煤礦機(jī)械中機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用

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1關(guān)于機(jī)電一體化技術(shù)

1.1我國(guó)機(jī)電一體化技術(shù)研究歷程

從過(guò)去幾十年的研究歷史可以看出，我們可以把機(jī)電一體化技術(shù)的研究在我國(guó)分為四個(gè)階段：上世紀(jì)六十年代以前，由于中國(guó)的內(nèi)部問(wèn)題以及戰(zhàn)爭(zhēng)，促使煤礦機(jī)械和電子技術(shù)的集成處理系統(tǒng)，這也體現(xiàn)出我們國(guó)家在這個(gè)問(wèn)題上的機(jī)電一體化產(chǎn)品發(fā)展，在很大程度上是自我發(fā)展的水平，這也導(dǎo)致了我國(guó)發(fā)展自己的技術(shù)限制，已開(kāi)發(fā)成功的產(chǎn)品難以獲得大范圍，導(dǎo)致下一個(gè)努力工作得到進(jìn)一步發(fā)展；七十年代初，受到世界飛速的傳播與發(fā)展，計(jì)算機(jī)通信控制技術(shù)為中國(guó)的機(jī)電一體化產(chǎn)品的發(fā)展提供了良好的外部技術(shù)基礎(chǔ)。例如，技術(shù)的發(fā)展和國(guó)際大規(guī)模集成電路，計(jì)算機(jī)，研究我國(guó)機(jī)電一體化技術(shù)以外部物質(zhì)條件。第三階段始于九十年代初，由于光學(xué)技術(shù)的滲透，微加工技術(shù)，新型機(jī)電一體化技術(shù)越來(lái)越多地開(kāi)始出現(xiàn)，最后的決定機(jī)電一體化技術(shù)是向智能化方向發(fā)展。

1.2機(jī)電一體化技術(shù)概述

目前最先進(jìn)的機(jī)電一體化技術(shù)功能對(duì)比傳統(tǒng)機(jī)電技術(shù)最大的特點(diǎn)是極大地加強(qiáng)了控制系統(tǒng)，以主菜單與機(jī)電一體化相結(jié)合以及源函數(shù)為基礎(chǔ)，利用高端智能軟件技術(shù)和微電子技術(shù)，引進(jìn)多個(gè)相互融合、相互滲透的領(lǐng)域，以此新興機(jī)電一體化注入新的活力。但在這一過(guò)程中，也可能面臨多項(xiàng)技術(shù)的簡(jiǎn)單的、不集中的相加，這也給當(dāng)前機(jī)電一體化增加了不少困難。研究發(fā)現(xiàn)，機(jī)電一體化技術(shù)在信息、計(jì)算機(jī)、煤礦機(jī)械加工、微電子技術(shù)等領(lǐng)域中可以尋求到最佳匹配?，F(xiàn)在的機(jī)電一體化產(chǎn)品的發(fā)展是一個(gè)系統(tǒng)———智能化和小型化，以此達(dá)到煤礦機(jī)械加工與機(jī)電一體化技術(shù)能夠共同操作，極大地滿足了煤礦安全生產(chǎn)的需求、有效降低勞動(dòng)緊張程度，并提高最終救援人員的安全度，極大地保護(hù)了礦區(qū)原生態(tài)環(huán)境，以此達(dá)到降低生產(chǎn)能耗的目的，使機(jī)電一體化得到長(zhǎng)期有效穩(wěn)定的發(fā)展。

1.3煤礦機(jī)械加工中機(jī)電一體化產(chǎn)品

伴隨著全球資源日益緊缺，各國(guó)對(duì)能源問(wèn)題的越來(lái)越關(guān)注，煤礦作為我國(guó)戰(zhàn)略資源不可或缺的成員，其開(kāi)采的重要性可見(jiàn)一斑。如今，伴隨著越來(lái)越先進(jìn)的機(jī)電一體化產(chǎn)品應(yīng)用到煤礦機(jī)械加工中來(lái)，煤礦企業(yè)的開(kāi)采效益越來(lái)越高。如今，以計(jì)算機(jī)控制為主的國(guó)產(chǎn)供電設(shè)備、提升機(jī)、電牽引采煤機(jī)、掘進(jìn)機(jī)和輸送機(jī)等煤礦機(jī)械加工都具備了全程監(jiān)控、自動(dòng)報(bào)警、圖景掃描、信息控制等先進(jìn)功能。這使得在我國(guó)的煤礦機(jī)械加工管理工作中，機(jī)電一體化產(chǎn)品的應(yīng)用尤為廣泛，也確保了煤礦開(kāi)采工作中的高安全性、高效益性與高技術(shù)性。

