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開篇:寫作不僅是一種記錄,更是一種創造,它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感,將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇簡述智能制造技術,希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友,陪伴您不斷探索和進步。
【關鍵詞】自動化;機械制造;應用形式;展望
0、前沿
從20世紀年代開始,機械制造開始廣泛的應用于各個行業,并且獲得了人們的廣泛關注。機械自動化技術的發展起源于20世紀20年代,開始主要是應用于機械制造冷加工過程中,后期隨著相關技術的不斷完善,從20世紀60年代末開始建立關于可變性的自動化生產系統,而隨著現代信息技術的發展,機械制造行業的自動化程度也越來越高【1】。自動化技術能夠快速提高制造效率,縮短機械制造的生產時間,節約人力資源,大大降低成本費用,有效提升企業競爭力,使企業的效益快速提高,同時使工作環境也得到明顯改善。
1、自動化技術概述
自動化一般是說機器或裝置在無人操作的情況下按照事先設定好的程序自動進行操作或控制的過程,在機械制造領域中主要是指在機械制造業中應用自動化技術,實現對加工對象的連續自動生產,實現優化有效的自動化生產過程,加快生產投入原料的加工變換和流動速度,節約人力資源。
在機械制造系統中自動化系統一般由五個單元組成:
(1)程序單元,決定系統該做什么和如何做;
(2)作用單元,對系統施加能量和定位;
(3)傳感單元,檢測系統工作過程的性能和狀態;
(4)制定單元,對傳感單元輸送過來的信息進行比較分析,制定和發出指令信號;
(5)控制單元,進行制定并調節作用單元的機構。
自動化技術的研究內容主要涵蓋了集成技術與系統技術、制造單元制度、柔性制造技術以及與現代化生產模式相適應的制造環境等。在不斷進步中,全球化、網絡化、虛擬化、敏捷化、智能化及綠色化是現代機械制造的自動化技術的發展目標。在自動化技術中應用較為廣泛的是數控技術,其是現代制造系統中的核心技術,綜合了計算機、微電子、信息處理、自動檢測以及自動控制等先進技術,其很明顯的特點就是效率高、精度高且能實現柔性自動化。
2、自動化技術在機械制造中的應用
實現機械制造自動化的理論基礎是控制理論,控制理論發展及應用徹底的改變了人類傳統的生產、生存、生活和管理模式。自動化技術在機械制造中的應用主要體現在以下方面。
2.1 集成化應用
計算機集成技術是21世紀機械制造企業的主要生產方式。信息技術的不斷發展以及自動化技術在機械制造領域應用的不斷增多使得許多新技術得到發展,例如計算機輔助設計技術、輔助制造技術、輔助測試藝術、信息管理系統技術等。自動化技術在機械制造中的集成化應用,主要是借助系統工程理論的有效指導和信息技術對企業的制造流程進行整體上的優化,通過精簡機構和過程重組等手段促進適度自動化,并在計算機數據庫和信息網絡的支持下,將機械制造企業的各種要素以及經營管理活動集成為一個有機整體,實現了機械制造以人為中心的柔性化生產。
2.2 智能化應用
隨著計算機技術的飛躍發展,智能技術也越來越強,人機一體化機械制造設備也越來越多的走進機械制造企業中,通過智能化的制造系統進行生產中,實現了人機相互活動的智能化,如邏輯分析推理、命題判斷、工藝構思等。智能機械制造技術是人工智能技術與機械制造技術的有效結合,它把人工智能融入到了機械制造系統中的各個環節,可以借助專家智力活動的模擬,代替機械制造過程中很多需要專家親自完成的活動,實現對機械制造過程的自動化監測,并對監測到的問題進行自動的改進或預防,并且對突發事件有一定的調整和應對能力。
2.3 虛擬化的應用
虛擬化制造技術主要包含控制理論、計算機技術、多媒體技術、信息管理、人工智能、以及現代制造工藝等新技術,并以計算機仿真模擬分析技術為基礎形成的一項由多學科交叉的系統技術。機械虛擬制造技術通過計算機仿真技術和信息技術對機械制造的過程進行仿真,進而發現和解決機械制造過程中可能出現的問題,這對降低機械制造成本、縮短機械產品開發周期、提高產品合格率等等是非常有意義的。
3、自動化技術在機械制造中應用的發展趨勢
當今科技的發展使得自動化技術在機械制造領域的應用會越來越廣泛,在市場競爭的環境下,其可以作為機械制造企業的核心生產競爭力的限制因素而影響到企業的生存與發展。因此,自動化技術在機械制造中的應用發展關系重大,而其發展的趨勢主要在性能和功能發展兩個方面。
3.1 性能的發展趨勢
(1)實現精度、速度的提高。為了使這兩個機械制造技術中的主要性能指標得到提高,可以將高速CPU芯片、RISC芯片等先進技術應用于機械制造中。
(2)實現實時智能控制。區別于以往的實時系統,實時智能控制是現代科學發展中人工智能和實時系統的結合體,能更智能、更實時地調度任務的進行,從而為任務的按時完成提供保障。
3.2 功能的發展趨勢
(1)實現用戶界面的圖形化。由于用戶對界面的要求各異,所以為了滿足不同用戶的需求,圖形用戶界面應運而生,這極大地方便了非專業用戶的使用。
(2)實現科學計算可視化。圖形、圖像及動畫等可視信息增加了機械制造中信息交流的途徑,而不再拘泥于用文字或語言表達,從而使數據處理與數據解釋能夠更加高效地進行。
4、結論
隨著科學技術的日新月異,自動化技術在機械制造中的應用只會越來越廣泛和不可替代。機械制造中自動化技術應用的發展不僅可以極大促進機械制造水平的提高,增加經濟效益,更體現著一個國家的綜合國力。自動化技術在機械制造行業的應用發展會使得機械制造更加智能化、虛擬化和人性化,而其性能和功能方面的發展也會使得其應用的形式會更加多樣化。
參考文獻:
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隨著社會的進步和生活水平的提高,社會對產品多樣化,低制造成本及短制造周期等需求日趨迫切,傳統的制造技術已不能滿足市場對多品種小批量,更具特色符合顧客個人要求樣式和功能的產品的需求。90年代后,由于微電子技術、計算機技術、通信技術、機械與控制設備的發展,制造業自動化進入一個嶄新的時代,技術日臻成熟。柔性制造技術已成為各工業化國家機械制造自動化的研制發展重點。
1 基本概念
1 1 柔性柔性可以表述為兩個方面。第一方面是系統適應外部環境變化的能力,可用系統滿足新產品要求的程度來衡量;第二方面是系統適應內部變化的能力,可用在有干擾(如機器出現故障)情況下,系統的生產率與無干擾情況下的生產率期望值之比來衡量。“柔性”是相對于“剛性”而言的,傳統的“剛性”自動化生產線主要實現單一品種的大批量生產。其優點是生產率很高,由于設備是固定的,所以設備利用率也很高,單件產品的成本低。但價格相當昂貴,且只能加工一個或幾個相類似的零件,難以應付多品種中小批量的生產。隨著批量生產時代正逐漸被適應市場動態變化的生產所替換,一個制造自動化系統的生存能力和競爭能力在很大程度上取決于它是否能在很短的開發周期內,生產出較低成本、較高質量的不同品種產品的能力。柔性已占有相當重要的位置。柔性主要包括
1) 機器柔性 當要求生產一系列不同類型的產品時,機器隨產品變化而加工不同零件的難易程度。
2) 工藝柔性 一是工藝流程不變時自身適應產品或原材料變化的能力;二是制造系統內為適應產品或原材料變化而改變相應工藝的難易程度。
3) 產品柔性 一是產品更新或完全轉向后,系統能夠非常經濟和迅速地生產出新產品的能力;二是產品更新后,對老產品有用特性的繼承能力和兼容能力。
4) 維護柔性 采用多種方式查詢、處理故障,保障生產正常進行的能力。
5) 生產能力柔性 當生產量改變、系統也能經濟地運行的能力。對于根據訂貨而組織生產的制造系統,這一點尤為重要。
6) 擴展柔性 當生產需要的時候,可以很容易地擴展系統結構,增加模塊,構成一個更大系統的能力。
7) 運行柔性 利用不同的機器、材料、工藝流程來生產一系列產品的能力和同樣的產品,換用不同工序加工的能力。
1 2 柔性制造技術柔性制造技術是對各種不同形狀加工對象實現程序化柔性制造加工的各種技術的總和。柔性制造技術是技術密集型的技術群,我們認為凡是側重于柔性,適應于多品種、中小批量(包括單件產品)的加工技術都屬于柔性制造技術。目前按規模大小劃分為:
1) 柔性制造系統(FMS)
關于柔性制造系統的定義很多,權威性的定義有:
