4、紡織機(jī)械機(jī)電一體化的發(fā)展方向
4.1智能化:智能化是21世紀(jì)機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要發(fā)展方向。這里所說的“智能化”是對機(jī)器行為的描述,是在控制理論的基礎(chǔ)上,吸收人工智能、運(yùn)籌學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、模糊數(shù)學(xué)、心理學(xué)、生理學(xué)和混沌動(dòng)力學(xué)等新思想、新方法,模擬人類智能,使它具有判斷推理、邏輯思維、自主決策等能力,具有自學(xué)習(xí),自適應(yīng),自組織的特點(diǎn)。
4.2模塊化:模塊化具有標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械接口、電氣接口、動(dòng)力接口、環(huán)境接口的機(jī)電一體化產(chǎn)品單元是一項(xiàng)十分復(fù)雜但又是非常重要的事。如研制集減速、智能調(diào)速、電機(jī)于一體的動(dòng)力單元,具有視覺、圖像處理、識別和測距等功能的控制單元,以及各種能完成典型操作的機(jī)械裝置。這樣,可利用標(biāo)準(zhǔn)單元迅速開發(fā)出新產(chǎn)品,同時(shí)也可以擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模。這需要制定各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn),以便各部件、單元的匹配和接口網(wǎng)絡(luò)化:現(xiàn)場總線和局域網(wǎng)技術(shù)已成大勢,機(jī)電一體化產(chǎn)品無疑朝著網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。
4.3微型化:微型化興起于20世紀(jì)80年代末,指的是機(jī)電一體化向微型機(jī)器和微觀領(lǐng)域發(fā)展的趨勢,稱其為微電子機(jī)械系統(tǒng)(MEMS),泛指幾何尺寸不超過1cm3的機(jī)電一體化產(chǎn)品,并向微米、納米級發(fā)展。微機(jī)電一體化產(chǎn)品體積小 、耗能少、運(yùn)動(dòng)靈活。
4.4綠色化:綠色化是時(shí)代的趨勢。綠色產(chǎn)品在其設(shè)計(jì)、制造、使用和銷毀的生命過程中,符合特定的環(huán)境保護(hù)和人類健康的要求,對生態(tài)環(huán)境無害或危害極少,資源利用率極高。設(shè)計(jì)綠色的機(jī)電一體化產(chǎn)品,具有遠(yuǎn)大的發(fā)展前途。機(jī)電一體化產(chǎn)品的綠色化主要是指,使用時(shí)不污染生態(tài)環(huán)境,報(bào)廢后能回收利用。
4.5系統(tǒng)化:系統(tǒng)化的表現(xiàn)特征之一就是系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)進(jìn)一步采用開放式和模式化的總線結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)可以靈活組態(tài),進(jìn)行任意剪裁和組合,同時(shí)尋求實(shí)現(xiàn)多子系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制和綜合管理。
4.6人格化:機(jī)電一體化注重產(chǎn)品與人的關(guān)系,機(jī)電一體化的人格化有兩層含義。一層是,機(jī)電一體化產(chǎn)品的最終使用對象是人,如何賦予機(jī)電一體化產(chǎn)品人的智能、情感、人性顯得越來越重要,高層境界就是人機(jī)一體化。另一層是模仿生物機(jī)理,研制各種機(jī)電一體化產(chǎn)品。
現(xiàn)代紡織機(jī)械是以紡織工藝為目標(biāo),以機(jī)械為基礎(chǔ),以電子信息技術(shù)為核心的多學(xué)科融合的機(jī)電一體化系統(tǒng)。機(jī)電一體化技術(shù)成為紡機(jī)發(fā)展的主導(dǎo)技術(shù),電子信息技術(shù)成為推動(dòng)紡機(jī)機(jī)電一體化的發(fā)展的核心技術(shù),電子技術(shù)的進(jìn)步帶動(dòng)紡機(jī)技術(shù)的更新周期縮短,性能提高,成本降低,可靠性增強(qiáng)。

4.7自動(dòng)絡(luò)筒機(jī)技術(shù)發(fā)展完全符合下列規(guī)律:從產(chǎn)生到正式形成商品需要十年以上,更新?lián)Q代需要五到十年以上。
例:Schlafhorst自1962年發(fā)明自動(dòng)絡(luò)筒機(jī)以來,從1977年以來每十年更新一代:
1977年推出Autoconer138 1987年推出Autoconer238(基于獨(dú)立絡(luò)筒錠) 1997年推出Autoconer338(基于傳感器,模塊化使其在整個(gè)成熟期也不斷 在更新功能提高附加值) 2007年推出Autoconer5 (基于智能模塊,更快、更有效、更智能、更可靠、更好)。
真正對一個(gè)行業(yè)有重大影響的顛覆性技術(shù)一般需要10年以上的研究,只做短平快的開發(fā)研究很難成為行業(yè)的領(lǐng)頭羊。
4.8紡織機(jī)械是一個(gè)復(fù)雜的機(jī)電結(jié)合系統(tǒng),而傳動(dòng)部分(包括機(jī)械/電氣)正是機(jī)電結(jié)合的關(guān)鍵和突破口,所以在運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)與紡織機(jī)械融合以后,紡織機(jī)械機(jī)電一體化的進(jìn)化大大加快了。
第一次跨躍:采用電機(jī)獨(dú)立驅(qū)動(dòng)取代機(jī)械主軸傳動(dòng)鏈,使傳統(tǒng)紡織機(jī)械的機(jī)械結(jié)構(gòu)發(fā)生了本質(zhì)的變化,從整體化結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)槟K化結(jié)構(gòu),紡織機(jī)械實(shí)現(xiàn)了基本機(jī)電一體化(即相當(dāng)于我國目前新型紡織機(jī)械的機(jī)電一體化水準(zhǔn))。模塊化為柔性化、智能化打下了基礎(chǔ),不但機(jī)械簡化、可靠性提高、成本降低、生產(chǎn)速度提高,而且從概念上開始改變了傳統(tǒng)紡織機(jī)械的開發(fā)理念、模式和方法,加快了紡織機(jī)械產(chǎn)品的更新周期。
第二次跨躍:現(xiàn)代紡織機(jī)械進(jìn)一步融合機(jī)器視覺技術(shù),直接驅(qū)動(dòng)技術(shù)和智能控制技術(shù)形成智能化工藝模塊,進(jìn)入高度的機(jī)電一體化,為下一步只能化工廠奠定了基礎(chǔ)。
4.9獨(dú)立驅(qū)動(dòng)分布控制取代機(jī)械長軸------無軸化已廣泛采用。一般控制為:
(1)主/從結(jié)構(gòu)。
以一臺(tái)的輸出轉(zhuǎn)速輸出作從電機(jī)的速度給定或轉(zhuǎn)矩,穩(wěn)定時(shí)的同步比性能能好,但在啟動(dòng)和負(fù)載擾動(dòng)時(shí)同步誤差大
(2)等狀態(tài)耦合控制。
各軸之間的速度協(xié)調(diào)由同步系數(shù)決定,控制器采用同一給定速度,結(jié)構(gòu)簡單,啟動(dòng)時(shí)無速度滯后,跟蹤性能好,如何合理耦合需要經(jīng)驗(yàn),如虛擬主軸。 |