探討數(shù)控加工實(shí)驗(yàn)室的信息化建設(shè)

曾浩杰

（廣東省機(jī)械技師學(xué)院 廣東 廣州 510450）

1 引言

在一些規(guī)模較大的數(shù)控加工實(shí)驗(yàn)室中，有必要對(duì)數(shù)據(jù)開展計(jì)算、準(zhǔn)確的處理，利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)來對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，從而推動(dòng)實(shí)驗(yàn)室的穩(wěn)定發(fā)展。在大型的實(shí)驗(yàn)室當(dāng)中，由于信息數(shù)量較多，因此收集的難度也較高，需要花費(fèi)大量的時(shí)間，造成收集的信息缺乏完整性，無法對(duì)工況進(jìn)行實(shí)時(shí)更新[1]。如果沒有信息技術(shù)的幫助，那么全部工作都必須通過人為操作來實(shí)現(xiàn)，因此造成員工工作壓力較大，出現(xiàn)誤差的幾率不斷增高，不能對(duì)質(zhì)量進(jìn)行保障。并且，參與科研的研究者專業(yè)水平差異較大，能力高低不齊，無法實(shí)現(xiàn)分工上的平等，而且對(duì)質(zhì)量很難評(píng)估，缺乏穩(wěn)定性。在實(shí)驗(yàn)結(jié)束以后，還可能由于信息的不完善，不能按時(shí)進(jìn)行驗(yàn)收，對(duì)實(shí)驗(yàn)的進(jìn)度產(chǎn)生影響。而實(shí)驗(yàn)質(zhì)量關(guān)系到用戶的人身安全，有必要對(duì)其引起高度重視，實(shí)行嚴(yán)格的管理工作，在事前、事中、事后都需要開展實(shí)時(shí)記錄，隨時(shí)進(jìn)行抽樣調(diào)查。然而互聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)能夠?qū)崿F(xiàn)科學(xué)的規(guī)劃和管理，并將遇到的問題傳遞到高層實(shí)施分析。

2 數(shù)控試驗(yàn)室信息化建設(shè)的意義

數(shù)控技術(shù)術(shù)語是一門綜合性較強(qiáng)的學(xué)科，它結(jié)合了工藝設(shè)計(jì)，集精密制造、計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制、傳感與檢測(cè)、信息處理、伺服驅(qū)動(dòng)、網(wǎng)絡(luò)等各項(xiàng)技術(shù)于一體，是一個(gè)適用性和實(shí)用性都很強(qiáng)的技術(shù)領(lǐng)域。在培養(yǎng)優(yōu)秀的數(shù)控人才時(shí)，實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐教學(xué)都具有舉足輕重的作用，而學(xué)生技能的形成、數(shù)控機(jī)床的改建與二次開發(fā)都必須依靠實(shí)驗(yàn)室的支持。為此，建立數(shù)控技術(shù)實(shí)驗(yàn)室具有十分重要的意義。它以開放式數(shù)控實(shí)驗(yàn)室的創(chuàng)建為基礎(chǔ)，為師生供應(yīng)一個(gè)能夠進(jìn)行學(xué)習(xí)、教研的良好環(huán)境。信息化實(shí)驗(yàn)室的創(chuàng)建對(duì)各個(gè)層次學(xué)生的認(rèn)知能力、現(xiàn)有的知識(shí)、能力、經(jīng)驗(yàn)以及興趣都進(jìn)行了考慮，使其可以在相應(yīng)程度上結(jié)合自身需要來選擇實(shí)際的學(xué)習(xí)目標(biāo)、進(jìn)度、資源以及學(xué)習(xí)的方式。

