機(jī)電一體化系統(tǒng)在機(jī)械工程中的實(shí)際應(yīng)用分析

馬強(qiáng)

（上海沃克通用設(shè)備有限公司，上海 200082）

我國的工業(yè)發(fā)展是較快的，已經(jīng)成為國民經(jīng)濟(jì)的重要支柱，對(duì)現(xiàn)代化建設(shè)能夠起到一定的促進(jìn)作用。從機(jī)械工程的角度來說，要完成好自動(dòng)化設(shè)計(jì)，如此可以保證現(xiàn)有資源的利用率大幅提高，生產(chǎn)成本能夠切實(shí)降低，安全性也會(huì)有切實(shí)提升。除此以外，良好的設(shè)計(jì)還可使得生產(chǎn)效率有明顯提升，產(chǎn)品質(zhì)量也會(huì)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。若想保證機(jī)械制造的自動(dòng)化程度能夠有大幅提高，必須要對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)制造、自動(dòng)化特點(diǎn)等有清晰的認(rèn)知。

1 機(jī)電一體化的含義以及應(yīng)用

機(jī)電一體化即是通過有效措施使得信息技術(shù)、電子工程技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)有機(jī)結(jié)合，進(jìn)而在機(jī)械工程中加以充分應(yīng)用，確保其作用能夠充分發(fā)揮出來。對(duì)于機(jī)械工程而言，將機(jī)電一體化技術(shù)的價(jià)值展現(xiàn)出來，能夠使得操作的整個(gè)過程納入自動(dòng)監(jiān)控。在現(xiàn)階段，信息技術(shù)和電子技術(shù)的發(fā)展速度是較快的，在此背景下，將現(xiàn)代信息技術(shù)、機(jī)械工程技術(shù)切實(shí)結(jié)合起來，并對(duì)智能系統(tǒng)予以充分利用，這樣可以保證機(jī)電自動(dòng)化技術(shù)具有的優(yōu)勢(shì)真正展現(xiàn)出來，技術(shù)性能會(huì)有大幅提升，在工業(yè)領(lǐng)域得到應(yīng)用后，也可為工業(yè)發(fā)展注入強(qiáng)勁動(dòng)力。需要指出的是，技術(shù)結(jié)合并非只是將相關(guān)的系統(tǒng)予以疊加處理，必須按照嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)完成技術(shù)分析，繼而將不同技術(shù)具有的優(yōu)勢(shì)進(jìn)行整合，確保一體化目標(biāo)能夠切實(shí)達(dá)成，技術(shù)性能可以充分發(fā)揮，如此方可使得機(jī)電一體化技術(shù)能夠保持更穩(wěn)健的發(fā)展。現(xiàn)代信息技術(shù)涵蓋的領(lǐng)域較多，從機(jī)電一體化來說，也要將信息技術(shù)的應(yīng)用作為關(guān)注的重點(diǎn)，并要保證思維創(chuàng)新能夠切實(shí)達(dá)成。從當(dāng)前應(yīng)用的現(xiàn)狀來看，信息處理技術(shù)帶來的障礙是較大的，因而要針對(duì)技術(shù)障礙展開全面的分析，確保能夠在最短時(shí)間內(nèi)予以消除，進(jìn)而使得技術(shù)障礙造成的影響大幅降低。為了保證信息傳輸更順利，信息技術(shù)處理是不可忽視的，而要保證機(jī)電一體化技術(shù)能夠真正發(fā)揮出效用，數(shù)據(jù)信息傳輸是不可忽視的，只有獲得所需的信息，運(yùn)行才能真正保持正常狀態(tài)，所以，信息技術(shù)需求方面存在的障礙也是較為常見的。確保信息化技術(shù)具有的性能大幅提升，信息傳輸保持正常，這些在機(jī)電一體化生產(chǎn)中都是要考慮的，當(dāng)技術(shù)性能得到提高后，機(jī)電一體化才可在更適宜的環(huán)境中保持穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)。

