時間：2023-03-22 17:42:53
序論：在您撰寫自動化機床論文時，參考他人的優秀作品可以開闊視野，小編為您整理的7篇范文，希望這些建議能夠激發您的創作熱情，引導您走向新的創作高度。
論文摘要：數控機床電氣系統故障的調查、分析與診斷的過程也就是故障的排除過程，一旦查明了原因，故障也就幾乎等于排除了。因此故障分析診斷的方法十分重要。
一、故障的調查與分析
這是排故的第一階段，是非常關鍵的階段，主要應作好下列工作：
1、詢問調查在接到機床現場出現故障要求排除的信息時，首先應要求操作者盡量保持現場故障狀態，不做任何處理，這樣有利于迅速精確地分析故障原因。
2、現場檢查到達現場后，首先要驗證操作者提供的各種情況的準確性、完整性，從而核實初步判斷的準確度。由于操作者的水平，對故障狀況描述不清甚至完全不準確的情況不乏其例，因此到現場后仍然不要急于動手處理，重新仔細調查各種情況，以免破壞了現場，使排故增加難度。
3、故障分析根據已知的故障狀況按上節所述故障分類辦法分析故障類型，從而確定排故原則。由于大多數故障是有指示的，所以一般情況下，對照機床配套的數控系統診斷手冊和使用說明書，可以列出產生該故障的多種可能的原因。
4、確定原因對多種可能的原因進行排查從中找出本次故障的真正原因，這時對維修人員是一種對該機床熟悉程度、知識水平、實踐經驗和分析判斷能力的綜合考驗。
5、排故準備有的故障的排除方法可能很簡單，有些故障則往往較復雜，需要做一系列的準備工作，例如工具儀表的準備、局部的拆卸、零部件的修理，元器件的采購甚至排故計劃步驟的制定等等。
下面把電氣故障的常用診斷方法綜列于下。
(1)直觀檢查法這是故障分析之初必用的方法，就是利用感官的檢查。
①詢問向故障現場人員仔細詢問故障產生的過程、故障表象及故障后果，并且在整個分析判斷過程中可能要多次詢問。
②目視總體查看機床各部分工作狀態是否處于正常狀態(例如各坐標軸位置、主軸狀態、刀庫、機械手位置等)，各電控裝置(如數控系統、溫控裝置、裝置等)有無報警指示，局部查看有無保險燒煅，元器件燒焦、開裂、電線電纜脫落，各操作元件位置正確與否等等。
(2)儀器檢查法使用常規電工儀表，對各組交、直流電源電壓，對相關直流及脈沖信號等進行測量，從中找尋可能的故障。例如用萬用表檢查各電源情況，及對某些電路板上設置的相關信號狀態測量點的測量，用示波器觀察相關的脈動信號的幅值、相位甚至有無，用PLC編程器查找PLC程序中的故障部位及原因等。
(3)信號與報警指示分析法
①硬件報警指示這是指包括數控系統、伺服系統在內的各電子、電器裝置上的各種狀態和故障指示燈，結合指示燈狀態和相應的功能說明便可獲知指示內容及故障原因與排除方法。
②軟件報警指示如前所述的系統軟件、PLC程序與加工程序中的故障通常都設有報警顯示，依據顯示的報警號對照相應的診斷說明手冊便可獲知可能的故障原因及故障排除方法。
(4)接口狀態檢查法現代數控系統多將PLC集成于其中，而CNC與PLC之間則以一系列接口信號形式相互通訊聯接。有些故障是與接口信號錯誤或丟失相關的，這些接口信號有的可以在相應的接口板和輸入/輸出板上有指示燈顯示，有的可以通過簡單操作在CRT屏幕上顯示，而所有的接口信號都可以用PLC編程器調出。
(5)參數調整法數控系統、PLC及伺服驅動系統都設置許多可修改的參數以適應不同機床、不同工作狀態的要求。這些參數不僅能使各電氣系統與具體機床相匹配，而且更是使機床各項功能達到最佳化所必需的。因此，任何參數的變化(尤其是模擬量參數)甚至丟失都是不允許的；而隨機床的長期運行所引起的機械或電氣性能的變化會打破最初的匹配狀態和最佳化狀態。此類故障多指故障分類一節中后一類故障，需要重新調整相關的一個或多個參數方可排除。
(6)備件置換法當故障分析結果集中于某一印制電路板上時，由于電路集成度的不斷擴大而要把故障落實于其上某一區域乃至某一元件是十分困難的，為了縮短停機時間，在有相同備件的條件下可以先將備件換上，然后再去檢查修復故障板。
鑒于以上條件，在拔出舊板更換新板之前一定要先仔細閱讀相關資料，弄懂要求和操作步驟之后再動手，以免造成更大的故障。
(7)交叉換位法當發現故障板或者不能確定是否故障板而又沒有備件的情況下，可以將系統中相同或相兼容的兩個板互換檢查，例如兩個坐標的指令板或伺服板的交換從中判斷故障板或故障部位。這種交叉換位法應特別注意，不僅硬件接線的正確交換，還要將一系列相應的參數交換，否則不僅達不到目的，反而會產生新的故障造成思維的混亂，一定要事先考慮周全，設計好軟、硬件交換方案，準確無誤再行交換檢查。
