機(jī)械自動(dòng)化中的運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)應(yīng)用研究

楊啟鑫

（貴州電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院，貴州 黔東南自治州 556000）

目前，隨著我國城市化進(jìn)程的加快，機(jī)械制造業(yè)成為城市建設(shè)當(dāng)中的重要產(chǎn)業(yè)，其生產(chǎn)制造水平與我國城市發(fā)展水平、城市化建設(shè)速度有著直接的關(guān)系。近年來，國家從政策上加大了對(duì)機(jī)械制造業(yè)的扶持力度，我國機(jī)械制造業(yè)的制造水平、生產(chǎn)質(zhì)量有了明顯提高。如今，自動(dòng)化控制技術(shù)與機(jī)械制造行業(yè)的結(jié)合已成為機(jī)械加工行業(yè)發(fā)展的大趨勢。在目前的經(jīng)濟(jì)大環(huán)境下，機(jī)械加工行業(yè)的相關(guān)人員應(yīng)該注重機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)以及機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)中的運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)，為推動(dòng)我國機(jī)械制造工業(yè)的發(fā)展打下良好的基礎(chǔ)。

1 概念簡述

1.1 機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)

機(jī)械自動(dòng)化制造技術(shù)是將機(jī)械制造基礎(chǔ)理論、機(jī)械制造工程技術(shù)、自動(dòng)化設(shè)備制造以及系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)等進(jìn)行緊密結(jié)合的創(chuàng)新技術(shù)，通過機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)制造與計(jì)算機(jī)及后臺(tái)自動(dòng)控制技術(shù)的緊密結(jié)合，形成符合現(xiàn)代化生產(chǎn)要求的制造技術(shù)。使用機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)代替原來的人工勞動(dòng)，不僅能夠提高生產(chǎn)質(zhì)量，也能夠提高生產(chǎn)效率。在現(xiàn)階段的機(jī)械制造業(yè)當(dāng)中，為了減少人工事故成本和降低人工事故風(fēng)險(xiǎn)，許多機(jī)械制造企業(yè)已經(jīng)應(yīng)用了機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)。機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)根據(jù)程序設(shè)定開展工作，在提高工作效率的同時(shí)，降低了人工成本。

1.2 運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)

運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)是機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)當(dāng)中的重要分支，在機(jī)器人設(shè)計(jì)和數(shù)控機(jī)床中應(yīng)用較為廣泛，其在機(jī)器人中的設(shè)計(jì)和使用較為復(fù)雜，在數(shù)控機(jī)床中的使用較為簡單。運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)起源于伺服控制，所謂伺服控制，就是通過控制運(yùn)動(dòng)軌跡對(duì)機(jī)械運(yùn)作中部件的位置、行動(dòng)軌跡、速度等進(jìn)行管理與控制，要求機(jī)器按照設(shè)定的程序進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。早期的運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)伴隨著數(shù)控技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)的進(jìn)步而發(fā)展。

2 機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展的特點(diǎn)

