时间：2023-03-22 17:42:53
序论：在您撰写自动化机床论文时，参考他人的优秀作品可以开阔视野，小编为您整理的7篇范文，希望这些建议能够激发您的创作热情，引导您走向新的创作高度。
论文摘要：数控机床电气系统故障的调查、分析与诊断的过程也就是故障的排除过程，一旦查明了原因，故障也就几乎等于排除了。因此故障分析诊断的方法十分重要。
一、故障的调查与分析
这是排故的第一阶段，是非常关键的阶段，主要应作好下列工作：
1、询问调查在接到机床现场出现故障要求排除的信息时，首先应要求操作者尽量保持现场故障状态，不做任何处理，这样有利于迅速精确地分析故障原因。
2、现场检查到达现场后，首先要验证操作者提供的各种情况的准确性、完整性，从而核实初步判断的准确度。由于操作者的水平，对故障状况描述不清甚至完全不准确的情况不乏其例，因此到现场后仍然不要急于动手处理，重新仔细调查各种情况，以免破坏了现场，使排故增加难度。
3、故障分析根据已知的故障状况按上节所述故障分类办法分析故障类型，从而确定排故原则。由于大多数故障是有指示的，所以一般情况下，对照机床配套的数控系统诊断手册和使用说明书，可以列出产生该故障的多种可能的原因。
4、确定原因对多种可能的原因进行排查从中找出本次故障的真正原因，这时对维修人员是一种对该机床熟悉程度、知识水平、实践经验和分析判断能力的综合考验。
5、排故准备有的故障的排除方法可能很简单，有些故障则往往较复杂，需要做一系列的准备工作，例如工具仪表的准备、局部的拆卸、零部件的修理，元器件的采购甚至排故计划步骤的制定等等。
下面把电气故障的常用诊断方法综列于下。
(1)直观检查法这是故障分析之初必用的方法，就是利用感官的检查。
①询问向故障现场人员仔细询问故障产生的过程、故障表象及故障后果，并且在整个分析判断过程中可能要多次询问。
②目视总体查看机床各部分工作状态是否处于正常状态(例如各坐标轴位置、主轴状态、刀库、机械手位置等)，各电控装置(如数控系统、温控装置、装置等)有无报警指示，局部查看有无保险烧煅，元器件烧焦、开裂、电线电缆脱落，各操作元件位置正确与否等等。
(2)仪器检查法使用常规电工仪表，对各组交、直流电源电压，对相关直流及脉冲信号等进行测量，从中找寻可能的故障。例如用万用表检查各电源情况，及对某些电路板上设置的相关信号状态测量点的测量，用示波器观察相关的脉动信号的幅值、相位甚至有无，用PLC编程器查找PLC程序中的故障部位及原因等。
(3)信号与报警指示分析法
①硬件报警指示这是指包括数控系统、伺服系统在内的各电子、电器装置上的各种状态和故障指示灯，结合指示灯状态和相应的功能说明便可获知指示内容及故障原因与排除方法。
②软件报警指示如前所述的系统软件、PLC程序与加工程序中的故障通常都设有报警显示，依据显示的报警号对照相应的诊断说明手册便可获知可能的故障原因及故障排除方法。
(4)接口状态检查法现代数控系统多将PLC集成于其中，而CNC与PLC之间则以一系列接口信号形式相互通讯联接。有些故障是与接口信号错误或丢失相关的，这些接口信号有的可以在相应的接口板和输入/输出板上有指示灯显示，有的可以通过简单操作在CRT屏幕上显示，而所有的接口信号都可以用PLC编程器调出。
(5)参数调整法数控系统、PLC及伺服驱动系统都设置许多可修改的参数以适应不同机床、不同工作状态的要求。这些参数不仅能使各电气系统与具体机床相匹配，而且更是使机床各项功能达到最佳化所必需的。因此，任何参数的变化(尤其是模拟量参数)甚至丢失都是不允许的；而随机床的长期运行所引起的机械或电气性能的变化会打破最初的匹配状态和最佳化状态。此类故障多指故障分类一节中后一类故障，需要重新调整相关的一个或多个参数方可排除。
(6)备件置换法当故障分析结果集中于某一印制电路板上时，由于电路集成度的不断扩大而要把故障落实于其上某一区域乃至某一元件是十分困难的，为了缩短停机时间，在有相同备件的条件下可以先将备件换上，然后再去检查修复故障板。
