郭曉軍

（無(wú)錫市新久揚(yáng)機(jī)械制造有限公司，江蘇 無(wú)錫 214181）

1 智能化技術(shù)概述

智能技術(shù)是伴隨著科技進(jìn)步的高速發(fā)展而產(chǎn)生的一項(xiàng)新的技術(shù)，具有較好的應(yīng)用前景。根據(jù)智能技術(shù)的有效運(yùn)用，能夠動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)設(shè)備的具體步驟，并且在具體監(jiān)管過(guò)程中，相關(guān)人員一旦發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，能夠第一時(shí)間進(jìn)行對(duì)應(yīng)的調(diào)節(jié)工作，確保設(shè)備運(yùn)行中的穩(wěn)定性以及合理化和多功能性，見(jiàn)圖1。智能技術(shù)的應(yīng)用，能夠進(jìn)一步提高機(jī)械自動(dòng)化程度，減少設(shè)備運(yùn)行中成本和提升產(chǎn)品質(zhì)量。智能技術(shù)的運(yùn)用和集成化將有助于企業(yè)整體所采用的基礎(chǔ)技術(shù)能夠全面的提升，從而可以推動(dòng)整個(gè)市場(chǎng)的穩(wěn)步發(fā)展[1]。

圖1 系統(tǒng)構(gòu)成框圖

2 智能化技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

2.1 將系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化

在智能技術(shù)的應(yīng)用環(huán)節(jié)中，根據(jù)與眾不同的自動(dòng)控制系統(tǒng)，能使各系統(tǒng)間的調(diào)整比較方便，操作流程更方便。在智能技術(shù)的應(yīng)用環(huán)節(jié)中，可以和自動(dòng)化技術(shù)的所有系統(tǒng)開(kāi)展溝通交流，檢測(cè)自動(dòng)化技術(shù)以彌補(bǔ)不足，具體可以完善自動(dòng)化技術(shù)，并且可以提升自動(dòng)化技術(shù)控制的高效率。

2.2 能夠?qū)崿F(xiàn)高精度控制

從目前實(shí)際情況看來(lái)，智能技術(shù)與自動(dòng)化技術(shù)的結(jié)合一般能通過(guò)RISC處理芯片和CPU芯片完成。運(yùn)用CPU系統(tǒng)軟件，進(jìn)行一定的實(shí)際操作，在很大程度上提升生產(chǎn)精密度的指標(biāo)以及效率，從而可以完成高效率的生產(chǎn)制造。

3 智能化技術(shù)在機(jī)械工程自動(dòng)化當(dāng)中的應(yīng)用分析

3.1 機(jī)械生產(chǎn)中的應(yīng)用

智能技術(shù)的有效運(yùn)用能夠改善生產(chǎn)方式，突顯生產(chǎn)效率和質(zhì)量。傳統(tǒng)設(shè)備生產(chǎn)需要很多人力物力，生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)工人體力和技術(shù)有著很高的規(guī)定，并且員工工作強(qiáng)度大，操作過(guò)程中很有可能發(fā)生錯(cuò)誤，生產(chǎn)的產(chǎn)品品質(zhì)不符合相關(guān)的規(guī)范。智能化生產(chǎn)一般應(yīng)用設(shè)備開(kāi)展自動(dòng)加工，從而，僅需組裝機(jī)械臂就能在終端設(shè)備上進(jìn)行相應(yīng)的操作，并快速進(jìn)行簡(jiǎn)單產(chǎn)品的生產(chǎn)。

機(jī)械臂抓取梯度算法理論可以給定智能體初始狀態(tài)s1，根據(jù)所處的狀態(tài)在動(dòng)作空間A中選擇動(dòng)作a1，智能體進(jìn)入下一個(gè)狀態(tài)s2，并獲得獎(jiǎng)勵(lì)r1；根據(jù)狀態(tài)s2，繼續(xù)選擇動(dòng)作a2，獲得獎(jiǎng)勵(lì)r2，并進(jìn)入狀態(tài)s3，以此類(lèi)推，直到智能體達(dá)到終止步數(shù)T。將從任意時(shí)間t開(kāi)始到終止?fàn)顟B(tài)這一過(guò)程成為一個(gè)階段（Episode），對(duì)于該階段在時(shí)間t時(shí)所得到的回報(bào)（Return）可以表示為：

其中γ是[0，1）之間的數(shù)，所以γ噪表示離時(shí)間t越遠(yuǎn)，所獲得的獎(jiǎng)勵(lì)對(duì)當(dāng)前的策略影響越小。

在實(shí)際情況下，由于回報(bào)的波動(dòng)較大，所以引入回報(bào)的期望作為狀態(tài)的價(jià)值：

通過(guò)最大化狀態(tài)價(jià)值函數(shù)來(lái)優(yōu)化策略的過(guò)程，策略即智能體的控制規(guī)則，它可以表示為某一狀態(tài)下所能采取的動(dòng)作的概率分布函數(shù)，即：

