探讨机电一体化数控技术在机械制造中的应用

摘要：以机电一体化数控技术（以下简称为“机电数控技术”）为视角，分析了机械生产中机电数控技术应用的要求：生产数据精确性、生产过程高效性等；给出了机械生产融合机电数控技术的用法：建立生产框架、搭建数据系统等；从传感技术、柔性生产方面，探索了机械生产融合机电数控技术的实践应用；以智能生产机械臂拣选臂为例，给出系统设计方案，以此逐步增强机电数控技术的智慧性，助力机械制造产业智能化发展。

关键词：机电一体化；数控技术；数据；机器人
探讨机电一体化数控技术在机械制造中的应用
⊙ 薛梅（四川中医药高等专科学校，四川绵阳 621000）
□ 作者简介：薛梅女士（1981.5-），汉族，研究生，中级讲师，研究方向：机电一体化。

机电数控技术含有多个组成部分，具体包括传感器、自动生产系统等，机电数控技术的运行，成功地优化了机械制造体系。

在可编辑程序的支持下，精确计算生产数据，有效控制生产时间，保证机械制造质量。

1 机械生产中机电数控技术应用的要求
1.1精确生产
在机械生产期间，使用机电数控技术，能够保证生产各个环节的精确性，减少生产失误。

在整体制造流程中，可借助数控技术，精确调整各项参数，显著增强产业加工的精确性
[1]。

1.2高效生产
在实际机械制造期间，给出的机械生产方案，需在特定
时间范围内进行。

在确切的生产计划、生产时间范围内，保证各项生产任务按时进行。

1.3工序衔接
机械生产单位在全新的管理引导下，需保证各类部件生产工序处于有效衔接状态。

各类部件组装工作可采取连续组装形式，组装期间应确定各类部件的位置，再进行精确组装，以此减少组装时间。

在工序衔接时，尽量同步生产各类部件，以此缩短整体生产消耗的时间。

2 机械生产融合机电数控技术的用法
2.1建立生产框架
机电数控技术共有两个分支程序的生产功能。

其一，主控系统的管理级别较高，能够全面监控各个分支系统的运行工况，有效把控各工序的生产过程。

其二，分控系统，会自主汇总生产数据，反馈至数据显示层。

在主、分两个控制程序的相互协作下，逐步增强机械制造系统的智能性。

此系统运行期间，员工能够深入分析加工产品、零部件的生产方案，积极应对各类问题，提升加工方案的全面性。

在系统内导入零件设计方案后，技术人员可运行主控程序，分析各类生产数据设计的合理性，采取区域智控指令的形式，有效优化生产体系，保证生产参数控制的精确性。

在分支程序运行期间，需要深度分析主控系统的各类数据，给出有效的优化处理方法，保证工艺参数设计的精确性[2]。

2.2搭建数据系统
在获取生产资料前，机械制造管理者要全面考虑参与生产的零件、装备等资源，给出合理的系统优化处理。

当前，众多单位已经更新了加工设施，成功引入机电数控技术。

而各个生产系统采集的数据资料，主要是依赖于人工填写，为此，需全面反馈数据分析内容，保证生产数据设定的精确性。

运行分支系统，填写各类生产数据，将其导入主控程序中，以此综合反馈机械制造的过程，便于管理者及时排查生产问题，从中梳理干扰生产速度的各类条件，逐步提高生产能效。

2.3创建数据分析程序
在机械制造期间，数据分析尤为关键。

其一，建立数据对比程序。

在数据对比期间，排查各类生产数据的差别，以此
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第45卷第1期 2024年1月
制三种系统，具有专业的自动生产能力。

柔性制造程序含有若干个柔性生产程序，依照制造产品、生产环境、生产任务等要素，给出优化措施，高效应对多样性、大量的生产任务。

加工系统内引入了多样性生产加工设施，包括数控机床、加工系统等。

物料管理系统主要负责物料运送、物料存储。

信息控制程序是借助信息技术，全面监管生产加工流程，给出明确的生产计划，动态监管加工流程，保证信息发送质量，动态反馈信息处理结果，全面管理生产数据。

3.4自动化生产
智能制造体系内融合机电数控技术，主要是借助其自动生产能力，高效落实各项自动生产任务，自动调控各项生产数据。

自动机械设施是借助电子技术，全面监管生产流程，建立极具智慧性的生产体系。

在无人监管条件下，依照生产流程，运行各类生产指令，持续增加制造数量，达到自动控制生产过程的效果。

自动生产技术能够全面监测生产流程，动态跟进生产数据，深入分析生产方案的不足，排查自动生产的问题，给出可行的改进方案，以此切实缩短生产所需的时间，高效落实各项生产任务。

3.5智能机器人
智能机器人内整合了各类机电数控技术，汇聚了众多核心知识内容，具体包括仿真生产、传感器信息整合、机械生产等。

智能机器人是依照人的思维、行为特点，进行模仿生产，有效甄别系统数据，参照实际生产条件，调整生产方案，完成各项生产任务。

使用智能机器人进行机械生产时，能够降低人们的机械生产压力，显著提高生产能效。

智能机器人在功能完好、无故障的情况下，可进行24小时持续性生产。

当生产任务量较大时，智能机器人表现出较高的生产能力，可快速完成生产任务。

4 智能生产机械臂拣选系统应用分析
4.1关键技术
4.1.1ROS机器人开发平台
借助智能机器人程序的开发平台（以下简称为“ROS”），有效整合各类工具、数据库、系统协议。