(8)特殊處理法當今的數控系統已進入PC基、開放化的發展階段，其中軟件含量越來越豐富，有系統軟件、機床制造者軟件、甚至還有使用者自己的軟件，由于軟件邏輯的設計中不可避免的一些問題，會使得有些故障狀態無從分析，例如死機現象。對于這種故障現象則可以采取特殊手段來處理，比如整機斷電，稍作停頓后再開機，有時則可能將故障消除。維修人員可以在自己的長期實踐中摸索其規律或者其他有效的方法。
二、電氣維修與故障的排除
電氣故障的分析過程也就是故障的排除過程，因此電氣故障的一些常用排除方法在上一節的分析方法中已綜合介紹過了，本節則列舉幾個常見電氣故障做一簡要介紹，供維修者參考。
1、電源電源是維修系統乃至整個機床正常工作的能量來源，它的失效或者故障輕者會丟失數據、造成停機。重者會毀壞系統局部甚至全部。西方國家由于電力充足，電網質量高，因此其電氣系統的電源設計考慮較少，這對于我國有較大波動和高次諧波的電力供電網來說就略顯不足，再加上某些人為的因素，難免出現由電源而引起的故障。
2、數控系統位置環故障
①位置環報警。可能是位置測量回路開路；測量元件損壞；位置控制建立的接口信號不存在等。
②坐標軸在沒有指令的情況下產生運動。可能是漂移過大；位置環或速度環接成正反饋；反饋接線開路；測量元件損壞。
3、機床坐標找不到零點?？赡苁橇惴较蛟谶h離零點；編碼器損壞或接線開路；光柵零點標記移位；回零減速開關失靈。
論文摘要：數控機床電氣系統故障的調查、分析與診斷的過程也就是故障的排除過程，一旦查明了原因，故障也就幾乎等于排除了。因此故障分析診斷的方法十分重要。
一、故障的調查與分析
這是排故的第一階段，是非常關鍵的階段，主要應作好下列工作：
1、詢問調查在接到機床現場出現故障要求排除的信息時，首先應要求操作者盡量保持現場故障狀態，不做任何處理，這樣有利于迅速精確地分析故障原因。
2、現場檢查到達現場后，首先要驗證操作者提供的各種情況的準確性、完整性，從而核實初步判斷的準確度。由于操作者的水平，對故障狀況描述不清甚至完全不準確的情況不乏其例，因此到現場后仍然不要急于動手處理，重新仔細調查各種情況，以免破壞了現場，使排故增加難度。
3、故障分析根據已知的故障狀況按上節所述故障分類辦法分析故障類型，從而確定排故原則。由于大多數故障是有指示的，所以一般情況下，對照機床配套的數控系統診斷手冊和使用說明書，可以列出產生該故障的多種可能的原因。
4、確定原因對多種可能的原因進行排查從中找出本次故障的真正原因，這時對維修人員是一種對該機床熟悉程度、知識水平、實踐經驗和分析判斷能力的綜合考驗。
5、排故準備有的故障的排除方法可能很簡單，有些故障則往往較復雜，需要做一系列的準備工作，例如工具儀表的準備、局部的拆卸、零部件的修理，元器件的采購甚至排故計劃步驟的制定等等。
下面把電氣故障的常用診斷方法綜列于下。
(1)直觀檢查法這是故障分析之初必用的方法，就是利用感官的檢查。
①詢問向故障現場人員仔細詢問故障產生的過程、故障表象及故障后果，并且在整個分析判斷過程中可能要多次詢問。
②目視總體查看機床各部分工作狀態是否處于正常狀態(例如各坐標軸位置、主軸狀態、刀庫、機械手位置等)，各電控裝置(如數控系統、溫控裝置、裝置等)有無報警指示，局部查看有無保險燒煅，元器件燒焦、開裂、電線電纜脫落，各操作元件位置正確與否等等。
(2)儀器檢查法使用常規電工儀表，對各組交、直流電源電壓，對相關直流及脈沖信號等進行測量，從中找尋可能的故障。例如用萬用表檢查各電源情況，及對某些電路板上設置的相關信號狀態測量點的測量，用示波器觀察相關的脈動信號的幅值、相位甚至有無，用PLC編程器查找PLC程序中的故障部位及原因等。
(3)信號與報警指示分析法
①硬件報警指示這是指包括數控系統、伺服系統在內的各電子、電器裝置上的各種狀態和故障指示燈，結合指示燈狀態和相應的功能說明便可獲知指示內容及故障原因與排除方法。
②軟件報警指示如前所述的系統軟件、PLC程序與加工程序中的故障通常都設有報警顯示，依據顯示的報警號對照相應的診斷說明手冊便可獲知可能的故障原因及故障排除方法。
(4)接口狀態檢查法現代數控系統多將PLC集成于其中，而CNC與PLC之間則以一系列接口信號形式相互通訊聯接。有些故障是與接口信號錯誤或丟失相關的，這些接口信號有的可以在相應的接口板和輸入/輸出板上有指示燈顯示，有的可以通過簡單操作在CRT屏幕上顯示，而所有的接口信號都可以用PLC編程器調出。
(5)參數調整法數控系統、PLC及伺服驅動系統都設置許多可修改的參數以適應不同機床、不同工作狀態的要求。這些參數不僅能使各電氣系統與具體機床相匹配，而且更是使機床各項功能達到最佳化所必需的。因此，任何參數的變化(尤其是模擬量參數)甚至丟失都是不允許的；而隨機床的長期運行所引起的機械或電氣性能的變化會打破最初的匹配狀態和最佳化狀態。此類故障多指故障分類一節中后一類故障，需要重新調整相關的一個或多個參數方可排除。
