簡析智能制造與先進(jìn)數(shù)控技術(shù)

（玉溪工業(yè)財貿(mào)學(xué)校，云南 玉溪 653100）

1 智能制造與數(shù)控技術(shù)概述

1.1 數(shù)控技術(shù)

現(xiàn)階段，中國科學(xué)技術(shù)水平的迅猛發(fā)展大大提高了中國的工業(yè)水平，使各種先進(jìn)技術(shù)在傳統(tǒng)工業(yè)部門得到廣泛應(yīng)用，大大促進(jìn)了中國的發(fā)展。隨著機(jī)電集成技術(shù)的應(yīng)用，先進(jìn)技術(shù)融入傳統(tǒng)工業(yè)的速度大大加快，工業(yè)生產(chǎn)的智能發(fā)展特征也越來越明顯。通過智能制造，極大地提高了傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)效率，加強(qiáng)了智能制造在我國社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的催化劑作用。數(shù)控技術(shù)是用數(shù)字信息對機(jī)械運動和工作過程進(jìn)行控制的技術(shù)，是一種新的技術(shù)，它來自于許多學(xué)科的相互作用，在工業(yè)制造領(lǐng)域的應(yīng)用可以大大促進(jìn)中國制造業(yè)的發(fā)展，并有效保證生產(chǎn)效率和質(zhì)量。因此，要加速數(shù)控技術(shù)在制造業(yè)的應(yīng)用和實踐。

1.2 智能制造

毋庸置疑，在目前的制造業(yè)方向上，先進(jìn)的數(shù)字控制技術(shù)是發(fā)展智能制造的關(guān)鍵，制造企業(yè)可以應(yīng)用這種數(shù)字管理模式，改進(jìn)企業(yè)制造系統(tǒng)，實現(xiàn)自主設(shè)計，通過數(shù)字控制系統(tǒng)的自動化生產(chǎn)和協(xié)作管理，提高生產(chǎn)鏈的適應(yīng)性，提升管理人員的素質(zhì)，促進(jìn)整個生產(chǎn)系統(tǒng)的發(fā)展，形成自動感知、自主學(xué)習(xí)、科學(xué)決策的生產(chǎn)氛圍，實現(xiàn)《中國制造業(yè)2025》。在此過程中，整個行業(yè)都必須強(qiáng)調(diào)將互聯(lián)網(wǎng)與工業(yè)生產(chǎn)結(jié)合起來，促進(jìn)數(shù)字制造的普及，并探索對制造示范的升級，同時強(qiáng)調(diào)制定智能制造標(biāo)準(zhǔn)。開發(fā)基本支持軟件，加強(qiáng)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)建設(shè)，建立信息個案系統(tǒng)[1]。

2 智能制造與數(shù)控技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

數(shù)字控制技術(shù)是利用計算機(jī)程序控制機(jī)器的一種手段，有助于提高工作效率和質(zhì)量。在工業(yè)現(xiàn)代化的背景下，數(shù)碼技術(shù)日益成為制造業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)，直接影響到一個國家的經(jīng)濟(jì)水平和整體實力。因此，引起了世界各國的注意。近年來，在國家政策的大力支持下，隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和信息技術(shù)等新的技術(shù)革新，數(shù)碼控制技術(shù)迅速發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)也應(yīng)運而生。在21 世紀(jì)智能制造背景下，為了追求效率和質(zhì)量，CNC 智能已經(jīng)涉及許多工作領(lǐng)域，如自適應(yīng)控制、自動編程、智能診斷和監(jiān)視。在此過程中，智能制造技術(shù)的影響和效率是不容置疑的。所謂的智能制造技術(shù)，即通過利用計算機(jī)模擬和分析在制造業(yè)收集、儲存、改進(jìn)、共享和開發(fā)功能信息而產(chǎn)生的先進(jìn)制造技術(shù)，取代了智力勞動。對于未來的發(fā)展，在數(shù)字控制領(lǐng)域探索和研究智能制造技術(shù)非常重要[2-3]。

3 智能制造和先進(jìn)數(shù)控技術(shù)的融合

3.1 通信方面的融合

通過將微處理器技術(shù)與計算機(jī)技術(shù)相結(jié)合并將其應(yīng)用于制造設(shè)備，使系統(tǒng)能夠獲得所需的測量值，從而使操作電壓能夠通過收集電容柵傳感器的操作要求。移動信號，然后使用LM393 來轉(zhuǎn)換移動信號，使得在電平上轉(zhuǎn)換的數(shù)字信號在由逆變器重構(gòu)之后可以發(fā)送到芯片寄存器，集成了數(shù)控和智能制造的先進(jìn)技術(shù)，促進(jìn)了機(jī)電集成技術(shù)的發(fā)展。這也將使智能制造技術(shù)與先進(jìn)的數(shù)字控制技術(shù)更好地結(jié)合起來，從而使工業(yè)生產(chǎn)更加穩(wěn)定，制造設(shè)備更加可靠。

