简述智能制造技术范文

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1前言

近年来随着科学技术的发展，机电一体化系统已经逐步成为机械制造与发展的主要趋势，使更多的机械设备制造实现自动化、智能化的主要方式，机电一体化系统在智能制造中的深入应用，极大的满足社会发展需求，它将在工业发展中表现出无法比拟的优越性，满足工程可靠性与效率需求的同时，有效减少因人工操作造成的失误，从而实现精度的生产，对促进企业生产自能化方面有着举足轻重的作用。

2机电一体化概述及发展现状

首先，机电一体化技术主要是为了满足社会工业生产的需求，于20世纪60年代出现，主要是将电子与机械集于一体的先进科学技术，其中它涵盖了计算机、机械、信息技术、传感和自动控制等多项技术于一体的综合性技术。其中，详细的说机电一体化的基本组成部分主要有机械体，实现各部件之间的连接构造;驱动动力部分，提供动力并帮助机械实现能量的转化，使实现动力功能;遥感测试部分，检测机械内外部环境实现其预算计测功能;执行部位，接受控制信息，对要求动作完成;信息处理单元，运算、处理、决策、实现控制功能。这一技术进入21世纪以来，融入了微处理技术和计算机技术的精华，得到了快速发展，之后又融入信息电子技术，模拟人脑对生产流程进行分析判断，使企业的生产逐步实现智能化。其次，机电一体化发展现状介绍，机电一体化技术主要是应用于一些大型的生产企业中，机电一体化依赖于众多学科的先进技术的融合，实现对人脑的模拟，使其对企业机器生产的全过程能够进行有效分析，判断和处理，通过发出各项指令操作，通过机器实现复杂的生产流程，通过机械设备进行智能控制，运用机械操作代替人力的操作，使整个生产过程简单，便于管理，在极大减轻人工工作用负担的同时，也为企业的发展减少了很大的成本。随着世界经济一体化进程的加深，世界工业的发展早已不再仅仅局限于某一领域内，或是某一区域内，而是考虑利用最小成本的同时，实现世界各地的就地取材，面对这种发展现状，机电一体化体系也有了新的发展要求，将远程控制技术也应用于机电一体化体系中来，因此，不难看出机电一体化技术是伴随着生产技术要求和科学技术的发展不断向前发展的，机电一体化技术有着广阔的发展空间，另外，机电一体化技术也逐步打破企业的自有生产方式，通过对机电生产产品的统一标准，生产流程的规范，从而实现模块化的集成机电生产。

3智能制造技术及其发展

智能制造是指通过运用计算机程序模拟人类的思维活动，实现机器对在无人控制操纵下的机械自动化生产。智能制造技术已经成为现阶段机械制造技术主流的趋势，通过智能化的制造可以有效帮助人解决很多复杂繁琐的操作，极大的避免了因人工不小心失误造成的生产损失，提高了生产设备的精确度，因此，智能制造的应用要比往往传统的制造具有无法比拟的优越性。使机械设备的制造在人类不可能达到的空间展开。智能制造在机械生产制造方面已经为人类创造了很大的价值。智能控制技术是发展人类智能中一个重要的领域，其主要目的是为了改善以往传统制造中较为复杂多样的控制任务。

