4、纺织机械机电一体化的发展方向
4.1智能化:智能化是21世纪机电一体化技术发展的一个重要发展方向。这里所说的“智能化”是对机器行为的描述,是在控制理论的基础上,吸收人工智能、运筹学、计算机科学、模糊数学、心理学、生理学和混沌动力学等新思想、新方法,模拟人类智能,使它具有判断推理、逻辑思维、自主决策等能力,具有自学习,自适应,自组织的特点。
4.2模块化:模块化具有标准机械接口、电气接口、动力接口、环境接口的机电一体化产品单元是一项十分复杂但又是非常重要的事。如研制集减速、智能调速、电机于一体的动力单元,具有视觉、图像处理、识别和测距等功能的控制单元,以及各种能完成典型操作的机械装置。这样,可利用标准单元迅速开发出新产品,同时也可以扩大生产规模。这需要制定各项标准,以便各部件、单元的匹配和接口网络化:现场总线和局域网技术已成大势,机电一体化产品无疑朝着网络化方向发展。
4.3微型化:微型化兴起于20世纪80年代末,指的是机电一体化向微型机器和微观领域发展的趋势,称其为微电子机械系统(MEMS),泛指几何尺寸不超过1cm3的机电一体化产品,并向微米、纳米级发展。微机电一体化产品体积小 、耗能少、运动灵活。
4.4绿色化:绿色化是时代的趋势。绿色产品在其设计、制造、使用和销毁的生命过程中,符合特定的环境保护和人类健康的要求,对生态环境无害或危害极少,资源利用率极高。设计绿色的机电一体化产品,具有远大的发展前途。机电一体化产品的绿色化主要是指,使用时不污染生态环境,报废后能回收利用。
4.5系统化:系统化的表现特征之一就是系统体系结构进一步采用开放式和模式化的总线结构。系统可以灵活组态,进行任意剪裁和组合,同时寻求实现多子系统协调控制和综合管理。
4.6人格化:机电一体化注重产品与人的关系,机电一体化的人格化有两层含义。一层是,机电一体化产品的最终使用对象是人,如何赋予机电一体化产品人的智能、情感、人性显得越来越重要,高层境界就是人机一体化。另一层是模仿生物机理,研制各种机电一体化产品。
现代纺织机械是以纺织工艺为目标,以机械为基础,以电子信息技术为核心的多学科融合的机电一体化系统。机电一体化技术成为纺机发展的主导技术,电子信息技术成为推动纺机机电一体化的发展的核心技术,电子技术的进步带动纺机技术的更新周期缩短,性能提高,成本降低,可靠性增强。
4.7自动络筒机技术发展完全符合下列规律:从产生到正式形成商品需要十年以上,更新换代需要五到十年以上。
例:Schlafhorst自1962年发明自动络筒机以来,从1977年以来每十年更新一代:
1977年推出Autoconer138 1987年推出Autoconer238(基于独立络筒锭) 1997年推出Autoconer338(基于传感器,模块化使其在整个成熟期也不断 在更新功能提高附加值) 2007年推出Autoconer5 (基于智能模块,更快、更有效、更智能、更可靠、更好)。
真正对一个行业有重大影响的颠覆性技术一般需要10年以上的研究,只做短平快的开发研究很难成为行业的领头羊。
4.8纺织机械是一个复杂的机电结合系统,而传动部分(包括机械/电气)正是机电结合的关键和突破口,所以在运动控制技术与纺织机械融合以后,纺织机械机电一体化的进化大大加快了。
第一次跨跃:采用电机独立驱动取代机械主轴传动链,使传统纺织机械的机械结构发生了本质的变化,从整体化结构转变为模块化结构,纺织机械实现了基本机电一体化(即相当于我国目前新型纺织机械的机电一体化水准)。模块化为柔性化、智能化打下了基础,不但机械简化、可靠性提高、成本降低、生产速度提高,而且从概念上开始改变了传统纺织机械的开发理念、模式和方法,加快了纺织机械产品的更新周期。
第二次跨跃:现代纺织机械进一步融合机器视觉技术,直接驱动技术和智能控制技术形成智能化工艺模块,进入高度的机电一体化,为下一步只能化工厂奠定了基础。
4.9独立驱动分布控制取代机械长轴------无轴化已广泛采用。一般控制为:
(1)主/从结构。
以一台的输出转速输出作从电机的速度给定或转矩,稳定时的同步比性能能好,但在启动和负载扰动时同步误差大
(2)等状态耦合控制。
各轴之间的速度协调由同步系数决定,控制器采用同一给定速度,结构简单,启动时无速度滞后,跟踪性能好,如何合理耦合需要经验,如虚拟主轴。 |