隨著現(xiàn)代制造技術(shù)的不斷發(fā)展，零件的制造加工、金屬的成型等日益實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，機(jī)械制造業(yè)已逐步進(jìn)入了全盤自動(dòng)化時(shí)代，實(shí)現(xiàn)裝配自動(dòng)化是生產(chǎn)過程自動(dòng)化或生產(chǎn)自動(dòng)化的重要標(biāo)志。由于加工技術(shù)超前于裝配技術(shù)許多年，裝配工藝已成為現(xiàn)代化生產(chǎn)的薄弱環(huán)節(jié)。裝配自動(dòng)化能提高生產(chǎn)效率、降低成本、保證產(chǎn)品質(zhì)量，減輕或取代特殊條件下的工人裝配勞動(dòng)，并對(duì)適應(yīng)自動(dòng)裝配的新產(chǎn)品設(shè)計(jì)途徑，對(duì)未來工業(yè)發(fā)展有著特殊的重要意義。

一、機(jī)電一體化集成裝配裝置可靠性及安全性

    隨著人們對(duì)現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量的要求越來越高，產(chǎn)品的可靠性已經(jīng)廣泛地被人們所重視，尤其在軍用裝備中，可靠性被作為一項(xiàng)衡量產(chǎn)品質(zhì)量的必不可少的重要技術(shù)指標(biāo)。我國(guó)對(duì)可靠性的定義是指“系統(tǒng)在規(guī)定條件下和規(guī)定時(shí)間內(nèi)，完成規(guī)定功能的能力”。

    從應(yīng)用的角度，把可靠性分為固有可靠性和使用可靠性。固有可靠性用于描述產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和制造的可靠性水平；使用可靠性用于描述產(chǎn)品在計(jì)劃的環(huán)境中使用的可靠性水平。

    從設(shè)計(jì)的角度，把可靠性分為基本可靠性和任務(wù)可靠性?；究煽啃允侵府a(chǎn)品在規(guī)定的條件下，無(wú)故障的持續(xù)時(shí)間或概率。任務(wù)可靠性則是產(chǎn)品在規(guī)定的任務(wù)剖面內(nèi)完成規(guī)定功能的能力。在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，任務(wù)可靠性將是最重要的。

    在電氣控制系統(tǒng)中，可靠性分析的目的主要是為了提高系統(tǒng)的可靠性，因此，必須對(duì)系統(tǒng)及其組成單元的故障進(jìn)行詳細(xì)的分析。由于被裝配產(chǎn)品的重要性，因此，設(shè)計(jì)中主要考慮任務(wù)的可靠性。在進(jìn)行故障模式影響分析時(shí)，也主要圍繞著對(duì)被裝配產(chǎn)品可能產(chǎn)生影響的情況進(jìn)行。故障模式影響分析的目的是系統(tǒng)地分析零件、元器件、設(shè)備等每一個(gè)產(chǎn)品層次所有可能發(fā)生的故障模式、故障原因及后果，以便發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)中的薄弱環(huán)節(jié)，加以改進(jìn)以提高產(chǎn)品的可靠性。在產(chǎn)品裝配的任務(wù)中，只有在各個(gè)分任務(wù)都保證完成的前提下，產(chǎn)品裝配總?cè)蝿?wù)才能順利完成，任何一個(gè)環(huán)節(jié)失效或出現(xiàn)故障，都會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品裝配任務(wù)的失敗。

    在自動(dòng)裝配裝置中，安全性問題主要從兩方面考慮：一是操作者的安全；二是被裝配工件或產(chǎn)品的安全。對(duì)于人的安全主要靠警示語(yǔ)和嚴(yán)格按操作規(guī)程執(zhí)行來保證。對(duì)于工件或產(chǎn)品的安全通常是由于電氣控制系統(tǒng)的誤動(dòng)作造成的。

    現(xiàn)在我們針對(duì)工件或產(chǎn)品的安全性進(jìn)行分析。對(duì)于電氣控制系統(tǒng)的誤動(dòng)作，一方面靠裝置電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的完善，另一方面在設(shè)計(jì)電氣控制系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)采取預(yù)防誤動(dòng)作的防護(hù)措施。通常當(dāng)系統(tǒng)的任務(wù)可靠性提高了，其安全性也必然提高。在裝配裝置中，可能存在的工件或產(chǎn)品的在本裝配裝置巾，可能存在的工件或產(chǎn)品的安全性問題有：工件或產(chǎn)品跌落和碰撞擠壓。在吸起階段，導(dǎo)致工件或產(chǎn)品跌落的原因有：意外斷電，真空泉停機(jī)；吸盤或真空氣路泄漏。