鉴于以上条件，在拔出旧板更换新板之前一定要先仔细阅读相关资料，弄懂要求和操作步骤之后再动手，以免造成更大的故障。
(7)交叉换位法当发现故障板或者不能确定是否故障板而又没有备件的情况下，可以将系统中相同或相兼容的两个板互换检查，例如两个坐标的指令板或伺服板的交换从中判断故障板或故障部位。这种交叉换位法应特别注意，不仅硬件接线的正确交换，还要将一系列相应的参数交换，否则不仅达不到目的，反而会产生新的故障造成思维的混乱，一定要事先考虑周全，设计好软、硬件交换方案，准确无误再行交换检查。
(8)特殊处理法当今的数控系统已进入PC基、开放化的发展阶段，其中软件含量越来越丰富，有系统软件、机床制造者软件、甚至还有使用者自己的软件，由于软件逻辑的设计中不可避免的一些问题，会使得有些故障状态无从分析，例如死机现象。对于这种故障现象则可以采取特殊手段来处理，比如整机断电，稍作停顿后再开机，有时则可能将故障消除。维修人员可以在自己的长期实践中摸索其规律或者其他有效的方法。
二、电气维修与故障的排除
电气故障的分析过程也就是故障的排除过程，因此电气故障的一些常用排除方法在上一节的分析方法中已综合介绍过了，本节则列举几个常见电气故障做一简要介绍，供维修者参考。
1、电源电源是维修系统乃至整个机床正常工作的能量来源，它的失效或者故障轻者会丢失数据、造成停机。重者会毁坏系统局部甚至全部。西方国家由于电力充足，电网质量高，因此其电气系统的电源设计考虑较少，这对于我国有较大波动和高次谐波的电力供电网来说就略显不足，再加上某些人为的因素，难免出现由电源而引起的故障。
2、数控系统位置环故障
①位置环报警。可能是位置测量回路开路；测量元件损坏；位置控制建立的接口信号不存在等。
②坐标轴在没有指令的情况下产生运动。可能是漂移过大；位置环或速度环接成正反馈；反馈接线开路；测量元件损坏。
3、机床坐标找不到零点。可能是零方向在远离零点；编码器损坏或接线开路；光栅零点标记移位；回零减速开关失灵。
论文摘要：数控机床电气系统故障的调查、分析与诊断的过程也就是故障的排除过程，一旦查明了原因，故障也就几乎等于排除了。因此故障分析诊断的方法十分重要。
一、故障的调查与分析
这是排故的第一阶段，是非常关键的阶段，主要应作好下列工作：
1、询问调查在接到机床现场出现故障要求排除的信息时，首先应要求操作者尽量保持现场故障状态，不做任何处理，这样有利于迅速精确地分析故障原因。
2、现场检查到达现场后，首先要验证操作者提供的各种情况的准确性、完整性，从而核实初步判断的准确度。由于操作者的水平，对故障状况描述不清甚至完全不准确的情况不乏其例，因此到现场后仍然不要急于动手处理，重新仔细调查各种情况，以免破坏了现场，使排故增加难度。
3、故障分析根据已知的故障状况按上节所述故障分类办法分析故障类型，从而确定排故原则。由于大多数故障是有指示的，所以一般情况下，对照机床配套的数控系统诊断手册和使用说明书，可以列出产生该故障的多种可能的原因。
4、确定原因对多种可能的原因进行排查从中找出本次故障的真正原因，这时对维修人员是一种对该机床熟悉程度、知识水平、实践经验和分析判断能力的综合考验。
5、排故准备有的故障的排除方法可能很简单，有些故障则往往较复杂，需要做一系列的准备工作，例如工具仪表的准备、局部的拆卸、零部件的修理，元器件的采购甚至排故计划步骤的制定等等。
下面把电气故障的常用诊断方法综列于下。
(1)直观检查法这是故障分析之初必用的方法，就是利用感官的检查。
①询问向故障现场人员仔细询问故障产生的过程、故障表象及故障后果，并且在整个分析判断过程中可能要多次询问。
②目视总体查看机床各部分工作状态是否处于正常状态(例如各坐标轴位置、主轴状态、刀库、机械手位置等)，各电控装置(如数控系统、温控装置、装置等)有无报警指示，局部查看有无保险烧煅，元器件烧焦、开裂、电线电缆脱落，各操作元件位置正确与否等等。
(2)仪器检查法使用常规电工仪表，对各组交、直流电源电压，对相关直流及脉冲信号等进行测量，从中找寻可能的故障。例如用万用表检查各电源情况，及对某些电路板上设置的相关信号状态测量点的测量，用示波器观察相关的脉动信号的幅值、相位甚至有无，用PLC编程器查找PLC程序中的故障部位及原因等。
