郭曉軍

（無錫市新久揚(yáng)機(jī)械制造有限公司，江蘇 無錫 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)的有效運用，能夠動態(tài)監(jiān)測設(shè)備的具體步驟，并且在具體監(jiān)管過程中，相關(guān)人員一旦發(fā)現(xiàn)問題，能夠第一時間進(jìn)行對應(yīng)的調(diào)節(jié)工作，確保設(shè)備運行中的穩(wěn)定性以及合理化和多功能性，見圖1。智能技術(shù)的應(yīng)用，能夠進(jìn)一步提高機(jī)械自動化程度，減少設(shè)備運行中成本和提升產(chǎn)品質(zhì)量。智能技術(shù)的運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，從而可以推動整個市場的穩(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

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，可以和自動化技術(shù)的所有系統(tǒng)開展溝通交流，檢測自動化技術(shù)以彌補(bǔ)不足，具體可以完善自動化技術(shù)，并且可以提升自動化技術(shù)控制的高效率。

2.2 能夠?qū)崿F(xiàn)高精度控制

從目前實際情況看來，智能技術(shù)與自動化技術(shù)的結(jié)合一般能通過RISC處理芯片和CPU芯片完成。運用CPU系統(tǒng)軟件，進(jìn)行一定的實際操作，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)過程中對工人體力和技術(shù)有著很高的規(guī)定，并且員工工作強(qiáng)度大，操作過程中很有可能發(fā)生錯誤，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)備開展自動加工，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)在動作空間A中選擇動作a1，智能體進(jìn)入下一個狀態(tài)s2，并獲得獎勵r1；根據(jù)狀態(tài)s2，繼續(xù)選擇動作a2，獲得獎勵r2，并進(jìn)入狀態(tài)s3，以此類推，直到智能體達(dá)到終止步數(shù)T。將從任意時間t開始到終止?fàn)顟B(tài)這一過程成為一個階段（Episode），對于該階段在時間t時所得到的回報（Return）可以表示為：

其中γ是[0，1）之間的數(shù)，所以γ噪表示離時間t越遠(yuǎn)，所獲得的獎勵對當(dāng)前的策略影響越小。

在實際情況下，由于回報的波動較大，所以引入回報的期望作為狀態(tài)的價值：

通過最大化狀態(tài)價值函數(shù)來優(yōu)化策略的過程，策略即智能體的控制規(guī)則，它可以表示為某一狀態(tài)下所能采取的動作的概率分布函數(shù)，即：

若期望整個階段可以達(dá)到獎勵最大化，可以通過智能體選擇在每一狀態(tài)下獎勵最大的動作來實現(xiàn)，由此引入Bellman優(yōu)化方程定義狀態(tài)價值：

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

根據(jù)式（4）可以提取出動作價值函數(shù)：

由式（4）和式（5）可以進(jìn)一步推導(dǎo)出：

經(jīng)過上述計算可得，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)械自動化的一部分零部件在高溫環(huán)境下生產(chǎn)時，工業(yè)設(shè)備忽然故障，需要大量的專業(yè)技術(shù)進(jìn)行現(xiàn)場故障清除。這時，專業(yè)技術(shù)人員在高溫環(huán)境中進(jìn)行故障清除，對專業(yè)技術(shù)人員的業(yè)務(wù)能力的要求更高，這時，若是在故障診斷的過程當(dāng)中引進(jìn)智能技術(shù)，就能提高故障診斷效率，專業(yè)技術(shù)僅需根據(jù)智能控制系統(tǒng)設(shè)備檢查運行情況，見圖2，就可以迅速發(fā)現(xiàn)設(shè)備在哪個時期出了問題，進(jìn)而省時省力并提升處理故障診斷的效率。比如：在對離心泵噪音研究時，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為分解級數(shù)。將信號進(jìn)行n層分解之后再重構(gòu)，重構(gòu)信號表示如下：

對采集到的振動信號選用“db4”小波基，進(jìn)行6層小波包分解，再對信號進(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)振動的信號以及特點要求對層數(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頻緊支撐的優(yōu)點，小波階數(shù)越大小波和信號的相似度就越大，從而提取到的高頻信號能力也就越強(qiáng)，相反則會越小。但較大的小波階數(shù)時域性變差，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。

對比圖2和圖3可以看出，與原始振動信號相比，降噪后信號的幅值明顯有所減小，而且信號曲線也更為清晰。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。