(6)備件置換法當故障分析結果集中于某一印制電路板上時，由于電路集成度的不斷擴大而要把故障落實于其上某一區域乃至某一元件是十分困難的，為了縮短停機時間，在有相同備件的條件下可以先將備件換上，然后再去檢查修復故障板。
鑒于以上條件，在拔出舊板更換新板之前一定要先仔細閱讀相關資料，弄懂要求和操作步驟之后再動手，以免造成更大的故障。
(7)交叉換位法當發現故障板或者不能確定是否故障板而又沒有備件的情況下，可以將系統中相同或相兼容的兩個板互換檢查，例如兩個坐標的指令板或伺服板的交換從中判斷故障板或故障部位。這種交叉換位法應特別注意，不僅硬件接線的正確交換，還要將一系列相應的參數交換，否則不僅達不到目的，反而會產生新的故障造成思維的混亂，一定要事先考慮周全，設計好軟、硬件交換方案，準確無誤再行交換檢查。
(8)特殊處理法當今的數控系統已進入PC基、開放化的發展階段，其中軟件含量越來越豐富，有系統軟件、機床制造者軟件、甚至還有使用者自己的軟件，由于軟件邏輯的設計中不可避免的一些問題，會使得有些故障狀態無從分析，例如死機現象。對于這種故障現象則可以采取特殊手段來處理，比如整機斷電，稍作停頓后再開機，有時則可能將故障消除。維修人員可以在自己的長期實踐中摸索其規律或者其他有效的方法。
二、電氣維修與故障的排除
電氣故障的分析過程也就是故障的排除過程，因此電氣故障的一些常用排除方法在上一節的分析方法中已綜合介紹過了，本節則列舉幾個常見電氣故障做一簡要介紹，供維修者參考。
1、電源電源是維修系統乃至整個機床正常工作的能量來源，它的失效或者故障輕者會丟失數據、造成停機。重者會毀壞系統局部甚至全部。西方國家由于電力充足，電網質量高，因此其電氣系統的電源設計考慮較少，這對于我國有較大波動和高次諧波的電力供電網來說就略顯不足，再加上某些人為的因素，難免出現由電源而引起的故障。
2、數控系統位置環故障
①位置環報警。可能是位置測量回路開路；測量元件損壞；位置控制建立的接口信號不存在等。
②坐標軸在沒有指令的情況下產生運動。可能是漂移過大；位置環或速度環接成正反饋；反饋接線開路；測量元件損壞。
3、機床坐標找不到零點?？赡苁橇惴较蛟谶h離零點；編碼器損壞或接線開路；光柵零點標記移位；回零減速開關失靈。
一、自動化技術創新在機械設計中的應用
不斷的將機械產品的創新能力優化與提高，與國家、機械領域的企業單位發展與生存有著密切的聯系。在美國，相關的機械工程的設計委員會制定了2005年到2030年的有限資助計劃領域中，將機械創新設計作為重要的資助之一；另外，機械個性化的發展趨勢以及機械市場的復雜多變也要求了企業需要在機械設計當中不斷的更新、設計，迎合市場的需要，而自動化技術創新的運用是確保企業能夠在第一時間內研發出迎合市場需求的產品的有利武器。因此，對于21世紀的機械工程設計學科來說，創新性與快速性就成為企業是否能夠適應市場需要、社會發展的關鍵所在。在機械產品概念設計的初期階段，也就是原理方案的設計當中決定了產品是否具備創新性。
對于機械產品的設計概念來說，主要是設計到了人們的創新思維，也可以看成為人腦抽象與形象思維綜合運用的一種結果。當然也受到了人們創新思維以及知識積累的局限。人們進行機械創新設計時，具有很大的隨機性，并不能夠確保想要的設計，同時兼具創新性的方案能夠在一定的時間段之內得出。因此，想要在第一時間內設計出滿足市場需求、能夠占據市場的產品，存在一定的困難局限性，也是不太現實的問題，因此，在機械產品的創新迅速實現過程中，基于計算機化的創新就是非常有效的方法之一。
從廣義的機構學的教學來看，對于機電一體化系統（包含了機、電、液與控制等等），都可以將其看成為兩個組成部分——廣義的傳動機構與傳動載體。而對于創新機電一體化系統的方案，就在于創新廣義機構。因此，筆者在本文當中針對機械設計當中自動化技術創新的運用提出了一套機械系統創新設計以及自動化的方案（基于三維平臺，以下所述都是基于三維平臺）。
二、機械設計與自動化體系
對于上述中的復雜機械系統進行創新設計以及對于機械相應的自動化系統的組成方面，主要是以下：兩種具有較強的獲得創新性設計方案的能力的、在計算機化方法當中適合于機械系統創新設計當中較為復雜的方案；直接支持產品設計方案的三維虛擬樣機裝配與仿真的自動化建模過程，能自動化地對創成的復雜機械系統符號方案進行仿真、建模以及裝配。而快速與創新則是其最大優點。