(3)信号与报警指示分析法
①硬件报警指示这是指包括数控系统、伺服系统在内的各电子、电器装置上的各种状态和故障指示灯，结合指示灯状态和相应的功能说明便可获知指示内容及故障原因与排除方法。
②软件报警指示如前所述的系统软件、PLC程序与加工程序中的故障通常都设有报警显示，依据显示的报警号对照相应的诊断说明手册便可获知可能的故障原因及故障排除方法。
(4)接口状态检查法现代数控系统多将PLC集成于其中，而CNC与PLC之间则以一系列接口信号形式相互通讯联接。有些故障是与接口信号错误或丢失相关的，这些接口信号有的可以在相应的接口板和输入/输出板上有指示灯显示，有的可以通过简单操作在CRT屏幕上显示，而所有的接口信号都可以用PLC编程器调出。
(5)参数调整法数控系统、PLC及伺服驱动系统都设置许多可修改的参数以适应不同机床、不同工作状态的要求。这些参数不仅能使各电气系统与具体机床相匹配，而且更是使机床各项功能达到最佳化所必需的。因此，任何参数的变化(尤其是模拟量参数)甚至丢失都是不允许的；而随机床的长期运行所引起的机械或电气性能的变化会打破最初的匹配状态和最佳化状态。此类故障多指故障分类一节中后一类故障，需要重新调整相关的一个或多个参数方可排除。
(6)备件置换法当故障分析结果集中于某一印制电路板上时，由于电路集成度的不断扩大而要把故障落实于其上某一区域乃至某一元件是十分困难的，为了缩短停机时间，在有相同备件的条件下可以先将备件换上，然后再去检查修复故障板。
鉴于以上条件，在拔出旧板更换新板之前一定要先仔细阅读相关资料，弄懂要求和操作步骤之后再动手，以免造成更大的故障。
(7)交叉换位法当发现故障板或者不能确定是否故障板而又没有备件的情况下，可以将系统中相同或相兼容的两个板互换检查，例如两个坐标的指令板或伺服板的交换从中判断故障板或故障部位。这种交叉换位法应特别注意，不仅硬件接线的正确交换，还要将一系列相应的参数交换，否则不仅达不到目的，反而会产生新的故障造成思维的混乱，一定要事先考虑周全，设计好软、硬件交换方案，准确无误再行交换检查。
(8)特殊处理法当今的数控系统已进入PC基、开放化的发展阶段，其中软件含量越来越丰富，有系统软件、机床制造者软件、甚至还有使用者自己的软件，由于软件逻辑的设计中不可避免的一些问题，会使得有些故障状态无从分析，例如死机现象。对于这种故障现象则可以采取特殊手段来处理，比如整机断电，稍作停顿后再开机，有时则可能将故障消除。维修人员可以在自己的长期实践中摸索其规律或者其他有效的方法。
二、电气维修与故障的排除
电气故障的分析过程也就是故障的排除过程，因此电气故障的一些常用排除方法在上一节的分析方法中已综合介绍过了，本节则列举几个常见电气故障做一简要介绍，供维修者参考。
1、电源电源是维修系统乃至整个机床正常工作的能量来源，它的失效或者故障轻者会丢失数据、造成停机。重者会毁坏系统局部甚至全部。西方国家由于电力充足，电网质量高，因此其电气系统的电源设计考虑较少，这对于我国有较大波动和高次谐波的电力供电网来说就略显不足，再加上某些人为的因素，难免出现由电源而引起的故障。
2、数控系统位置环故障
①位置环报警。可能是位置测量回路开路；测量元件损坏；位置控制建立的接口信号不存在等。
②坐标轴在没有指令的情况下产生运动。可能是漂移过大；位置环或速度环接成正反馈；反馈接线开路；测量元件损坏。
3、机床坐标找不到零点。可能是零方向在远离零点；编码器损坏或接线开路；光栅零点标记移位；回零减速开关失灵。
一、自动化技术创新在机械设计中的应用
不断的将机械产品的创新能力优化与提高，与国家、机械领域的企业单位发展与生存有着密切的联系。在美国，相关的机械工程的设计委员会制定了2005年到2030年的有限资助计划领域中，将机械创新设计作为重要的资助之一；另外，机械个性化的发展趋势以及机械市场的复杂多变也要求了企业需要在机械设计当中不断的更新、设计，迎合市场的需要，而自动化技术创新的运用是确保企业能够在第一时间内研发出迎合市场需求的产品的有利武器。因此，对于21世纪的机械工程设计学科来说，创新性与快速性就成为企业是否能够适应市场需要、社会发展的关键所在。在机械产品概念设计的初期阶段，也就是原理方案的设计当中决定了产品是否具备创新性。