美國國家標準局把FMS定義為:“由一個傳輸系統聯系起來的一些設備,傳輸裝置把工件放在其他聯結裝置上送到各加工設備,使工件加工準確、迅速和自動化。中央計算機控制機床和傳輸系統,柔性制造系統有時可同時加工幾種不同的零件。 國際生產工程研究協會指出“柔性制造系統是一個自動化的生產制造系統,在最少人的干預下,能夠生產任何范圍的產品族,系統的柔性通常受到系統設計時所考慮的產品族的限制。” 而我國國家軍用標準則定義為“柔性制造系統是由數控加工設備、物料運儲裝置和計算機控制系統組成的自動化制造系統,它包括多個柔性制造單元,能根據制造任務或生產環境的變化迅速進行調整,適用于多品種、中小批量生產。” 簡單地說,FMS是由若干數控設備、物料運貯裝置和計算機控制系統組成的并能根據制造任務和生產品種變化而迅速進行調整的自動化制造系統。 目前常見的組成通常包括4臺或更多臺全自動數控機床(加工中心與車削中心等),由集中的控制系統及物料搬運系統連接起來,可在不停機的情況下實現多品種、中小批量的加工及管理。目前反映工廠整體水平的FMS是第一代FMS,日本從1991年開始實施的“智能制造系統”(IMS)國際性開發項目,屬于第二代FMS;而真正完善的第二代FMS預計本世紀十年代后才會實現。
2) 柔性制造單元(FMC)
FMC的問世并在生產中使用約比FMS晚6~8年,FMC可視為一個規模最小的FMS,是FMS向廉價化及小型化方向發展的一種產物,它是由1~2臺加工中心、工業機器人、數控機床及物料運送存貯設備構成,其特點是實現單機柔性化及自動化,具有適應加工多品種產品的靈活性。迄今已進入普及應用階段。
3) 柔性制造線(FML)
它是處于單一或少品種大批量非柔性自動線與中小批量多品種FMS之間的生產線。其加工設備可以是通用的加工中心、CNC機床;亦可采用專用機床或NC專用機床,對物料搬運系統柔性的要求低于FMS,但生產率更高。它是以離散型生產中的柔性制造系統和連續生過程中的分散型控制系統(DCS)為代表,其特點是實現生產線柔性化及自動化,其技術已日臻成熟,迄今已進入實用化階段。
4) 柔性制造工廠(FMF) FMF是將多條FMS連接起來,配以自動化立體倉庫,用計算機系統進行聯系,采用從訂貨、設計、加工、裝配、檢驗、運送至發貨的完整FMS。它包括了CAD/CAM,并使計算機集成制造系統(CIMS)投入實際,實現生產系統柔性化及自動化,進而實現全廠范圍的生產管理、產品加工及物料貯運進程的全盤化。FMF是自動化生產的最高水平,反映出世界上最先進的自動化應用技術。它是將制造、產品開發及經營管理的自動化連成一個整體,以信息流控制物質流的智能制造系統(IMS)為代表,其特點是實現工廠柔性化及自動化。
2 柔性制造所采用的關鍵技術
2.1 計算機輔助設計
未來CAD技術發展將會引入專家系統,使之具有智能化,可處理各種復雜的問題。當前設計技術最新的一個突破是光敏立體成形技術,該項新技術是直接利用CAD數據,通過計算機控制的激光掃描系統,將三維數字模型分成若干層二維片狀圖形,并按二維片狀圖形對池內的光敏樹脂液面進行光學掃描,被掃描到的液面則變成固化塑料,如此循環操作,逐層掃描成形,并自動地將分層成形的各片狀固化塑料粘合在一起,僅需確定數據,數小時內便可制出精確的原型。它有助于加快開發新產品和研制新結構的速度。
2.2 模糊控制技術
模糊數學的實際應用是模糊控制器。最近開發出的高性能模糊控制器具有自學習功能,可在控制過程中不斷獲取新的信息并自動地對控制量作調整,使系統性能大為改善,其中尤其以基于人工神經網絡的自學方法更引起人們極大的關注。
2.3 人工智能、專家系統及智能傳感器技術
迄今,柔性制造技術中所采用的人工智能大多指基于規則的專家系統。專家系統利用專家知識和推理規則進行推理,求解各類問題(如解釋、預測、診斷、查找故障、設計、計劃、監視、修復、命令及控制等)。由于專家系統能簡便地將各種事實及經驗證過的理論與通過經驗獲得的知識相結合,因而專家系統為柔性制造的諸方面工作增強了柔性。展望未來,以知識密集為特征,以知識處理為手段的人工智能(包括專家系統)技術必將在柔性制造業(尤其智能型)中起著日趨重要的關鍵性的作用。目前用于柔性制造中的各種技術,預計最有發展前途的仍是人工智能。預計到21世紀初,人工智能在柔性制造技術中的應用規模將在比目前大4倍。智能制造技術(IMT)旨在將人工智能融入制造過程的各個環節,借助模擬專家的智能活動,取代或延伸制造環境中人的部分腦力勞動。在制造過程,系統能自動監測其運行狀態,在受到外界或內部激勵時能自動調節其參數,以達到最佳工作狀態,具備自組織能力。故IMT被稱為未來21世紀的制造技術。對未來智能化柔性制造技術具有重要意義的一個正在急速發展的領域是智能傳感器技術。該項技術是伴隨計算機應用技術和人工智能而產生的,它使傳感器具有內在的“決策”功能。
2 4 人工神經網絡技術
人工神經網絡(ANN)是模擬智能生物的神經網絡對信息進行并處理的一種方法。故人工神經網絡也就是一種人工智能工具。在自動控制領域,神經網絡不久將并列于專家系統和模糊控制系統,成為現代自動化系統中的一個組成部分。
3 柔性制造技術的發展趨勢
3 1 FMC將成為發展和應用的熱門技術
這是因為FMC的投資比FMS少得多而經濟效益相接近,更適用于財力有限的中小型企業。目前國外眾多廠家將FMC列為發展之重。
3 2 發展效率更高的FML
多品種大批量的生產企業如汽車及拖拉機等工廠對FML的需求引起了FMS制造廠的極大關注。采用價格低廉的專用數控機床替代通用的加工中心將是FML的發展趨勢。
3 3 朝多功能方向發展
由單純加工型FMS進一步開發以焊接、裝配、檢驗及鈑材加工乃至鑄、鍛等制造工序兼具的多種功能FMS。
4 結束語
柔性制造技術是實現未來工廠的新穎概念模式和新的發展趨勢,是決定制造企業未來發展前途的具有戰略意義的舉措。屆時,智能化機械與人之間將相互融合,柔性地全面協調從接受訂貨單至生產、銷售這一企業生產經營的全部活動。
近年來,柔性制造作為一種現代化工業生產的科學“哲理”和工廠自動化的先進模式已為國際上所公認,可以這樣認為:柔性制造技術是在自動化技術、信息技術及制造技術的基礎上,將以往企業中相互獨立的工程設計、生產制造及經營管理等過程,在計算機及其軟件的支撐下,構成一個覆蓋整個企業的完整而有機的系統,以實現全局動態最優化,總體高效益、高柔性,并進而贏得競爭全勝的智能制造技術。它作為當今世界制造自動化技術發展的前沿科技,為未來機構制造工廠提供了一幅宏偉的藍圖,將成為21世紀機構制造業的主要生產模式。實現了按端口、MAC地址、應用等來劃分虛擬網絡,有效地控制了企業內部網絡的廣播流量和提高了企業內部網絡的安全性。
4 結 論
[關鍵詞]智能控制機電一體化系統應用
中圖分類號:TU85 文獻標識碼:A
機電一體化系統的應用逐漸趨于成熟化,人們應用機電一體化系統解決越來越多的問題,尤其是在技術人員將智能控制技術與機電一體化技術有機地融合到一起后,機電一體化系統的功能越來越強,它可以針對不同的因素進行智能的、多層次的、非線性的、可變的調控,使機電一體化系統的應用領域愈加寬廣,應用效果也在不斷提高。一、簡述智能控制技術與系統
智能控制技術主要是將人工智能理論、自動控制理論、信息理論等有關優化調控方式的理論知識綜合起來,形成有別于傳統自動化控制技術上的新型控制技術。這種智能控制技術是將復雜的、非線性的任務作為控制對象,運用開放式、分布式的結構解決控制問題,因此,智能控制是較為先進的控制方法。
智能控制系統是多項控制技術的集合,它主要分為兩部分:外部環境與控制器。外部環境部分主要發揮傳感器與執行器對影響控制效果的外界環境因素進行感應與判斷,然后將外界信息傳遞給智能控制器。智能控制器一方面對外部環境感知的信息進行分析、處理、評價、規劃與控制決策,另一方面將感知的信息儲存入數據庫,已備以后認知學習之用。二、智能控制技術在機電一體化系統中的應用
(一)智能控制技術在機電一體化系統中的應用類型
在機電一體化系統中應用智能控制技術,是將不同的控制系統聯合起來,形成混合集成型的控制系統,通常這個系統是由以下幾部分組成的。學習控制系統:它主要負責利用信號輸入等形式對系統內部的結構進行認知、分析,從而保證系統的自動調控;神經網絡控制系統:這是應用最多的系統之一,它主要利用復雜的神經網狀的輸入、輸出層,實現對機電一體化系統的智能控制;分級控制系統:它主要利用自身的自適應與自組織能力進行協調、控制工作,這種控制系統可以簡化控制流程,提高控制效率;專家控制系統:它主要是通過將技術人員的指令編入計算機中,使系統按照計算機編程進行控制工作,可以提高解決實際問題的能力與效率。
(二)智能控制技術在機電一體化系統中的應用優勢
智能控制技術是當前工業生產研究的主流方向,也是未來科技發展的流行趨勢,因此,在機電一體化系統中應用智能控制技術是有一定優勢的。首先,智能控制技術根據外部環境變化,針對系統工作內容進行智能化的調控,可以有效提高機電一體化系統工作的精度與效能;其次,智能控制技術可以使機電一體化系統按照工作人員輸入的指令編碼進行工作,這樣可以有效地優化系統加工流程,縮短加工時間,實現系統加工工作的改革;最后,智能控制技術還可以有效地對機電一體化系統中的部分結構與程序進行智能化控制與調試,以保證系統工作程序的安全性與可靠性,進而提高系統的工作效率。
(三)智能控制技術在機電一體化系統中的應用
當前,智能控制技術的應用已經成為改革機電一體化系統的一個方向,以此,相關技術人員積極從不同方面、不同角度、不同層次進行智能化控制的研究,以期可以更好地應用于機電一體化系統中,提高機電一體化系統的應用效率,促進機電一體化系統向著現代化、智能化、信息化方向發展。