2煤礦機(jī)械產(chǎn)品的機(jī)電一體化與生產(chǎn)流程的協(xié)同策略

機(jī)電一體化策略的主要內(nèi)容有：其一、關(guān)系型產(chǎn)品模型；其二、與關(guān)系型產(chǎn)品模型相匹配的產(chǎn)品信息管理系統(tǒng)；其三、以實(shí)例推理為基礎(chǔ)的智能技術(shù)。三方面是機(jī)電一體化策略的重要手段。以企業(yè)原有產(chǎn)品作為開(kāi)發(fā)對(duì)象，開(kāi)拓思路，對(duì)其進(jìn)行重新改造與設(shè)計(jì)，充分重視與利用企業(yè)可再生的信息資源，提高交貨效率及產(chǎn)品質(zhì)量，節(jié)約成本的同時(shí)，增加了產(chǎn)品的環(huán)保性。企業(yè)想要在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中立于不敗之地，就需要在機(jī)電一體化中積極尋求方法。

2.1零件分類及其變型模式

受制作成本限制，一般在定制煤礦機(jī)械產(chǎn)品零件事都是批量生產(chǎn)的，所以，首先應(yīng)保證零件資源特性，其次要考慮不同客戶的不同需求，對(duì)不同要求的零件進(jìn)行單獨(dú)處理。煤礦機(jī)械產(chǎn)品一般由標(biāo)準(zhǔn)件、通用件與定制件三類組成零件。機(jī)電一體化的模式受不同類型零件的影響其功能會(huì)產(chǎn)生差異。需要特別說(shuō)明的是，在煤礦機(jī)械產(chǎn)品的機(jī)電一體化階段，首先應(yīng)該保證通用件的變型是根據(jù)已有實(shí)例做出的取代變形模型，當(dāng)該模型已經(jīng)不具備重用條件或是達(dá)不到變型所需要的條件時(shí)，零件變型主模型就必須通過(guò)參數(shù)化變型得到滿足煤礦機(jī)械產(chǎn)品定制的需求。

2.2利用AutoCAD軟件操作系統(tǒng)作為快速實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化產(chǎn)品信息的輔助工具

AutoCAD是指計(jì)算機(jī)的輔助設(shè)計(jì)，是設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)過(guò)程中利用計(jì)算機(jī)技術(shù)或其他輔助設(shè)備幫助設(shè)計(jì)師工作時(shí)使用，使用它的畫(huà)，抬高的過(guò)程，可以很簡(jiǎn)單按照各部分的大小、模式進(jìn)行繪圖，最終依據(jù)準(zhǔn)確的命令完成煤礦機(jī)械的設(shè)計(jì)。由平面和高程AutoCAD繪制，在圖紙中，利用軟件充分表述設(shè)計(jì)者思想意圖，并且可以產(chǎn)生三維立體模型，用最直觀的方式在最大程度上表現(xiàn)出設(shè)計(jì)與施工。當(dāng)然，任何軟件都不可能完美無(wú)趣，AutoCAD繪制出來(lái)的圖形同樣也會(huì)存在一些軟件系統(tǒng)難以完善的缺陷。因此，在設(shè)計(jì)部門經(jīng)常使用PS圖象處理軟件。在煤礦機(jī)械產(chǎn)品的機(jī)電一體化開(kāi)發(fā)中，利用幾何數(shù)據(jù)模型和屬性數(shù)據(jù)模型可建立煤礦機(jī)械產(chǎn)品的變型模型。