3.2 集成方面的融合

在鏈路控制中的熔煉可以在鏈路控制中使用CNC 機(jī)床實現(xiàn)多軸鏈路，并且多軸鏈路可以有效地控制材料的處理。對于不同的機(jī)床，在設(shè)備的操作狀態(tài)和性能方面存在很大差異，在使用聯(lián)合控制技術(shù)處理產(chǎn)品時，很難有效地控制加工精度。這也可能使制成品的質(zhì)量低于預(yù)期要求，從而不僅造成不必要的材料浪費，而且造成相當(dāng)大的時間損失。先進(jìn)的數(shù)字控制技術(shù)和智能制造技術(shù)的結(jié)合可以實現(xiàn)聯(lián)合控制的高速和高精度，從而有效地解決上述問題。例如，多對等工具耦合控制可將多個工具應(yīng)用于不同的工作站以實現(xiàn)產(chǎn)品的同步處理，每個工作站和相應(yīng)的拋光輪具有對稱的圓形對稱分布，從而可同時調(diào)節(jié)。工件的不同位置允許工件使用拋光輪在三個工作臺的支持下進(jìn)行同步拋光。高速和高精度鏈路控制可以通過多軸補(bǔ)償技術(shù)實時傳輸信息，控制和合理補(bǔ)償處理過程中的所有鏈路，從而每個處理鏈都能嚴(yán)格地遵循控制程序。此外，考慮到產(chǎn)品制造過程中的干擾，本發(fā)明還根據(jù)PID 反饋原則提高了制造設(shè)備的抗干擾能力，這大大降低了產(chǎn)品制造過程中偏轉(zhuǎn)和誤差的概率。

3.3 誤差補(bǔ)償方面的融合

對于多源誤差補(bǔ)償技術(shù)，它被分成四種技術(shù)：幾何誤差補(bǔ)償、力誤差補(bǔ)償、熱誤差補(bǔ)償和主動振動抑制。補(bǔ)償力誤差使加工機(jī)具有更大的切削能力，從而有效地控制加工過程中產(chǎn)品的變形誤差。熱誤差補(bǔ)償可以使用加工信息來構(gòu)造立體加工模型，從而減少誤差測量時間，并有效地提高加工誤差預(yù)測準(zhǔn)確性。抑制振動可以有效地減少由加工材料產(chǎn)生的內(nèi)部振動，從而提高加工控制性能。

3.4 數(shù)據(jù)方面的融合

目前，智能技術(shù)被廣泛用于機(jī)床的開發(fā)，這也使人們能夠收集更多的信息來構(gòu)建相應(yīng)的數(shù)據(jù)模型，并根據(jù)算法規(guī)則對信息進(jìn)行監(jiān)測和處理，設(shè)備的診斷、統(tǒng)計、優(yōu)化等都具有智能特性。通過使用智能控制技術(shù)，該機(jī)床能夠?qū)庸み^程進(jìn)行全面分析，并對所有加工鏈進(jìn)行實時監(jiān)視，以監(jiān)視產(chǎn)品和生產(chǎn)狀態(tài)。同時，設(shè)備可以具有自我控制和維護(hù)功能?？梢哉f，在智能開發(fā)中，使用智能控制技術(shù)收集和分析大數(shù)據(jù)已成為核心，通過探索和計算大數(shù)據(jù)，有效優(yōu)化處理參數(shù)并實現(xiàn)實際操作狀態(tài)檢測[4-5]。

4 智能數(shù)控技術(shù)的優(yōu)勢

關(guān)鍵的數(shù)字控制技術(shù)應(yīng)用主要集中在以下幾個方面：

1）工業(yè)機(jī)器人?？捎糜趥鹘y(tǒng)勞動力不適合工作的領(lǐng)域，如高溫車間、高風(fēng)險車間、腐蝕車間等，同時也可用于其他領(lǐng)域。工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)的應(yīng)用可以大大提高整個生產(chǎn)的精密度，降低誤差率，提高生產(chǎn)的穩(wěn)定性和促進(jìn)產(chǎn)品的控制。

2）設(shè)備制造。這種材料和生產(chǎn)方法的組合能夠?qū)⑿虏牧虾驮O(shè)備應(yīng)用于實驗室開發(fā)數(shù)字控制技術(shù)，從而提高了對材料的總體認(rèn)識。

