數(shù)控加工的水準(zhǔn)，促進(jìn)機(jī)械制造企業(yè)的發(fā)展。就目前的情況看，在對(duì)CNC機(jī)床使用的過(guò)程當(dāng)中，大部分企業(yè)已經(jīng)合理使用智能管理以及控制系統(tǒng)。青春，你看合理使用的智能控制技術(shù)，以及對(duì)機(jī)械設(shè)備在線整隊(duì)技術(shù)的基礎(chǔ)之上，產(chǎn)生了一種新的三維仿真模擬技術(shù)及主線模式。現(xiàn)階段直線模式與CPU已經(jīng)，在機(jī)械制造過(guò)程當(dāng)中占有了非常重要的地位。在進(jìn)行主線應(yīng)用的過(guò)程當(dāng)中，為了能夠更好的提高數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)的質(zhì)量以及工作效率，讓數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)過(guò)程中的信息能夠更加準(zhǔn)確與科學(xué)，在機(jī)床加工的全過(guò)程，都需要對(duì)數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行分析，并且模擬操控，這樣才能夠更好的促進(jìn)企業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

圖2 數(shù)控生產(chǎn)中機(jī)電一體化技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)操作

3.5 工程機(jī)械設(shè)備的自動(dòng)和半自動(dòng)化生產(chǎn)

雖然，現(xiàn)階段機(jī)電一體化技術(shù)在我國(guó)機(jī)械設(shè)備制造生產(chǎn)的過(guò)程當(dāng)中得到了有效的應(yīng)用推廣，但是，在具體生產(chǎn)的過(guò)程中仍然會(huì)受到資金與生產(chǎn)規(guī)模成本的影響，大部分機(jī)械制造企業(yè)并沒有完全實(shí)現(xiàn)機(jī)械自動(dòng)化生產(chǎn)，并且在生產(chǎn)的過(guò)程當(dāng)中，仍然采用半自動(dòng)機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)的方式。不過(guò)在具體生產(chǎn)的過(guò)程當(dāng)中，操作人員的數(shù)量已經(jīng)得到了有效的減少，極大降低了機(jī)械生產(chǎn)過(guò)程當(dāng)中工作人員的勞動(dòng)量。相關(guān)企業(yè)還需要充分認(rèn)識(shí)到自動(dòng)化、數(shù)字智能化對(duì)于傳統(tǒng)機(jī)械化的取代，是目前機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)過(guò)程當(dāng)中的必然發(fā)展趨勢(shì)。在生產(chǎn)技術(shù)升級(jí)轉(zhuǎn)型的過(guò)程當(dāng)中，相關(guān)企業(yè)與工作人員應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)企業(yè)一體化技術(shù)應(yīng)用的重視，引進(jìn)先進(jìn)的生產(chǎn)基礎(chǔ)，逐漸提高對(duì)機(jī)械生產(chǎn)的控制力以及自動(dòng)化水平。工作人員在對(duì)機(jī)電一體化設(shè)備進(jìn)行操作的過(guò)程當(dāng)中，還需要利用微機(jī)系統(tǒng)，對(duì)相應(yīng)的技術(shù)進(jìn)行調(diào)整，設(shè)計(jì)出機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)的軌跡，并且根據(jù)實(shí)際情況，發(fā)出相應(yīng)的指令，是設(shè)備完成操作。機(jī)械設(shè)備人員還需要設(shè)置好傳達(dá)指令，完善智能系統(tǒng)的工作性能，使機(jī)械設(shè)備能夠發(fā)揮出最大的功能。機(jī)械自動(dòng)化是機(jī)械設(shè)備向著智能化方向發(fā)展的重要基礎(chǔ)，能夠大幅度的提升機(jī)電設(shè)備生產(chǎn)過(guò)程當(dāng)中的精準(zhǔn)度。