若期望整個(gè)階段可以達(dá)到獎(jiǎng)勵(lì)最大化，可以通過(guò)智能體選擇在每一狀態(tài)下獎(jiǎng)勵(lì)最大的動(dòng)作來(lái)實(shí)現(xiàn)，由此引入Bellman優(yōu)化方程定義狀態(tài)價(jià)值：

式中pa，s→s表示智能體在狀態(tài)s時(shí)選擇動(dòng)作a后到達(dá)s的概率。

根據(jù)式（4）可以提取出動(dòng)作價(jià)值函數(shù)：

由式（4）和式（5）可以進(jìn)一步推導(dǎo)出：

經(jīng)過(guò)上述計(jì)算可得，機(jī)械臂遷移可以快速到達(dá)固定目標(biāo)位置效果理想，在原基礎(chǔ)上的抓取效率也明顯提高。因此，選用智能化生產(chǎn)方法，生產(chǎn)實(shí)際操作精確性更高一些，并且產(chǎn)品的品質(zhì)可以保證。

3.2 在故障診斷中應(yīng)用

機(jī)械自動(dòng)化的一部分零部件在高溫環(huán)境下生產(chǎn)時(shí)，工業(yè)設(shè)備忽然故障，需要大量的專(zhuān)業(yè)技術(shù)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)故障清除。這時(shí)，專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員在高溫環(huán)境中進(jìn)行故障清除，對(duì)專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員的業(yè)務(wù)能力的要求更高，這時(shí)，若是在故障診斷的過(guò)程當(dāng)中引進(jìn)智能技術(shù)，就能提高故障診斷效率，專(zhuān)業(yè)技術(shù)僅需根據(jù)智能控制系統(tǒng)設(shè)備檢查運(yùn)行情況，見(jiàn)圖2，就可以迅速發(fā)現(xiàn)設(shè)備在哪個(gè)時(shí)期出了問(wèn)題，進(jìn)而省時(shí)省力并提升處理故障診斷的效率。比如：在對(duì)離心泵噪音研究時(shí)，可以采用小波包閾值去噪原理，小波包分解如下：

上式中u（噪）為低通濾波器，v（噪）為高通濾波器，n為分解級(jí)數(shù)。將信號(hào)進(jìn)行n層分解之后再重構(gòu)，重構(gòu)信號(hào)表示如下：

對(duì)采集到的振動(dòng)信號(hào)選用“db4”小波基，進(jìn)行6層小波包分解，再對(duì)信號(hào)進(jìn)行重構(gòu)，從而達(dá)到去除噪聲干擾的目的。小波包閾值去噪步驟主要包括：（1）要根據(jù)振動(dòng)的信號(hào)以及特點(diǎn)要求對(duì)層數(shù)進(jìn)行分解，這次研究將層數(shù)設(shè)置為6層；（2）由于小波的具有正交性以及時(shí)頻緊支撐的優(yōu)點(diǎn)，小波階數(shù)越大小波和信號(hào)的相似度就越大，從而提取到的高頻信號(hào)能力也就越強(qiáng)，相反則會(huì)越小。但較大的小波階數(shù)時(shí)域性變差，因此選擇db4小波作為小波基最為合適；（3選取閾值進(jìn)行降噪，為了保持小波系數(shù)整體性以及連續(xù)好的閾值。

對(duì)比圖2和圖3可以看出，與原始振動(dòng)信號(hào)相比，降噪后信號(hào)的幅值明顯有所減小，而且信號(hào)曲線(xiàn)也更為清晰。圖3基本達(dá)到了預(yù)期效果，這也表明小波包閾值去噪能充分還原信號(hào)。

圖2 振動(dòng)信號(hào)去噪波形圖

圖3 振動(dòng)信號(hào)去噪波形圖

3.3 在檢測(cè)中的應(yīng)用

選用智能檢測(cè)方式，可以確保進(jìn)到市場(chǎng)產(chǎn)品質(zhì)量符合規(guī)定。比如選用智能檢測(cè)技術(shù)，對(duì)汽車(chē)各個(gè)部位進(jìn)行全方位檢驗(yàn)，在設(shè)計(jì)階段主要包括：風(fēng)洞試驗(yàn)，將汽車(chē)放到大大的風(fēng)洞里面“吹”它，并驗(yàn)證外部造型元素在經(jīng)過(guò)高速氣流時(shí)會(huì)產(chǎn)生怎樣的影響。碰撞測(cè)試，海內(nèi)外有各種碰撞測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，中汽研C-NCAP和中保研C-IASI是國(guó)內(nèi)的，歐洲E-NCAP和美國(guó)IIHS是海外主流評(píng)價(jià)體系；發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)試，發(fā)動(dòng)機(jī)有臺(tái)架測(cè)試和整車(chē)測(cè)試，好的發(fā)動(dòng)機(jī)可以適應(yīng)高原、潮濕、高溫、低溫等惡劣環(huán)境；耐久性測(cè)試，比較出名的是“三高測(cè)試”，也就是高溫測(cè)試、高原測(cè)試、高寒測(cè)試，需要在多種極端情況下驗(yàn)證全車(chē)上下兩萬(wàn)多個(gè)零部件的可靠性；整車(chē)NVH測(cè)試，NVH=噪聲Noise+振動(dòng)Vibration+聲振粗糙度Harshness，見(jiàn)表1。