對于初期機械設計概念的這一階段放縱，主要通過自動化系統為創新設計提供兩套方案：其一，基于機械設計的基本規則而采用的創新設計方案；其二，創新方案的功能改良分解以及重組?？紤]到這兩種系統設計在方案的產生原理上都是采用的符號形式將最終的方案列出。而對于機械概念設計的初期階段的使用符號的方案，機械自動化則會將方案進一步的分解成為機構的基本形式以及相互的連接這兩個方面。在進行識別基本的機構方法選取上可以考慮到進行運動分析，從而將內部各個構件運動時所產生的分析數據展示出來。為了將開發機械產品的速度進一步提高，就能夠使用面向對象的技術來進行基本機構的設計。然后，三維平臺進行的二次開發，在采用的措施當中選擇特征控制參數、數據庫驅動等等，對于整體的基本機構三維造型設計，能夠使用少量特征控制參數對其進行驅動。能夠良好的解決基本機構虛擬建模的問題。
在機械領域當中，對于剛度、美學的等方面都有著很高的要求，因此為了滿足機械運動剛度以及美學，可以最優的布局算法能夠考慮到基本機構所占據的空間以及連接關系，從而基本機構在空間當中的位置進行確定，從而可以將機械系統空間限制到最小的占有空間。對于裝配方案“后臺預置”的借用，對于基本機構的運動分析數據以及布局結構的參照，則能夠在特定的布局空間當中放置好虛擬的模型。連續的變化驅動構件的位置，在概念設計當中使用符號方案的設計，就能夠得到其三維虛擬樣機（復雜機械系統）。
在高校機械設計制造及自動化專業教學的過程中，注重對學生的創新能力和應用技能指導，是當前時展的具體要求，也是教學體制改革的重要表現，應用型人才培養模式在機械設計制造及自動化專業教學中的應用，能夠有效的提升學生的機械水平，促進學生的全面發展。
（一）時展的具體要求
隨著經濟全球化腳步不斷深入，我國逐漸進入高效機械化時代，各行各業都開始逐漸使用機械設備進行高效率的生產和制造，機械設計制造及自動化專業可謂是一門具有較大發展潛力的專業。但是目前我國大部分機械設計制造及自動化專業的畢業生多數存在理論知識較強，但沒有實際操作能力，而且沒有自己的主觀想法。當今時代是人才競爭的時代，而大量的畢業生卻不能滿足現代企業的生產和發展需求[1]。所以說，加強對機械設計制造及自動化專業學生的創新思想和實踐性能力指導成為了當今時代的具體發展需求，使學生能夠更加靈活的應用知識進行靈活的工作和創造，成為眾多企業所渴望擁有的創新性應用型人才。
（二）促進學生的全面發展
在教學的過程中，如果僅僅是講解理論基礎知識，就會造成學生的片面性思維想法，學生無法更加直觀的理解理論知識，特別是在機械設計制造及自動化專業的教學過程中，復雜而具有強大邏輯性思想的理論知識如果不加以實踐證明，學生將會非常難以深入理解[2]。在教學的過程中，組織學生進行實際操作訓練，在實踐的過程中，注重引導學生進行自主思考和自主創造，不斷培養學生形成良好的思維能力和邏輯思想，并通過不斷的學習，促進學生的全面發展，真正成為社會和企業真正需要的創新性應用型人才，在激烈的市場就業環境中，成為眾多企業爭相需要的人才
二、機械設計制造及自動化專業創新性應用型人才培養模式
在高校機械設計制造及自動化專業的教學過程中，教師要注重以培養學生的創新性能力，成為創新性應用型人才為主要教學目標，使學生能夠適應現代快節奏的發展規律，更好的成長和發展。
（一）構建實踐性課堂模式
在對機械設計制造及自動化專業學生教學之前，教師應該對教學的內容進行科學的規劃，在機械設計制造及自動化專業中，主要有基礎教育課程、專業教學課程和任選課程，教師要結合教材要求，根據學生的性格特點等因素進行合理、科學的課程規劃。實踐性課堂的構建過程中，主要的教學體系有基本素質訓練、基本技能訓練、專業技能訓練、專業綜合實踐和創新能力訓練這五個模塊。在每個模塊的教學過程中，從簡單的知識帶動課堂的氛圍，再通過問題引導、實踐活動等方式，逐漸加深學生對知識內容的深入理解，通過一系列前后鏈接、循序漸進的教學過程，使學生能夠通過對不同環節的直觀感受和體驗，提升對機械制造的認識和靈活應用，將實踐性理論和活動貫穿于教學的始終。
（二）注重更新課堂內容
在教學的過程中，教師要注重不斷更新教材內容。近年來，隨著我國經濟的快速發展，科學技術水平也在不斷提升，而教材的編寫通常具有一定的年份限制，固定的教材內容有時會無法跟上時代和社會發展的腳步，機械理論知識較為落后，滯后于科技現實，無法跟上科技創新的節奏。所以在教學的過程中，教師要注重實時科技信息，結合教材內容，將最先進的科學技術知識為學生講解，并補充相關理論信息，優化課堂結構模式，可以通過引入多媒體教學方法，以視頻或者圖片的方式為學生生動、形象的展現理論知識，增加學生的學習記憶。
（三）注重培養學生的創新意識
在教學的過程中，教師要鼓勵學生積極參加各類競技活動或者比賽項目，并幫助學生、引導學生，使學生能夠通過各類機械比賽活動不斷展現自己的個性化創作思維和創新意識，并在各類大賽項目中，不斷的豐富自己的知識理論、擴展學生的視野，加強對自身能力和素質的鍛煉，成為具有高技能、新想法的應用復合型型人才。