对于机械产品的设计概念来说，主要是设计到了人们的创新思维，也可以看成为人脑抽象与形象思维综合运用的一种结果。当然也受到了人们创新思维以及知识积累的局限。人们进行机械创新设计时，具有很大的随机性，并不能够确保想要的设计，同时兼具创新性的方案能够在一定的时间段之内得出。因此，想要在第一时间内设计出满足市场需求、能够占据市场的产品，存在一定的困难局限性，也是不太现实的问题，因此，在机械产品的创新迅速实现过程中，基于计算机化的创新就是非常有效的方法之一。
从广义的机构学的教学来看，对于机电一体化系统（包含了机、电、液与控制等等），都可以将其看成为两个组成部分——广义的传动机构与传动载体。而对于创新机电一体化系统的方案，就在于创新广义机构。因此，笔者在本文当中针对机械设计当中自动化技术创新的运用提出了一套机械系统创新设计以及自动化的方案（基于三维平台，以下所述都是基于三维平台）。
二、机械设计与自动化体系
对于上述中的复杂机械系统进行创新设计以及对于机械相应的自动化系统的组成方面，主要是以下：两种具有较强的获得创新性设计方案的能力的、在计算机化方法当中适合于机械系统创新设计当中较为复杂的方案；直接支持产品设计方案的三维虚拟样机装配与仿真的自动化建模过程，能自动化地对创成的复杂机械系统符号方案进行仿真、建模以及装配。而快速与创新则是其最大优点。
对于初期机械设计概念的这一阶段放纵，主要通过自动化系统为创新设计提供两套方案：其一，基于机械设计的基本规则而采用的创新设计方案；其二，创新方案的功能改良分解以及重组。考虑到这两种系统设计在方案的产生原理上都是采用的符号形式将最终的方案列出。而对于机械概念设计的初期阶段的使用符号的方案，机械自动化则会将方案进一步的分解成为机构的基本形式以及相互的连接这两个方面。在进行识别基本的机构方法选取上可以考虑到进行运动分析，从而将内部各个构件运动时所产生的分析数据展示出来。为了将开发机械产品的速度进一步提高，就能够使用面向对象的技术来进行基本机构的设计。然后，三维平台进行的二次开发，在采用的措施当中选择特征控制参数、数据库驱动等等，对于整体的基本机构三维造型设计，能够使用少量特征控制参数对其进行驱动。能够良好的解决基本机构虚拟建模的问题。
在机械领域当中，对于刚度、美学的等方面都有着很高的要求，因此为了满足机械运动刚度以及美学，可以最优的布局算法能够考虑到基本机构所占据的空间以及连接关系，从而基本机构在空间当中的位置进行确定，从而可以将机械系统空间限制到最小的占有空间。对于装配方案“后台预置”的借用，对于基本机构的运动分析数据以及布局结构的参照，则能够在特定的布局空间当中放置好虚拟的模型。连续的变化驱动构件的位置，在概念设计当中使用符号方案的设计，就能够得到其三维虚拟样机（复杂机械系统）。
在高校机械设计制造及自动化专业教学的过程中，注重对学生的创新能力和应用技能指导，是当前时展的具体要求，也是教学体制改革的重要表现，应用型人才培养模式在机械设计制造及自动化专业教学中的应用，能够有效的提升学生的机械水平，促进学生的全面发展。
（一）时展的具体要求
随着经济全球化脚步不断深入，我国逐渐进入高效机械化时代，各行各业都开始逐渐使用机械设备进行高效率的生产和制造，机械设计制造及自动化专业可谓是一门具有较大发展潜力的专业。但是目前我国大部分机械设计制造及自动化专业的毕业生多数存在理论知识较强，但没有实际操作能力，而且没有自己的主观想法。当今时代是人才竞争的时代，而大量的毕业生却不能满足现代企业的生产和发展需求[1]。所以说，加强对机械设计制造及自动化专业学生的创新思想和实践性能力指导成为了当今时代的具体发展需求，使学生能够更加灵活的应用知识进行灵活的工作和创造，成为众多企业所渴望拥有的创新性应用型人才。