3）智能檢測。檢測系統(tǒng)的精確度直接決定裝配制造附件的位置精度，精密檢測系統(tǒng)可為工業(yè)機(jī)器人提供路徑方向，并且組裝網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可以配備用于自動控制。

4）設(shè)備組裝。手動檢測耗時很長，不可能完全統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)和工藝。通過智能檢測和裝配設(shè)備，產(chǎn)品可以進(jìn)入質(zhì)量自動檢驗鏈，并通過標(biāo)準(zhǔn)化和統(tǒng)一的檢驗方法自動過濾非標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品。這不僅能大大提高生產(chǎn)效率，而且還能降低人力資源成本，提高產(chǎn)品在市場上的競爭力。

5）智能物流。通過數(shù)字控制系統(tǒng)，在產(chǎn)品的沉積和輸出過程中，它能夠通過智能識別系統(tǒng)獲得本倉庫的身份信息，這使得物流管理者能夠檢查所有存儲和輸出產(chǎn)品的身份，從而減少了發(fā)送錯誤，提升客戶滿意程度。

5 智能制造技術(shù)在數(shù)控教學(xué)中的創(chuàng)新理念

1）在技術(shù)教育領(lǐng)域，創(chuàng)新的經(jīng)驗可以幫助學(xué)生更接近和深化他們的理論知識，同時又有吸引力，這是提高教育效率的一個重要途徑。尤其是在數(shù)控教育中，必須積極貫徹“智能制造”和“信息技術(shù)集成”的創(chuàng)新發(fā)展理念。發(fā)展高水平的經(jīng)驗，例如設(shè)計和生產(chǎn)環(huán)保自行車，以使學(xué)生進(jìn)入典型的機(jī)構(gòu)和創(chuàng)新產(chǎn)品，同時運用他們的專業(yè)技能，提高課堂探索的娛樂性，激發(fā)學(xué)生的熱情和學(xué)習(xí)主動性。在信息時代，大學(xué)數(shù)控教學(xué)教師必須能夠使用虛擬現(xiàn)實技術(shù)，進(jìn)行虛擬設(shè)計和模擬實驗。明確展示智能數(shù)控制造工藝，激發(fā)學(xué)生探索創(chuàng)新的愿望。在此基礎(chǔ)上，教師應(yīng)當(dāng)引入適當(dāng)?shù)暮献髦黝}，引導(dǎo)學(xué)生探索問題，培養(yǎng)他們將知識應(yīng)用于無形環(huán)境的良好能力，并分析他們的現(xiàn)有水平，以加強(qiáng)培訓(xùn)。

2）在實踐教育課程改革背景下，物理融合是一項在所有教育領(lǐng)域都必須遵守的原則。特別是在CNC 教學(xué)中，只有在一貫的實踐中，學(xué)生才能更好地理解和掌握技術(shù)知識，這也是培養(yǎng)應(yīng)用人才的基本條件。學(xué)校之間的合作模式，充分利用自身科學(xué)研究的優(yōu)勢，吸引有關(guān)企業(yè)參與教學(xué)，并利用其豐富的資源建立良好的實踐平臺。此后，學(xué)院可安排學(xué)生參觀企業(yè)生產(chǎn)線，與智能制造技術(shù)、數(shù)控操作技術(shù)密切聯(lián)系，擴(kuò)大班級知識，并在條件允許的情況下，要求學(xué)生學(xué)習(xí)“員工主人”的操作學(xué)，指導(dǎo)他們測試自學(xué)水平，并促進(jìn)優(yōu)化和加強(qiáng)他們的學(xué)習(xí)。此外，在課堂教學(xué)過程中，教師可以在工廠引進(jìn)實用的產(chǎn)品，從設(shè)計到制造整個過程中展示視頻，并建立準(zhǔn)智能或?qū)嶋H的實驗系統(tǒng)[6-7]。

6 結(jié)語

綜上所述，當(dāng)今世界已進(jìn)入智能制造時代，先進(jìn)數(shù)字控制技術(shù)可以提高智能制造水平，節(jié)省人力資源，提高生產(chǎn)力。制造業(yè)正朝著精密化、智能化和自動化的方向發(fā)展，為了滿足時代的需要，各國已將智能制造技術(shù)現(xiàn)代化作為國家的優(yōu)先事項。可以這樣說，第四次工業(yè)革命正在進(jìn)行，數(shù)碼控制技術(shù)的許多功能，如智能分析、信息處理和自動化控制，必將在未來生產(chǎn)中扮演著越來越重要的角色。