機電一體化系統中最重要的組成部分即是數控機床,所以在數控機床方面應用智能控制技術,充分發揮智能控制技術的高效率、高精度、高性能的優勢,使數控機床在遇到加工程序問題時,系統可以按照預先設定的控制程序進行調控,并能夠繼續按照加工運行指令進行工作。這種智能化調控可以有效控制加工信息模糊的狀況,以有效加工過程。
要想提高機械制造的效率,就必須創新機械制造技術、開發新型的制造控制模式。在此基礎上,技術人員將智能控制技術應用于機械制造機電一體化系統中,利用計算機為載體,使用專家控制系統的學習、認知功能,充分地對機械制造信息進行學習與認知,然后進行信息的識別與處理,提高對殘缺信息的處理利用效率,進而提高機械制造機電一體化系統的工作效率。
三、智能控制在機電一體化系統中的應用
3.1智能控制在機器人領域的應用
在控制參數方面,機器人要求控制參數是多變的;在動力學方面,機器人具有時變性、非線性和強耦合的要求;在傳感器信息方面,機器人具有多信息要求;在控制任務方面,機器人具有多任務的要求。分析機器人和智能控制的特點可以發現,智能控制非常適合應用于機器人領域。
如今,在機器人領域的很多方面都應用了智能控制技術。例如,利用智能控制技術可以有效控制機器人手臂的動作、姿態;利用多傳感器信息融合技術、信息處理技術和控制技術對機器人的行走路徑、停留位置和躲避障礙物等動作進行控制。
隨著智能控制方法的不斷發展,它們的實用性、可靠性和優越性已經在很多應用系統中得到證明。神經網絡控制具有很強的魯棒性和容錯功能,通過利用神經元之間的聯結和權值的分布表示特定的信息,并對各傳感器接受到的信息進行處理,最后以直接自校正控制等方式對機器人進行控制;模糊控制具有很強的魯棒性,建立在模糊集合、模糊推理和模糊語言變量的基礎之上。模糊控制廣泛應用于機器人的建模、控制等很多方面。模糊控制首先對被控對進行建模,在同時考慮控制規則和模糊變量的隸屬度函數的基礎上,利用模糊控制器,對機器人機械控制;在設計與規劃機器人路徑的時候主要用到免疫算法,再結合遺傳算法和進化算法,可以對控制程序和控制技術進行優化。
3.2智能控制在數控領域的應用
智能化是當今數控系統的一個發展趨勢,隨著科學技術的發展,人們對加工質量提出了更高的要求,尤其是在數控領域應用智能控制成為人們越來越迫切的要求,如對制造網絡通行能力、加工運動的模擬、推理和決策能力、智能編程、智能監控、自尋優等功能的要求。數控系統中的某些模塊通過數學建模及傳統的控制方法可以實現,但是數控系統中的很多環節因為缺乏準確的信息,無法通過數學建模和傳統的控制方法實現,這時就需要通過智能控制方法和理論實現。利用模糊推理對數控機床進行故障診斷,利用模糊控制優化加工過程,利用模糊集合理論對某些控制參數進行調整;利用神經網絡技術可以實現插補計算、故障診斷;利用專家系統可以實現對某些難以確定算法或結構不明確的情況進行推理計算。另外,利用專家系統對多個數控機床維修專家的經驗進行綜合,并收集現場故障信息,再根據合理的推理規則,結合故障情況提出相應的維修意見。
3.3智能控制在交流伺服系統中的應用
伺服系統是機電一體化典型產品的重要組成部分,它屬于一種轉換裝置,通過轉換電信號以實現機械操作。交流伺服系統非常復雜,由于存在強耦合、負載擾動、參數時變等諸多不確定因素,所以不可能建立起精確的數學模型,只能建立起與實際情況相近的模型,該模型難以滿足某些廠家對系統高性能指標的要求。如果能引入智能控制系統,交流伺服系統將不再需要精確的控制器參數和數學模型就能使系統具有較高的性能指標。
結語:
綜上所述,智能化的機電一體化系統將改變傳統機械自動化技術的工作模式,使工業生產與人們生活活動向著現代化、智能化、信息化發展。隨著技術人員對智能控制技術研究力度的不斷加大,其在機電一體化系統中的應用效果也在不斷提高,充分發揮智能控制技術高效率、高水平、高性能的調控優勢,促進機電一體化系統的不斷更新與發展。
參考文獻
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關鍵詞:暖通空調技術 問題 發展方向
隨著人們對生活水平要求的不斷提高, 當前許多企業已經思考對暖通空調產品如何實現節能化和智能化。一些節能好、智能化高的采暖制冷產品在建筑領域里占有了一定比重。同時環保節能和提高室內空氣質量的暖通空調產品也成為當今暖通技術研究發展的方向。
一、暖通空調發展技術簡述
隨著建筑業的發展的速度,暖通空調技術發展也非常快, 目前可以概括為供暖、通風,室內環境質量,燃氣空調,蓄能技術,可持續發展能源技術與暖通空調,節能環保設備的開發,空調通風系統和設計進展,模擬與分析技術、智能控制,施工安裝和運行管理和制冷技術等十幾個方面。暖通空調發展的根本原則是“節能、環保、安全,可持續發展”,以在不同的領域和空間制造不同特點的暖通空調產品。在此重點介紹幾種常見的暖通空調技術的應用。
(1)供暖和通風技術的應用。
供暖技術目前有區域供熱制冷和冷熱分布式冷熱電聯供技術,主要應用在分戶供暖熱計量,供暖系統的改造,地板輻射供暖,新型散熱板供熱方式上。通風技術一般用在住宅通風、公共空間的通風和工業通風等場合。根據需要,通風的范圍又可以分成局部和全面通風。根據工作動力的性質,分為自然和機械通風。
(2)對室內環境質量的測量。如何對室內環境質量進行測量,這是目前國內外共同探討的熱點問題。暖通領域研究出的專業檢測儀層出不窮,對檢測環境質量包括熱舒適度、室內空氣的品質(散發污染物的影響)等發揮了重要作用
(3)科技創新促進了能源技術的發展。可持續發展戰略把能源技術與暖通空調、再生能源的利用、回收技術、建筑本體的節能和被動式建筑緊密地結合起來。
(4)大力開發節能環保設備。中國需要物美價廉的低位熱能、土壤熱源的熱泵和高效節能設備。生產企業要以可靠的質量和良好的信譽立足市場
(5)空調通風系統的種類。通風形式主要分為局部和全面通風。空調通風設備的種類也層出不窮,其中包括分散式個別空調,變風量、變水量系統,置換通風及相關系統研究和應用,住宅空調方式,新風利用、蒸發冷卻技術應用。在不同的場合和環境中,根據不同的情況選擇合適的空調通風設備和空調系統。
(6)模擬與分析技術、智能控制。 隨著人們對生活水平要求的提高,人們對生活用品追求的是現代化和智能化。暖通空調和人們的生活密切相關。暖通空調能耗模擬技術,建筑自動化技術和暖通空調與智能建筑已經走入大眾的生活。輕輕移動鼠標, 所有測控參數的調整與控制、控制過程的實時趨勢、歷史趨勢及供暖流程畫面都可以呈現在控制中心的計算機大屏幕上。現代化的暖通系統可以實現了供暖鍋爐給煤、送引風、給水等系統的自動控制、自動監視及供暖溫度的智能設定。
(7)空調制冷技術。目前空調制冷技術的研究應用得到飛速進展,新型制冷型、天然制冷劑、含氯氟烴制冷劑替代物和新型制冷循環系統產品不斷地更新換代。
在建筑市場日益競爭的激烈形勢下,暖通空調技術的發展也突飛猛進。在產品不斷地追求現代化和多樣化的同時。要注重學習國外的先進技術,并重視對國外先進技術的引進。特別是在節能、環保、綠色等先進概念,對暖通空調設計提出嚴峻挑戰。
二、城市供熱面臨的制約問題
采暖是人們冬季生存的條件之一。目前沿襲了幾十年的供熱方式正受到其他采暖能源設備和新的供熱方式的挑戰。隨之而帶來的是暖通空調產品的不斷改新換代。
由于我國的供熱鍋爐主要是燃煤為主,因此帶來的是一定程度的空氣污染,特別是二氧化硫污染。城市是人群密集的空間,污染對于城市環境影響相對比較大。因此要采取有效措施,積極尋求改善城市環境的技術項目,政府也要加大投資力度。真正做到強有力地支持城市的潔凈、節能環境建設,打造一個全新的現代化的能源體系。
三、城市供熱技術發展前景
我國是能源大國,也是能源消費大國,但利用效率低,能源分布不均勻。有人預計在今后的10年內,許多集中供熱的企業會實現由粗放型經營過渡到質量、效益型經營的轉變,隨著科學技術的創新和推廣,通過供熱技術全部實現自動化控制,大型供熱機組的比重增加,城市熱、電、冷聯產快捷發展,供熱實施分戶計量,大力推廣鍋爐節能技術,使用潔凈燃料等,城市集中供熱效率會有大大的提高。隨著人們生活水平的總體提高和對環保意識的加強,環保燃料會逐漸取代替煤炭等傳統燃料。
城市供熱新能源開發方興未艾。一些地熱能、核能、熱泵、垃圾焚燒、生物質能等新能源的已開始開發和利用,這些新能源和新技術的環保效益和經濟效益十分可觀。下面簡要介紹3種新能源供熱技術。
1.地熱能。地熱能是一種大自然能源。它是來自地殼的天然熱能,并以熱能存在。例如來自地球內部的熔巖、火山爆發產生的能量,地球內部的水能量等多種地熱能。這些地熱能可以發電,即先把地熱能轉變為機械能,再由機械能轉變為電能。
地球是一個天然巨大的能源倉庫,被稱為“天然的地下鍋爐”。它可以避免因燃燒而產生的污染。因此是天然的環保能源。在我國許多地區都蘊藏有巨大的地熱資源,如果能被合理開發和利用,必將對改善城市供熱能源結構及減少污染發揮重要作用。