4机电一体化技术在智能制造中的应用

机电一体化体系中，智能控制的应用途径十分的广泛，在我们社会生产生活的方方面都有体现，随着科学技术的进步，现阶段的机电一体化正在逐渐向人工智能化的方向发展，这是社会发展所需求的在必然趋势，是经济发展水平与科技发展相结合的应然产物，在我国机械制造业发展过程中，能够有效快速实现机电一体化是机械制造发展的重点内容，机电一体化能在提高生产产品效率的同时，还能确保产品的质量，目前的科学技术水平在机械制造的领域内最大的实现计算机网络技术和智能制造控制技术有机结合，从而实现由人工管理操作到智能控制监管的有效过度。同时，智能监管控制的部分，还可以实现对机械设备运作的检测预测管理工作，实现对可能发生的机械事故有预测的作用，以确保生产的顺利进行，或是通过智能控制系统有效协调工作的进行。(1)机电一体化中应用智能制造的优势。智能控制技术对机电一体化系统中的程序或部分结构进行智能化调试与控制以保证程序系统工作的可靠安全性;工作人员采用计算机网络技术将编写的程序或是代码输入到机电一体化系统中，实现对机械的智能控制;智能控制技术可以实现根据外部环境变化，对其工作内容，进行调控，实现机电一体化工作的精确度。(2)以机电一体化体系中智能制造在建筑领域的应用做详细解释说明，智能控制在建筑领域的广泛应用主要体现在两方面，分别是在保暖制冷系统和建筑照明系统中。其中的照明智能控制系统，是通过应用通信技术和计算机网络技术两者有效结合实现的，能够有效的实现对照明区域，照明亮度，照明时间的合理控制与调节。从而有效节约能源，较大可能的提高资源利用率。(3)机电一体化技术中的智能制造在数控领域的有效应用。社会生活的各行各业都在应用机电一体化技术，而其中的数控技术对机电一体化技术的要求越来越高，数控技术由于其是进行大规模的生产，数控技术在逐步实现智能化方面具有很大的发展空间，利用计算机网络技术在数控方面实现智能监控，编程，建立自身的数据库。智能控制技术在数控技术中的应用还可以实现，在一些较为大型复杂的工程问题或是机器设备有问题的情况下，人工无法实现的检测，借助数控技术可以进行推理与演算，适时给出修改意见。

5结语

伴随着科技的发展，机电一体化在智能制造中的应用产品已经渗透到了我们生产生活的多方面，这种通过多种高新技术结合的产物极大的为我们生产生活带来便捷，这种机电一体化的智能发展方式进一步推动生产方式的深化改革。仍将有广阔的发展前景，需要我们相关从业人员根据实际的生产生活不断的进行改进，为我们社会经济的发展做更大的贡献。

参考文献:

［1］吴小龙．机电一体化技术在智能制造中的应用［J］．城市建设理论研究:电子版，2015，1(29):68．

［2］秦立峰．机电一体化技术在智能制造中的应用分析［J］．工程技术:引文版，2016(4):272．

［3］纪钰珩．机电一体化技术在企业智能制造中的发展与应用［J］．企业技术开发月刊，2014(8):42．

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2.整流二极管。选择整流二极管时,应注意以下参数。最大正向整流电流该参数与灯功率有关,所选二极管的额定电流值至少应是交流母线中峰值电流的3倍以上。对大功率灯而言,整流二极管不可直接并联使用,二极管的热电阻有差异,会使可靠性降低,最好用一组电流大的二极管。峰值反向截止电压,因工作温度高,一般要选用1200V的产品。滤波电解电容器,电解电容因会受到高频脉动电流的冲击和工作温度升高,选用高性价比的电解电容器就显得很重要。电容量及容差、额定电压、耐纹波电流、串联等效电阻(ESR)、允许温度等都是重要的技术指标,质量的好坏直接关系到使用寿命。

电解电容的耐纹波电流值应越大越好,如果电解电容的耐纹波电流值达不到线路要求,会严重影响其使用寿命。纹波电流流经ESR,会产生热量引起电解内部温度升高,目前制造商对电容器在额定工作温度下工作的纹波电流的确定,一般均遵循5℃原则。电容量的选择与输入电流中的谐波含量和灯电流的波峰因数以及镇流器的效率有关。电解电容的标记温度,必须大于实际工作温度,并留出一定的差值。

3.功率晶体管。功率晶体管工作在开关状态,选择的原则是:开关速度要快,饱和压降要小,集电极电流要大,在不增加成本的条件下,功率和二次击穿耐量越大越好。集电极额定电流应依据阴极导人电流峰值并留存足够的安全余量。开关时间要小,应重点关注存贮时间ts,从理论上讲ts小则开关功率损耗也小,更重要的是上、下两管ts值的对称。如果同一电路板上的两个管子的ts严重偏离,会使正负两个波形的面积严重不对称,导致管子过热损坏。

4.振荡变压器。 振荡变压器通常是在环形铁氧体磁芯上绕线制成,实际上是一个电流互感器。对磁环的要求是:首先磁导率应有负温度特性,转折温度在95'C左右;其次磁滞回线左右要对称并且近似为矩形;再次磁导率参数的离散性要小。要与供应商预约电感系数,并做到分档包装,否则,成灯功率的偏差不易把握。