2.1 操作自動(dòng)化

機(jī)械制造業(yè)在使用機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)的過程中需要聯(lián)網(wǎng)。通過后臺(tái)對(duì)機(jī)器的生產(chǎn)等運(yùn)作程序進(jìn)行設(shè)定，交由計(jì)算機(jī)完成對(duì)生產(chǎn)過程的監(jiān)控，以確保生產(chǎn)的有序進(jìn)行并且保證機(jī)械化自動(dòng)技術(shù)在機(jī)械制造業(yè)中發(fā)揮出自身良好的作用，從而大大提高企業(yè)機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)的工作效率與生產(chǎn)質(zhì)量，促進(jìn)機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)操作過程的安全規(guī)范化。因?yàn)闄C(jī)械自動(dòng)化技術(shù)結(jié)合了機(jī)械自動(dòng)化理論、機(jī)械制造技術(shù)、自動(dòng)化系統(tǒng)制造技術(shù)，所以其具有一定的復(fù)雜性。為了使機(jī)械制造業(yè)與自動(dòng)化技術(shù)實(shí)現(xiàn)更好的融合，相關(guān)工作人員在生產(chǎn)之前需要對(duì)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)系統(tǒng)和生產(chǎn)步驟進(jìn)行設(shè)計(jì)，并且針對(duì)整個(gè)生產(chǎn)過程中所出現(xiàn)的不足進(jìn)行完善，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用。機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)雖然能夠較大程度地幫助企業(yè)提高生產(chǎn)質(zhì)量與效率，但是在實(shí)際運(yùn)作過程中容易在細(xì)節(jié)上出現(xiàn)問題。為了防止這些問題影響生產(chǎn)質(zhì)量，應(yīng)該注重彌補(bǔ)機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)當(dāng)中的不足，時(shí)刻關(guān)注機(jī)器的運(yùn)作情況，相關(guān)人員應(yīng)該定時(shí)定期記錄機(jī)械的運(yùn)作情況，為后續(xù)的檢修或者審查提供強(qiáng)有力的數(shù)據(jù)[1]。

2.2 運(yùn)輸智能化

通過后臺(tái)程序?qū)C(jī)械的運(yùn)動(dòng)軌跡、運(yùn)輸位置等進(jìn)行設(shè)定，機(jī)械制造業(yè)使用機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)運(yùn)輸智能化。以往的機(jī)械制造行業(yè)依靠的是半自動(dòng)化技術(shù)，為能達(dá)到最終標(biāo)準(zhǔn)，需要人工進(jìn)行輔助，而人工往往會(huì)使運(yùn)輸和生產(chǎn)出現(xiàn)問題，最終影響生產(chǎn)的效率。現(xiàn)階段，機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)能夠?qū)C(jī)械的運(yùn)輸軌跡和運(yùn)輸位置進(jìn)行準(zhǔn)確定位，自動(dòng)將產(chǎn)品運(yùn)輸?shù)街付ㄎ恢茫瑥亩鴾p少了人的工作量，減少了因人工問題而導(dǎo)致的工作質(zhì)量問題，提高了企業(yè)的生產(chǎn)效率。因此，在機(jī)械制造業(yè)當(dāng)中應(yīng)該注重使用機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)，加大對(duì)機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)的研究力度和使用力度，為促進(jìn)行業(yè)的發(fā)展做出努力。

2.3 生產(chǎn)綜合化

現(xiàn)階段的機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)中的自動(dòng)定位系統(tǒng)、運(yùn)輸系統(tǒng)需要計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)的支撐，所以機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)呈現(xiàn)出較強(qiáng)的綜合性特點(diǎn)。在實(shí)際的生產(chǎn)過程中，機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)會(huì)被應(yīng)用到產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、改良與優(yōu)化、銷售或售后等環(huán)節(jié)。所以相關(guān)人員在使用機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)過程中需要考慮生產(chǎn)與銷售的全過程，充分發(fā)揮機(jī)械自動(dòng)化優(yōu)勢，將其融入機(jī)械生產(chǎn)過程中的各個(gè)方面。

3 機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)存在的風(fēng)險(xiǎn)及控制措施

3.1 削切過程

在削切過程中工作人員主要對(duì)機(jī)械加工的產(chǎn)品進(jìn)行符合產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的裁切，使削切之后的產(chǎn)品符合使用標(biāo)準(zhǔn)或者銷售標(biāo)準(zhǔn)。使用人力對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行裁切，存在很多安全隱患。為了減少安全隱患，可使用機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)，通過斷屑器將以往的帶狀切削轉(zhuǎn)變成節(jié)段狀。在機(jī)械制造業(yè)中使用斷屑器和斷屑槽，省去切削過程中的人工環(huán)節(jié)，不僅降低了不確定危險(xiǎn)因素的產(chǎn)生概率，同時(shí)也能夠避免工作人員在切削過程中被傷害。需要注意的是，為了避免工作人員在切削過程中被傷害，例如被飛濺的碎末弄傷等，即使使用機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)，在場的技術(shù)人員也需要穿戴防護(hù)服[2]。