3.6 電子監(jiān)控方面的應(yīng)用

將機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用于工程機(jī)械電子監(jiān)控中，能夠及時(shí)地發(fā)現(xiàn)工程機(jī)械在運(yùn)行過(guò)程中可能出現(xiàn)的問題，能夠監(jiān)控各個(gè)環(huán)節(jié)的生產(chǎn)情況。利用機(jī)電一體化技術(shù)工作人員可以了解電子信息系統(tǒng)可能發(fā)生的故障，找到機(jī)械設(shè)備存在故障的原因，減少機(jī)械設(shè)備的操作失誤。此外，在電子監(jiān)控系統(tǒng)中，可以將自動(dòng)報(bào)警功能融入其中，如果出現(xiàn)設(shè)備的機(jī)械故障，自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)能夠及時(shí)地通知管理人員，縮短故障處理的時(shí)間，能夠?qū)⒐こ虣C(jī)械設(shè)備的安全隱患降到最低，機(jī)電一體化技術(shù)在工程設(shè)備中的應(yīng)用還可以實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)備的定期維修和保養(yǎng)。

4 機(jī)電一體化的未來(lái)發(fā)展前景趨勢(shì)

了解機(jī)電一體化技術(shù)在整個(gè)工程機(jī)械中的重要技術(shù)應(yīng)用之后，就需要針對(duì)這一項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行深入的探討與分析，結(jié)合技術(shù)未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)，結(jié)合機(jī)械設(shè)備的日常運(yùn)作，進(jìn)一步找準(zhǔn)機(jī)電一體化技術(shù)的創(chuàng)新方向。在未來(lái)幾年的發(fā)展過(guò)程中，機(jī)電一體化技術(shù)必然會(huì)朝著自動(dòng)化、系統(tǒng)化的方向去發(fā)展完善。自動(dòng)化的程度會(huì)越來(lái)越高，特別是最近這幾年，我們國(guó)家的科技行業(yè)發(fā)展速度比較快，追求自動(dòng)化的生產(chǎn)是我們國(guó)家的發(fā)展大勢(shì)。

自動(dòng)化技術(shù)不需要依賴太多的人力物力資源，可以實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)備的智能工作，保證機(jī)械設(shè)備在出現(xiàn)問題之后，進(jìn)行自我診斷，自我保護(hù)和自我控制。可極大程度上保證機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行結(jié)構(gòu)合理，避免相互干擾。機(jī)電一體化技術(shù)在發(fā)展的過(guò)程中，系統(tǒng)化的程度會(huì)越來(lái)越高，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)籌協(xié)調(diào)全面發(fā)展的狀態(tài)。機(jī)電一體化技術(shù)在接收了整個(gè)機(jī)械設(shè)備運(yùn)作信息之后，將信息進(jìn)行反饋，通過(guò)指令的形式指導(dǎo)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行運(yùn)作。其中機(jī)電一體化設(shè)備結(jié)合光學(xué)技術(shù)有機(jī)融合，可實(shí)現(xiàn)電子信息的快速處理，相信這也是未來(lái)的一大發(fā)展趨勢(shì)。目前，日益嚴(yán)峻的資源能源消耗問題，使得社會(huì)各領(lǐng)域都開始走綠色化、可持續(xù)發(fā)展之路，此時(shí)工程機(jī)械機(jī)電一體化發(fā)展也必然會(huì)逐漸趨于綠色化發(fā)展，具體是說(shuō)：確保生產(chǎn)全過(guò)程的零污染生產(chǎn)目標(biāo)有效實(shí)現(xiàn)，為良好生產(chǎn)效益提供保障，同時(shí)通過(guò)生產(chǎn)完成后材料的回收利用，保障材料最大化利用目標(biāo)有效實(shí)現(xiàn)，促進(jìn)材料損耗降低，使綠色生產(chǎn)目標(biāo)切實(shí)達(dá)成。

5 結(jié) 語(yǔ)

綜上所述，在我們國(guó)家機(jī)械行業(yè)快速發(fā)展的同時(shí)，結(jié)合機(jī)電一體化技術(shù)，促進(jìn)機(jī)械的智能化生產(chǎn)。在整個(gè)應(yīng)用的過(guò)程中，了解機(jī)電一體化的技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，了解這一項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用分支，加快機(jī)械設(shè)備的智能化發(fā)展進(jìn)程，這是目前需要重點(diǎn)關(guān)注的內(nèi)容，這也是促進(jìn)我們國(guó)家工程機(jī)械發(fā)展的重要路徑。