5.滤波电感。灯功率在25w或以下时,通常在直流电路中插入L与C,组成简单的滤波回路。对于串模滤波电感,因其中流过直流电流,故要求磁芯应在不饱和状态下工作。又因灯内温度高,又要求电感量随温度变化要尽可能小。电感量不能随频率的升高而下降。灯功率大于25w时,一般要在交流电路中插入共模电感。共模电感是在同一磁芯上绕有两个相同匝数的线圈,往复的负载电流在磁芯内部产生的磁场相互抵消,磁芯不会饱和。灯功率大于45w时,产生的传导干扰会更大,当单纯使用共模滤波仍然不能解决问题时,还要加入差模电感。

二、 EMC滤波电路调试

分析传导干扰噪声源,可以发现共模噪声与差模噪声是相互独立的。辐射干扰起源于传导干扰。抓住传导噪声的抑制,产品就容易符合EMC要求。为满足标准要求,必要时可对两个噪声分量单独设计合适的滤波器。共模干扰信号主要是通过灯内元器件和线路的分布电容构成回路传输,共模干扰信号基本上都是属于高频信号。共模电感参数的选择,取决于开关频率以及所要求的衰减量,选用不同的电感参数,对应衰减共模干扰信号的频率也不一样。在输入功率较大的电路中,仅用一个共模电感不能达到标准要求时就要用两个共模电感了,其中一个可用环形磁芯电感。

三、开关晶体管的设计

开关晶体管的驱动信号有一个最佳值。基极电流Ib最理想的数值是集电极电流Ic的1/10左右,不过该电流的最优化值也是随晶体管不同而不同的。采用电流互感器驱动时,Ib应始终保持为Ic的1/10左右,无论Ic大小如何,均保持这个关系,就不会出现Ic小时,驱动功率过大;Ic大时,驱动功率不足的现象。按hfe合理设计驱动电流及其匝数比?使开关晶体管在导通时始终处于浅饱和状态。这样可以提高开关管的响应速度,并可最大限度地减少驱动功率的浪费和损耗。

驱动信号不仅有幅度的要求,还有波形的要求,即晶体管的开关渡越时间要短。开关渡越时间既与开关晶体管的开关时间有关,又与磁滞回线的角形比有关,还与电路参数的调试有关。取存贮时间ts相同的开关管制作镇流器,用半导体点温度计检测两开关管的表面温度,如果两管的温度差别较大,就可适当或加或减磁环的初级匝数,使之趋于平衡。开关晶体管的功率容限,即安全工作区SOA。有时灯电路中会有同时出现大电流和高电压的情况,尤其是灯在热态做开关试验时。用SOA值高的管子就不容易损坏。在无条件直接测试管子的SOA值时,可选用BVceo高的晶体管,BVceo高的管子一般SOA也高。

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中图分类号：F602.4　文献标志码：A

装备制造业是我国工业领域中最具发展潜力的产业，从近年出口统计来看，装备制造业成为我国对外经济贸易的最大产业之一。从发达国家发展经验来看，高度发达的装备制造业是一个国家产业结构升级的标志，与此同时，也决定了其在全球化经济发展分工所占据的地位。产业升级的重要标志，是决定其在经济全球化进程中分工地位的关键影响因素之一。装备制造业处于产业的中间领域，具有极大的产业带动性，作为整个工业的基础和制造业的核心，装备制造业在经济发展中起着无可取代的主导作用。