（四）增加學生的社會適應能力
動畫電影的創作，就是將繪畫藝術、文學藝術、影視藝術等許多的藝術結合，運用劇本創作的文學思想，采取影視表現手法展示出電影思維，重新構建出對人物造型、場景造型、動物造型等構成元素的創意性思維，創作動畫電影作品。成功的動畫電影，會非常注重表情達意、畫面的設計、風格表現、構圖等，基于其構圖，就是在作品的原則上使內容更有表現力，畫面中的人和物要以什么形式出現，表達什么感彩，這些都是通過動畫設計者對靈感及創作技藝的完美詮釋。動畫電影創作中，對于傳統創作手法中，多采取手繪在二維空間完成，但是對于當前動畫電影市場來說，也顯示出一定的不足，基于3D數字技術，為提升動畫電影影院播放效果，不僅為動畫創作帶來一場革命，同時也創新動畫電影創作手法，大大提高動畫電影的制作水平。
2動畫電影創作中的3D數字技術
2.1動畫前期制作
3D數字技術的出現，給人最多的是視覺的震撼，導演能熟練運用數字技術，更加精彩的再現動畫電影場景。例如，針對動畫電影《瘋狂原始人》中，應用3D數字技術，不論是人物造型還是場景設置，都是利用電腦平臺，采取3D數字技術對其進行建模制作的，不僅使動畫電影達到非常自然逼真的播放效果，同時也豐富了動畫設計，使得動畫電影創作更接近生活[3]?；趶姶蟮?D數字技術，不僅開始對電影的人物真實性提出更高的需求，同時在動畫電影的造型、構圖、配色上，也要求可以有真實的觀影效果。
2.2動畫影院播放
在動畫電影創作中，3D技術可以更好的深化主題，且動畫創作中，還會按照音樂與影片之間的聯系關系，采取3D數字技術描繪場景，有效渲染動畫電影氣氛，以音畫同步式的配樂形式，在3D數字技術描繪場景中，很好的感染觀眾情緒，使觀眾對于動畫電影的視覺感官得到提升，3D數字技術使得動畫電影表現的感情不再孤立，更能夠深化提升動畫電影畫面氛圍。
33D數字藝術對動畫電影創作的影響
3.1提升觀眾的觀影體驗
動畫電影創作中，應用3D數字技術，再應用透鏡組合，調節畫面轉換效果，采用精密機械式調節方式，使得動畫電影創作發生技術上的改革。故此，在動畫電影的創作中，更加注重動畫的表現力與場景的真實效果，縱觀每部動畫電影，在其創作中，多具有奇幻、炫酷的3D場景，并且更是通過3D數字技術，深化與烘托動畫電影中的人物與情節，有效填補動畫電影場景之間的空白間隔，還很好的發揮一定的敘事功能，擴大動畫電影的創作空間。同時，動畫電影創作中，追求與3D技術的融合，采取3D技術創作動畫電影，如在《龍騎俠3D》中，采用了3D數字技術進行動畫播放，可以提升動畫的震撼場面，基于3D影院轉換設備的支撐，更是可以精彩再現動畫中激烈的戰斗鏡頭，塑造主人公堅強勇敢的正面形象，且延續了勵志冒險的主題內容，增添了故事的趣味性和可看性，采用“控制景深，調節速率，善用顏色”手段，保證立體效果基礎上，為觀眾帶來極度震撼和華麗的視覺體驗。3D數字技術，不僅會影響動畫電影觀眾的心理，也會影響其視覺感官，深化動畫電影的主題[4]。在動畫電影中，通過3D數字技術，不僅可以抒發影片中人物的情感，還可以渲染場景以及刻畫電影人物的性格，引導暗示觀眾在觀看影片時的情緒，這是其他動畫電影語言所無法代替的。
3.2豐富動畫電影播放色彩
色彩在動畫電影作品創作中，可以賦予作品以藝術基調，直接關系到動畫電影作品的成功。動畫電影創作中，應用3D數字技術，提升動畫電影播放精度，有效調控電影畫面色彩，給觀眾帶來更好的觀影體驗。采用了光回收系統，分光路不同光轉換系統、PLC電氣精準控制系統的組合，達到提高3D轉換設備的整體光效值和對比度值。其中光回收系統，采用同一束光在經過特制光學原件后進行分光，并對原本的一束不可用光進行回收重新轉換，在分光路不同光轉換系統中，對光回收系統中分光產生的兩束光分別進行機械式和液晶式的調制，達到兩束光的光學同步投影，在PLC電氣精準控制系統中，采用PLC對整個電氣運行系統進行控制，保證控制精度。應用3D數字技術，將DLP放映機放出來的畫面進行轉換分離，使左右眼圖像光束分別具有不同的偏振特性，觀眾再佩戴上對應的偏振眼鏡，就可以使左右眼看到對應的畫面，從而在觀眾的大腦中合成出立體畫面。目前市面上使用的3D轉換系統主要有主動式和被動式兩種。動畫電影創作中，應用3D數字技術，通過修改材料的配方，使得數字放映機透射出的畫面顏色損失最小，從而具有較好的色彩還原性。播放方面應用主動式設備，根據3D數字技術特征，主要依靠色彩原理實現了對光的轉換，從而使左右眼畫面分開交替顯示。應用3D數字技術，對于動畫電影播放中的被動式設備，則主要依靠光學偏振片完成了對光的轉換。主動式設備由于轉換效果不徹底、重影嚴重、色彩飽和度差及轉換后畫面亮度太低而被市場逐步淘汰。在被動式設備中又分為兩類，機械偏振式和液晶偏振式。機械偏振式主要通過偏振調制器（主要材料偏振膜片）被伺服電機帶動高速旋轉來實現高幀率的左右眼畫面分離并交替顯示，從而達到3D轉換的目的。而液晶偏振式則是通過液晶分子對電壓趨向性的快速反應來實現3D轉換目的。3D數字技術的出現，提升了動畫電影后期創作水平。