【論文摘要】:機電一體化是一種復合技術,是機械技術與微電子技術、信息技術互相滲透的產物,是機電工業發展的必然趨勢。本文簡述了機電一體化技術的基本結構組成和主要應用領域,并指出其發展趨勢。
現代科學技術的發展極大地推動了不同學科的交叉與滲透,引起了工程領域的技術改造與革命。在機械工程領域,由于微電子技術和計算機技術的迅速發展及其向機械工業的滲透所形成的機電一體化,使機械工業的技術結構、產品機構、功能與構成、生產方式及管理體系發生了巨大變化,使工業生產由“機械電氣化”邁入了“機電一體化”為特征的發展階段。
一、機電一體化的核心技術
機電一體化包括軟件和硬件兩方面技術。硬件是由機械本體、傳感器、信息處理單元和驅動單元等部分組成。因此,為加速推進機電一體化的發展,必須從以下幾方面著手:
(一) 機械本體技術
機械本體必須從改善性能、減輕質量和提高精度等幾方面考慮。現代機械產品一般都是以鋼鐵材料為主,為了減輕質量除了在結構上加以改進,還應考慮利用非金屬復合材料。只有機械本體減輕了重量,才有可能實現驅動系統的小型化,進而在控制方面改善快速響應特性,減少能量消耗,提高效率。
(二) 傳感技術
傳感器的問題集中在提高可靠性、靈敏度和精確度方面,提高可靠性與防干擾有著直接的關系。為了避免電干擾,目前有采用光纖電纜傳感器的趨勢。對外部信息傳感器來說,目前主要發展非接觸型檢測技術。
(三) 信息處理技術
機電一體化與微電子學的顯著進步、信息處理設備(特別是微型計算機)的普及應用緊密相連。為進一步發展機電一體化,必須提高信息處理設備的可靠性,包括模/數轉換設備的可靠性和分時處理的輸入輸出的可靠性,進而提高處理速度,并解決抗干擾及標準化問題。
(四) 驅動技術
電機作為驅動機構已被廣泛采用,但在快速響應和效率等方面還存在一些問題。目前,正在積極發展內部裝有編碼器的電機以及控制專用組件-傳感器-電機三位一體的伺服驅動單元。
(五) 接口技術
為了與計算機進行通信,必須使數據傳遞的格式標準化、規格化。接口采用同一標準規格不僅有利于信息傳遞和維修,而且可以簡化設計。目前,技術人員正致力于開發低成本、高速串行的接口,來解決信號電纜非接觸化、光導纖維以及光藕器的大容量化、小型化、標準化等問題。
(六) 軟件技術
軟件與硬件必須協調一致地發展。為了減少軟件的研制成本,提高生產維修的效率,要逐步推行軟件標準化,包括程序標準化、程序模塊化、軟件程序的固化、推行軟件工程等。
二、機電一體化技術的主要應用領域
(一) 數控機床
數控機床及相應的數控技術經過40年的發展,在結構、功能、操作和控制精度上都有迅速提高,具體表現在:
1、 總線式、模塊化、緊湊型的結構,即采用多CPU、多主總線的體系結構。
2、 開放性設計,即硬件體系結構和功能模塊具有層次性、兼容性、符合接口標準,能最大限度地提高用戶的使用效益。
3、 WOP技術和智能化。系統能提供面向車間的編程技術和實現二、三維加工過程的動態仿真,并引入在線診斷、模糊控制等智能機制。
4、 大容量存儲器的應用和軟件的模塊化設計,不僅豐富了數控功能,同時也加強了CNC系統的控制功能。
5、 能實現多過程、多通道控制,即具有一臺機床同時完成多個獨立加工任務或控制多臺和多種機床的能力,并將刀具破損檢測、物料搬運、機械手等控制都集成到系統中去。
6、 系統的多級網絡功能,加強了系統組合及構成復雜加工系統的能力。
7、 以單板、單片機作為控制機,加上專用芯片及模板組成結構緊湊的數控裝置。
(二) 計算機集成制造系統(CIMS)
CIMS的實現不是現有各分散系統的簡單組合,而是全局動態最優綜合。它打破原有部門之間的界線,以制造為基干來控制“物流”和“信息流”,實現從經營決策、產品開發、生產準備、生產實驗到生產經營管理的有機結合。企業集成度的提高可以使各種生產要素之間的配置得到更好的優化,各種生產要素的潛力可以得到更大的發揮。
(三) 柔性制造系統(FMS)
柔性制造系統是計算機化的制造系統,主要由計算機、數控機床、機器人、料盤、自動搬運小車和自動化倉庫等組成。它可以隨機地、實時地、按量地按照裝配部門的要求,生產其能力范圍內的任何工件,特別適于多品種、中小批量、設計更改頻繁的離散零件的批量生產。
(四) 工業機器人
第1代機器人亦稱示教再現機器人,它們只能根據示教進行重復運動,對工作環境和作業對象的變化缺乏適應性和靈活性;第2代機器人帶有各種先進的傳感元件,能獲取作業環境和操作對象的簡單信息,通過計算機處理、分析,做出一定的判斷,對動作進行反饋控制,表現出低級智能,已開始走向實用化;第3代機器人即智能機器人,具有多種感知功能,可進行復雜的邏輯思維、判斷和決策,在作業環境中獨立行動,與第5代計算機關系密切。
三、機電一體化技術的發展前景
縱觀國內外機電一體化的發展現狀和高新技術的發展動向,機電一體化將朝著以下幾個方向發展:
(一) 智能化
智能化是機電一體化與傳統機械自動化的主要區別之一,也是21世紀機電一體化的發展方向。近幾年,處理器速度的提高和微機的高性能化、傳感器系統的集成化與智能化為嵌入智能控制算法創造了條件,有力地推動著機電一體化產品向智能化方向發展。智能機電一體化產品可以模擬人類智能,具有某種程度的判斷推理、邏輯思維和自主決策能力,從而取代制造工程中人的部分腦力勞動。
(二) 系統化
系統化的表現特征之一就是系統體系結構進一步采用開放式和模式化的總線結構。系統可以靈活組態,進行任意的剪裁和組合,同時尋求實現多子系統協調控制和綜合管理。表現特征之二是通信功能大大加強,一般除RS232等常用通信方式外,實現遠程及多系統通信聯網需要的局部網絡正逐漸被采用。未來的機電一體化更加注重產品與人的關系,如何賦予機電一體化產品以人的智能、情感、人性顯得越來越重要。機電一體化產品還可根據一些生物體優良的構造研究某種新型機體,使其向著生物系統化方向發展。
(三) 微型化
微型機電一體化系統高度融合了微機械技術、微電子技術和軟件技術,是機電一體化的一個新的發展方向。國外稱微電子機械系統的幾何尺寸一般不超過1cm3,并正向微米、納米級方向發展。由于微機電一體化系統具有體積小、耗能小、運動靈活等特點,可進入一般機械無法進入的空間并易于進行精細操作,故在生物醫學、航空航天、信息技術、工農業乃至國防等領域,都有廣闊的應用前景。目前,利用半導體器件制造過程中的蝕刻技術,在實驗室中已制造出亞微米級的機械元件。
(四) 模塊化
模塊化也是機電一體化產品的一個發展趨勢,是一項重要而艱巨的工程。由于機電一體化產品種類和生產廠家繁多,研制和開發具有標準機械接口、電氣接口、動力接口、信息接口的機電一體化產品單元是一項復雜而重要的事,它需要制訂一系列標準,以便各部件、單元的匹配和接口。機電一體化產品生產企業可利用標準單元迅速開發新產品,同時也可以不斷擴大生產規模。
(五) 網絡化
網絡技術的飛速發展對機電一體化有重大影響,使其朝著網絡化方向發展。機電一體化產品的種類很多,面向網絡的方式也不同。由于網絡的普及,基于網絡的各種遠程控制和監視技術方興未艾,而遠程控制的終端設備本身就是機電一體化產品。
(六
) 綠色化
工業的發達使人們物質豐富、生活舒適的同時也使資源減少,生態環境受到嚴重污染,于是綠色產品應運而生。綠色化是時代的趨勢,其目標是使產品從設計、制造、包裝、運輸、使用到報廢處理的整個生命周期中,對生態環境無危害或危害極小,資源利用率極高。機電一體化產品的綠色化主要是指使用時不污染生態環境,報廢時能回收利用。綠色制造業是現代制造業的可持續發展模式。
綜上所述,機電一體化技術是眾多科學技術發展的結晶,是社會生產力發展到一定階段的必然要求。它促使機械工業發生戰略性的變革,使傳統的機械設計方法和設計概念發生著革命性的變化。大力發展新一代機電一體化產品,不僅是改造傳統機械設備的要求,而且是推動機械產品更新換代和開辟新領域、發展與振興機械工業的必由之路。
參考文獻
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關鍵詞:機電一體化技術 現狀 發展趨勢
隨著科技的進步,尤其是電子信息時代的來臨,將電子信息技術充分地與機電技術相整合,成就了現今的機電一體化技術。機電一體化技術的發展促進了工業生產向著機械自動化的方向邁進,同時也間接地促進了我國經濟的發展。筆者結合自身的學習體會先就機電一體化技術的現狀和發展趨勢淺談一下自己的看法與觀點:
一、簡述機電一體化技術
機電一體化技術.顧名思義.結合應用機械技術和電子技術于一體。隨著計算機技術的迅猛發展和廣泛應用,機電一體化技術獲得前所未有的發展,成為一門綜合計算機與信息技術、自動控制技術、傳感檢測技術、伺服傳動技術和機械技術等交叉的系統技術,應用范圍愈來愈廣。
機電一體化技術具體包括以下內容:
(1)機械技術
機械技術是機電一體化的基礎,機械技術的著眼點在于如何與機電一體化技術相適應,利用其它高、新技術來更新概念,實現結構上、材料上、性能上的變更,滿足減小重量、縮小體積、提高精度、提高剛度及改善性能的要求。在機電一體化系統制造過程中,經典的機械理論與工藝應借助于計算機輔助技術,同時采用人工智能與專家系統等,形成新一代的機械制造技術。