2 機(jī)電一體化系統(tǒng)的應(yīng)用難點(diǎn)

（1）對(duì)信息處理技術(shù)的應(yīng)用是有一定難度的。信息處理技術(shù)，簡(jiǎn)單來說，就是采用數(shù)據(jù)分析方式對(duì)指令予以篩選，將正確指令檢測(cè)出來，如此就可保證工作目標(biāo)能夠切實(shí)達(dá)成。然而，從當(dāng)下機(jī)電一體化系統(tǒng)的應(yīng)用現(xiàn)狀來看，信息處理的實(shí)效性并不高，尤其是地理信息難以得到有效處理，這就使得信息難以保證是完整的，指令出錯(cuò)的概率自然大幅增加。若想使得相關(guān)工作能夠有序展開，要將信息處理技術(shù)應(yīng)用中出現(xiàn)的各種問題予以有效解決。

（2）對(duì)檢測(cè)傳感技術(shù)的應(yīng)用是有一定難度的。檢測(cè)傳感技術(shù)即是利用感應(yīng)系統(tǒng)來完成工件形狀、位置、光線、姿態(tài)等信息的獲取，繼而通過這些信息來觸發(fā)某種活動(dòng)，如此就可保證工作的精準(zhǔn)性大幅提升。從機(jī)電一體化系統(tǒng)來說，檢測(cè)傳感器技術(shù)已有了長(zhǎng)足的進(jìn)步，但在很多方面仍存在不足，比如，微型傳感器的可靠性、容錯(cuò)糾錯(cuò)等面臨很大挑戰(zhàn)。在此情形下，機(jī)器運(yùn)行是很難得到準(zhǔn)確控制的，采用人工控制方式，則會(huì)使得系統(tǒng)錯(cuò)誤的發(fā)生概率提高很多。

（3）對(duì)自動(dòng)控制技術(shù)的應(yīng)用是有一定難度的。自動(dòng)控制就是在確保操作精度達(dá)到要求的前提下，對(duì)外部條件、內(nèi)部運(yùn)行狀態(tài)展開準(zhǔn)確判斷，進(jìn)而使得自動(dòng)控制系統(tǒng)能夠保持穩(wěn)定的運(yùn)行。然而，從技術(shù)應(yīng)用的現(xiàn)狀來看，判斷的精度、全面并不能夠?qū)崿F(xiàn)，系統(tǒng)運(yùn)行的自動(dòng)化程度相對(duì)較低，人力資源的投入依然是較大的，發(fā)生安全問題的概率依然較大。所以，相關(guān)人員要針對(duì)此項(xiàng)技術(shù)展開更為深入的研究。

3 機(jī)電一體化技術(shù)在機(jī)械工程中的實(shí)際運(yùn)用

3.1 機(jī)電一體化技術(shù)在視覺焊接機(jī)器人方面的應(yīng)用

從機(jī)電一體化技術(shù)出現(xiàn)之日起，其就受到了人們的普遍關(guān)注，發(fā)展速度也是較快的，尤其是在機(jī)械行業(yè)中發(fā)揮著重要作用。眾所周知，機(jī)械形式呈現(xiàn)出多樣性，而視覺焊接機(jī)器人就是其中之一，其自動(dòng)化、智能化程度較高，市場(chǎng)前景廣闊。然而，其視覺系統(tǒng)和隨動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，精度高，一旦部件發(fā)生故障，想進(jìn)行維修是非常困難的。如將機(jī)電一體化技術(shù)進(jìn)行充分利用，就可使得以上問題得到有效解決。在機(jī)電一體化技術(shù)的輔助下，增加視覺模塊、隨動(dòng)模塊、光學(xué)校準(zhǔn)模塊、焊縫軌跡坐標(biāo)計(jì)算模塊、故障檢查及報(bào)警模塊，使其呈現(xiàn)出模塊化特征，如此一來，視覺焊接機(jī)器人的實(shí)用性就會(huì)大幅提高，操作也更具智能化，免去復(fù)雜的示教編程過程，僅需焊縫軌跡上幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)的坐標(biāo)，機(jī)器人即可自動(dòng)計(jì)算出焊縫軌跡，大大提高了視覺焊接機(jī)器人的使用效率，降低了編程工作量，同時(shí)，由于其分布式的故障檢查傳感器可對(duì)各種故障進(jìn)行快速診斷和報(bào)警，甚至能快速給出故障排除建議。

