机电一体化技术在智能制造中的运用

机电一体化技术在智能制造中的运用

张镇

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摘要：随着我国国民经济和科研实力的不断攀升，结合电子、信息和机械等技术的机电一体化技术在制造业的应用日益深入，为我国智能制造的转型提供了重要动力。机电一体化技术不仅有效解决了传统制造模式中的诸多不足，更为工业制造的发展指明了具体路径。基于此，文章深入阐述了机电一体化技术在智能制造中的具体应用，包括传感技术、柔性制造系统和人机一体化技术等，分析了未来机电一体化技术的发展和应用前景，希望为智能制造的深入发展提供助力。

关键词：机电一体化技术；智能制造；传感技术；人机一体化

0引言

机电一体化技术在智能制造中的运用正日益受到广泛关注。智能制造是利用先进的信息技术和自动化设备,实现生产过程的智能化、自动化和柔性化的生产方式。而机电一体化技术作为智能制造的关键技术之一,主要涉及机械与电气领域的融合,通过集成电子、传感器、控制器等元器件和系统,实现机械设备的自动化控制、信息交互和智能化决策。

1机电一体化技术在智能制造中的效益与影响

1.1提高生产效率和质量

机电一体化技术通过精确的传感器监测和控制系统的精细调节,可以实现机械系统对物理过程的准确感知和控制。这一点对于提高产品质量有着重要的影响。通过精确的传感器监测,机电一体化技术可以实时获取关键参数的准确数值,例如在加工过程中,可以通过传感器监测工件尺寸、温度、压力等参数,确保在指定范围内,以及时发现并纠正任何偏差或异常情况,从而避免因传感器不准确或偏差引起的产品质量问题。机电一体化技术通过精确的控制系统调节,可以实现对加工过程的精细控制。例如在自动化生产线上,通过控制系统精确调节机械设备的运动速度、力度等参数,可以控制产品的加工过程,确保产品质量的稳定性和一致性,以此降低因操作人员技术水平、误差或变化带来的产品质量波动。在传统生产过程中,人为因素会出现人为错误,如操作不当、判断误差等。而机电一体化技术的自动化和智能化特性可以减少这些人为错误的发生,提高产品质量的稳定性和可靠性。

1.2优化资源利用

通过实时监测和数据采集,机电一体化系统可以收集大量关于生产过程的数据,包括能源消耗、原材料消耗、设备运行状态等。通过对这些数据进行分析和处理,可以及时发现潜在的问题和瓶颈,并进行调整和优化,以实现最佳的资源利用效率。例如,通过分析设备的能耗数据,可以识别出能效较低的设备,并进行调整或更新,以降低能源消耗。又如,通过数据分析发现了生产过程中某个步骤存在浪费的情况,可以进行改进,减少资源的浪费。此外,机电一体化技术还可以通过优化生产计划和调度,使得生产过程更加高效和协调。通过实时感知生产环节的状态和需求,可以根据实际情况进行灵活调整和优化,避免不必要的等待时间和资源浪费。通过优化资源利用,可以降低生产成本,提高效率,同时减少对环境的影响,符合可持续发展的理念。

2机电一体化技术在智能制造中的具体运用

2.1传感技术

传感技术的应用标志着机电一体化技术开始逐步应用于智能制造领域，同时传感技术也是很多先进技术实施的基础。传感技术的应用主要是为了提升信息反馈速率，通过在关键部位安装传感设备，并与智能制造系统对接，能够实现一定范围内的数据捕捉和传递。在生产环节，传感技术的应用主要集中在数控机床等设备上，实时采集位置、速度和压力等数据，以反映生产的状态和设备的运行情况，当出现生产误差时能够实现快速反映和调节校正，保证生产的稳定性。基于传感技术和互联网技术的物联网系统是智能制造的现实表征，当前传感技术已经不仅仅用于生产设备的数据采集，还能够实现对生产制造环境、生产人员和移动设备的全面连接，真正意义上实现万物互联[1]。在物联网环境下，生产系统、制造系统、管理系统、配电系统和消防系统等都能够做到全面监控和实时管理，一旦出现异常情况，管理员会收到实时警报。