表1 整車(chē)NVH測(cè)試內(nèi)容

4 智能化技術(shù)在機(jī)械工程自動(dòng)化中的發(fā)展趨勢(shì)

4.1 實(shí)現(xiàn)精密化和微型化

在自動(dòng)化機(jī)械發(fā)展過(guò)程中，精密化和微型化的高速發(fā)展愈來(lái)愈獲得重視，但是真正促進(jìn)精密化和微型化發(fā)展的重要因素是納米技術(shù)?，F(xiàn)階段納米技術(shù)已廣泛用于很多領(lǐng)域，因而納米技術(shù)為機(jī)械工程自動(dòng)化精密化和微型化帶來(lái)了更加便捷的前提條件。事實(shí)上，納米技術(shù)在機(jī)械工程自動(dòng)化技術(shù)中的運(yùn)用有許多優(yōu)勢(shì)，有關(guān)專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員務(wù)必提升納米技術(shù)的應(yīng)用，為機(jī)械工程自動(dòng)化技術(shù)提供更大的發(fā)展前景。

4.2 實(shí)現(xiàn)高可視化

智能技術(shù)的完成與應(yīng)用使用了計(jì)算機(jī)圖像基礎(chǔ)理論，有效運(yùn)用它，能夠?qū)崿F(xiàn)科學(xué)合理的工程項(xiàng)目計(jì)算，并且以直觀(guān)地方式表述。當(dāng)代智能技術(shù)的應(yīng)用有廣泛的可視化特點(diǎn)，現(xiàn)階段，該方法已有效用于很多CAD制圖等行業(yè)，并且運(yùn)用的過(guò)程中十分完善，最明顯的一大特點(diǎn)是可以將單獨(dú)抽象化文本表示為圖像處理，給人們帶來(lái)了豐富多樣的信息內(nèi)容，為促進(jìn)工程機(jī)械設(shè)備智能完成帶來(lái)了強(qiáng)有力支撐。除此之外，機(jī)器視覺(jué)與機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的融合技術(shù)具備精準(zhǔn)、高效率、自動(dòng)調(diào)節(jié)的特性，已經(jīng)成為機(jī)器人領(lǐng)域重點(diǎn)的新研究方向，根據(jù)機(jī)器視覺(jué)正確引導(dǎo)目標(biāo)方向的智能化機(jī)械臂將會(huì)是未來(lái)的機(jī)器人自動(dòng)化領(lǐng)域內(nèi)的關(guān)鍵發(fā)展前景之一?？偠灾悄芗夹g(shù)的高度可視化對(duì)促進(jìn)機(jī)械工程市場(chǎng)的發(fā)展起著至關(guān)重要的作用[5]。

4.3 提高智能化技術(shù)的覆蓋范圍

智能技術(shù)在機(jī)械工程自動(dòng)化中的運(yùn)用不但關(guān)系機(jī)械生產(chǎn)率，也關(guān)系產(chǎn)品品質(zhì)。一些機(jī)械設(shè)備在項(xiàng)目自動(dòng)化生產(chǎn)過(guò)程中安全系數(shù)比較低，需要自動(dòng)化技術(shù)替代傳統(tǒng)手工制作，因而，我們應(yīng)該挑選智能技術(shù)的覆蓋面來(lái)促進(jìn)我國(guó)機(jī)械工程自動(dòng)化的高速發(fā)展。智能技術(shù)運(yùn)用前期時(shí)，一般用于機(jī)械工程和采購(gòu)設(shè)備生產(chǎn)調(diào)度。如今自動(dòng)化技術(shù)能夠用于許多繁雜的工作，因此我們堅(jiān)信不久的將來(lái)智能技術(shù)會(huì)遮蓋更多的范疇。因而，需要良好的提升智能技術(shù)的適應(yīng)能力，從而可以充分滿(mǎn)足各種各樣繁雜的應(yīng)用場(chǎng)景。

5 結(jié)語(yǔ)

智能化技術(shù)與機(jī)械工程自動(dòng)化技術(shù)緊密結(jié)合，能夠大大降低機(jī)械設(shè)備制造對(duì)人力成本的需要，與此同時(shí)，提升機(jī)械設(shè)備制造的質(zhì)量和效率，能使公司得到極大的收益。與此同時(shí)，機(jī)器制造帶來(lái)的好處反作用于智能化，加快其提升過(guò)程。因而，智能與機(jī)械工程的融合將很好地推動(dòng)彼此之間的“同頻共振”，從而提升相關(guān)行業(yè)的整體發(fā)展水平。