機電一體化系統在機械工程中的實際應用分析

馬強

（上海沃克通用設備有限公司，上海 200082）

我國的工業發展是較快的，已經成為國民經濟的重要支柱，對現代化建設能夠起到一定的促進作用。從機械工程的角度來說，要完成好自動化設計，如此可以保證現有資源的利用率大幅提高，生產成本能夠切實降低，安全性也會有切實提升。除此以外，良好的設計還可使得生產效率有明顯提升，產品質量也會達到標準要求。若想保證機械制造的自動化程度能夠有大幅提高，必須要對機械設計制造、自動化特點等有清晰的認知。

1 機電一體化的含義以及應用

機電一體化即是通過有效措施使得信息技術、電子工程技術能夠實現有機結合，進而在機械工程中加以充分應用，確保其作用能夠充分發揮出來。對于機械工程而言，將機電一體化技術的價值展現出來，能夠使得操作的整個過程納入自動監控。在現階段，信息技術和電子技術的發展速度是較快的，在此背景下，將現代信息技術、機械工程技術切實結合起來，并對智能系統予以充分利用，這樣可以保證機電自動化技術具有的優勢真正展現出來，技術性能會有大幅提升，在工業領域得到應用后，也可為工業發展注入強勁動力。需要指出的是，技術結合并非只是將相關的系統予以疊加處理，必須按照嚴格的標準完成技術分析，繼而將不同技術具有的優勢進行整合，確保一體化目標能夠切實達成，技術性能可以充分發揮，如此方可使得機電一體化技術能夠保持更穩健的發展。現代信息技術涵蓋的領域較多，從機電一體化來說，也要將信息技術的應用作為關注的重點，并要保證思維創新能夠切實達成。從當前應用的現狀來看，信息處理技術帶來的障礙是較大的，因而要針對技術障礙展開全面的分析，確保能夠在最短時間內予以消除，進而使得技術障礙造成的影響大幅降低。為了保證信息傳輸更順利，信息技術處理是不可忽視的，而要保證機電一體化技術能夠真正發揮出效用，數據信息傳輸是不可忽視的，只有獲得所需的信息，運行才能真正保持正常狀態，所以，信息技術需求方面存在的障礙也是較為常見的。確保信息化技術具有的性能大幅提升，信息傳輸保持正常，這些在機電一體化生產中都是要考慮的，當技術性能得到提高后，機電一體化才可在更適宜的環境中保持穩定運行狀態。

2 機電一體化系統的應用難點

（1）對信息處理技術的應用是有一定難度的。信息處理技術，簡單來說，就是采用數據分析方式對指令予以篩選，將正確指令檢測出來，如此就可保證工作目標能夠切實達成。然而，從當下機電一體化系統的應用現狀來看，信息處理的實效性并不高，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，指令出錯的概率自然大幅增加。若想使得相關工作能夠有序展開，要將信息處理技術應用中出現的各種問題予以有效解決。

（2）對檢測傳感技術的應用是有一定難度的。檢測傳感技術即是利用感應系統來完成工件形狀、位置、光線、姿態等信息的獲取，繼而通過這些信息來觸發某種活動，如此就可保證工作的精準性大幅提升。從機電一體化系統來說，檢測傳感器技術已有了長足的進步，但在很多方面仍存在不足，比如，微型傳感器的可靠性、容錯糾錯等面臨很大挑戰。在此情形下，機器運行是很難得到準確控制的，采用人工控制方式，則會使得系統錯誤的發生概率提高很多。

（3）對自動控制技術的應用是有一定難度的。自動控制就是在確保操作精度達到要求的前提下，對外部條件、內部運行狀態展開準確判斷，進而使得自動控制系統能夠保持穩定的運行。然而，從技術應用的現狀來看，判斷的精度、全面并不能夠實現，系統運行的自動化程度相對較低，人力資源的投入依然是較大的，發生安全問題的概率依然較大。所以，相關人員要針對此項技術展開更為深入的研究。

3 機電一體化技術在機械工程中的實際運用

3.1 機電一體化技術在視覺焊接機器人方面的應用

從機電一體化技術出現之日起，其就受到了人們的普遍關注，發展速度也是較快的，尤其是在機械行業中發揮著重要作用。眾所周知，機械形式呈現出多樣性，而視覺焊接機器人就是其中之一，其自動化、智能化程度較高，市場前景廣闊。然而，其視覺系統和隨動系統結構復雜，精度高，一旦部件發生故障，想進行維修是非常困難的。如將機電一體化技術進行充分利用，就可使得以上問題得到有效解決。在機電一體化技術的輔助下，增加視覺模塊、隨動模塊、光學校準模塊、焊縫軌跡坐標計算模塊、故障檢查及報警模塊，使其呈現出模塊化特征，如此一來，視覺焊接機器人的實用性就會大幅提高，操作也更具智能化，免去復雜的示教編程過程，僅需焊縫軌跡上幾個關鍵點的坐標，機器人即可自動計算出焊縫軌跡，大大提高了視覺焊接機器人的使用效率，降低了編程工作量，同時，由于其分布式的故障檢查傳感器可對各種故障進行快速診斷和報警，甚至能快速給出故障排除建議。