3.2 改造機(jī)床中的應(yīng)用

在數(shù)控機(jī)床運(yùn)行的過程中，刀具、工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是要嚴(yán)格控制的，運(yùn)動(dòng)路線應(yīng)該符合要求，偏差率不可超出既定范圍，如此才能保證加工件的精準(zhǔn)程度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)開環(huán)伺服系統(tǒng)進(jìn)行應(yīng)用能夠及時(shí)完成故障的診斷，并選擇合理措施予以排除，其價(jià)格偏低，這就使得應(yīng)用范圍較廣。滾珠絲杠副的優(yōu)勢(shì)是明顯的，不會(huì)產(chǎn)生較大的摩擦損失，傳動(dòng)效率相對(duì)較高，而且運(yùn)動(dòng)能夠保持平穩(wěn)，作業(yè)的過程中只需對(duì)滾珠絲杠進(jìn)行正向擰緊就可以保證螺母、絲杠之間不會(huì)存在間隙，通過反向擰緊則能夠確?？臻g死區(qū)能夠切實(shí)消除，定位也就更加準(zhǔn)確。隨著科技發(fā)展速度持續(xù)加快之際，利用微機(jī)就能夠?qū)?shù)控機(jī)床進(jìn)行管控，相關(guān)的數(shù)據(jù)、信息可以得到有效處理，繼而依據(jù)實(shí)際需要來進(jìn)行合理選擇。利用機(jī)電一體化技術(shù)對(duì)機(jī)床進(jìn)行數(shù)字化改造已在很多領(lǐng)域有成功實(shí)施的案例，通過這樣的改造，機(jī)床精度提升，操作簡(jiǎn)便，甚至增加了原來不具備的功能。

3.3 柔性鈑金生產(chǎn)線的應(yīng)用分析

在傳統(tǒng)的鈑金生產(chǎn)工藝中，激光切割機(jī)、沖床、折彎?rùn)C(jī)是比較常見的鈑金加工設(shè)備。但隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，各企業(yè)為了提高生產(chǎn)效率、降低人工成本，進(jìn)行自動(dòng)化轉(zhuǎn)型已迫在眉睫。尤其是2020年疫情發(fā)生以來，從我司調(diào)查數(shù)據(jù)來看，目前采購鈑金設(shè)備的企業(yè)基本上都是以采購自動(dòng)化、智能化、柔性化加工單元或生產(chǎn)線為主，而有一部分企業(yè)已經(jīng)采購了柔性鈑金生產(chǎn)線。這種柔性生產(chǎn)線發(fā)揮了機(jī)械工程和機(jī)電一體化的優(yōu)勢(shì)，將傳統(tǒng)的生產(chǎn)線整合成含有自動(dòng)化標(biāo)準(zhǔn)料庫單元、數(shù)控沖床單元、機(jī)器人上料單元、數(shù)控折彎單元、自動(dòng)碼垛單元和自動(dòng)包裝單元。在這種柔性生產(chǎn)線中，機(jī)電一體化起到了關(guān)鍵性作用，讓單獨(dú)的設(shè)備變成了能共同協(xié)作的生產(chǎn)線，生產(chǎn)效率大幅提高，降低了人工成本，總體能耗也有所降低。隨著機(jī)電一體化技術(shù)的更加成熟，其在機(jī)械工程中發(fā)揮的作用將更加明顯，也將深入地改變現(xiàn)有的生產(chǎn)組織方式。