而實(shí)驗(yàn)室信息化建設(shè)具有以下幾方面的作用：（1）能夠幫助實(shí)驗(yàn)室管理制度與模式進(jìn)行創(chuàng)新；（2）能夠有效完成對(duì)實(shí)驗(yàn)資源的統(tǒng)籌與規(guī)劃；（3）能夠良好推動(dòng)實(shí)驗(yàn)室之間信息的交流與共享；（4）能夠有效節(jié)約實(shí)驗(yàn)室運(yùn)作成本；（5）確保實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)擁有完整性與真實(shí)性；（6）解放寶貴的人力資源，使人們能夠擁有更多的時(shí)間與精力來開展具體的科研工作。為此，我們有必要選取適當(dāng)?shù)膶?shí)驗(yàn)室信息管理器材，以此來促進(jìn)實(shí)驗(yàn)室盡快實(shí)現(xiàn)信息化建設(shè)，提升科研的效率。目前，實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)的使用發(fā)展十分迅猛，站在實(shí)驗(yàn)室管理工作的層面來講，伴隨實(shí)驗(yàn)室需求的不斷改變，系統(tǒng)也必須進(jìn)行相應(yīng)的革新與優(yōu)化，今后實(shí)驗(yàn)室的信息管理系統(tǒng)應(yīng)該是高度專業(yè)性、智能化、自動(dòng)化、系統(tǒng)化、跨空間與跨學(xué)科。

3 數(shù)控機(jī)械加工的現(xiàn)狀

中國(guó)長(zhǎng)期以來開展的數(shù)控加工教學(xué)都缺少信息化，并未在教學(xué)活動(dòng)中有效融入最新的計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，造成中國(guó)數(shù)控機(jī)械加工出現(xiàn)了各種各樣的問題，其主要可以分為綜合技術(shù)不足，并未充分使用資源。我國(guó)目前的數(shù)控機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)進(jìn)程十分混亂，缺少具有綜合素質(zhì)的優(yōu)秀技術(shù)人才，大多數(shù)的技術(shù)人員對(duì)伺服技術(shù)與電機(jī)拖動(dòng)同步技術(shù)缺乏充分了解，研究水平較差，并且對(duì)新技術(shù)的集成和利用缺少重視，只是一味地對(duì)國(guó)外先進(jìn)的設(shè)備進(jìn)行模仿，缺乏開發(fā)與創(chuàng)新，并且耗費(fèi)了很多的資源，但是又不能促進(jìn)我國(guó)數(shù)控加工機(jī)械設(shè)計(jì)的穩(wěn)定發(fā)展，并且數(shù)控加工機(jī)械設(shè)計(jì)的外觀十分古板，不靈活。伴隨人民物質(zhì)生活與精神水平的提高，對(duì)產(chǎn)品的需求已經(jīng)從以前的質(zhì)量和效率轉(zhuǎn)變成了美觀造型、設(shè)計(jì)感[2]。對(duì)于這項(xiàng)要求，意大利加工機(jī)械制造商就完成得十分優(yōu)秀，不但產(chǎn)品的質(zhì)量十分優(yōu)異，并且產(chǎn)品外觀的設(shè)備也變成了客戶極為重視的方面。然而，因?yàn)槲覈?guó)加工機(jī)械制造起步較晚，并且還處在職能開發(fā)的環(huán)節(jié)，對(duì)產(chǎn)品外觀要求較低，在國(guó)內(nèi)到處都可以看到加工機(jī)械造型呆板、螺絲等配件直接裸露在外。

4 數(shù)控加工實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)

4.1 實(shí)驗(yàn)室實(shí)踐訓(xùn)練的主要內(nèi)容

（1）學(xué)生可以在編程軟件上開展數(shù)控編程的實(shí)踐活動(dòng)，學(xué)習(xí)把握數(shù)控編程的方式，對(duì)于典型零件，編制加工成型，開展圖形仿真，以此來尋找錯(cuò)誤，直到完美。

（2）學(xué)生在編程軟件上開展對(duì)數(shù)控機(jī)床的操縱、應(yīng)用、編程，對(duì)數(shù)控系統(tǒng)的各種技藝進(jìn)行充分掌握，例如：參數(shù)系統(tǒng)、機(jī)床對(duì)刀、機(jī)床操作編程、工件加工所需的基礎(chǔ)技藝。

（3）在數(shù)控機(jī)床的空運(yùn)行狀態(tài)下分期分批對(duì)機(jī)床的具體執(zhí)行方法進(jìn)行熟悉，并且對(duì)數(shù)控系統(tǒng)的操作方法進(jìn)行感性了解。

4.2 實(shí)驗(yàn)室平臺(tái)結(jié)構(gòu)

4.2.1 平臺(tái)層

實(shí)驗(yàn)室分布式存儲(chǔ)體系能夠儲(chǔ)存大規(guī)模的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，利用大規(guī)模的存儲(chǔ)和管理技能，完成對(duì)數(shù)據(jù)的高效率處理，而這些數(shù)量級(jí)通常都高于PB，只有這樣才可以促進(jìn)科研活動(dòng)更為合理地進(jìn)行[3]。

