機(jī)械制造中智能化技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展分析

焦海亮 紀(jì)德琛

摘要：隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和社會環(huán)境的變化，我國工程機(jī)械行業(yè)的轉(zhuǎn)型升級迫在眉睫。高端裝備制造業(yè)是以高新技術(shù)為主導(dǎo)，在價(jià)值鏈和核心產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)中，決定了整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的競爭力的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，特別是制造自動(dòng)化技術(shù)，不僅采用計(jì)算機(jī)控制，而且具有機(jī)械制造的柔性、集成、智能化、智能化發(fā)展的特點(diǎn)，不僅可以有效提高機(jī)械制造的效率，提高機(jī)械制造技術(shù)水平，而且可以在實(shí)現(xiàn)機(jī)械生產(chǎn)成本最低的同時(shí)提高產(chǎn)品質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：機(jī)械制造;智能化技術(shù);體系

引言

機(jī)械制造業(yè)是現(xiàn)代工業(yè)體系的支柱和推動(dòng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級的動(dòng)力。特別是微電子學(xué)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，機(jī)械制造技術(shù)的各個(gè)方面都發(fā)生了深刻的變化，實(shí)現(xiàn)了機(jī)械智能化制造技術(shù)的不斷發(fā)展，應(yīng)不斷提高相關(guān)科學(xué)技術(shù)水平，智能化技術(shù)應(yīng)用于機(jī)械制造業(yè)，為機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展指明了正確的方向，為提高機(jī)械制造業(yè)的生產(chǎn)質(zhì)量和效率奠定了基礎(chǔ)。

1智能化技術(shù)發(fā)展趨勢

1.1性能發(fā)展方向

（1）高速高精度高效化。

速度、精度和效率是機(jī)械制造技術(shù)的關(guān)鍵性能指標(biāo)。由于采用了高速cpu芯片、risc芯片、多cpu控制系統(tǒng)以及帶高分辨率絕對式檢測元件的交流數(shù)字伺服系統(tǒng)，同時(shí)采取了改善機(jī)床動(dòng)態(tài)、靜態(tài)特性等有效措施，機(jī)床的高速高精高效化已大大提高。

（2）柔性化。

包含兩方面：數(shù)控系統(tǒng)本身的柔性，數(shù)控系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)，功能覆蓋面大?？刹眉粜詮?qiáng)，便于滿足不同用戶的需求;群拉系統(tǒng)的柔性，同一群控系統(tǒng)能依據(jù)不同生產(chǎn)流程的要求，使物料流和信息流自動(dòng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，從而最大限度地發(fā)揮群控系統(tǒng)的效能。

（3）工藝復(fù)合性和多軸化。

以減少工序、輔助時(shí)間為主要目的的復(fù)合加工。正朝著多軸、多系列控制功能方向發(fā)展。數(shù)控機(jī)床的工藝復(fù)合化是指工件在一臺機(jī)床上一次裝夾后，通過自動(dòng)換刀、旋轉(zhuǎn)主軸頭或轉(zhuǎn)臺等各種措施，完成多工序、多表面的復(fù)合加工。

（4）實(shí)時(shí)智能化。

早期的實(shí)時(shí)系統(tǒng)通常針對相對簡單的理想環(huán)境，其作用是如何調(diào)度任務(wù)，以確保任務(wù)在規(guī)定期限內(nèi)完成。而人工智能則試圖用計(jì)算模型實(shí)現(xiàn)人類的各種智能行為?？茖W(xué)技術(shù)發(fā)展到今天，實(shí)時(shí)系統(tǒng)和人工智能相互結(jié)合，人工智能正向著具有實(shí)時(shí)響應(yīng)的、更現(xiàn)實(shí)的領(lǐng)域發(fā)展，而實(shí)時(shí)系統(tǒng)也朝著具有智能行為的、更加復(fù)雜的應(yīng)用發(fā)展。由此產(chǎn)生了實(shí)時(shí)智能控制這一新的領(lǐng)域。

1.2功能發(fā)展方向

（1）用戶界面圖形化。

用戶界面是數(shù)控系統(tǒng)與使用者之間的對話接口。由于不同用戶對界面的要求不同，因而開發(fā)用戶界面的工作量極大，用戶界面成為計(jì)算機(jī)軟件研制中最困難的部分之一。當(dāng)前internet、虛擬現(xiàn)實(shí)、科學(xué)計(jì)算可視化及多媒體等技術(shù)，也對用戶界面提出了更高要求。圖形用戶界面極大地方便了非專業(yè)用戶的使用。人們可以通過窗口和菜單進(jìn)行操作，便于藍(lán)圖編程和快速編程、三維彩色立體動(dòng)態(tài)圖形顯示、圖形模擬、圖形動(dòng)態(tài)跟蹤和仿真、不同方向的視圖和局部顯示比例縮放功能的實(shí)現(xiàn)。