1　装备制造业技术创新存在问题及原因分析

近年来我国装备制造业取得了较大的发展，可以制造世界领先水平的火力和水力发电机组，大型冶金、石油化工设备等等。但是与国际先进水平相比，我国的装备制造业还有较大的差距，主要存在以下问题：第一，重大核心技术装备主要依赖进口。我国通过不断的努力掌握了普通机械产品的生产能力，但是这些大多数都从属于低水平的加工，对于真正涉及到国际先进水平的核电设备制造业、干线飞机制造业、燃气机轮制造业等等，均不具备生产能力。其次，我国装备制造业的薄弱环节在于关键部件、数控系统和发动机。数控系统通常被认为是装备的神经系统，对于装备的先进性与前沿性起到了决定性作用。由于我国目前在软件技术和电子元器件严重落后，这极大程度的制约了我国装备的自动化水平。第三，无数实例证明我国装备制造业的自主创新能力还十分薄弱。从装备制造业企业的分布来看，相对大型的国有企业基本上处于老工业基地，它们通常都背负着沉重的历史包袱。这一负担使得改革无法推进，企业发展举步维艰，很多制造业企业根本没有形成规范的管理结构。调查结果显示：在众多接受调查的企业中，36.56％的企业采取跟随战略以适应技术创新的大潮流，接近一半的企业主要采取的是“引进吸收”的方式提升技术水平，仅有20％左右的企业依靠自主研发谋得生存。对于多数电子与通信设备和机械产品来说，超过半数企业的核心技术是从国外直接引进的，这直接导致了自主创新能力的严重不足。

造成以上问题的主要原因在于：第一，缺少技术创新观念。传统上对于制造业的认识仅仅局限于生产和销售领域，对于创新方面的职能并没有明确的认识，这极大的阻碍了我国制造业的发展。虽然“中国制造”席卷全球，但是我国的制造业却仅仅局限在制造，基本上不具备掌握核心技术的能力，技术创新能力缺失是我国制造业未来面临的巨大挑战。第二，最近几十年经济发展的经验证明，技术创新对于一个行业的发展来说起着至关重要的作用，然而由于技术创新自身不确定性高、创新周期长、资金投入高等特点，使得制造业对于技术创新往往是望而却步。第三，缺乏具有总体设计、成套能力和系统服务功能的技术创新支持系统。从发达国家的实例来看，它们多是将设计单位、安装企业、制造企业、研究单位和用户紧密连接在一起，来进行装备产品的生产与制造。可见，装备业的发展并不是一个简单的线性过程，而是一个复杂的巨系统，要使我国装备制造业真正适应经济的全球化、国际化，必须给予他们以扶持，使装备制造业的技术创新得以实施，核心竞争力得到确实的提升，构建装备制造业技术创新支持系统是解决这一问题的有效途径。

2　装备制造业技术创新支持系统的构建研究

2.1装备制造业技术创新支持系统的构建原则

需要注意的是，在市场经济条件下国家的宏观调控是经济有序运行的重要保障，因此支持系统必须是政府主导的模式，只有这样才能保障这批具有举足轻重作用的经济机器正常运行。可见，支持系统的建立需要涉及到政府等多个部门的共同的参与，是一项复杂的系统工程，其关键在于确保装备制造业可以顺利的进行技术创新，确实提升装备制造业的综合竞争力。在构建过程中需要遵循一定的原则，主要包括以下内容。

(1)科学性原则。支持系统的构建是整个装备制造业后期发展的基础，因此是否选择了科学合理的构成要素和执行标准，成为影响支持系统构建科学性的重要因素。在选择过程中，必须要避免出现主观臆断的现象，不能随意的将要素选人支持系统当中。应该从系统的角度出发，支持系统是一个复杂的巨系统，系统中的各要素除存在一些自身特性之外还存在着复杂的相互影响作用。

(2)过程性原则。系统的运行是整个支持系统是否有效发挥作用的关键，因此我们在构建系统的过程中要特别注意过程性特点。同时要注意的是，技术创新并不是一个仅仅涉及到技术问题的过程，技术是技术创新很重要的一部分，出技术之外还存在着众多相互作用的子系统，这些子系统的关联方式不是一种简单的并联方式，而是相互串联的关系。也就是说，技术作为技术创新最核心的部分也不可能摆脱其他子系统而独立存在。技术创新的过程包括：技术创新资金投入、技术创新源获得、技术创新实施、技术创新产出等方面出发构建技术创新支持系统。

(3)可操作性强原则。从以往的研究成果来看，学者们过分注重支持系统的理论性，而忽视了实际中的可行性问题。部分要素虽然具有重要的理论意义，但是在现实中根本无法获得，这直接导致了研究的无效性。因此，在要素选择时一定要选取能够实际促进装备制造业技术创新发展的要素。在支持系统的构建过程中要尽力避免出现数量庞大的系统要素的情况，如果系统要素的数量巨大就会造成可操作性不强的弊端，要争取做到要素的特点和重点并重，在实际中便于操作和掌握。