（二）促进学生的全面发展
在教学的过程中，如果仅仅是讲解理论基础知识，就会造成学生的片面性思维想法，学生无法更加直观的理解理论知识，特别是在机械设计制造及自动化专业的教学过程中，复杂而具有强大逻辑性思想的理论知识如果不加以实践证明，学生将会非常难以深入理解[2]。在教学的过程中，组织学生进行实际操作训练，在实践的过程中，注重引导学生进行自主思考和自主创造，不断培养学生形成良好的思维能力和逻辑思想，并通过不断的学习，促进学生的全面发展，真正成为社会和企业真正需要的创新性应用型人才，在激烈的市场就业环境中，成为众多企业争相需要的人才
二、机械设计制造及自动化专业创新性应用型人才培养模式
在高校机械设计制造及自动化专业的教学过程中，教师要注重以培养学生的创新性能力，成为创新性应用型人才为主要教学目标，使学生能够适应现代快节奏的发展规律，更好的成长和发展。
（一）构建实践性课堂模式
在对机械设计制造及自动化专业学生教学之前，教师应该对教学的内容进行科学的规划，在机械设计制造及自动化专业中，主要有基础教育课程、专业教学课程和任选课程，教师要结合教材要求，根据学生的性格特点等因素进行合理、科学的课程规划。实践性课堂的构建过程中，主要的教学体系有基本素质训练、基本技能训练、专业技能训练、专业综合实践和创新能力训练这五个模块。在每个模块的教学过程中，从简单的知识带动课堂的氛围，再通过问题引导、实践活动等方式，逐渐加深学生对知识内容的深入理解，通过一系列前后链接、循序渐进的教学过程，使学生能够通过对不同环节的直观感受和体验，提升对机械制造的认识和灵活应用，将实践性理论和活动贯穿于教学的始终。
（二）注重更新课堂内容
在教学的过程中，教师要注重不断更新教材内容。近年来，随着我国经济的快速发展，科学技术水平也在不断提升，而教材的编写通常具有一定的年份限制，固定的教材内容有时会无法跟上时代和社会发展的脚步，机械理论知识较为落后，滞后于科技现实，无法跟上科技创新的节奏。所以在教学的过程中，教师要注重实时科技信息，结合教材内容，将最先进的科学技术知识为学生讲解，并补充相关理论信息，优化课堂结构模式，可以通过引入多媒体教学方法，以视频或者图片的方式为学生生动、形象的展现理论知识，增加学生的学习记忆。
（三）注重培养学生的创新意识
在教学的过程中，教师要鼓励学生积极参加各类竞技活动或者比赛项目，并帮助学生、引导学生，使学生能够通过各类机械比赛活动不断展现自己的个性化创作思维和创新意识，并在各类大赛项目中，不断的丰富自己的知识理论、扩展学生的视野，加强对自身能力和素质的锻炼，成为具有高技能、新想法的应用复合型型人才。
（四）增加学生的社会适应能力
动画电影的创作，就是将绘画艺术、文学艺术、影视艺术等许多的艺术结合，运用剧本创作的文学思想，采取影视表现手法展示出电影思维，重新构建出对人物造型、场景造型、动物造型等构成元素的创意性思维，创作动画电影作品。成功的动画电影，会非常注重表情达意、画面的设计、风格表现、构图等，基于其构图，就是在作品的原则上使内容更有表现力，画面中的人和物要以什么形式出现，表达什么感彩，这些都是通过动画设计者对灵感及创作技艺的完美诠释。动画电影创作中，对于传统创作手法中，多采取手绘在二维空间完成，但是对于当前动画电影市场来说，也显示出一定的不足，基于3D数字技术，为提升动画电影影院播放效果，不仅为动画创作带来一场革命，同时也创新动画电影创作手法，大大提高动画电影的制作水平。
2动画电影创作中的3D数字技术
2.1动画前期制作
3D数字技术的出现，给人最多的是视觉的震撼，导演能熟练运用数字技术，更加精彩的再现动画电影场景。例如，针对动画电影《疯狂原始人》中，应用3D数字技术，不论是人物造型还是场景设置，都是利用电脑平台，采取3D数字技术对其进行建模制作的，不仅使动画电影达到非常自然逼真的播放效果，同时也丰富了动画设计，使得动画电影创作更接近生活[3]。基于强大的3D数字技术，不仅开始对电影的人物真实性提出更高的需求，同时在动画电影的造型、构图、配色上，也要求可以有真实的观影效果。