3.3優化動畫電影播放效果
在3D動畫電影的播放中，當顯示器在顯示左眼畫面時，右眼鏡片應該是全黑的，若是快門式眼鏡開關周期與顯示器刷新周期沒準同步，會導致漏鏡片的鬼影的出現，影響人們觀看3D電影的效果。故此，在3D動畫電影創作中，應用面向影院的3D轉換設備，強化對此問題的重視，不論是3D動畫電影的內傾角，還是平行光軸，以及外傾角，強化其3D動畫電影的播放效果，提高左右畫面的重合度，使人們觀看3D動畫電影時的視野更開闊。3D數字技術的應用，使觀眾能毫無阻礙地通向導演構思，通過3D技術，讓觀眾站在原地就可以看到更為廣闊的世界。動畫電影創作中，更加關注播放效果，故此，擬采用組合透鏡的方式對光程差進行調節，首先通過整個機械系統和光學系統，精確計算出兩路光的光程差，然后根據光程差設計組合透鏡的相關參數，但是通常由于機械系統的機械加工進度等誤差，這些微觀的誤差會在光學系統中做宏觀的表現，所以需要在設計完成后通過反復的實驗進一步確認。就如對于動畫電影《豚鼠特工隊》之中，不管是簡單模型的創作，還是對于動畫中豚鼠形象的創作，總是秉持人們的立體視覺體驗，結合3D數字技術，進行活動跟蹤，對指定地區舉行活動的跟蹤闡發，有效應用3D數字技術，并主動創建出主要的動畫幀，將3D數字技術得到的跟蹤結果，應用到動畫電影創作之中，用實體任務動作標記動畫人物的行動，使用計算機設計動畫人物行為，使得動畫電影的效果更加逼真。動畫電影創作中，應用3D技術，產生積極的影響。
3.4促使動畫電影創作向3D發展
基于3D數字技術的動畫電影，帶給人更多的新奇感，特別是在影院播放中，基于3D數字技術的支持，不僅提升動畫電影的逼真效果。同時震撼觀眾心靈，呈現出美麗且動人的畫面，給人的心理上產生巨大感觸，增加人們在視覺上的認知度。動畫電影創作中，也開始構建更具想象力的場景，動畫電影創作也開始走向3D技術方向。并且在動畫電影中可以應用3D數字轉換技術，將動畫電影虛擬在人的眼前，使人們產生更加真實的觀影體驗。例如，對于動畫電影《大鬧天宮》，該片應用3D數字技術，不僅制造的動畫電影色彩濃重，動畫人物造型奇異，動畫的場面也是十分的雄偉壯麗，賦予動畫形象鮮明的人格特征，使得動畫電影的情節跌宕有致，將孫悟空這一中國式的神話英雄，生動地再現于銀幕；3D數字技術版的《大鬧天宮》，保留了中國傳統的藝術風格，同時節奏更加緊湊，并且配合3D數字效果，更是在片中設計了幾十個鏡頭，做出“沖出銀幕”的效果處理，突出地表現孫悟空機智樂觀、大膽反抗神權的無畏精神，不僅滿足觀眾立體觀影感，同時也喚起觀眾對中國傳統動畫作品的熱愛。在動畫電影創作中，還需結合動畫電影播放效果考慮，因為當前3D技術在電影行業中已經廣泛應用，不僅在動畫電影播放中做出一定的改進，還采取先進技術，使得動畫電影的畫面更加精細，色彩也更加豐富，更能提高動畫電影制作水準，有效提升觀眾喜愛度，做出巨大技術上的提升，有效提高觀眾對動畫電影的觀影體驗。例如在動畫電影《怪物史瑞克》中，就采取3D數字技術，設計出其主要的故事人物形象，“怪物”史瑞克不僅是可愛的綠色怪物，同時也是極富正義感的故事人物，他在動畫電影中的神態、動作、語言以及周圍的場景，美化動畫電影的影院播放水平，使人們可以接受這樣的動畫形象，通過3D數字轉換播放設備，使史瑞克更加真實。
4結束語
關鍵詞：電氣控制；PLC技術；自動化；無人值守
1 引言
隨著可編程邏輯控制器（PLC）技術的逐漸發展，很多工業生產要求實現自動化控制的功能，都采用PLC來構建自動化控制系統，尤其是對于一些電氣控制較為復雜的電氣設備和大型機電裝備，PLC在電氣化和自動化控制方面具有獨到的優勢，如順序控制，可靠性高，穩定性好，易于構建網絡化和遠程化控制，以及實現無人值守等眾多優點?；诖?，PLC技術逐漸成為工業電氣自動化控制的主要應用技術。
本論文主要結合數控機床的電氣化功能的改造，詳細探討數控機床電氣化改造過程中基于PLC技術的應用，以及PLC技術在實現數控機床自動化控制功能上的應用，以此和廣大同行分享。
2 數控機床的電氣化改造概述
2.1 數控機床的主要功能
數控機床是實現機械加工、制造和生產中應用的最為廣泛的一類機電設備。數控機床依托數控化程序，實現對零部件的自動切削和加工。但是目前我國仍然有超過近1000萬臺的數控機床，主要依靠手動控制完成切削加工，無法實現基本的電氣化和自動化控制。為此，本論文的主要的目的是基于PLC控制技術，實現數控機床的電氣化改造，主要實現以下功能：