3.2 銑工操作過程

銑工極易在產(chǎn)品生產(chǎn)現(xiàn)場因?yàn)椴僮魇д`而面臨安全問題。因此，為了有效保證銑工的安全，企業(yè)在日常生產(chǎn)加工過程中需要不斷加強(qiáng)對(duì)銑工的安全保護(hù)管理工作。從生產(chǎn)環(huán)節(jié)進(jìn)行分析，銑工出現(xiàn)的操作失誤大致分為以下3個(gè)方面：1）銑工在生產(chǎn)現(xiàn)場或者生產(chǎn)過程中未能做好防護(hù)措施，沒有防護(hù)而造成傷害；2）技術(shù)人員工作經(jīng)驗(yàn)不足，在生產(chǎn)過程中對(duì)設(shè)備使用不當(dāng)，導(dǎo)致加工過程中出現(xiàn)失誤，對(duì)人體造成傷害；3）企業(yè)沒有建立完善的防護(hù)管理模式，導(dǎo)致技術(shù)人員在生產(chǎn)過程中沒有齊全的防護(hù)設(shè)備。基于以上3點(diǎn)情況，在生產(chǎn)過程中企業(yè)應(yīng)該重視對(duì)銑工的保護(hù)力度，建立完善的防護(hù)管理模式。并且每一位技工人員在上崗前需要參加崗前培訓(xùn)，在實(shí)際的操作過程中做到正確操作、完整操作[3]。

4 機(jī)械自動(dòng)化之運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)的應(yīng)用

4.1 宏觀應(yīng)用

4.1.1 集成化應(yīng)用

機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)中的運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)在集成化應(yīng)用方面有著重要體現(xiàn)。所謂集成化應(yīng)用，是以信息技術(shù)為依托建立起完整的機(jī)械生產(chǎn)運(yùn)作控制系統(tǒng)，達(dá)到優(yōu)化生產(chǎn)加工過程的目的。機(jī)械制造集成化技術(shù)應(yīng)用在企業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)加工過程中，需要結(jié)合企業(yè)產(chǎn)品的市場銷售情況、使用者的需求，利用企業(yè)集成化機(jī)械制造技術(shù)對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化，并對(duì)產(chǎn)品加工工藝環(huán)節(jié)流程進(jìn)行優(yōu)化管理。與此同時(shí)，企業(yè)在生產(chǎn)經(jīng)營管理過程中應(yīng)根據(jù)內(nèi)部動(dòng)態(tài)將生產(chǎn)要求與市場需求相結(jié)合，保證機(jī)械生產(chǎn)目標(biāo)能夠圍繞市場需求開展。除此之外，機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)要利用數(shù)控加工技術(shù)、信息管理技術(shù)等，結(jié)合產(chǎn)品的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)建立完整的自動(dòng)化控制系統(tǒng)。

4.1.2 柔性化應(yīng)用

所謂機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)中的柔性化應(yīng)用，是通過驅(qū)動(dòng)外力對(duì)機(jī)械生產(chǎn)各環(huán)節(jié)進(jìn)行柔性調(diào)整與自動(dòng)優(yōu)化。在現(xiàn)代化機(jī)械制造業(yè)當(dāng)中，不同的領(lǐng)域有著不同的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，所以在機(jī)械生產(chǎn)過程中需要對(duì)產(chǎn)品的使用、結(jié)構(gòu)、類型進(jìn)行了解，從而做出相應(yīng)的生產(chǎn)措施。機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)中的柔性化應(yīng)用能夠保證生產(chǎn)過程的柔性，將計(jì)算機(jī)管理的效能發(fā)揮至最大化。