2.2动画影院播放
在动画电影创作中，3D技术可以更好的深化主题，且动画创作中，还会按照音乐与影片之间的联系关系，采取3D数字技术描绘场景，有效渲染动画电影气氛，以音画同步式的配乐形式，在3D数字技术描绘场景中，很好的感染观众情绪，使观众对于动画电影的视觉感官得到提升，3D数字技术使得动画电影表现的感情不再孤立，更能够深化提升动画电影画面氛围。
33D数字艺术对动画电影创作的影响
3.1提升观众的观影体验
动画电影创作中，应用3D数字技术，再应用透镜组合，调节画面转换效果，采用精密机械式调节方式，使得动画电影创作发生技术上的改革。故此，在动画电影的创作中，更加注重动画的表现力与场景的真实效果，纵观每部动画电影，在其创作中，多具有奇幻、炫酷的3D场景，并且更是通过3D数字技术，深化与烘托动画电影中的人物与情节，有效填补动画电影场景之间的空白间隔，还很好的发挥一定的叙事功能，扩大动画电影的创作空间。同时，动画电影创作中，追求与3D技术的融合，采取3D技术创作动画电影，如在《龙骑侠3D》中，采用了3D数字技术进行动画播放，可以提升动画的震撼场面，基于3D影院转换设备的支撑，更是可以精彩再现动画中激烈的战斗镜头，塑造主人公坚强勇敢的正面形象，且延续了励志冒险的主题内容，增添了故事的趣味性和可看性，采用“控制景深，调节速率，善用颜色”手段，保证立体效果基础上，为观众带来极度震撼和华丽的视觉体验。3D数字技术，不仅会影响动画电影观众的心理，也会影响其视觉感官，深化动画电影的主题[4]。在动画电影中，通过3D数字技术，不仅可以抒发影片中人物的情感，还可以渲染场景以及刻画电影人物的性格，引导暗示观众在观看影片时的情绪，这是其他动画电影语言所无法代替的。
3.2丰富动画电影播放色彩
色彩在动画电影作品创作中，可以赋予作品以艺术基调，直接关系到动画电影作品的成功。动画电影创作中，应用3D数字技术，提升动画电影播放精度，有效调控电影画面色彩，给观众带来更好的观影体验。采用了光回收系统，分光路不同光转换系统、PLC电气精准控制系统的组合，达到提高3D转换设备的整体光效值和对比度值。其中光回收系统，采用同一束光在经过特制光学原件后进行分光，并对原本的一束不可用光进行回收重新转换，在分光路不同光转换系统中，对光回收系统中分光产生的两束光分别进行机械式和液晶式的调制，达到两束光的光学同步投影，在PLC电气精准控制系统中，采用PLC对整个电气运行系统进行控制，保证控制精度。应用3D数字技术，将DLP放映机放出来的画面进行转换分离，使左右眼图像光束分别具有不同的偏振特性，观众再佩戴上对应的偏振眼镜，就可以使左右眼看到对应的画面，从而在观众的大脑中合成出立体画面。目前市面上使用的3D转换系统主要有主动式和被动式两种。动画电影创作中，应用3D数字技术，通过修改材料的配方，使得数字放映机透射出的画面颜色损失最小，从而具有较好的色彩还原性。播放方面应用主动式设备，根据3D数字技术特征，主要依靠色彩原理实现了对光的转换，从而使左右眼画面分开交替显示。应用3D数字技术，对于动画电影播放中的被动式设备，则主要依靠光学偏振片完成了对光的转换。主动式设备由于转换效果不彻底、重影严重、色彩饱和度差及转换后画面亮度太低而被市场逐步淘汰。在被动式设备中又分为两类，机械偏振式和液晶偏振式。机械偏振式主要通过偏振调制器（主要材料偏振膜片）被伺服电机带动高速旋转来实现高帧率的左右眼画面分离并交替显示，从而达到3D转换的目的。而液晶偏振式则是通过液晶分子对电压趋向性的快速反应来实现3D转换目的。3D数字技术的出现，提升了动画电影后期创作水平。
3.3优化动画电影播放效果