(2)計算機與信息技術
其中信息交換、存取、運算、判斷與決策、人工智能技術、專家系統技術、神經網絡技術均屬于計算機信息處理技術。
(3)自動控制技術
其范圍很廣,在控制理論指導下,進行系統設計,設計后的系統仿真,現場調試,控制技術包括如高精度定位控制、速度控制、自適應控制、自診斷校正、補償、再現、檢索等。
(4)傳感檢測技術
傳感檢測技術是系統的感受器官,是實現自動控制、自動調節的關鍵環節。其功能越強,系統的自動化程序就越高。現代工程要求傳感器能快速、精確地獲取信息并能經受嚴酷環境的考驗,它是機電一體化系統達到高水平的保證。
(5)伺服傳動技術
包括電動、氣動、液壓等各種類型的傳動裝置,伺服系統是實現電信號到機械動作的轉換裝置與部件、對系統的動態性能、控制質量和功能有決定性的影響。
二、機電一體化技術的發展趨勢
機電一體化是集機械、電子、光學、控制、計算機、信息等多學科的交叉綜合,它的發展和進步依賴并促進相關技術的發展和進步。因此,機電一體化的主要發展方向如下:
1.智能化
智能化是21世紀機電一體化技術發展的一個重要發展方向。人工智能在機電一體化建設者的研究日益得到重視,機器人與數控機床的智能化就是重要應用。這里所說的“智能化”是對機器行為的描述,是在控制理論的基礎上,吸收人工智能、運籌學、計算機科學、模糊數學、心理學、生理學和混沌動力學等新思想、新方法,模擬人類智能,使它具有判斷推理、邏輯思維、自主決策等能力,以求得到更高的控制目標。誠然,使機電一體化產品具有與人完全相同的智能,是不可能的,也是不必要的。但是,高性能、高速的微處理器使機電一體化產品賦有低級智能或人的部分智能,則是完全可能而又必要的。
2.模塊化
模塊化是一項重要而艱巨的工程。由于機電一體化產品種類和生產廠家繁多,研制和開發具有標準機械接口、電氣接口、動力接口、環境接口的機電一體化產品單元是一項十分復雜但又是非常重要的事。如研制集減速、智能調速、電機于一體的動力單元,具有視覺、圖像處理、識別和測距等功能的控制單元,以及各種能完成典型操作的機械裝置。這樣,可利用標準單元迅速開發出新產品,同時也可以擴大生產規模。這需要制定各項標準,以便各部件、單元的匹配和接口。由于利益沖突,近期很難制定國際或國內這方面的標準,但可以通過組建一些大企業逐漸形成。顯然,從電氣產品的標準化、系列化帶來的好處可以肯定,無論是對生產標準機電一體化單元的企業還是對生產機電一體化產品的企業,規模化將給機電一體化企業帶來美好的前程。
3.網絡化
20世紀90年代,計算機技術等的突出成就是網絡技術。網絡技術的興起和飛速發展給科學技術、工業生產、政治、軍事、教育義舉人么日常生活都帶來了巨大的變革。各種網絡將全球經濟、生產連成一片,企業間的競爭也將全球化。機電一體化新產品一旦研制出來,只要其功能獨到,質量可靠,很快就會暢銷全球。由于網絡的普及,基于網絡的各種遠程控制和監視技術方興未艾,而遠程控制的終端設備本身就是機電一體化產品。現場總線和局域網技術是家用電器網絡化已成大勢,利用家庭網絡(home net)將各種家用電器連接成以計算機為中心的計算機集成家電系統(computer integrated appliance system, CIAS),使人們在家里分享各種高技術帶來的便利與快樂。因此,機電一體化產品無疑朝著網絡化方向發展。
關鍵詞 人工智能技術;交通管理;人工智能系統
中圖分類號:V355 文獻標識碼:A 文章編號:1671—7597(2013)041-118-01
1 研究背景
隨著時代的發展,計算機技術因其優越性在多個領域得到廣泛應用。“計算機學科的一個重要分支就是人工智能,它與基因工程、納米科學被列為21世紀三大尖端技術”,它為人工智能技術在航空業的應用創造了條件。現代航空業的迅猛發展,帶來空中交通流量的飛速增長。目前,航空業經常出現空中交通堵塞、擁擠等現象,迫切需要引進先進的技術手段,提升空中交通技術,改進管理手段,有效提升空域容量與空間利用率。
根據空中交通管理的理論特點,以及空中交通管理技術特點,人工智能技術在空中交通管理中的應用研究逐漸引起了人們的重視,并取得較大發展。人工神經網絡在空中交通流量預測、飛行間隔控制、飛行沖突智能調配等方面的研究初見成效。但我國空中飛行流量需求的日益增大,迫切需要將人工智能技術有效運用到空中交通管理中,建立人工智能空中交通管理輔助系統,真正實現類似專家功能的新型空中交通管理系統。本文基于這樣的認識,嘗試將人工智能技術應用到空中交通管理系統中,有效提升空中交通的空域容量,使空中交通更加有序,更好地服務于積極社會的發展,提升人們的生活質量。
2 人工智能技術概況闡述
“人工智能也稱機器智能,它是計算機科學、控制論、信息論、神經生理學、心理學、語言學等多種學科互相滲透而發展起來的”從計算機應用系統的層面來理解,人工智能研究的主要內容是如何制造出人造的智能機器,以及人造的智能系統,具備模擬人類智能活動的能力,從而延伸人們智能的一門科學。
人工智能領域的研究始于1956年,“人工智能”這個術語第一次出現于達特茅斯大學召開的一次會議上。隨后人們逐漸在問題求解、自然語言理解、自動程序設計、專家系統、邏輯推理與定理證明、博弈、學習以及機器人學等領域展開研究,成功建立了具有一定程度的人工智能計算機系統。隨著研究的不斷深入,人工智能理論得到不斷的豐富與發展。隨著計算機硬件的快速發展,計算機的存儲容量不斷擴大、運行速度不斷提高、價格低廉,人工智能技術的發展將會給人們的生活、工作等帶來更大的影響。
3 空中交通管理人工智能系統構成簡述
人工智能技術在空中交通管理中的應用有助于建立人工智能輔助系統,建立新的空中交通管理模式。“但不要忘記采用不同的技術和運作概念也會帶來不同的空中交通管理模式,特別在新技術層出不窮的今天,我們更不能忽略這個方面。”,它能使空中交通流量管理高效、有序、安全,有效提升空中交通的空間與時間利用率,對空中飛行沖突進行有效的預測與解決。空中交通管理的核心是科學合理安排空中交通流量。飛行流量的智能化管理、飛行沖突的預測、飛行沖突的解決等方面是人工智能輔助系統研究的側重點。空中交通管理人工智能輔助系統由飛行流量管理模塊、沖突探測與解脫模塊、輔助決策模塊等三個附屬系統構成。這幾個模塊間的關系是在沖突探測與解脫模塊與飛行流量管理模塊之中滲透輔助決策模塊,最終形成智能飛行流量管理、智能沖突探測與解脫模塊系統,它們能夠為空中管制員提供有效的決策輔助信息,切實減輕空中管制員的工作負擔,提高空中飛行的安全性與管制效率。
4 空中交通管理人工智能輔助系統的實現方式
4.1 飛行流量管理輔助決策的實現
人工智能系統飛行流量管理模塊主要將空域資源“空閑”的概念與A算法與輔助決策進行結合。其具體操作過程是根據飛行流量管理數據庫,儲存或讀取數據,計算流量,預測沖突,依據基本容量模型,建立A算法數學模型,對空中航班進行動態與靜態排序,最終完成人工智能技術對空中飛行流量的輔助決策作用。
建立準確客觀的飛行流量管理數據庫非常重要。這些原始數據必須可靠、準確、及時,因為它直接影響到輔助決策的有效性;開放數據庫間的互連主要依靠ODBC ,它是數據庫之間連接的標準,為SQL語言的存取提供標準接口;再依據數據庫的信息,運用飛行動力學知識計算出飛機在具體時間應該到達的位置,以及到達具置的準確時間,合理的安排飛行架次;飛行流量沖突預測主要通過將流量與相應的容量比較,列出具體的沖突時間、沖突地點、存在沖突的飛機架次;最后調整航班與起降,對沖突航班及時調整,確保交匯點、航路、機場、管制區等暢通。人工智能中的A 算法可以有效針對基本容量模型對飛機進行排序,對飛行計劃的來源、內容及狀態轉化等進行研究,生動模擬飛行計劃實施過程。“空閑”概念可以使沖突航班時刻調整在受限區域內。
4.2 飛行沖突探測與解脫輔助決策的實現
飛行沖突探測與解脫輔助決策系統能夠向空管員提供高效的避撞輔助方案,有效彌補管制員決策過程中的不足,對飛行沖突情況進行分析,尋找出積極的解脫方案。
飛行沖突探測與解脫輔助決策系統推理過程大致包括以下幾個方面:突中航空器、突中航空器優先等級評估、沖突類別評定、避撞應對方案、建立避撞路線。推理選擇最主要的過程是推理機制,為了完成推理過程,該系統中還必須包括一系列的規則:航空器優先級別評定規則、避撞方案確定規則、避撞空管規則、建立避撞路線規則等;還要建立層次型結構及模塊化知識庫,確保避撞推理的有效運作,保證知識庫得到有效維護,并且能夠及時的更新。
5 結束語
人工智能技術在空中交通管理中的應用,必將使空中交通管理更高效、更安全、更有序,必將最大程度的提升空域的利用效率。人工智能技術的應用領域是廣泛的,相信隨著人們對人工智能技術研究的不斷深入,人工智能技術必將在更多方面提供智能化輔助管理服務,使人工智能技術不斷的服務于社會經濟,服務于人們的需要。
參考文獻
[1]楊焱.人工智能技術的發展趨勢研究[J].信息與電腦,2012(08).
