4、紡織機械機電一體化的發(fā)展方向
4.1智能化:智能化是21世紀機電一體化技術發(fā)展的一個重要發(fā)展方向。這里所說的“智能化”是對機器行為的描述,是在控制理論的基礎上,吸收人工智能、運籌學、計算機科學、模糊數學、心理學、生理學和混沌動力學等新思想、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,具有自學習,自適應,自組織的特點。
4.2模塊化:模塊化具有標準機械接口、電氣接口、動力接口、環(huán)境接口的機電一體化產品單元是一項十分復雜但又是非常重要的事。如研制集減速、智能調速、電機于一體的動力單元,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械裝置。這樣,可利用標準單元迅速開發(fā)出新產品,同時也可以擴大生產規(guī)模。這需要制定各項標準,以便各部件、單元的匹配和接口網絡化:現場總線和局域網技術已成大勢,機電一體化產品無疑朝著網絡化方向發(fā)展。
4.3微型化:微型化興起于20世紀80年代末,指的是機電一體化向微型機器和微觀領域發(fā)展的趨勢,稱其為微電子機械系統(tǒng)(MEMS),泛指幾何尺寸不超過1cm3的機電一體化產品,并向微米、納米級發(fā)展。微機電一體化產品體積小 、耗能少、運動靈活。
4.4綠色化:綠色化是時代的趨勢。綠色產品在其設計、制造、使用和銷毀的生命過程中,符合特定的環(huán)境保護和人類健康的要求,對生態(tài)環(huán)境無害或危害極少,資源利用率極高。設計綠色的機電一體化產品,具有遠大的發(fā)展前途。機電一體化產品的綠色化主要是指,使用時不污染生態(tài)環(huán)境,報廢后能回收利用。
4.5系統(tǒng)化:系統(tǒng)化的表現特征之一就是系統(tǒng)體系結構進一步采用開放式和模式化的總線結構。系統(tǒng)可以靈活組態(tài),進行任意剪裁和組合,同時尋求實現多子系統(tǒng)協(xié)調控制和綜合管理。
4.6人格化:機電一體化注重產品與人的關系,機電一體化的人格化有兩層含義。一層是,機電一體化產品的最終使用對象是人,如何賦予機電一體化產品人的智能、情感、人性顯得越來越重要,高層境界就是人機一體化。另一層是模仿生物機理,研制各種機電一體化產品。
現代紡織機械是以紡織工藝為目標,以機械為基礎,以電子信息技術為核心的多學科融合的機電一體化系統(tǒng)。機電一體化技術成為紡機發(fā)展的主導技術,電子信息技術成為推動紡機機電一體化的發(fā)展的核心技術,電子技術的進步帶動紡機技術的更新周期縮短,性能提高,成本降低,可靠性增強。

4.7自動絡筒機技術發(fā)展完全符合下列規(guī)律:從產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)明自動絡筒機以來,從1977年以來每十年更新一代:
1977年推出Autoconer138 1987年推出Autoconer238(基于獨立絡筒錠) 1997年推出Autoconer338(基于傳感器,模塊化使其在整個成熟期也不斷 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)。
真正對一個行業(yè)有重大影響的顛覆性技術一般需要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)的領頭羊。
4.8紡織機械是一個復雜的機電結合系統(tǒng),而傳動部分(包括機械/電氣)正是機電結合的關鍵和突破口,所以在運動控制技術與紡織機械融合以后,紡織機械機電一體化的進化大大加快了。
第一次跨躍:采用電機獨立驅動取代機械主軸傳動鏈,使傳統(tǒng)紡織機械的機械結構發(fā)生了本質的變化,從整體化結構轉變?yōu)槟K化結構,紡織機械實現了基本機電一體化(即相當于我國目前新型紡織機械的機電一體化水準)。模塊化為柔性化、智能化打下了基礎,不但機械簡化、可靠性提高、成本降低、生產速度提高,而且從概念上開始改變了傳統(tǒng)紡織機械的開發(fā)理念、模式和方法,加快了紡織機械產品的更新周期。
第二次跨躍:現代紡織機械進一步融合機器視覺技術,直接驅動技術和智能控制技術形成智能化工藝模塊,進入高度的機電一體化,為下一步只能化工廠奠定了基礎。
4.9獨立驅動分布控制取代機械長軸------無軸化已廣泛采用。一般控制為:
(1)主/從結構。
以一臺的輸出轉速輸出作從電機的速度給定或轉矩,穩(wěn)定時的同步比性能能好,但在啟動和負載擾動時同步誤差大
(2)等狀態(tài)耦合控制。
各軸之間的速度協(xié)調由同步系數決定,控制器采用同一給定速度,結構簡單,啟動時無速度滯后,跟蹤性能好,如何合理耦合需要經驗,如虛擬主軸。 |