4.2.2 功能層

在實(shí)驗(yàn)室平臺(tái)功能層中，通常采取擴(kuò)展算法來完成數(shù)據(jù)的發(fā)掘，使用TB級(jí)數(shù)據(jù)來實(shí)現(xiàn)模型的創(chuàng)建，完成云計(jì)算和分布式處理，并通過負(fù)載的均衡技能，讓分布處理的水平能夠獲得提高，以此來完成對(duì)數(shù)據(jù)的高效處理。

4.2.3 服務(wù)層

在服務(wù)層中基本使用WEB和開放API的實(shí)驗(yàn)室來進(jìn)行采集與處理工藝，根據(jù)分析實(shí)驗(yàn)室環(huán)境著手，強(qiáng)化端口的管理工作，對(duì)流程進(jìn)行完善，以此來促進(jìn)端口的數(shù)據(jù)交換與智能裝備，使得實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)共享能夠更加科學(xué)、合理、簡(jiǎn)潔。服務(wù)層是實(shí)驗(yàn)平臺(tái)結(jié)構(gòu)中的高層次管理，應(yīng)該不斷強(qiáng)化投入和產(chǎn)出的合理管控，從而完成實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)的高效率交換。路由器可以把不一樣的協(xié)議與結(jié)構(gòu)的多個(gè)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行連接，在TCP/IP模型中，路由器充當(dāng)了實(shí)驗(yàn)室的外部邊界，并把它連接到Iinternet與其他實(shí)驗(yàn)室上[4]。

5 對(duì)數(shù)控加工實(shí)驗(yàn)室設(shè)備管理體系進(jìn)行測(cè)試

數(shù)控機(jī)床的電氣檢測(cè)部件，主要包含了數(shù)控機(jī)床的殼體、殼體上設(shè)置的多角度傳感器連接器、連接數(shù)控機(jī)床與外部電路的電纜、電纜連接器，它通常安置在電纜的一端，并且和傳感器連接器連接在一起[5-6]。數(shù)控機(jī)床體系把正常運(yùn)作設(shè)備當(dāng)成是參考對(duì)象，對(duì)各種技術(shù)參數(shù)進(jìn)行分析，并將分析結(jié)果與故障裝備的檢驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較，結(jié)合比較的結(jié)果來明確出現(xiàn)故障的具體地方。這樣的檢驗(yàn)方法通常適合在定值校驗(yàn)的時(shí)候來使用，而在此過程中實(shí)測(cè)值和整定值通常具有很大的差異，并且無法對(duì)故障形成的主要原因以及種類進(jìn)行明確。此外，選擇這種方式是對(duì)數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)當(dāng)中的設(shè)備整定值實(shí)施考證的時(shí)候，假如數(shù)控機(jī)床設(shè)備實(shí)際測(cè)量值和整定值出現(xiàn)太大的差異，應(yīng)該選取一樣的儀器對(duì)其他類似的回路同類數(shù)控機(jī)床實(shí)施診斷，并對(duì)最后的診斷結(jié)果進(jìn)行比較，明確是否出現(xiàn)了運(yùn)行方面的問題，并非在最初診斷以后直接結(jié)論，認(rèn)為這一數(shù)控機(jī)床設(shè)備不合格，或調(diào)整參數(shù)。

6 結(jié)語

綜上所述，針對(duì)實(shí)驗(yàn)室的具體狀況，利用互聯(lián)網(wǎng)各個(gè)模塊的不同特征，能夠有效創(chuàng)建自動(dòng)的控制系統(tǒng)來對(duì)工作人員的操作進(jìn)行替代，以此來減輕員工工作壓力，保證其工作安全。在開展實(shí)驗(yàn)工作的時(shí)候，實(shí)驗(yàn)質(zhì)量擁有十分龐大的數(shù)據(jù)與信息，因此需要依賴強(qiáng)大的交換平臺(tái)來完成資源共享。對(duì)大型實(shí)驗(yàn)室的信息化建設(shè)而言，這樣的平臺(tái)具有不可獲取的重要作用。與此同時(shí)，通過科學(xué)研究獲得的數(shù)據(jù)和信息還可以為今后類似狀況下信息化實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)供應(yīng)有效的參考物。