引言:本文介紹當前主要智能照明控制系統各品牌的特點及各種協議的基本定義、并從智能照明控制系統的當前發展提出個人見解。
伴隨現代電子技術的發展、人們對照明控制提出了更高的要求,照明控制也不再局限于照明設備的開關,還需要照明控制根據某一區域的功能、每天不同的時間、室內外亮度或該區域的用途來自動控制,并能夠實現集中統一管理與監控的功能,達成舒適、明亮并富有藝術魅力的照明環境里工作和生活。
智能照明控制系統正是適應上述需求誕生的一個樓宇自動化系統的一個子系統,但其可以不再依賴于樓宇設備自動管理系統而獨立運行。同時,智能照明系統不僅可以實現開關控制和調光控制,還可以預設許多燈光場景,根據時間、場所的功能、室內外照度自動調整場景。與音頻、視頻系統、表演系統等專業設備實現各種表演功能。
自上世紀90年代開始,智能照明控制系統已經作為一個獨立的系統在國內智能建筑中得以應用。近二十年來的發展、主要有HDL、ABB、Siemens、Merten 、CLIPAL、Dynalite、Lutron、Polaron、ilight、Panasonic等智能照明系統在國內各類項目中得以應用。這些廠家或品牌之間有什么差異呢?筆者按自己這些系統的理解做出如下幾個方面的對比,供讀者參考:
各種通訊協議簡述
RS-485總線
RS-232、RS-485都是串行數據接口標準,最初都是由電子工業協會(EIA)制訂并的, EIA于1983年在RS-422基礎上制定了RS-485標準,增加了多點、雙向通信能力,即允許多個發送器連接到同一條總線上,同時增加了發送器的驅動能力和沖突保護特性,擴展了總線共模范圍,后命名為TIA/EIA-485-A標準。標準只對接口的電氣特性做出規定,而不涉及接插件、電纜或協議。是典型的串行通訊標準,標準只定義了電壓,阻抗等,但不對軟件協議給予定義。RS-485接口的最大傳輸距離標準值為4000英尺,實際上可達 3000米,RS-485的數據最高傳輸速率為10Mbps。
KNX/EIB總線
歐洲電氣接線裝置總線(European Iinstallation Bus)智能控制系統,與歐洲樓宇自控標準(KNX)相結合,形成KNX/EIB總線系統,是為電氣接線裝置專業量身打造的智能化樓宇控制系統。截至2002年6月,全球有300余家制造廠商生產5000余種EIB兼容產品,占據歐洲樓宇,家庭自動化設備銷售總額的80%。EIB協議由中立的、非盈利組織EIBA統一管理,任何愿意遵守EIB協議的制造廠商均可以申請并通過EIB認證后生產EIB產品。
C-Bus 總線
C-Bus即Clipsal Bus的簡稱,是Clipsal公司的總線協議,采用兩線制雙絞線,即一對線上既提供總線設備工作電源(15~36VDC),又傳輸總線設備信息,總線設備之間直接通訊,無須通過中央控制器。C-Bus的傳輸協議為CSMA/CD,通信速率為916Kb/s,可設成線形、星形或樹形拓撲結構,但不支持環網結構。子網為基本單位,每個子網最多容納100個單元或者255個控制回路,最大傳輸距離為1000m。
Dynet總線
Dynet是Dynalite公司面向照明系統的封閉控制總線協議。Dynalite 系統采用4線制兩對雙絞線,即一對雙絞線提供DC12V總線設備工作電源,另一對雙絞線用于傳輸總線設備信息。安裝時推薦使用五類線(四對雙絞線)作為傳輸介質,沒有用到的線可以作為備用。Dynet是一種基于RS-485四線制的傳輸協議,只支持線形網絡拓撲結構,主網可通過網橋連接64個子網,每個子網可連接64個總線設備單元,其子網傳輸速率為916KbPs,主網最高可達5716KbPs。Dynet相應的操作軟件是Dlight。
DALI數字化可尋址調光接口
數字化可尋址調光接口(Digital Addressable lighting interface),簡稱為(DALI),1994年列入IEC60929標準,得到國際主要芯片、燈具、鎮流器和夾具制造商的支持,99年Philips公司對DALI協議做了進一步的完善工作,并在漢諾威國際燈展上推出了基于DALI 的系列產品。
X-10電力線載波總線
X-10采用電力線載波技術, 在北美取得了巨大的商業成功。X-10信號根據電力線信號正負過零點處120KHz脈沖信號出現與否來進行傳輸。信號幀頭標識符為1110,該標識符僅以真值形式傳送,其余每個信號分別以真值和補碼兩種形式在交流電的零相位開始傳送,為了和三相交流電的過零點相一致,這些數據幀必須連續傳送三次。該協議產品無需布線,易用價廉是它的最大賣點。
HBS總線
HBS 的全稱是家庭總線系統(Home Bus System),它是由日本一些知名企業,包括日立(Hitachi) 、松下(Mutsushita) 、三菱(Mitsubishi)、東芝(Toshiba)等聯合提出的,并得到了日本政府和商會的支持。HBS協議規定了如何通過雙絞線或同軸電纜實現家庭電器、電話、音頻、視頻裝置的互連,著眼于家用電器的綜合自動化。同時,HBS協議也考慮了如何在家庭內獲得遠程服務,如在家購物、遠程醫療和遠程教學等。協議主要用于電器開關量以及簡單模擬量的控制,采用專用總線,具有抗干擾強、響應速度快、開發成本及風險較低的特點。
結束語
綜上所述,目前國內市場各品牌的智能照明系統在短期內采用統一總線標準的可能性不大,每種總線和每家的產品都有自己的特點。但未來應會形成RS485,KNX/EIB兩大總線占有主要市場份額。各廠家在產品的開發上也會有針對性的推出新的產品來占有各自的市場份額。
HDL-BUS總線是一個由RS485總線組成的基礎網絡(我們叫子網段),基礎網絡間采用TCP組網的網絡結構。這一系統結構的特點是:控制是在各基礎網絡之間開展的,或者說控制是跨以太網控制的;另一個目的是希望能結合國內眾多的基于RS485廠家的產品在IP通訊協議這一層級,作一個統一的通訊及服務平臺,即HDL-BUS不僅只是站在HDL產品的角度出來,更希望能在IP這一通訊協議平臺上與其它廠家產品兼容或共享網絡通訊。
【關鍵詞】機電自動化 技術現狀 發展趨勢
科學技術的高度創新帶來技術的不斷發展,在不同程度上促進了各個學科的前進,包括工程領域的技術改造。正因為微電子和計算機技術的快速發展以及在機械工業里所涉及的自動化技術的不斷發展,引起在機械工程方面的技術結構,功能和構成得到提高,帶來生產方式和管理體系發生巨大的變化,使工業生產由“機械電氣化” 邁入以“數字控制化”為特征的發展階段。
機電一體化是當今自動化技術發展的最高階段。也是微電子技術、計算機技術、信息技術、控制技術和精密機械技術等發展的必然產物,是以計算機為主要特征的自動化技術。如果說機械系統處理的對象是運動、力、物質和能量,電子系統處理的對象是信息和知識,則機電一體化系統不僅有處理能量和物質的功能,而且還有處理信息和知識的能力。
1 機電自動化技術的發展狀況
縱橫機電自動化發展的歷史,可以分為三個階段,第一階段(20世紀8O年代及以前),第二階段(20世紀90年代),第三階段(20世紀末)。第一階段也為初級階段,在這一時期,廣大人們利用電子技術的初步成果來加強完成機械產品的性能,在不同程度上刺激了機械產品與電子技術的完美結合,這些結合經歷了軍用,民用等技術變革,對當時經濟的復蘇起到很好的促進作用,但在當時,機械水平中處于自發的狀態,因為當時技術的限制,電子技術和機械技術的結合還不可能深入了解和發展,已開發的產品很難得到推廣。第二階段對比第一階段則出現了蓬勃發展階段,通信技術,控制技術和計算機技術的發展為自動化技術奠定了基礎,以及超大規模集成電路和微型計算機的出現,又為自動化技術給了一注強有力的物質支撐,這一時期各國的技術和產品得到很大的發展,各個國家對自動化技術智能化方向給予了給大的幫助。第三階段則是比較成熟的階段,也是機電化邁入智能化的一個新階段,光學、通信技術滲透到機電自動化技術,微細加工技術在機電化技術也露出苗頭。
20世紀80年代后期,我國才慢慢對這些方面進行研究和應用,國家還組成機電一體化領導小組,此計劃為863計劃”中,這標志了我國機電自動化技術研發的開端,在規劃這些任務時充分研究了國際上有關自動化發展的動態,以及由于此計劃帶來的影響,很多高等院校和研究院對它進行了大量的研究,并且取得了一定的成果,但和西方發達國家相比任然存在差距。
2 機電自動化技術的發展趨勢
機電自動化是多學科交叉的一種學科,它集光學,計算機,信息等學科,它在歷史的長河中不斷發展,不斷的進步,并且促進了技術的不斷發展,機電自動化的進步可以歸結以下個方面:
2.1智能化
進入21世紀,智能化成為機電自動化的一個重要方向,人工智能越來越受到人們的重視,人機智能化成為一個總要的應用之一,所謂智能化是對機器行為等一切理論基礎上的,運用人工智能,計算機,動力學等學科,使她逐漸成為自動化產品的智能,但是要完全和人一樣的智能是不可能的,從多個方面考慮,高性能,速度的微處理器使自動化技術產品賦了低級只能,都是完全可以實現的。
2.2網絡化