（1） 數控機床的所有電機、接觸器等實現基于PLC的自動化控制；
（2）數控機床的進給運動由PLC控制自動完成，無需人工手動干預；
（3） 自動檢測零部件切削過程中的相關參數，如加工參數、狀態參數等等；
（4） 結合上位機能夠實現對數控機床的遠程控制，以達到無人值守的目的。
2.2 電氣化改造的總體方案
結合上文對于數控車床的電氣化、自動化改造的功能要求，確定了采用上位機與下位機結合的自動化改造方案。該方案總體結構分析如下：
（1） 上位機借助于工控機，利用工控機強大的圖像處理能力，重點完成數控車床的生產組態畫面顯示，以及必要的生產數據的傳輸、保存、輸出，同時還要能夠實現相關控制指令的下達，確保數控車床能夠自動完成所有切削加工生產任務。
（ 2）下位機采用基于PLC技術的電氣控制模式，由傳感器、數據采集板卡負責采集數控車床的生產數據、環境數據、狀態數據等所有參數，由PLC實現對相關數據的計算，并傳輸給上位機進行相關數據的圖形化顯示和保存；另一方面，PLC控制系統還接收來自于上位機的控制指令，實現對數控車床的遠程控制。
（3） 對于數控車床最為關鍵的控制――進給運動的控制，利用PLC+運動控制板卡的模式實現電氣化和自動化的控制。具體實現方式為：選用合適的運動控制板卡，配合PLC的順序控制，對進給軸電機實現伺服運動控制，從而實現對數控車床進給運動的自動化控制。
3 數控車床電氣化自動控制改造的實現
3.1 系統改造結構設計
數控車床的電氣化自動控制改造，其整體結構如下圖1所示，其整體結構主要由以下幾個部分構成：
3.1.1 底層設備
底層設備主要包括兩個方面，首先是實現數控車床自動切削加工運轉等基本功能的必要電氣、機電設備，如電源模塊、電機模塊等，這些機電設備能夠保證數控車床的基本功能的穩定可靠的實現；其次，底層設備還包括各類傳感器，比如監測電機轉速、溫度的速度傳感器和溫度傳感器，監測進給軸運動進給量的光柵尺等，這些傳感類和數據采集類設備為實現數控車床自動化控制提供了基礎數據源。
3.1.2 本地PLC站
本地PLC站主要負責接收底層傳感設備傳送過來的傳感參數、狀態參數及其他檢測參數，通過內部程序的運算，判斷整個數控車床的工作狀態，并將其中的重點參數上傳到遠程控制終端進行數據的圖形化顯示、存儲、輸出打印等操作；另一方面，本地PLC站同時還接收來自于遠程控制終端所下達的控制指令，比如停機、啟動等控制指令，PLC站通過對相應執行器（比如電機）的控制，從而實現自動化控制的功能。
3.1.3 遠程控制終端
遠程控制終端主要是依賴于工控機實現的上位機數據管理和狀態監控，需要專門開發一套面向數控車床加工、生產和自動控制的軟件程序，以實現對數控車床的遠程化、網絡化、自動化控制，真正實現無人值守的功能。
基于PLC的數控車床電氣自動化改造框圖
3.2 PLC電氣控制系統的設計實現
本研究論文以CK6140普通數量機床為具體研究對象，詳細探討其電氣化、自動化控制的改造。通過上文對機床改造方案和結構功能的分析，可以確定整個機床電氣化、自動化改造，一共需要實現14個系統輸入，9個系統輸出。結合控制要求，這里選用日本三菱公司的FX2N-48MR型PLC，輸入回路采用24V直流電源供電方式。根據對數控機床的各模塊控制功能的分析，選用合適的接觸器、繼電器、開關、輔助觸點等電氣控制元件，與PLC共同實現對電氣設備的控制，比如PLC通過接觸器控制電機模塊，PLC通過繼電器控制電磁閥等部件，從而完成基于PLC控制的數控車床電氣化改造。
4 結語
隨著電氣設備的越來越復雜，工業生產對于電氣控制的要求也越來越高，基于PLC的自動化控制技術得到了廣泛的應用，逐漸成為了當前工業自動化生產控制中的主流技術之一。采用PLC技術最大的優勢在于實現自動化控制同時具有較高的可靠性和抗干擾能力，極大的避免了由于采用單片機技術而造成的系統不穩定現象。本論文結合電氣控制詳細探討了PLC自動化技術的應用，給出了具體的系統設計實例，對于進一步提高PLC自動化技術的工業化應用具有很好的指導和借鑒意義。
關鍵詞： 數控機床 制造強國 發展趨勢
數控技術是先進制造技術中的一項核心技術，由數控機床組成的柔性化制造系統是改造傳統機械加工裝備產業、構建數字化企業的重要基礎裝備，它的發展一直備受制造業的關注，其設計、制造和應用的水平在某種程度上代表了一個國家的制造業水平和競爭力。近年來，國內機床設備和技術的發展在市場需求旺盛的情況下，設備以滿足市場和用戶需求為主，在高性能加工的設備和技術上并沒有進行很好的研究和技術儲備，在市場趨于平穩的時期，我國的機床工業勢必會更加缺乏競爭力。因此，國家將數控機床作為重點支持的產業項目，在發展規劃中明確了發展高速、高精度數控加工設備作為主要的支持發展方向，將提升裝備水平和核心技術放在重要的位置。