3.2 改造機床中的應用

在數控機床運行的過程中，刀具、工作臺的運動狀態是要嚴格控制的，運動路線應該符合要求，偏差率不可超出既定范圍，如此才能保證加工件的精準程度達到標準。對開環伺服系統進行應用能夠及時完成故障的診斷，并選擇合理措施予以排除，其價格偏低，這就使得應用范圍較廣。滾珠絲杠副的優勢是明顯的，不會產生較大的摩擦損失，傳動效率相對較高，而且運動能夠保持平穩，作業的過程中只需對滾珠絲杠進行正向擰緊就可以保證螺母、絲杠之間不會存在間隙，通過反向擰緊則能夠確保空間死區能夠切實消除，定位也就更加準確。隨著科技發展速度持續加快之際，利用微機就能夠對數控機床進行管控，相關的數據、信息可以得到有效處理，繼而依據實際需要來進行合理選擇。利用機電一體化技術對機床進行數字化改造已在很多領域有成功實施的案例，通過這樣的改造，機床精度提升，操作簡便，甚至增加了原來不具備的功能。

3.3 柔性鈑金生產線的應用分析

在傳統的鈑金生產工藝中，激光切割機、沖床、折彎機是比較常見的鈑金加工設備。但隨著工業技術的發展，各企業為了提高生產效率、降低人工成本，進行自動化轉型已迫在眉睫。尤其是2020年疫情發生以來，從我司調查數據來看，目前采購鈑金設備的企業基本上都是以采購自動化、智能化、柔性化加工單元或生產線為主，而有一部分企業已經采購了柔性鈑金生產線。這種柔性生產線發揮了機械工程和機電一體化的優勢，將傳統的生產線整合成含有自動化標準料庫單元、數控沖床單元、機器人上料單元、數控折彎單元、自動碼垛單元和自動包裝單元。在這種柔性生產線中，機電一體化起到了關鍵性作用，讓單獨的設備變成了能共同協作的生產線，生產效率大幅提高，降低了人工成本，總體能耗也有所降低。隨著機電一體化技術的更加成熟，其在機械工程中發揮的作用將更加明顯，也將深入地改變現有的生產組織方式。

4 機電一體化系統在機械工程中的未來應用方向

隨著機械工程的持續發展，機電一體化系統在將來也會發揮出自身的作用，但是，要將應用方向予以明確，若想使得機械工程的穩定性大幅提高，就要將機電一體化系統進行合理運用，并要依據實際需要對功能予以完善，保證運行效率提升，如此可以使得機械工程能夠保持更穩健的發展。另外，機電一體化系統還有很大的潛力等待挖掘，若想保證發展過程更順暢，造成的損失可以控制在合理的范圍內，此時，就要依據機電一體化系統應用的現狀來完成設計工作，確保設計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。

從將來發展的方向來看，要保證機電一體化系統能夠呈現出智能化特征，這樣方可對機械工程起到引導作用。我國的科技發展速度是較快的，水平有了大幅提高，智能化機器已經誕生，并在很多行業領域中得到了應用，對于機電一體化系統來說，也要對此進行關注，相關人員在研究的過程中要選擇合適的智能技術。現階段，大家的環保意識已經逐漸形成，犧牲環境為代價的經濟發展不再是大家的首選，從機械工程的角度來說，將機電一體化系統應用時也要保證環保理念能夠真正融入其中，確保耗費的資源、能源能夠控制在最小范圍內，而且不會對大家的工作、生活產生較大影響。由于傳統工業的發展會影響人們賴以生存的環境，所以在機電一體化系統的未來發展中，融入綠色環保理念十分必要，這也有利于對工作效率的提升，并落實我國的生態環境保護政策。具體地說，在機械工程中對機電一體化系統進行應用，需要整理相關的廢料，并爭取對廢料進行利用、回收，不僅僅可以提升經濟收入，避免資源的浪費，還可以減少對環境的影響，豐富機電一體化系統的功能。

5 結語

本文對機電一體化方面進行闡述，機電一體化是目前機械工程中發展最快也是作用范圍最廣泛的，其價值會隨著時代的進步不斷升值，并且機電一體化是未來機械工程中發展方向的主要部分。目前的科學技術在時代的背景下不斷發展，各學科互相融合是必然的，其中以機械設計、信息技術、電子技術、人工智能為主體的一體化是最有發展前景的。因此，在未來的一段時間，機電一體化技術將會加速各產業融合，并創造出高效、綠色、智能、跨平臺的新型機電一體化模式。