木材加工智能數(shù)控機械自動化改造分析

劉杰 段偉洋 楊志方

摘 要：隨著科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展與建設(shè)，木材加工機械制造已經(jīng)逐漸朝著現(xiàn)代化和智能化方向發(fā)展。通過智能數(shù)控機械自動化改造的應(yīng)用，使木材的精細(xì)化加工程度得到極大的提升。下面本文對木材加工設(shè)備智能化發(fā)展的情況進行分析，探討智能數(shù)控機械自動化改造技術(shù)的難點和重點，進而提出具體的改造措施，以供參考。

關(guān)鍵詞：木材加工;智能數(shù)控機械;自動化改造

前? 言：

自從上世紀(jì)八十年代起，我國從國外陸續(xù)引進一些高科技形式的木材加工機械設(shè)備，由此提高我國木材加工的效率與質(zhì)量，較大程度的增加我國木制品的生產(chǎn)能力，并且促進我國在木材加工機械操作向著自動化方向發(fā)展。在近些年我國科技飛速發(fā)展的背景下，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與AI智能技術(shù)在不斷的發(fā)展，特別是5G技術(shù)、區(qū)塊鏈技術(shù)以及物聯(lián)網(wǎng)等新技術(shù)的逐漸成熟與完善，在各個行業(yè)中都有著重要的意義和作用。因此在木材加工機械的智能數(shù)控自動化改造方面也有著良好的發(fā)展前景。

1、木材加工設(shè)備智能化發(fā)展?fàn)顩r分析

1.1國外發(fā)展?fàn)顩r

經(jīng)過數(shù)十年的發(fā)展，目前德國、芬蘭以及意大利等國家的木材加工設(shè)備機械化與自動化水平都處于世界領(lǐng)先水平，尤其是在德國制造的板壓機、鋪裝機以及刨片機等設(shè)備的技術(shù)水平和生產(chǎn)能力一直引領(lǐng)著全世界的機械自動化水平的上升[1]。另外在加拿大的全自動制材生產(chǎn)線，其加工能力、自動化和智能化水平也在顯著提升，并且在我國的一些木材進口方面和港口城市中得到廣泛應(yīng)用。芬蘭在木漿造紙和纖維板生產(chǎn)中所應(yīng)用的熱磨機以及膠合板自動生產(chǎn)線都處于世界領(lǐng)先水平，目前芬蘭又在此基礎(chǔ)上增加了智能化數(shù)控技術(shù)，但是由于其所需要的設(shè)備價格較為昂貴，導(dǎo)致其在我國的推廣力度較小。

1.2國內(nèi)發(fā)展?fàn)顩r

我國在長期研究木材加工機械設(shè)備升級到智能數(shù)控設(shè)備期間，一直處于瓶頸期，但是隨著互聯(lián)網(wǎng)與大數(shù)據(jù)技術(shù)的不斷發(fā)展與應(yīng)用，在此過程中，我國的木材加工智能數(shù)控設(shè)備在較多領(lǐng)域中都實現(xiàn)了突破。

（1）人工智能的應(yīng)用。結(jié)合大量的實驗與數(shù)據(jù)信息得出，我國在人工智能機械設(shè)備方面的某些研究要優(yōu)于國外的一些產(chǎn)品，例如我國生產(chǎn)的多片鋸材加工數(shù)控設(shè)備。其從外形分析來看，屬于一種多片鋸木的加工設(shè)備，數(shù)控終端作為其中央控制系統(tǒng)，但是在進料口方面都有著明顯的差別，在國外的機械設(shè)備中，其僅可以對鋸材進行加工，而我國所制造的機械裝置可以直接加工原木[2]。在這種優(yōu)化情況下，對于木材的加工程序而言，不僅能夠極大的節(jié)省加工全過程的時間，并且其智能化的總體優(yōu)勢比較明顯，無論是成品還是原木都可以結(jié)合實際應(yīng)用來決定其具體的厚度。

（2）數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用?，F(xiàn)階段我國木材加工機械設(shè)備所使用的數(shù)控程序大多數(shù)都是以PLC為主，并且都是單機控制，應(yīng)用較為廣泛。在實際操作中，相關(guān)的操作人員必須結(jié)合機械操作說明書進行機械操控，熟悉之后再進行編程作業(yè)。如果在編程期間利用的是圖形編程器或者是軟件包編程，則可以直接實施編程。如果是利用手持編程器進行編程，首先應(yīng)當(dāng)先畫出梯形圖，然后再進行編程作業(yè)，這樣不僅可以提高編程的速度，并且可以減少錯誤率。等到編程結(jié)束之后各個動作正常，才可以進行設(shè)備的調(diào)試。

2、木材加工智能數(shù)控機械自動化改造方面存在的難點分析

2.1噴漆加工設(shè)備沒有良好的匹配性

很多木材加工設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)都在實施數(shù)控機械改造后，開始研究木材的一體化加工過程，但是在實際操作中仍舊存在較多問題[3]。在傳統(tǒng)加工期間，其噴漆工藝的實施有著較高的密閉性要求，但是由于在數(shù)控加工過程多是采用密閉加工的方式，一些技術(shù)人員需要將其進行智能化升級改造，將噴面與噴槍的距離控制在300到400mm之間，其中噴槍的走位與移動角度也基本可以實現(xiàn)智能化控制，但是需要噴槍與噴涂面保持平行狀態(tài)且垂直與噴涂面，特別是禁止實現(xiàn)弧度擺動，因此受到噴槍搖臂工作弧度的限制作業(yè)，難以在密閉的木材加工數(shù)控設(shè)備中實現(xiàn)。