（2）科學(xué)計(jì)算可視化。

科學(xué)計(jì)算可視化可用于高效處理數(shù)據(jù)和解釋數(shù)據(jù)，使信息交流不再局限于用文字和語育表達(dá)，而可以直接使用圖形、圖像、動(dòng)畫等可視信息?？梢暬夹g(shù)與虛擬環(huán)境技術(shù)相結(jié)合，進(jìn)一步拓寬了應(yīng)用領(lǐng)域，如無圖紙?jiān)O(shè)計(jì)、虛擬樣機(jī)技術(shù)等，這對縮短產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低產(chǎn)品成本具有重要意義。在數(shù)控技術(shù)領(lǐng)域，可視化技術(shù)可用于cad/cam，如自動(dòng)編程設(shè)計(jì)、參數(shù)自動(dòng)設(shè)定、刀具補(bǔ)償和刀具管理數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)處理和顯示以及加工過程的可視化仿真演示等。

（3）插補(bǔ)和補(bǔ)償方式多樣化。

多種插補(bǔ)方式如直線插補(bǔ)、圓弧插補(bǔ)、圓柱插補(bǔ)、空間橢圓曲面插補(bǔ)、螺紋插補(bǔ)、極坐標(biāo)插補(bǔ)、2d+2螺旋插補(bǔ)、nano插補(bǔ)、nurbs插補(bǔ)（非均勻有理b樣條插補(bǔ)）、多項(xiàng)式插補(bǔ)等。多種補(bǔ)償功能如間隙補(bǔ)償、垂直度補(bǔ)償、象限誤差補(bǔ)償、螺距和測量系統(tǒng)誤差補(bǔ)償、與速度相關(guān)的前饋補(bǔ)償、溫度補(bǔ)償、帶平滑接近和退出以及相反點(diǎn)計(jì)算的刀具半徑補(bǔ)償?shù)取?/p>

（4）內(nèi)裝高性能plc。

數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)裝高性能plc控制模塊，可直接用梯形圈或高級語言編程，具有直觀的在線調(diào)試和在線幫助功能，編程工具中包含用于車床銑床的標(biāo)準(zhǔn)plc用戶程序?qū)崅?cè)，用戶可在標(biāo)準(zhǔn)plc用戶程序基礎(chǔ)上進(jìn)行編輯修改，從而方便地建立自己的應(yīng)用程序。

（5）多媒體技術(shù)應(yīng)用。

多媒體技術(shù)集計(jì)算機(jī)、聲像和通信技術(shù)于一體，使計(jì)算機(jī)具有綜合處理聲音、文字、圖像和視頻信息的能力。在數(shù)控技術(shù)領(lǐng)域。應(yīng)用多媒體技術(shù)可以做到信息處理綜合化、智能化，在實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)和生產(chǎn)現(xiàn)場設(shè)備的故障診斷、生產(chǎn)過程參數(shù)監(jiān)測等方面有著重大的應(yīng)用價(jià)值。

1.3體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展

（1）集成化

采用高度集成化cpu，risc芯片和大規(guī)?？删幊碳呻娐穎pga、epld、cpld以及專用集成電路asic芯片，可提高數(shù)控系統(tǒng)的集成度和軟硬件運(yùn)行速度，應(yīng)用led平板顯示技術(shù)，可提高顯示器性能。平板顯示器具有科技含量高、重量輕、體積小、功耗低、便于攜帶等優(yōu)點(diǎn)?？蓪?shí)現(xiàn)超大尺寸顯示。應(yīng)用先進(jìn)封裝和互連技術(shù)，將半導(dǎo)體和表面安裝技術(shù)融為一體。通過提高集成電路密度、減少互連長度和數(shù)量來降低產(chǎn)品價(jià)格，改進(jìn)性能，減小組件尺寸，掘高系統(tǒng)的可靠性。

（2）模塊化

硬件模塊化易于實(shí)現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)的集成化和標(biāo)準(zhǔn)化，根據(jù)不同的功能需求，將基本模塊，如cpu、存儲器、位置伺服，plc、輸入輸出接口、通訊等模塊，作成標(biāo)準(zhǔn)的系列化產(chǎn)品，通過積木方式進(jìn)行功能裁剪和模塊數(shù)量的增減，構(gòu)成不同檔次的數(shù)控系統(tǒng)。

（3）網(wǎng)絡(luò)化

機(jī)床聯(lián)網(wǎng)可進(jìn)行遠(yuǎn)程控制和無人化操作，通過機(jī)床聯(lián)網(wǎng)，可在任何一臺機(jī)床上對其它機(jī)床進(jìn)行編程、設(shè)定、操作、運(yùn)行。不同機(jī)床的畫面可同時(shí)顯示在每一臺機(jī)床的屏幕上。

2結(jié)語

總之，只有跟上發(fā)展先進(jìn)制造技術(shù)的世界潮流，將其放在戰(zhàn)略優(yōu)先地位，并以足夠的力度予以實(shí)施，才能盡快縮小與發(fā)達(dá)國家的差距，才能在激烈的市場競爭中立于不敗之地。在我國研究和發(fā)展先進(jìn)制造技術(shù)勢在必行。

參考文獻(xiàn)：

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（作者單位：遼寧省人才派遣有限公司）