4.1.3 智能化應(yīng)用

智能化應(yīng)用是機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展的必然趨勢。所謂智能化，是將機(jī)械人工智能控制技術(shù)、自動(dòng)化控制技術(shù)以及機(jī)械加工技術(shù)相結(jié)合，使機(jī)械設(shè)備在生產(chǎn)加工過程中能夠適應(yīng)加工條件，從而實(shí)現(xiàn)智能化加工。智能化應(yīng)用主要通過技工人員設(shè)定機(jī)械的后臺(tái)程序，實(shí)現(xiàn)機(jī)械制造加工由傳統(tǒng)的人力加工向智能加工的轉(zhuǎn)變[4]。

4.2 具體應(yīng)用

4.2.1 全閉環(huán)交流伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)

全閉環(huán)交流伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)在現(xiàn)階段的機(jī)械制造業(yè)當(dāng)中屬于較為先進(jìn)和高級(jí)的技術(shù)之一，其以精準(zhǔn)定位和尋找生產(chǎn)環(huán)節(jié)中出現(xiàn)的問題為主要應(yīng)用。全閉環(huán)交流伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)主要通過數(shù)字信號(hào)對(duì)位置進(jìn)行掌控，優(yōu)勢是定位準(zhǔn)確和控制能力精準(zhǔn)，能夠幫助機(jī)械在生產(chǎn)過程中將伺服系統(tǒng)的工作效率發(fā)揮至最大化。目前，全閉環(huán)交流伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)仍在不斷優(yōu)化和改良，在這項(xiàng)技術(shù)當(dāng)中，主要以精準(zhǔn)度對(duì)其質(zhì)量進(jìn)行評(píng)判。所以，為了提高技術(shù)運(yùn)作的精準(zhǔn)度，需要在機(jī)械內(nèi)安裝高精準(zhǔn)定位的電子部件，這也是全閉環(huán)與半閉環(huán)技術(shù)的主要區(qū)分之處。

4.2.2 直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)

直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)在機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)當(dāng)中省去了傳動(dòng)環(huán)節(jié)，所以節(jié)省了一定的生產(chǎn)時(shí)間。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，通過程序的設(shè)定能夠在同樣的時(shí)間內(nèi)完成較多的工作量，所以省去傳動(dòng)環(huán)節(jié)有助于企業(yè)提高生產(chǎn)效率。直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)的應(yīng)用過程中減少了生產(chǎn)環(huán)節(jié)中所出現(xiàn)的噪音污染和摩擦損耗，將電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)的效能盡可能地發(fā)揮出來，提高了生產(chǎn)環(huán)節(jié)的精準(zhǔn)度。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)內(nèi)部構(gòu)造簡單、受慣性影響較小、傳輸速度快，能夠達(dá)到企業(yè)的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)。直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)運(yùn)用了將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的原理，在實(shí)際的生產(chǎn)運(yùn)作過程中不需要運(yùn)用驅(qū)動(dòng)部件，就能將回轉(zhuǎn)路線轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€路線，克服了傳動(dòng)鏈運(yùn)作中所產(chǎn)生的缺陷[5]。

4.2.3 可編程計(jì)算機(jī)控制器技術(shù)

可編程計(jì)算機(jī)控制器技術(shù)與電子技術(shù)的融合時(shí)間較為長久，其主要解決了機(jī)械生產(chǎn)過程中控制器的即時(shí)性問題，對(duì)機(jī)械生產(chǎn)中不同程度的工作任務(wù)通過后臺(tái)編程技術(shù)的設(shè)定進(jìn)行控制。可編程計(jì)算機(jī)控制器技術(shù)結(jié)合了電子信息技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通信技術(shù)，在現(xiàn)代化的機(jī)械生產(chǎn)中形成了高性能的操作系統(tǒng)。其由后臺(tái)所設(shè)定的程序控制，能夠提高機(jī)械的生產(chǎn)精準(zhǔn)度，并且能夠簡化整個(gè)生產(chǎn)工作流程。運(yùn)用電子運(yùn)算能力對(duì)生產(chǎn)環(huán)節(jié)加以控制，與傳統(tǒng)的機(jī)械制造加工技術(shù)相比，其精準(zhǔn)度得到了提高。可編程計(jì)算機(jī)控制器技術(shù)與現(xiàn)代化電子信息科技的發(fā)展有著重要聯(lián)系，不能離開計(jì)算機(jī)系統(tǒng)硬件和軟件的支持，這也是實(shí)現(xiàn)可編程計(jì)算機(jī)控制器技術(shù)系統(tǒng)升級(jí)的關(guān)鍵所在[6]。

