機(jī)電一體化優(yōu)化改進(jìn)探討論文
1、機(jī)電一體化集成裝配裝置
機(jī)電一體化集成裝配裝置由機(jī)械本體、控制系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、力傳感器系統(tǒng)等組成，其中的電氣控制系統(tǒng)主要包括數(shù)字西門(mén)子840D級(jí)FN-NC數(shù)控系統(tǒng)控制的數(shù)字軸以及兩個(gè)模擬軸。此外840D控制的七個(gè)數(shù)字軸借助自身運(yùn)動(dòng)及力傳感器實(shí)現(xiàn)快速控制及實(shí)時(shí)控制[1]。此外工控機(jī)測(cè)量系統(tǒng)還能夠?qū)崿F(xiàn)調(diào)資機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)控制，以便達(dá)到對(duì)裝配工件的姿態(tài)調(diào)整。所有的裝配工作包括一個(gè)動(dòng)作，即將一個(gè)零件裝配到另一個(gè)零件中，以便完成定位、抓取、移動(dòng)、裝配等多種明顯不同的動(dòng)作。為了實(shí)現(xiàn)這些工作，需要借助電氣系統(tǒng)控制來(lái)實(shí)現(xiàn)。
2、電氣系統(tǒng)優(yōu)化改進(jìn)的指導(dǎo)思想及改進(jìn)思路
機(jī)電一體化集成裝配裝置在研制出來(lái)后，經(jīng)過(guò)功能性試驗(yàn)證明裝配裝置達(dá)到相關(guān)的要求，然而受裝配產(chǎn)品特殊性的影響，有必要對(duì)電氣系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化及改進(jìn)。在優(yōu)化及改進(jìn)的指導(dǎo)思想及改進(jìn)思路上，需要保持裝置原有的功能，并且適當(dāng)簡(jiǎn)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，使得各個(gè)硬件結(jié)構(gòu)更為緊湊，控制起來(lái)更加簡(jiǎn)便。此外在電氣控制的電路結(jié)構(gòu)上，還可以適當(dāng)?shù)慕档皖~定電流設(shè)計(jì)或冗余設(shè)計(jì)，增加一些故障檢測(cè)及報(bào)警信息設(shè)備，這樣可以提高整個(gè)電路的安全性。優(yōu)化后的集成裝配系統(tǒng)，將繁瑣的兩套數(shù)控系統(tǒng)簡(jiǎn)化為一套數(shù)控系統(tǒng)，這樣可以大大降低應(yīng)用軟件的開(kāi)發(fā)難度，以使整個(gè)工藝程序靈活性提升，并且還可以有效避免兩套數(shù)控系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)隱患。
3、電氣系統(tǒng)優(yōu)化及改進(jìn)
3.1 冗余設(shè)計(jì)。
在集成裝配裝置中，對(duì)氣動(dòng)手爪張開(kāi)及閉合采取工作冗余設(shè)計(jì)，這樣主要是為了提高真空吸具工作的可靠性及裝配的安全性。為了避免出現(xiàn)誤抓動(dòng)作，氣動(dòng)手爪在不應(yīng)該閉合的時(shí)候不應(yīng)做出閉合動(dòng)作，因此針對(duì)每一個(gè)動(dòng)作的輸出信號(hào)控制采取混合并聯(lián)冗余設(shè)計(jì)，并且觸電控制電路可采取串-并聯(lián)設(shè)計(jì)[2]。同時(shí)對(duì)這些電路還應(yīng)設(shè)置信號(hào)檢測(cè)電路，以便使各個(gè)指令信號(hào)都各個(gè)信號(hào)指令都能夠得到反饋。
3.2 抗干擾設(shè)計(jì)。
機(jī)電一體化電氣系統(tǒng)中，包括了高電壓及大電流的電氣設(shè)備，這些設(shè)備就是指強(qiáng)電設(shè)備。此外系統(tǒng)中還有低電壓、小電流控制設(shè)備，這些設(shè)備就是弱電設(shè)備。強(qiáng)電設(shè)備產(chǎn)生的電磁噪聲往往會(huì)對(duì)弱電設(shè)備造成非常大的干擾，此外弱電設(shè)備之間也會(huì)相互干擾。因此可見(jiàn)，在電氣系統(tǒng)的優(yōu)化及改進(jìn)上，要加入抗干擾設(shè)計(jì)，具體可以運(yùn)用以下幾種抗干擾設(shè)計(jì)技術(shù)。第一是屏蔽技術(shù)，屏蔽技術(shù)能夠有效抑制電磁噪聲在空間上的傳播，以便隔斷自身信號(hào)對(duì)別的信號(hào)產(chǎn)生干擾。第二是接地技術(shù)，其中“地”主要為電力提供一個(gè)參考電位，使得系統(tǒng)中的電流能夠通過(guò)“地線”與“地平面”構(gòu)成電流回路。在裝置中，設(shè)計(jì)了保護(hù)地線、工作地線以及屏蔽接地。第三是濾波技術(shù)，濾波器主要是由電感、電容、電阻等構(gòu)成，這樣可以使不需要的頻率進(jìn)行傳播，以便減少通過(guò)濾波器的頻率及通帶，并且有效抑制電網(wǎng)系統(tǒng)產(chǎn)生的電磁噪聲以及對(duì)控制系統(tǒng)的影響。此外，濾波技術(shù)還能夠抑制電氣系統(tǒng)中弱電器件的相互干擾。
3.3 熱設(shè)計(jì)。
集成裝置的電子元件選用的材料有一定的溫度極限，如果超過(guò)這一極限，電氣元件的物理性能會(huì)發(fā)生較大的變化，使得電子元器件不能夠發(fā)揮它的預(yù)期作用[3]。元器件還能夠在額定溫度下持續(xù)長(zhǎng)時(shí)間的工作，因此需要統(tǒng)計(jì)不同溫度下元器件的.故障率。一般情況下，在高溫以及低溫條件下，元器件及電纜容易發(fā)生故障，半導(dǎo)體元器件故障率往往會(huì)隨著溫度的上升而增加，相應(yīng)的電性能參數(shù)如耐壓值、放大倍數(shù)及允許功率都應(yīng)為溫度函數(shù)。在集成裝置中數(shù)控系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、邏輯控制器等模塊化的結(jié)構(gòu)都包含大量電子元器件。模塊中的電氣元器件在工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，雖然系統(tǒng)中安裝了冷卻風(fēng)扇以及空氣對(duì)流散熱孔，但是由于控制柜位于一個(gè)封閉的環(huán)境中，這些冷卻分散并不能將模塊中的溫度及時(shí)排除。所以基于該原因，在進(jìn)行控制柜及操作臺(tái)熱設(shè)計(jì)中，采取空調(diào)冷卻的方式，使得控制柜的溫度適中維持在一個(gè)合適的溫度。
4、結(jié)語(yǔ)
總之，機(jī)電一體化集成裝配裝置的質(zhì)量及安全性要想得到提升，就應(yīng)該對(duì)相應(yīng)的電氣系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化以及改進(jìn)。具體優(yōu)化及改進(jìn)中，應(yīng)參照相應(yīng)的指導(dǎo)思想及改進(jìn)思路，進(jìn)行冗余設(shè)計(jì)、抗干擾設(shè)計(jì)、熱設(shè)計(jì)，以便使優(yōu)化后的集成裝置裝配系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)化、緊湊，使得控制過(guò)程得到簡(jiǎn)化，這樣不但能夠降低電氣控制系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)難度，還能夠使產(chǎn)品的可靠性及安全性得到大大提升。
參考文獻(xiàn)：
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