采取抽象封装的形式开发生产智能生产机器人。

各类机器人，装设的传感器具有一定差异性。

ROS系统可使用相同通信技术进行程序调用。

ROS能够有效调整机器人的生产任务，给出对应的生产行为控制方法。

4.1.2数字孪生技术
准确掌握生产动态。

其二，借助控制程序传出的指令，依照控制内容合理调节生产方案。

其三，创建中央处理程序。

借助各类数据模型，全面分析实际采集的信号，对照当前生产工艺，给出数据分析结果。

3 机械生产融合机电数控技术的实践应用
3.1传感技术
在机电数控技术中，传感技术占据较为关键的地位。

传感技术表现出生产精准性、信息感知敏感性等特点。

在制造生产期间，应尽可能地减少信号干扰作用。

在实际使用传感技术期间，可搭建传感器网络体系。

在网络内借助现代信息技术，有效收集各类生产资料，合理划分数据类型，以此动态传输各类生产资料。

在新技术引入视域下，成功更新了传感器，利用传感器较强的信息感知能力、系统编程能力，保证信息感知、信息处理、信息交互的有效性，有效测定环境信息，准确甄别信号类型，给出必要的信号处理，保证系统控制质量，制定可行的决策方案。

如表1所示，是某单位检测压力传感器功能的结果。

实际运行期间，此传感器反馈信号的时间为385 ms，系统反应速度较快，能够动态反馈压力传感数据。

在压力传感器的支持下，管理者可结合生产条件，动态调整制造方案。

3.2数控技术
数控技术成功整合了计算机、智能通信、制造控制等，能够显著提高生产制造能效，具体包括数控机床、数控程序、外部技术。

其中，数控机床的组成含有多种类型的设备，比如加工设备、工艺控制程序等。

数控系统含有：生产控制程序、位置识别程序等。

外部技术含有：工具、编程等。

数控技术融合智能生产后，能够显著增强机械制造的精确性。

借助专用设备、自控程序，保证机械制造精确性，有效消除生产误差，间接增强加工质量。

采取分钟自主生产技术，有效增强加工能效，显著提高加工效率。

合理编辑数控方案，能够有效制定各类加工方案，精确调整生产参数。

数据控制表现出较强的机械生产适应性，能够有效控制制造时间，优化制造成本[3]。

3.3柔性制造
柔性生产程序成功整合了数据处理、物料管理、信息控
表1 压力传感器的测定结果
传感器压力/kPa
2.5
7
0.8
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Jan., 2024 Vol.45, No.1
China Pulp & Paper Industry
数字孪生模型内含有实物空间的传感器、自动生产程序，虚拟空间有数据分析、数据优化等各个模块。

（1）创建生产模型。

整合生产所需的各类数据资料，明确生产所需的传感器类型。

（2）数据传输。

网络传输技术的更新，是应用数字孪生技术的主要条件。

高效、平稳的数据传输过程，成功建立了物理、虚拟两个空间的数据对接机制。

（3）数据聚合。

针对数据给出有效处理，便于开展数据分析。

（4）数据分析。

借助算法模拟、数据更新等方法，给出更优的生产方案。

4.2系统整体设计
如图1所示，是机械臂拣选系统的架构图。

4.3控制系统设计
（1）机械臂操控系统的运行须依照机械生产需求，作出物料拣选动作。

（2）获取各类传感器反馈的数据，依照功能需求确定拣选目标的位置，依照图像处理技术准确判定物料类型，获取6D 位姿态数据，获取物料区情况。

结合R O S接口给出可行的机械臂操控方案[4]。

（3）依照物料拣选方案，给出最优的路径规划。

将最优方案传送给控制器，执行物料拣选任务。

（4）控制系统内整合了各类功能模块的数据处理方法，从数据状态、生产进度等方面，给出数据反馈。

4.4感知系统设计
（1）生产场景。

合理规划各类传感器、拣选程序的安装位置。

（2）数据感知与生产监控。

借助各类传感器设施建立感知系统，及时获取生产需求，动态更新物料位置信息。

（3）物料位置判定。

感知程序依照生产物料的需求，反馈各类材料的坐标位置、外形姿态等各类数据。

（4）机械臂系统运行。

其一，全面扫描物料区的二维码信息，生成物料分布图。

其二，各类物料扫描完成，执行物料拣选任务。

在拣选期间，如有管理者发出“退出”指令，暂停物料拣选任务。

其三，进入物料拣选流程后，全面检测物料区的各类物品，判断其位置信息与分布图的一致性。

如有位置信息偏差问题，及时更正。

4.5机械制造应用效果
如表2所示，是机械臂物料拣选系统的运行情况。

运行机械臂物料拣选系统期间，拣选各类物料的视觉判断时间介于0.156 s至0.182 s以内，抓取放置时间处于5.85 s至7.02 s之间，显著提高了物料拣选效率。

5结论
综上所述，机电数控技术表现出较高的生产智慧性，会依据机械制造的实际需求，自动更新各项制造数据，制定最优的生产方案，保证制造参数设计的精确性，缩短机械制造的整体时间。

在运行机械臂物料拣选系统期间，能够从视觉判断、物料抓取两个方面，有效控制系统运行时间，保证物料拣选正确，以此切实提高机械制造的整体能效。

参考文献
[1]汪小海.机电一体化技术在机械设计制造中的应用探讨[J].模具
制造,2023,23(09):199-201.
[2]徐明阳,吕东启.机电一体化数控技术在机械工程中的应用[J].电
子技术,2023,52(07):224-225.
[3]沈阳.机电一体化技术在机械设计制造中的应用研究[J].时代汽
车,2023,(10):128-130.
[4]郭箫玥.机电一体化数控技术的应用现状与前景研究[J].造纸装
备及材料,2023,52(02):120-122.
图1 机械臂拣选系统的架构图
表2 机械臂物料拣选系统的运行情况
12 24 45
5.85
4.32
7.02
0.156
0.168
0.182
拣选成功
拣选成功
拣选成功
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