網絡的不斷普及,在網絡基礎上的各種控制和技術的不斷出現,而遠程控制終端本身就是對于自動化本身產品而言,網絡和總線技術的應用成為網絡化不斷發展的趨勢,采用家庭網絡技術連接電器成為計算機家庭化的有效實現,所以,機電自動化技術無疑將向網絡化不斷發展。
2.3模塊化
模塊化是一個巨大的工程,機電自動化技術所衍射出的產品種類繁多,研制和開發一點程度上的標準機械接口、電氣接口、等的機電自動化技術產品單元是困難的,也是是一項非常復雜艱巨的過程。在這些標準單元基礎上就可迅速開發出新產品,同時也可以擴大產品的規模。要實現如上功能,還需要制定各項原則和標準,以便符合產品的標準。
2.4自動化
自動化是動態化的,前瞻未來機電自動化技術,更加注重產品和人的人性結合,機電自動化技術的人格化有兩個方面:一是如何給自動化實現更加人的一些功能,顯得越來越重要,特別像家用機器人,更加凸顯出人機一體化技術:二是模仿生物機理,研制出各種機電自動化技術產品。其實,很多機電自動化技術產品都是在動物的靈感下研制出來的。
2.5綠色化
現代工業的發展給人們生活帶來巨大的變化。物質豐富,生活舒適,然而資源減少,生態環境受到了嚴重的影響。此時,人們倡導保護自然,回歸自然。綠色產品概念在這種情況下出現了,所以,綠色化漸漸成為時代的主題。綠色產品在其設計、制造等一系列過程中,環境和人類的要求不斷的增加,對生態資源要求高,利用率卻不斷增加。有效的設計綠色機電化產品,具有未來遠大的前景。機電自動化產品的綠色化主要凸顯在使用時不污染生態環境,報廢后能回收利用。
通過上面的闡述,機電自動化技術的發展出現都不是孤立發展的,他是現代科學技術的不斷發展。不斷創新的結果,也是現代社會發展到這一時期必然帶來的產物,在自動化發展窮處不斷的今天,相關技術有許多,也隨著科學技術和各種技術的結合呈現車明顯的進步,機電自動化技術的未來也越來越美好,我國在加過經濟發展的同時,機電自動化技術的發展,也在有一定程度上解放和發展了社會生產力,為建成中國特色社會主義奠定了良好的基礎。
3機電自動化技術運用于工程機械制造時的注意事項
在進行提高我國工程機械制造業的機電自動化水平時應注意以下幾點:(1)熟悉機電自動化的應用過程,進行實際操作時嚴格遵守自動化操作程序;(2)在加快機電自動化發展之上,嚴格把好“生產質量關”,提高我國工程機械制造的質量和效率;(3)完善好工程機械的維修工作,建立詳細的資料庫,對出廠的機械設備做好記錄,防止生產事故。
4結論
全面提高我國工程機械制造的機電自動化水平不僅能提高我國機械制造的質量和效率,還能保證我國社會經濟發展的設備所需,制造出能和歐美機械設備媲美的機械,縮小我國與世界先進水平的工程機械制造差距,提高我國整體工業化水平,加快我們工程機械制造業的發展。
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關鍵詞:數控技術;發展狀況;未來趨勢
中圖分類號:TB
文獻標識碼:A
文章編號:1672―3198(2014)10―0194―01
數控技術,簡稱數控(Nunmerical Control,NC),它是以數字或數字代碼的形式來實現控制的一門技術,數控技術是集計算機,自動控制,精密測量,信息管理和機械制造等技術為一體的現代控制技術,廣泛應用
于機械制造領域,是制造業實現自動化,柔性化,集成化生產的基礎。
1數控技術發展狀況
世界制造業在20世紀末的十幾年中經歷了幾次反復,曾一度幾乎快成為夕陽工業,所以美國人首先提出了要振興現代制造業。上世紀90年代的全世界數控機床制造業都經過重大改組。如美國、德國等幾大制造商都經過較大變動,從上世紀90年代初開始已出現明顯的回升,在全世界制造業形成新的技術更新浪潮。如德國機床行業從2000年至今已接受3個月以后的訂貨合同,生產任務飽滿。
在第一臺數控機床問世后,隨著微電子技術的迅猛發展,數控系統也在不斷地更新換代,先后經歷了電子管(1952年),晶體管和應刷電路板(1960年),小規模集成電路(1965年),小型計算機(1970年),微處理器或微型計算機(1974年)和基于PC-NC的智能數控系統(20世紀90年代后)6代數控系統。
前3代數控系統是屬于采用專用控制計算機的硬邏輯(硬線)數控系統,簡稱NC(Numerical Control),目前已被淘汰。
第4代數控系統采用小型計算機取代專用控制計算機,數控的許多功能由軟件來實現,不僅在經濟上更為合算,而且提高了系統的可靠性和功能特色,故這種數控系統又稱為軟線數控,即計算機數控(Computer Numerical Control,CNC)。
第5代微型數控(Micro-computer Numerical Control,MNC)是1974年以微處理器為核心的數控系統。
第6代數控系統基于PC-NC,它充分利用現有PC機的軟硬件資源,規范設計新一代數控,其優勢在于:
(1)元器件集成度高,可靠性好;
(2)技術進步快,升級換代容易;
(3)提供了開放式的基礎,可供利用的軟,硬件資源極為豐富。
我國數控機床的研制始于1985年,到20世紀60年代末70年代初,已經研制出一些晶體管式的數控系統,并用于生產,如數控線切割機床,數控銑床等。自改革開放以來,通過技術引進,科學攻關和技術改造,我國數控機床及技術有了較大進步。“六五”期間國家支持引進數控技術產品;“七五”期間國家支持組織“科學攻關”及實施“數控機床引進消化吸收一條龍”項目。“八五”期間國家又組織近百家單位進行以發展自主版權為目的的“數控技術攻關”,從而為數控技術產業化建立了基礎。在數控機床全面發展的同時,數控技術在其他數控設備中得以迅速發展,如數控激光與火焰切割機,數控壓力機,數控彎管機等也得到了廣泛的應用。
2數控技術的發展趨勢
數控技術的應用不但給傳統制造業帶來了革命性的變化,使制造業成為工業化的象征,而且隨著數控技術的不斷發展和應用領域的擴大,對國計民生的一些重要行業(IT、汽車、輕工、醫療等)的發展起著越來越重要的作用,因為這些行業所需裝備的數字化已是現展的大趨勢。
(1)直接數字控制系統:DNC(Direct Nunerical Control)是由一臺計算機直接管理和控制一群數控機床進行零件加工或裝配的計算機群控系統。DNC系統具有生產管理,作業調度,工況顯示監控和刀具壽命管理等功能,其發展趨勢是由一臺中央計算機與多臺NC或CNC機床組成分布式,實現分級控制管理,而不是分時控制方式。DNC系統的靈活性較大,適應性強,可靠性也較高,但一次性投資比較大。
(2)柔性制造單元與柔性制造系統:FMS(Flexible Manufactuing Systerm)FMS是一組數控機床,他們能夠隨機地加工一組有不同加工順序及加工循環的零件,實行自動運送材料及計算機控制,以便動態地平衡資源應用,從而使系統自動適應零件生產混合的變化及生產量的變化。FMS的生產批量為10~1000件,其中300件以下的最多。加工對象很廣,品種為5~300鐘,一般為30種以下;生產行業主要集中在汽車,飛機,機床以及某些家用電器行業。由于FMS減少了零部件的存放,運輸以及等待時間,使機床的利用率提高到70%~90%,加工質量穩定,有較強的生產適應性,可使生產周期縮短50%,生產率提高50%以上。
(3)計算機集成制造系統(Computer Integrates Manufacturing,CIM)它是采用現代計算機技術將制造工廠的全部生產活動進行有機的集成,以實現更高效益,更高柔性的現代智能化生產系統。從功能角度看,一個制造企業的CIMS包含經營管理,工程設計,產品制造,質量保證和物質保障五個功能系統,另外還要有一個能有效連接這些功能系統的支撐環境,即計算機網絡和數據庫系統,從而構成企業的信息集成系統。目前,CIMS技術還處于發展階段,但它的重要戰略意義已得到廣泛的重視。美國把CIMS看作21世紀的科技方向,歐共體將它列為信息技術研究三大重大項目之一;我國1986年制定了國家科技研究發展計劃(即“863”計劃),將CIMS確定為自動化研究領域的主題之一。
從目前世界上數控技術及其裝備發展的趨勢來看,其主要研究熱點有以下幾個方面:
(1)高速、高精加工技術及裝備的新趨勢;
(2)軸聯動加工;
(3)智能化、開放式、網絡化成為當代數控系統發展的主要趨勢;
(4)重視新技術標準、規范的建立。
希望我國能大力發展以數控技術為核心的先進制造技術,加速經濟發展,提高綜合國力和國家地位。
參考文獻
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關鍵詞:發動機;新技術;開發;展望
DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.24.227
1前言
隨著汽車工業的發展以及汽車的保有數量的增加,石油緊缺、空氣污染等一系列問題都已經逐漸浮現出來。發動機作為汽車的重要部件,是汽車運行的動力源泉。汽車的發展主要還是依靠發動機的技術革新,動力、經濟、可靠等性能需求催生了發動機新技術的出現。