2.2数字信号处理技术

智能制造中自动化系统是基础，为了提升自动化系统的实际效能，实现精准化的控制和管理，就需要借助数字信号处理技术[2]。在完成数据采集后，需要将这些数据及时、准确地传输到控制系统中进行处理，这时就需要通过数字信号处理技术来搭建传输通路。当前的数字信号传输能够实现双模信号传输，显著提升了信号的抗干扰能力，也使得传输速率大幅加快。数字信号传输技术还能够设计和优化控制算法，从而实现对自动化系统的精准控制。进入5G时代后，数字信号处理技术还将实现与大数据云计算技术和人工智能技术的深度融合，通过算法技术来处理和优化数字信号，并进行数据的处理和分析，从而为自动化系统提供更为智能高效的管理。

2.3远程技术

在工业制造领域，相当一部分生产活动存在安全风险，如果应用人力进行生产操作，很容易发生安全事故，对员工的人身安全造成威胁。机电一体化技术中的远程技术能够有效改善这一局面。远程操作主要是通过传感器对生产环节的各个机械设备和智能制造系统的运行情况进行数据采集，并通过通信技术将所收集到的数据传输至管理中枢[3]。工作人员只需要在中央控制室通过计算机系统设置设备的运行参数，所下达的指令能够迅速传递到各个端口，还能够根据实际生产需求进行参数修改，实现全过程的远程控制。随着系统的不断完善，当前远程技术还实现了多个功能的延伸，包括远程预警和远程维修等。总之，在远程系统的辅助下，工业制造过程中不需要工作人员进行现场操控，可以最大限度地实现安全生产，降低事故发生的概率。

2.4智能机器人技术

机器人的应用在制造业由来已久，应用的初衷主要是通过机器人来完成人工难以完成的部分生产任务，例如在人难以适应的高温、高压等恶劣环境中进行生产，保障员工的安全性，降低安全风险。机器人不仅能够实现长时间的劳动，还能够最大限度地避免工作失误，因此从长远发展来看，应用机器人能够有效降低劳动力成本，缓解尖锐的供需矛盾。随着信息技术和智能技术的不断成熟，当前制造业已经普遍开始应用智能机器人。智能机器人在传统机器人的基础上融合了仿生技术、传感技术和交互技术等先进技术，不仅能够代替人工完成传统的生产流程，还能够借助相关设备采集生产数据，通过处理和分析所采集的数据，实现自身工作模式的智能调节，从而不断提升生产制造的质量和工作的效能。智能机器人的应用优势在于能够根据智能制造的具体需求实现更加完善的功能搭载。例如，智能机器人在生产过程中对成品进行实时监控，当出现质量问题时能够实现远程报警。

结束语

综上所述，我国制造业的转型升级势在必行，因此必须加强技术创新，在新技术的引导下逐渐实现信息化、自动化和智能化生产模式。机电一体化技术是一项综合性技术，能够实现智能制造所需的各种功能和应用场景，在实际运用中具有显著优势。同时，随着人工智能等新兴技术的成熟，机电一体化技术还有很大的发展空间，需要相关单位持续研究和探索，充分挖掘技术价值，实现智能制造的持续发展。

参考文献

[1]张震,张辉,王玉,等.螺旋桨检测机电一体化建模仿真技术研究[J].制造技术与机床,2022(5):134-140.

[2]庄培灿,李麒阳,郗欣甫,等.径向环形编织机机电一体化系统建模及控制策略研究[J].工程设计学报,2022,29(3):347-357.

[3]李红岩,杨晓英,赵恒喆,等.轴承柔性智能制造的物料配送期量动态优化方法[J].工业工程,2023,26(2):155-162.