2.3煤礦機(jī)械幾何數(shù)據(jù)模型

目前，在一體化煤礦機(jī)械產(chǎn)品中，操作者主要做到兩項(xiàng)工作，一是數(shù)據(jù)化管理產(chǎn)品固有生成屬性，二是要分析數(shù)據(jù)間的關(guān)系，此關(guān)系主要指層次分布關(guān)系。因此，分析機(jī)電一體化模型就要將其分為兩部分：礦機(jī)械生產(chǎn)屬性信息及零件圖形信息。為了更好地體現(xiàn)零件圖形信息，一般可以運(yùn)用AutoCAD技術(shù)細(xì)致的體現(xiàn)煤礦機(jī)械零件的各個(gè)微小細(xì)節(jié)；相比之下，煤礦機(jī)械產(chǎn)品屬性產(chǎn)生巨大的信息數(shù)據(jù)量，它對(duì)煤礦機(jī)械中各類零件特征進(jìn)行采集歸納，以此為基礎(chǔ)，才能實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)煤礦機(jī)械零件實(shí)施信息化操控以及全程監(jiān)控機(jī)電一體化過(guò)程等，具體到在幾何數(shù)據(jù)模型中體現(xiàn)機(jī)電一體化工作則是由幾何圖形表示，為了便于從直觀上觀察數(shù)據(jù)，在幾何數(shù)據(jù)模型中將通過(guò)點(diǎn)、線、面結(jié)合的方法展示。通過(guò)這些數(shù)據(jù)可以充分了解礦區(qū)環(huán)境下的所有煤礦機(jī)械產(chǎn)品和零件分別具有的不同屬性特征與幾何特征。首先，系統(tǒng)下的點(diǎn)線位置表示了幾何特征；其次，屬性特征則依據(jù)不同地物的分屬類型進(jìn)行層次歸類。由前文所述可知，研究對(duì)象是幾何集合構(gòu)成，組成方式，為了更好地展開(kāi)研究，我們可以將雜煤礦機(jī)械類的屬性特征和幾何特征分別分類并闡述其定義。一般情況下，具備幾何特征的數(shù)據(jù)可以分為層次數(shù)據(jù)與幾何數(shù)據(jù)兩方面。幾何數(shù)據(jù)是研究煤礦機(jī)械形狀大小、空間位置及其拓?fù)潢P(guān)系等方面的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

2.4煤礦機(jī)械屬性數(shù)據(jù)模型

一般情況下，屬性特征可以對(duì)描述各物體要素特征、形態(tài)和分布關(guān)系等方面產(chǎn)生直接影響。煤礦機(jī)械產(chǎn)品屬性與圖形信息息息相關(guān)。實(shí)體對(duì)象與圖層信息都擁有單向的屬性數(shù)據(jù)。首先對(duì)屬性數(shù)據(jù)和客觀數(shù)據(jù)間的聯(lián)系進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹?；緦傩詳?shù)據(jù)一般可以分成公共屬性、獨(dú)享屬性、共名或共值屬性、可否傳播屬性、傳值屬性和傳名屬性八種類型。然而如果以分類和層次關(guān)系為分類標(biāo)準(zhǔn)，那么又可將各屬性數(shù)據(jù)分做兩大類，例如：煤礦機(jī)械產(chǎn)品屬性數(shù)據(jù)主要是由各設(shè)備的名稱編號(hào)、賦予原值、生產(chǎn)狀態(tài)、地理坐標(biāo)等構(gòu)成。

3結(jié)束語(yǔ)

文章首先介紹了煤礦機(jī)械產(chǎn)品的機(jī)電一體化要求，然后對(duì)機(jī)電一體化的參數(shù)化模型展開(kāi)分析，同時(shí)根據(jù)煤礦機(jī)械產(chǎn)品的表達(dá)模式的機(jī)電一體化分析FlexRIA法?？梢允且粋€(gè)很好的產(chǎn)品，傳統(tǒng)的煤礦機(jī)械性能和實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)管理通過(guò)模型的屬性數(shù)據(jù)，幾何數(shù)據(jù)模型對(duì)現(xiàn)有大量煤礦機(jī)械產(chǎn)品零件的分布式層次關(guān)系進(jìn)行了總結(jié)，體現(xiàn)出系統(tǒng)界面、可視化、可操作性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，極大地促進(jìn)了中國(guó)的煤礦機(jī)械產(chǎn)品技術(shù)的發(fā)展，提高了企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)對(duì)煤礦機(jī)械產(chǎn)品制造技術(shù)與生產(chǎn)流程的協(xié)同性具有很好的借鑒和指導(dǎo)意義。

作者：李道敏 單位：三峽電力職業(yè)學(xué)院 機(jī)電與自動(dòng)化學(xué)院