    針對(duì)意外斷電所采取的措施是增大真空腔，針對(duì)吸盤或真空氣路泄漏所采取的措施是，在真空吸盤吸起工件到裝配前的運(yùn)動(dòng)過程中，由保護(hù)氣動(dòng)手爪來保護(hù)工件：在工件吸起過程中，系統(tǒng)進(jìn)行雙路榆測(cè)靠近吸盤端的真窄度，只有兩個(gè)信號(hào)都檢測(cè)劍后，系統(tǒng)才能肩動(dòng)后續(xù)程序，控制相應(yīng)的軸運(yùn)動(dòng)；工件在運(yùn)動(dòng)過程中，一旦真空度低于預(yù)設(shè)值，控制系統(tǒng)便以聲音和信息提示報(bào)警；對(duì)保護(hù)氣動(dòng)手爪的張開和閉合控制是通過氣缸來執(zhí)行的，只有系統(tǒng)檢測(cè)到兩個(gè)檢測(cè)元件都指示手爪已閉合的狀態(tài)，方可啟動(dòng)后續(xù)程序。

二、電氣控制系統(tǒng)的優(yōu)化

    優(yōu)化和改進(jìn)的基本指導(dǎo)思想是，在不削減原有裝置的功能的基礎(chǔ)|，通過優(yōu)化和改進(jìn)設(shè)計(jì)，提高裝置的安全性和任務(wù)可靠性，適當(dāng)簡(jiǎn)化控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，控制過程更簡(jiǎn)便。

    改進(jìn)思路是，在電氣控制系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)上，根據(jù)可靠性設(shè)計(jì)方法，適當(dāng)采用降額設(shè)計(jì)或兀余設(shè)計(jì)等技術(shù)來提高任務(wù)可靠性，同時(shí)增加一些安全檢測(cè)部件來提高其安全性，并在軟件設(shè)計(jì)中相應(yīng)增加一些故障診斷和報(bào)警信息：通過優(yōu)化簡(jiǎn)化為一套數(shù)控系統(tǒng)來控制，降低應(yīng)用軟件的開發(fā)難度，使控制更易于實(shí)現(xiàn)，提高工藝程序的靈活性，消除錯(cuò)誤的隱患。

    在機(jī)電一體化系統(tǒng)中，既包含有高電壓、大電流的電力電氣設(shè)備，即強(qiáng)電設(shè)備，又包含有低電壓、小電流的控制與信息處理設(shè)備和傳感器，即弱電設(shè)備。強(qiáng)電設(shè)備產(chǎn)生的電磁噪聲會(huì)對(duì)弱電設(shè)備造成極大的干擾，弱電設(shè)備之間也可能互相進(jìn)行信號(hào)干擾。同時(shí)，供電系統(tǒng)以及環(huán)境電磁噪聲也會(huì)對(duì)弱電設(shè)備產(chǎn)生嚴(yán)重的干擾。因此，電磁噪聲的十?dāng)_是機(jī)電一體化設(shè)備中產(chǎn)生元器件失效或數(shù)據(jù)傳輸、處理失誤、進(jìn)而影響其可靠性的最常見和最主要的因素，因此抗干擾設(shè)計(jì)在機(jī)電一體化系統(tǒng)的可靠性設(shè)計(jì)中非常重要。

    制造電子元器件時(shí)所使用的材料有一定的溫度極限，當(dāng)超過這一個(gè)極限時(shí)，物理性能就會(huì)發(fā)生變化，元器件就不能發(fā)揮它預(yù)期的作用。由于整個(gè)裝置是模塊化結(jié)構(gòu)。每個(gè)模塊內(nèi)都有大量的電子元器件。在工作時(shí)，這些模塊內(nèi)的電路會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，從而影響部分元器件的正常工作。因此，對(duì)電氣控制柜和操作臺(tái)進(jìn)行熱設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)控制柜采用了用強(qiáng)制制冷設(shè)備進(jìn)行冷卻的方式，使柜內(nèi)溫度維持在元器件能JF常工作的一個(gè)較佳溫度范圍內(nèi)，對(duì)操作臺(tái)采用了安裝帶空氣過濾器的冷卻風(fēng)扇進(jìn)行強(qiáng)制風(fēng)冷的方式。

三、優(yōu)化和改進(jìn)后的裝置主要優(yōu)點(diǎn)

    結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)化、更緊湊。改進(jìn)后的控制系統(tǒng)在硬件結(jié)構(gòu)上得到了較大的簡(jiǎn)化，更緊湊。

    控制過程得到簡(jiǎn)化。通過優(yōu)化和改進(jìn)后，在裝配產(chǎn)品的姿態(tài)調(diào)整控制過程中，簡(jiǎn)化，控制過程。

    降低了軟件開發(fā)的難度。優(yōu)化和改進(jìn)后，在軟件開發(fā)上，省去了自動(dòng)應(yīng)答信號(hào)處理和數(shù)據(jù)傳輸處理軟件的開發(fā)，省去了設(shè)計(jì)專用的人機(jī)界面的過程。從而既減少了軟件開發(fā)的工作量，也降低了軟件開發(fā)的難度。

    產(chǎn)品裝配任務(wù)的可靠性、安全性得到提高。優(yōu)化和改進(jìn)后，消除了因系統(tǒng)間的通訊而可能產(chǎn)生的故障現(xiàn)象，同時(shí)增加了一些信號(hào)檢測(cè)和狀態(tài)監(jiān)控環(huán)節(jié)，以及通過故障模式分析后的可靠性和安全性設(shè)計(jì)，大大提高了產(chǎn)品裝配任務(wù)的可靠性和安全性。