4 機(jī)電一體化系統(tǒng)在機(jī)械工程中的未來應(yīng)用方向

隨著機(jī)械工程的持續(xù)發(fā)展，機(jī)電一體化系統(tǒng)在將來也會(huì)發(fā)揮出自身的作用，但是，要將應(yīng)用方向予以明確，若想使得機(jī)械工程的穩(wěn)定性大幅提高，就要將機(jī)電一體化系統(tǒng)進(jìn)行合理運(yùn)用，并要依據(jù)實(shí)際需要對(duì)功能予以完善，保證運(yùn)行效率提升，如此可以使得機(jī)械工程能夠保持更穩(wěn)健的發(fā)展。另外，機(jī)電一體化系統(tǒng)還有很大的潛力等待挖掘，若想保證發(fā)展過程更順暢，造成的損失可以控制在合理的范圍內(nèi)，此時(shí)，就要依據(jù)機(jī)電一體化系統(tǒng)應(yīng)用的現(xiàn)狀來完成設(shè)計(jì)工作，確保設(shè)計(jì)水平能夠有大幅提升，尤其是要保證智能化程度有明顯提高。

從將來發(fā)展的方向來看，要保證機(jī)電一體化系統(tǒng)能夠呈現(xiàn)出智能化特征，這樣方可對(duì)機(jī)械工程起到引導(dǎo)作用。我國的科技發(fā)展速度是較快的，水平有了大幅提高，智能化機(jī)器已經(jīng)誕生，并在很多行業(yè)領(lǐng)域中得到了應(yīng)用，對(duì)于機(jī)電一體化系統(tǒng)來說，也要對(duì)此進(jìn)行關(guān)注，相關(guān)人員在研究的過程中要選擇合適的智能技術(shù)。現(xiàn)階段，大家的環(huán)保意識(shí)已經(jīng)逐漸形成，犧牲環(huán)境為代價(jià)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展不再是大家的首選，從機(jī)械工程的角度來說，將機(jī)電一體化系統(tǒng)應(yīng)用時(shí)也要保證環(huán)保理念能夠真正融入其中，確保耗費(fèi)的資源、能源能夠控制在最小范圍內(nèi)，而且不會(huì)對(duì)大家的工作、生活產(chǎn)生較大影響。由于傳統(tǒng)工業(yè)的發(fā)展會(huì)影響人們賴以生存的環(huán)境，所以在機(jī)電一體化系統(tǒng)的未來發(fā)展中，融入綠色環(huán)保理念十分必要，這也有利于對(duì)工作效率的提升，并落實(shí)我國的生態(tài)環(huán)境保護(hù)政策。具體地說，在機(jī)械工程中對(duì)機(jī)電一體化系統(tǒng)進(jìn)行應(yīng)用，需要整理相關(guān)的廢料，并爭(zhēng)取對(duì)廢料進(jìn)行利用、回收，不僅僅可以提升經(jīng)濟(jì)收入，避免資源的浪費(fèi)，還可以減少對(duì)環(huán)境的影響，豐富機(jī)電一體化系統(tǒng)的功能。

5 結(jié)語

本文對(duì)機(jī)電一體化方面進(jìn)行闡述，機(jī)電一體化是目前機(jī)械工程中發(fā)展最快也是作用范圍最廣泛的，其價(jià)值會(huì)隨著時(shí)代的進(jìn)步不斷升值，并且機(jī)電一體化是未來機(jī)械工程中發(fā)展方向的主要部分。目前的科學(xué)技術(shù)在時(shí)代的背景下不斷發(fā)展，各學(xué)科互相融合是必然的，其中以機(jī)械設(shè)計(jì)、信息技術(shù)、電子技術(shù)、人工智能為主體的一體化是最有發(fā)展前景的。因此，在未來的一段時(shí)間，機(jī)電一體化技術(shù)將會(huì)加速各產(chǎn)業(yè)融合，并創(chuàng)造出高效、綠色、智能、跨平臺(tái)的新型機(jī)電一體化模式。