“機床是裝備制造業的工作母機，實現裝備制造業的現代化，取決于我國的機床發展水平。振興裝備制造業，首先要振興機床工業，要大力發展國產數控機床”。振興裝備制造業，機床工業需先行，這是一條經濟發展的客觀規律。在國民經濟快速發展的拉動和國家產業政策的正確引導下，中國機床工業行業發展迅速，產銷兩旺，行業綜合水平落后的面貌得到改變。進入21世紀以來，隨著我國國民經濟實力的快速增長，我國制造業在國際上的地位日益提高。目前，我國正處在工業化的中期階段，制造業仍然是國民經濟的主體和支柱。但從總體上看，我國制造業與先進國家的差距還比較明顯。有人坦言：“無論今后科學技術怎樣進步，發展先進的制造業將是人類社會永恒的主題，制造業也將永遠是人類社會的‘首席產業’?！痹诋斀袷澜缟希叨劝l達的制造業和先進的制造技術已經成為衡量一個國家綜合經濟實力和科技水平的最重要標志。制造業最重要的基礎是裝備制造業。現在我國已是制造業大國，但并不是制造業強國。目前我國的裝備制造業水平有限，以至于不能很好地滿足現代化機械生產的需要。而現代制造業發展的主要方向體現在信息化制造方面，其中自動化、智能化制造則是裝備制造業中的主導技術，這對于高速、高精度、低消耗的產品制造來說尤為重要。
數控機床是近展起來的具有廣闊發展前景的新型自動化機床，是高度機電一體化的產品。隨著科學技術的發展，機械產品的結構越來越合理，其性能精度和效率日趨提高，因此對加工機械產品零部件生產設備――機床也相應提出了高性能高精度與高自動化的要求。大批量的產品，如汽車拖拉機與家用電器的零件，以及航空航天、內燃機、軍工、汽車、船舶等行業需要的重要加工設備，尤其是高剛性、高精度、高穩定性、高復合型的精密數控臥式銑鏜床更是航天和軍工企業急需的關鍵設備。
“十一五”期間，國家對裝備制造業提出要求：變“制造大國”成為“制造強國”，調整產業結構，重點開發高檔數控機床，提升行業水平。自主開發高速精密臥式機床，研究其相關的設計和制造技術并取得突破，對國家在高端裝備領域擁有自主知識產權和核心競爭力，將起到至關重要的影響。隨著工業技術的發展，各行各業對高速數控機床的需求也越來越多。2010年9月8日國務院召開常務會議審議并原則通過《國務院關于加快培育和發展戰略性新興產業的決定》，高端裝備制造、節能環保、新一代信息技術、生物、新能源、新材料和新能源汽車七個產業作為重點領域將集中力量加快推進，國家將加強財稅金融等政策扶持力度。國務院發展研究中心產業部部長馮飛預計，未來十年將是戰略性新興產業蓬勃發展的十年，到2020年，戰略性新興產業占工業增加值比重可望達到20%以上。機床工業由于技術含量和工藝要求極高，屬于技術和資本密集型產業，行業壁壘很高，無論在國內還是全球范圍，行業格局變化都比較緩慢。機床本屬于機械行業，而機械行業與下游行業固定資產投資密切相關。下游行業每年固定資產投資中，約60%用于購買機械產品。設備工器具購置在固定資產投資中的比例保持在20％左右，并長期保持穩定。因此在機床行業下游產業中，固定資產投資的主要部分都是用來購買裝備制造工具――機床。通過統計發現，機床下游行業固定資產投資增速遠快于全社會平均增速水平。數控機床的需求來自于下游的機械行業固定資產投資，2011年汽車及零部件、航空航天設備、高速列車、軍工、電子信息、電力設備、船舶、工程機械、模具等高端裝備業崛起，行業產能高速擴張，繼續帶動數控機床消費的高速增長。羅百輝表示，2011年高端裝備自主創新勢頭將更為強勁，繼續帶動機械工業15%以上的增速。目前我國正處于重化工業化時期，這是超脫于經濟短期波動、在近幾十年里對中國經濟產生巨大影響的因素，對我國機械工業的發展也起著促進作用。它與長期向好的中國宏觀經濟一樣，成為機械工業近30年來持續快速發展的最好注解。所謂重化工業化時期，也就是工業化的中期，即從解決短缺為主的開放逐步向建設經濟強國轉變，煤炭、汽車、鋼鐵、房地產、建材、機械、電子、化工等一批以重工業為基礎的高增長行業發展勢頭強勁，構成了對機床市場尤其是數控機床的巨大需求。中國已經超過德國，成為世界第一大機床市場。數控機床已成為機床消費的主流。預計2015年數控機床消費將超過60億美元，臺數將超過10萬臺。數控系統的發展趨勢是：①平臺數字化。②運行高速化。③加工高精化。④功能復合化。⑤控制智能化。⑥伺服驅動高性能控制。中高檔數控機床的比例會大幅增加，經濟型數控機床的比例不會有太大變化，而非數控的普通機床的需求將會大幅度減少。
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