2汽車發動機的發展狀況
進入本世紀以來,汽車發動機并未因其他的動力競爭而逐漸淡出歷史舞臺,發動機技術的發展使得其仍處于主體地位。
通過高強度低密度的復合型材料的應用,使得發動機的在整體硬度不斷變大的同時還能夠兼顧重量。與傳統的鑄鐵材料的發動機氣缸相比,現在的合金材料的缸體不僅導熱性有所提高,更重要的是材質重量大大減少。但由于本身制造成本的問題,所以合金缸體并沒有完全取代鑄鐵鋼鐵。1998年,由巴斯夫公司與豐田用聚酰胺6合作開發制造的進氣歧管,取代了鑄鐵、鑄鋁等金屬材料。其特征是一種經玻璃纖維強化的聚酰胺,并已成為眾多車型的“首選材料”。此種材質比金屬在質量方面減少了近40%,比起其他材質的缸體,阻力更低,更有利的空氣動力設計,使他實現起來更加容易。
在燃燒模式和燃燒系統也發生重大變革,由于稀燃技術在汽油機上的成功應用。使得缸內直噴式汽油機、缸內直噴分層燃燒發動機、雙模直噴發動機三種燃燒系統成為主流的發動機燃燒模式。
在燃料方面,由于空氣污染逐漸成為公眾關注的主要問題,因此使用哪種燃油,改善燃油本身的經濟成本,降低發動機對燃油的依賴已成為世界各國針對發動機技術研發的主要方向。不管是壓縮天然氣、乙醇汽油都是在根本上增加燃油的燃燒效率,從而間接的降低發動機對燃油的依賴程度,并在合理范圍內減少廢氣的排放。
在智能控制方面,通過電子智能控制可以幫助人們更加有效的管控發動機的更像工作流程,無論是燃油供給還是進氣系統,通過更加智能的控制能夠使得發動機的動力系統更加高效。
3汽車發動的新技術
下面就簡單介紹一下當下汽車發動機工業中的幾種比較前沿的新技術。(1)VTEC技術。可變氣門配氣相位和氣門升程電子控制系統(VTEC)由日本豐田公司開發的該鐘發動機技術,是世界上第一個能夠同時控制氣門開閉程度和時間的控制系統。通過VTEC系統裝置,發動機可以根據實際的行駛情況來自動改變氣門的控制,通過進氣量和排氣量的有效控制,來實現功率增大、油耗降低及污染減少的目的。(2)可變進氣歧管技術。通過發動機在不同轉速下可以使用不同的進氣路徑,從而滿足發動機在不同工作情況下的空氣需求,優化扭矩曲線,改善加速性能。(3)VVT-i技術。智能正時可變氣門控制系統(VVT-i)通過和可變進氣歧管技術相似的技術手段,實現在發動機不同轉速下供氣效率,實現不同動力需求的不同變現,很近材質的缸體更加輕量化,有效的降低了噪聲。(4)偏置曲軸技術。通過改變活塞位置使活塞的往復運動的路徑不經過曲軸的中心,在熱力學上分析,這種做法可以使得燃燒更加充分。通過改變活塞的側推力,減少摩擦,提高工作效率。關于發動機的相應新技術還有很多,這里不能一一列舉,不管是何種技術,最終的目標一定是降低能耗,提高動力性能,降低廢物排放,因此發動機的技術發展也將會一直遵循這個目標發展下去。
4未來汽車發動機的發展方向
發動機就是汽車的心臟。發動機技術的革新才是汽車性能提高的重要支撐,也是決定汽車質量好壞的一個根本標準。當前,汽車發動機技術已經比較成熟,各種新技術的使用已經大大的提升了汽車的整體性能。另外,電子技術的應用也幫助汽車發動機及其他方面產生的很大的進步。只有不斷的完善現有的電子及燃機技術,將二者有機的結合起來,共同為發動機的工作提供一個精確、合理的工作過程,才能夠幫助發動機最終時實現人們不斷提高、不斷苛刻的性能要求,實現實現高度智能將是汽車發動機未來發展的必然趨勢。
5總結
現在汽車產業的發展趨勢,是汽車自出現以來最快的幾十年,人們對于交通工具的要求,以及環境因素的考量使得發動機技術也在不斷的飛升。汽車發動機技術的日新月異,正不斷的滿足消費者所提出的各種苛刻要求。我們可以相信在不久的將來,汽車發動機的發展一定會非常光明。
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關鍵詞:機器視覺技術;自動化制造業;應用
DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2016.11.216
0 引言
科學技術的日夜成熟有效提高了機械制造水平,在該行業中逐漸引用紅外線成像技術和視屏技術已經形成了一定的規模,也為機器視覺技術的誕生和不斷發展奠定了基礎,使用該技術可以取締人工對物象的識別工作,提高測量精密化程度,受環境影響顯著的工作場所中對物象識別實現人工監控難度太高,而應用機器視覺技術進行物象識別非常便捷,也可以彌補人工監控的種種缺陷,有效的提高工作效率,降低勞動強度和節約人力資源,是目前機械制造行業中最前沿研究和探討的新技術。
1 在工件檢測中的應用
針對零部件表面的各類缺陷,可以采用機器視覺技術進行探測。在批量生產的機械行業,如機械加工、汽車制造等,用機器視覺技術代替人工會顯著地降低檢測誤差,增強檢測結果的準確率,有效提高產品質量。連桿結合面爆口檢測作為很典型的示例,在其結合面任意方向上的線性破口長度要求小于等于2mm,結合面的破口面積要求小于等于2.5mm2。假定照射形狀為方形,在工件破口區域運用機器視覺技術,該系統對其破口處進行LED漫反射照射,通過光電耦合元件CCD元件將反射圖像的光信號轉化為電信號,處理系統對LED漫反射照射所得的圖像和轉化而成的圖像電信號進行綜合分析計算,得出精確的測量結果。以標準工件為參照物,對其利用機械視覺技術進行檢測,檢測數據作為機械視覺系統的數據標準,對灰度二值化光源和闊值進行設定,然后開始待測工件檢測。
2 在工件測量中的應用
(1)應用機器視覺技術對零部件進行精密檢測,檢測系統由計算機處理系統、CCD攝像頭和光學系統組成,其工作原理是在待測量零部件表面用平行光束進行照射,反射光作為光源,用光學顯微鏡將零部件的輪廓進行放大,通過CCD攝像頭成像,然后將成像數據輸入計算機處理系統進行分析處理,完成對零部件輪廓的精確定位。針對位移量的獲取,只要將檢測零部件移動后,再重新進行測量,兩次測量結果之差就是其位移量。被測零部件的兩條輪廓線在測量過程中出現在相同的成像之中,則該位移量就是該輪廓線的實際尺寸。應用這個系統對形狀簡單、體積小、成批生產的零件進行檢測具有顯著的優越性。
(2)工件的預調測量中完全可以利用機器視覺技術進行測量。傳統的工件預調測量是利用光學投影進行定位,測量數據通過光柵數顯表顯示,這種測量方法對人員的技術要求較高,同時需投入大量的人力,使得工作效率無法提高。新式預調測量儀是在傳統的光柵測量技術基礎上引進了自動控制技術、機器視覺技術及計算機處理技術,也就是該測量儀將機器視覺技術和以往的工件光柵測量技術進行了組合,打破了陳舊的工件預調測量模式,對操作流程進行了優化,對工作效率和測量精度的提高非常顯著。
(3)逆向工程中的工件測量。快速輪廓視覺測量技術是指在逆向工程工件測量中使用機器視覺技術,以三角法為根基,應用線結構光對工件表面輪廓加以測量。將平面條紋結構光投射到工件的需測表面,產生不同形狀的條紋,從而進行工件表面輪廓分析。然而,在工件表面條紋圖像攝取時,CCD必須經過視頻信號轉化為模擬信號,然后將模擬信號轉化為數字信號的過程之后才進行數據保存。同時在監視器中輸出相關信息,通過計算機處理系統實現圖像處理,最后得到工件模型圖。
(4)對工件的磨損程度也能利用機器視覺技術進行測量。在測量工件磨損度的時候由于存在較多的限制因素而無法進行,比如測量高速旋轉切削刀具的磨損度時必須取下刀具,那么在這種情況下測量難度增加。因此,利用機器視覺技術測量刀具的磨損度,避免了刀具的拆裝工作,使測量過程簡化便捷。
3 在焊接機器人中的應用
在機械人焊接作業中應用機器視覺技術,其原理是通過利用X光探傷儀、紅外線攝像儀和CCD攝像機等先進技術讓焊接設備設施擁有視覺功能,有助于提高焊接質量。視覺功能分為一維傳感、二維傳感及三維傳感三種,一維傳感為單光電體,即其檢查組件由一個或多個光電接收單位;二維傳感是利用電或機械掃描的手段獲取平面成像;三維傳感是通過對諸多的一維或二維傳感信息數據進行綜合處理所得。在焊接施工中存在諸多的作業無法由人工完成,在部分環境中也無法用人工進行施焊。比如存在核輻射的環境中,水下等環境中的施焊作業。在焊接領域利用機器視覺技術,避免了人工施焊過程中存在的各類問題,同時對焊縫熔池數據實現實時提取并進行分析,以獲得焊縫圖像。能夠預先對焊接性能、結構和組織進行分析處理,保障焊接質量。
4 結語
結合上述概述,隨著機械制造行業智能化和自動化的程度也來越高,對機器視覺技術的要求也越來越高,有效的促進了機器視覺技術的高速發展。對該項技術的研究探討,已經引起了諸國的高度重視,投入了大量的人力、物力和資金。建立在如此發展形式之下,數據采集、分析、處理和對比已不再是該技術發展終點,機器視覺技術應該緊密結合自動化,同時在機械制造行業技術的發展和進步過程中,實現機械制造智能化的最終發展目標。
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