2.2鐳射絲印程序連貫性執(zhí)行不高

傳統(tǒng)木材加工工藝所設(shè)計的絲印工藝都是一種獨立操作形式，該工藝可以提升商業(yè)的附加值。在實施機械化改造之后，相關(guān)的技術(shù)人員已經(jīng)嘗試將鐳射絲印的程序與機加工程序融合在一起，但是在實際運行狀態(tài)來看，效果并不能達到理想狀態(tài)。由于在絲印期間不能將焊盤蓋上，如果將其改在上面，不能進行絲印的上錫作業(yè)，影響板材的裝貼。在一般的板廠設(shè)計期間要求預(yù)留出8mil的間距，如果PCB的面積有限，可以較少一般的預(yù)留間距。另外在實際數(shù)控程序運行期間，由于焊盤的作用導(dǎo)致加工刀具受到損害，因此一般都會蓋上焊盤，進而將焊盤中的絲印部分去除掉，保證上錫作業(yè)順利實施，但是如果這樣操作一定會影響鐳射絲印的質(zhì)量與效果。

3、木材加工智能數(shù)控機械自動化改造措施

3.1減少“一站式”的加工難度

基于木材加工智能數(shù)控設(shè)備的人工智能化改造分析，需要結(jié)合傳統(tǒng)的“1+1>2”的思路進行改造，實施“0.5+0.5=1”的設(shè)計思路。目前在改造期間，逐漸實現(xiàn)了“一體化”或者“一站式”的作業(yè)模式，能夠在基本上提升木材的加工質(zhì)量與精密程度，但是也在一定程度上增加了加工作業(yè)的強度[4]。另外在實施噴漆工藝與數(shù)控機械設(shè)備結(jié)合期間，需要將數(shù)控機械作業(yè)面與噴槍進行有限度的分離，這樣可以有效的保證噴槍搖臂與機械端不會產(chǎn)生任何交叉的影響，并且在鐳射絲印方面也可以采取這樣的方式。雖然這樣的操作模式會在一定程度上增加機械操作端的體積，但是從實際運行情況來看，也能夠提升其具體的生產(chǎn)效率。

同時在改造期間，需要將曲線鋸（用于金屬加工）與多鋸刀（用于木材加工）實施有機結(jié)合，這樣可以增加刀具切割能力，提升木材的生產(chǎn)效率。如果在實際工作中發(fā)現(xiàn)板材與切割線一邊完全平行，可以利用金屬導(dǎo)架作為輔助。因為在下刀期間，可能其中的鋸條會首先接觸到木板，這樣就會導(dǎo)致導(dǎo)軌與木板的基礎(chǔ)不夠充分。同時需要將鋸子底座的兩顆固定螺絲松開，保證下刀的尺寸精準(zhǔn)。在試用期間，需要保證在板材的基準(zhǔn)邊緊靠大頭的一段，另一端需要插入到底座的預(yù)留孔內(nèi)，這樣可以實現(xiàn)科學(xué)的導(dǎo)軌設(shè)計。然后通過激光與數(shù)控技術(shù)加以控制，保證生產(chǎn)的精度要求。

3.2優(yōu)化識別能力

由于在智能數(shù)控機械改造方面，關(guān)于識別技術(shù)方面的問題較多，因此需要相關(guān)的技術(shù)人員在根本上優(yōu)化其智能系統(tǒng)的識別能力。在基礎(chǔ)調(diào)件允許的情況下，可以結(jié)合大數(shù)據(jù)人工智能分析程序，在云端結(jié)合AI技術(shù)進行計算，將設(shè)備的實際工作情況加以模擬，在虛擬的環(huán)境中發(fā)現(xiàn)問題與缺點，進而在其加工程序中編寫應(yīng)急方案，如果在一體化加工期間出現(xiàn)加工程序與實際不符合的問題，可以利用程序的智能化技術(shù)來實施自我修復(fù)，進而保障實際木材加工工作的順利實施，提升木材加工的精度與質(zhì)量。

結(jié)? 語：

隨著各種新型技術(shù)的不斷開發(fā)與應(yīng)用，例如大數(shù)據(jù)AI技術(shù)、云端存儲、人工智能等，這些都可以在木材加工機械智能自動化改造方面加以運用，進而改進傳統(tǒng)的木材加工方式，提升木材加工的質(zhì)量與效率，為機械生產(chǎn)企業(yè)與木材加工企業(yè)創(chuàng)造更高的經(jīng)濟效益。

參考文獻：

[1]張新英，連金峰.木材加工智能數(shù)控機械自動化改造淺析[J].林產(chǎn)工業(yè)，2020，57（04）：77-79+82.

[2]王赫昱，黃海兵.高新技術(shù)在木材加工中的應(yīng)用研究[J].科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新，2019（32）：138-139.

[3]熊文媛.新形勢下木材加工企業(yè)提升市場競爭力的途徑探析[J].企業(yè)科技與發(fā)展，2019（11）：264-265.

[4]王慧，秦廣義，繆騫，譚吉興，張路路，王剛，楊碩.基于PCA的木材微波干燥過程中干燥速度的影響因素分析[J].木工機床，2019（03）：17-21.

作者簡介：

劉杰（1993.03-），男，漢，河北邢臺，學(xué)歷：碩士，職稱：助教 主要研究方向：加工自動化，機器人加工，機器視覺.