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智能制造是基于新一代信息技术，贯穿设计、生产、管理、服务等制造活动各个环节。具有信息深度自感知、智慧优化自决策、精准控制自执行等功能的先进制造过程、系统与模式的总称。是信息技术和智能技术在装备制造过程技术的深度融合与集成。加快推进智能制造，是我国在全球新一轮产业变革竞争背景下出台的《中国制造2025》的主攻方向。广东省作为国内制造大省和全球重要制造基地，也对接印发了《广东省智能制造发展规划（2015-2025年）》。针对广东省制造业的创新能力、产业结构、信息化水平的缺乏竞争力的问题，大力实施创新驱动发展战略，推动智能制造核心技术攻关和关键零部件研发，推进制造过程智能化升级改造，实现“制造大省”向“制造强省”转变。创新驱动，智能化升级改造需要国际领先水平人才的引进和高等院校实战型工程技术人才培养。我院智能科学与技术专业就是面向广东智能产业的深度融合设置的。其专业实验平台的建设需要针对广东省高端装备、制造过程、工业产品智能化等领域的薄弱环节，以“机器智能”为方向，完善实验教学体系、整合实验教学资源，开设综合性、创新性的实验项目，培养学生实践能力和创新意识。紧密联系企业，针对智能制造关键技术协同创新。培养具有智能系统开发与设计、智能装备的应用与工程管理能力；能在智能装备、智能机器人、智能家居等领域从事智能系统的是开发与设计、应用于维护、运营与管理的“厚基础、强应用、能创新”的高素质工程应用型人才。

1专业实验平台建设思路

面向智能制造专业实验平台的建设，依据《广东省智能制造发展规划（2015-2025年）》中发展智能装备与系统，工业产品、制造流程智能化升级改造的任务，从智能科学与技术知识体系中提取专业发展方向的课程，建立完善专业实践教学体系。以“机器智能”为方向建设人工智能与机器人实验室为核心，以项目、科技竞赛、紧密对接企业协同创新为手段，培养学生能够运用工程基础知识和专业理论知识设计工程实验，分析实际问题的能力，培养学生查询检索资料文献获取知识的能力，培养学生能够综合运用自然科学知识、专业理论知识和技术手段设计系统和过程解决实际问题的能力。通过科技竞赛等活动，培养学生在团队里具有工程组织管理能力、表达能力和人际交往能力。通过与企业的合作，掌握基本创新方法，并让学生具有追求创新的态度和意识，以培养学生的综合素质和能力为重点。立足华软学院电子系电子信息工程嵌入式专业、自动化专业、通信工程专业现有的平台优势，按照“整合、集成、共享、提升”的基本思路，完善支撑体系，优化验教学资源配置，建设一个能够与广东智能产业深度融合的阶梯形层次化实验平台。

2实验平台建设内容

智能科学与技术专业实验实践平台的建设要依据实验教学体系的构建，突出面向智能制造工程实践为特色，按照学生的成长需要，建立阶段化、层次化、模块化的实验教学体系。

2.1专业实践课程体系建设

面向智能制造的智能科学与技术专业定位是以工程应用型人才培养为目标的，是在通识教育基础上的特色专业教育。专业课程体系的建设首先还是以培养学生具有扎实自然科学基础知识，人文社会科学知识和外语应用能力为基础，其次是智能科学与技术专业技术基础课程，如数字系统与逻辑设计、数字信号处理基础、信号与系统、电路分析与电子电路；c语言程序设计与算法分析、数据结构、数据库与操作系统、微机原理与接口、传感器与检测技术等。最后是专业方向类课程，也是专业的核心课程，如制造业基础软件中的嵌入式软件、工业控制系统软件，工业机器人中人工智能技术应用和智能控制技术。主要有知识获取模式识别；数据通信与网络；嵌入式系统移植和驱动开发；嵌入式应用开发；人工智能与神经网络；智能控制技术；机器人学等课程。培养学生具备计算机技术、自动控制技术、智能系统方法、传感信息处理等技术，完成系统集成，并配合专业实践课程体系如图1，完成电子工艺实习、技术基础课程、核心课程的课程设计和综合项目实验，并在工程应用中实施的能力。