在3D动画电影的播放中，当显示器在显示左眼画面时，右眼镜片应该是全黑的，若是快门式眼镜开关周期与显示器刷新周期没准同步，会导致漏镜片的鬼影的出现，影响人们观看3D电影的效果。故此，在3D动画电影创作中，应用面向影院的3D转换设备，强化对此问题的重视，不论是3D动画电影的内倾角，还是平行光轴，以及外倾角，强化其3D动画电影的播放效果，提高左右画面的重合度，使人们观看3D动画电影时的视野更开阔。3D数字技术的应用，使观众能毫无阻碍地通向导演构思，通过3D技术，让观众站在原地就可以看到更为广阔的世界。动画电影创作中，更加关注播放效果，故此，拟采用组合透镜的方式对光程差进行调节，首先通过整个机械系统和光学系统，精确计算出两路光的光程差，然后根据光程差设计组合透镜的相关参数，但是通常由于机械系统的机械加工进度等误差，这些微观的误差会在光学系统中做宏观的表现，所以需要在设计完成后通过反复的实验进一步确认。就如对于动画电影《豚鼠特工队》之中，不管是简单模型的创作，还是对于动画中豚鼠形象的创作，总是秉持人们的立体视觉体验，结合3D数字技术，进行活动跟踪，对指定地区举行活动的跟踪阐发，有效应用3D数字技术，并主动创建出主要的动画帧，将3D数字技术得到的跟踪结果，应用到动画电影创作之中，用实体任务动作标记动画人物的行动，使用计算机设计动画人物行为，使得动画电影的效果更加逼真。动画电影创作中，应用3D技术，产生积极的影响。
3.4促使动画电影创作向3D发展
基于3D数字技术的动画电影，带给人更多的新奇感，特别是在影院播放中，基于3D数字技术的支持，不仅提升动画电影的逼真效果。同时震撼观众心灵，呈现出美丽且动人的画面，给人的心理上产生巨大感触，增加人们在视觉上的认知度。动画电影创作中，也开始构建更具想象力的场景，动画电影创作也开始走向3D技术方向。并且在动画电影中可以应用3D数字转换技术，将动画电影虚拟在人的眼前，使人们产生更加真实的观影体验。例如，对于动画电影《大闹天宫》，该片应用3D数字技术，不仅制造的动画电影色彩浓重，动画人物造型奇异，动画的场面也是十分的雄伟壮丽，赋予动画形象鲜明的人格特征，使得动画电影的情节跌宕有致，将孙悟空这一中国式的神话英雄，生动地再现于银幕；3D数字技术版的《大闹天宫》，保留了中国传统的艺术风格，同时节奏更加紧凑，并且配合3D数字效果，更是在片中设计了几十个镜头，做出“冲出银幕”的效果处理，突出地表现孙悟空机智乐观、大胆反抗神权的无畏精神，不仅满足观众立体观影感，同时也唤起观众对中国传统动画作品的热爱。在动画电影创作中，还需结合动画电影播放效果考虑，因为当前3D技术在电影行业中已经广泛应用，不仅在动画电影播放中做出一定的改进，还采取先进技术，使得动画电影的画面更加精细，色彩也更加丰富，更能提高动画电影制作水准，有效提升观众喜爱度，做出巨大技术上的提升，有效提高观众对动画电影的观影体验。例如在动画电影《怪物史瑞克》中，就采取3D数字技术，设计出其主要的故事人物形象，“怪物”史瑞克不仅是可爱的绿色怪物，同时也是极富正义感的故事人物，他在动画电影中的神态、动作、语言以及周围的场景，美化动画电影的影院播放水平，使人们可以接受这样的动画形象，通过3D数字转换播放设备，使史瑞克更加真实。
4结束语
关键词：电气控制；PLC技术；自动化；无人值守
1 引言
随着可编程逻辑控制器（PLC）技术的逐渐发展，很多工业生产要求实现自动化控制的功能，都采用PLC来构建自动化控制系统，尤其是对于一些电气控制较为复杂的电气设备和大型机电装备，PLC在电气化和自动化控制方面具有独到的优势，如顺序控制，可靠性高，稳定性好，易于构建网络化和远程化控制，以及实现无人值守等众多优点。基于此，PLC技术逐渐成为工业电气自动化控制的主要应用技术。
本论文主要结合数控机床的电气化功能的改造，详细探讨数控机床电气化改造过程中基于PLC技术的应用，以及PLC技术在实现数控机床自动化控制功能上的应用，以此和广大同行分享。
2 数控机床的电气化改造概述
2.1 数控机床的主要功能
数控机床是实现机械加工、制造和生产中应用的最为广泛的一类机电设备。数控机床依托数控化程序，实现对零部件的自动切削和加工。但是目前我国仍然有超过近1000万台的数控机床，主要依靠手动控制完成切削加工，无法实现基本的电气化和自动化控制。为此，本论文的主要的目的是基于PLC控制技术，实现数控机床的电气化改造，主要实现以下功能：