5 運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)的未來發(fā)展展望

5.1 大環(huán)境影響是發(fā)展的基礎(chǔ)

我國自改革開放后大力發(fā)展機(jī)械化，經(jīng)過無數(shù)工匠藝人的努力，目前，我國機(jī)械化水平在全球范圍內(nèi)已經(jīng)名列前茅，我國各行各業(yè)也都實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化的轉(zhuǎn)型。在國家政策的支持下，我國機(jī)械化產(chǎn)業(yè)逐漸向智能化、系統(tǒng)化、全面化邁進(jìn)。在國家政策的扶持和國民的認(rèn)可下，運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)在成長過程中有了依托，許多高校也逐漸開始培養(yǎng)專業(yè)專項(xiàng)人才。借助機(jī)械制造的大環(huán)境背景，運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展態(tài)勢良好，在機(jī)械自動(dòng)化中的地位逐漸顯現(xiàn)。基于此，在大環(huán)境的影響之下，機(jī)械自動(dòng)化中的運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)未來將會(huì)在全閉環(huán)交流伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)、直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)、可編程計(jì)算機(jī)控制器技術(shù)中得到完美體現(xiàn)，為我國的機(jī)械制造發(fā)展作出貢獻(xiàn)。

5.2 技術(shù)創(chuàng)新是發(fā)展的動(dòng)力

機(jī)械自動(dòng)化中的運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)終究離不開人的設(shè)計(jì)與控制。基于此，運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)要想實(shí)現(xiàn)更優(yōu)質(zhì)的發(fā)展，離不開專業(yè)且專項(xiàng)的人才，需要他們學(xué)習(xí)先進(jìn)的技術(shù)理論，不斷創(chuàng)新技術(shù)，為我國機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展提供動(dòng)力。機(jī)械自動(dòng)化要實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)向智能的過渡，需要依托人才的發(fā)展與進(jìn)步。在技術(shù)領(lǐng)域，專業(yè)人才需要不斷創(chuàng)新，在提高技術(shù)精準(zhǔn)度的同時(shí)，提升技術(shù)設(shè)備的配套能力[7]。

6 結(jié)語

運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)減少了機(jī)械自動(dòng)化生產(chǎn)環(huán)節(jié)中設(shè)備故障的產(chǎn)生率，在降低機(jī)械制造企業(yè)生產(chǎn)成本的同時(shí)，提高了企業(yè)的生產(chǎn)效能。機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展依托于我國科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)在機(jī)械自動(dòng)化中占據(jù)著重要地位。其在應(yīng)用方面需要不斷提高生產(chǎn)設(shè)備的運(yùn)作精準(zhǔn)度，在推動(dòng)技術(shù)進(jìn)步的同時(shí)帶動(dòng)行業(yè)生產(chǎn)力提高，從生產(chǎn)效能和生產(chǎn)質(zhì)量兩方面改變傳統(tǒng)機(jī)械工業(yè)的生產(chǎn)運(yùn)作模式。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展與革新，運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展離不開精準(zhǔn)度的不斷提高，需要專業(yè)人才進(jìn)行推動(dòng)，從而使機(jī)械自動(dòng)化中的運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)應(yīng)用更加有效和廣泛。