2.2实践教学体系建设

依据专业实践课程体系，构建主要包括计算机基础、电路基础、信息与控制基础、嵌入式技术、机器智能系统五大模块开展不同学习阶段层次化的实验教学体系。主要包括基础类、专业实训类、综合创新类。

1）基础类实验注重开设与课堂教学中基本理论相结合的精品实验项目，并逐步提升基础实验课时的比例。从实践中启发引导学生牢固掌握基础理论知识。除此之外，还要注重工作方法和学习方法的能力培养，如收集信息查找资料、制定工作计划步骤、从基础理论到解决实际问题的思路以及独立学习新技术的方法和评估工作结果的方法。培养学生厚实的专业基础知识和能力。

2）专业实训类实验主要以项目教学、案例教学、情景教学方式培养学生利用专业知识及方法独立解决行业领域内的任务和问题并能够评价结果的能力。如智能传感应用项目，人工智能技术实验项目，知识表示与推理项目，计算智能项目，专家系统，多智能体系统；机器人项目，如最小机电系统组成，如何完成对电机的控制；利用单轴或双轴控制平台实现基本搬运装配作业。

3）综合创新类实验注重培养学生从理解问题域开始，获取数据和知识、开发原型智能系统、开发完整智能系统、评估并修订智能系统、到整合和维护智能系统六个阶段构建智能系统。如开展人工智能技术在智能制造中的应用包括产品设计加工、智能生产调度、智能工艺规划、智能机器人、智能测量等；直角坐标机器人实现码垛搬运、多关节串联机器人、弧焊机器人实训等。

4）科技竞赛、与企业协同创新，通过观察记录待智能化升级的工厂生产过程，发现定义问题、提出假设、搜集证据检验假设、发表结果、建构理论等实验过程设计的能力。培养学生掌握基本创新的方法，团队协作管理能力、表达沟通能力等。如嵌入式设计大赛、机器人大赛等科技竞赛；以及针对自动化生产线的嵌入式工业控制系统设计；针对原材料制造企业的集散控制、制造绦屑成应用；针对装备制造企业的敏捷制造、虚拟制造应用；工业机器人在汽车、电子电气、机械加工、船舶制造、食品加工、纺织制造、轻工家电、医药制造等行业的应用。

2实验教学保障

智能科学与技术实验平台建设以人工智能与机器人实验室建设为核心，结合目前学院嵌入式系统实验室、自动控制实验室、传感器技术实验室、通信原理实验室资源，仪器设备共享共建的原则，系统化筹备购置。人工智能机器人实验室主要针对智能系统设计开发和机器人应用，基于计算机系统的人工智能技术学习应用包括人工智能技术在智能制造应用和工业机器人仿真软件ABB Robot Studio。基于“探索者”机器人系统控制实训箱Rino-MRZ02（包含履带机器人、双轮自平衡机器人、5自由度机械臂、6自由度机械臂等）

可以开展的项目有：利用启发式算法、遗传算法、蚁群算法等模糊数学理论对工业产品设计进行性能模拟、运动分析、功能仿真与评价；利用人工神经网络自学习、自组织构造产品加工过程新能参数预测模型。利用模式识别、机器学习、专家系统、多智能体系统进行感知、并对环境的改变进行解读、动作进行规划和决策；利用专家系统、遗传算法、模糊逻辑集中式解决生产调度多目标性、不确定性和高度复杂性的问题，寻求最优规则，提高调度的速度；利用蚁群算法、遗传算法分布式多智能体系统进行问题分解、彼此协商、任务指派、解决冲突。

履带机器人可开展电机控制实验；运动控制实验；HD轨迹控制实验；无线通信实验。双轮自平衡机器人呢可开展自平衡模块实验；倒立摆算法实验；双轮载具运动实验。6自由度双足机器人可开展双足运动控制实验；步态规划实验；双足平衡实验；机构改装实验。5自由度机械臂可开展机械臂运动控制实验；颜色分拣实验。可扩展为8自由度双足机器人、轮腿式机器人等技能提高类课程设计。