圖2 振動信號去噪波形圖

圖3 振動信號去噪波形圖

3.3 在檢測中的應(yīng)用

選用智能檢測方式，可以確保進(jìn)到市場產(chǎn)品質(zhì)量符合規(guī)定。比如選用智能檢測技術(shù)，對汽車各個部位進(jìn)行全方位檢驗，在設(shè)計階段主要包括：風(fēng)洞試驗，將汽車放到大大的風(fēng)洞里面“吹”它，并驗證外部造型元素在經(jīng)過高速氣流時會產(chǎn)生怎樣的影響。碰撞測試，海內(nèi)外有各種碰撞測試標(biāo)準(zhǔn)，中汽研C-NCAP和中保研C-IASI是國內(nèi)的，歐洲E-NCAP和美國IIHS是海外主流評價體系；發(fā)動機(jī)測試，發(fā)動機(jī)有臺架測試和整車測試，好的發(fā)動機(jī)可以適應(yīng)高原、潮濕、高溫、低溫等惡劣環(huán)境；耐久性測試，比較出名的是“三高測試”，也就是高溫測試、高原測試、高寒測試，需要在多種極端情況下驗證全車上下兩萬多個零部件的可靠性；整車NVH測試，NVH=噪聲Noise+振動Vibration+聲振粗糙度Harshness，見表1。

表1 整車NVH測試內(nèi)容

4 智能化技術(shù)在機(jī)械工程自動化中的發(fā)展趨勢

4.1 實現(xiàn)精密化和微型化

在自動化機(jī)械發(fā)展過程中，精密化和微型化的高速發(fā)展愈來愈獲得重視，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)械工程自動化精密化和微型化帶來了更加便捷的前提條件。事實上，納米技術(shù)在機(jī)械工程自動化技術(shù)中的運用有許多優(yōu)勢，有關(guān)專業(yè)技術(shù)人員務(wù)必提升納米技術(shù)的應(yīng)用，為機(jī)械工程自動化技術(shù)提供更大的發(fā)展前景。

4.2 實現(xiàn)高可視化

智能技術(shù)的完成與應(yīng)用使用了計算機(jī)圖像基礎(chǔ)理論，有效運用它，能夠?qū)崿F(xiàn)科學(xué)合理的工程項目計算，并且以直觀地方式表述。當(dāng)代智能技術(shù)的應(yīng)用有廣泛的可視化特點，現(xiàn)階段，該方法已有效用于很多CAD制圖等行業(yè)，并且運用的過程中十分完善，最明顯的一大特點是可以將單獨抽象化文本表示為圖像處理，給人們帶來了豐富多樣的信息內(nèi)容，為促進(jìn)工程機(jī)械設(shè)備智能完成帶來了強(qiáng)有力支撐。除此之外，機(jī)器視覺與機(jī)械臂運動控制系統(tǒng)的融合技術(shù)具備精準(zhǔn)、高效率、自動調(diào)節(jié)的特性，已經(jīng)成為機(jī)器人領(lǐng)域重點的新研究方向，根據(jù)機(jī)器視覺正確引導(dǎo)目標(biāo)方向的智能化機(jī)械臂將會是未來的機(jī)器人自動化領(lǐng)域內(nèi)的關(guān)鍵發(fā)展前景之一?？偠灾悄芗夹g(shù)的高度可視化對促進(jìn)機(jī)械工程市場的發(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)械工程自動化中的運用不但關(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)備在項目自動化生產(chǎn)過程中安全系數(shù)比較低，需要自動化技術(shù)替代傳統(tǒng)手工制作，因而，我們應(yīng)該挑選智能技術(shù)的覆蓋面來促進(jìn)我國機(jī)械工程自動化的高速發(fā)展。智能技術(shù)運用前期時，一般用于機(jī)械工程和采購設(shè)備生產(chǎn)調(diào)度。如今自動化技術(shù)能夠用于許多繁雜的工作，因此我們堅信不久的將來智能技術(shù)會遮蓋更多的范疇。因而，需要良好的提升智能技術(shù)的適應(yīng)能力，從而可以充分滿足各種各樣繁雜的應(yīng)用場景。

5 結(jié)語

智能化技術(shù)與機(jī)械工程自動化技術(shù)緊密結(jié)合，能夠大大降低機(jī)械設(shè)備制造對人力成本的需要，與此同時，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，機(jī)器制造帶來的好處反作用于智能化，加快其提升過程。因而，智能與機(jī)械工程的融合將很好地推動彼此之間的“同頻共振”，從而提升相關(guān)行業(yè)的整體發(fā)展水平。