（1） 数控机床的所有电机、接触器等实现基于PLC的自动化控制；
（2）数控机床的进给运动由PLC控制自动完成，无需人工手动干预；
（3） 自动检测零部件切削过程中的相关参数，如加工参数、状态参数等等；
（4） 结合上位机能够实现对数控机床的远程控制，以达到无人值守的目的。
2.2 电气化改造的总体方案
结合上文对于数控车床的电气化、自动化改造的功能要求，确定了采用上位机与下位机结合的自动化改造方案。该方案总体结构分析如下：
（1） 上位机借助于工控机，利用工控机强大的图像处理能力，重点完成数控车床的生产组态画面显示，以及必要的生产数据的传输、保存、输出，同时还要能够实现相关控制指令的下达，确保数控车床能够自动完成所有切削加工生产任务。
（ 2）下位机采用基于PLC技术的电气控制模式，由传感器、数据采集板卡负责采集数控车床的生产数据、环境数据、状态数据等所有参数，由PLC实现对相关数据的计算，并传输给上位机进行相关数据的图形化显示和保存；另一方面，PLC控制系统还接收来自于上位机的控制指令，实现对数控车床的远程控制。
（3） 对于数控车床最为关键的控制――进给运动的控制，利用PLC+运动控制板卡的模式实现电气化和自动化的控制。具体实现方式为：选用合适的运动控制板卡，配合PLC的顺序控制，对进给轴电机实现伺服运动控制，从而实现对数控车床进给运动的自动化控制。
3 数控车床电气化自动控制改造的实现
3.1 系统改造结构设计
数控车床的电气化自动控制改造，其整体结构如下图1所示，其整体结构主要由以下几个部分构成：
3.1.1 底层设备
底层设备主要包括两个方面，首先是实现数控车床自动切削加工运转等基本功能的必要电气、机电设备，如电源模块、电机模块等，这些机电设备能够保证数控车床的基本功能的稳定可靠的实现；其次，底层设备还包括各类传感器，比如监测电机转速、温度的速度传感器和温度传感器，监测进给轴运动进给量的光栅尺等，这些传感类和数据采集类设备为实现数控车床自动化控制提供了基础数据源。
3.1.2 本地PLC站
本地PLC站主要负责接收底层传感设备传送过来的传感参数、状态参数及其他检测参数，通过内部程序的运算，判断整个数控车床的工作状态，并将其中的重点参数上传到远程控制终端进行数据的图形化显示、存储、输出打印等操作；另一方面，本地PLC站同时还接收来自于远程控制终端所下达的控制指令，比如停机、启动等控制指令，PLC站通过对相应执行器（比如电机）的控制，从而实现自动化控制的功能。
3.1.3 远程控制终端
远程控制终端主要是依赖于工控机实现的上位机数据管理和状态监控，需要专门开发一套面向数控车床加工、生产和自动控制的软件程序，以实现对数控车床的远程化、网络化、自动化控制，真正实现无人值守的功能。
基于PLC的数控车床电气自动化改造框图
3.2 PLC电气控制系统的设计实现
本研究论文以CK6140普通数量机床为具体研究对象，详细探讨其电气化、自动化控制的改造。通过上文对机床改造方案和结构功能的分析，可以确定整个机床电气化、自动化改造，一共需要实现14个系统输入，9个系统输出。结合控制要求，这里选用日本三菱公司的FX2N-48MR型PLC，输入回路采用24V直流电源供电方式。根据对数控机床的各模块控制功能的分析，选用合适的接触器、继电器、开关、辅助触点等电气控制元件，与PLC共同实现对电气设备的控制，比如PLC通过接触器控制电机模块，PLC通过继电器控制电磁阀等部件，从而完成基于PLC控制的数控车床电气化改造。
4 结语
随着电气设备的越来越复杂，工业生产对于电气控制的要求也越来越高，基于PLC的自动化控制技术得到了广泛的应用，逐渐成为了当前工业自动化生产控制中的主流技术之一。采用PLC技术最大的优势在于实现自动化控制同时具有较高的可靠性和抗干扰能力，极大的避免了由于采用单片机技术而造成的系统不稳定现象。本论文结合电气控制详细探讨了PLC自动化技术的应用，给出了具体的系统设计实例，对于进一步提高PLC自动化技术的工业化应用具有很好的指导和借鉴意义。
关键词： 数控机床 制造强国 发展趋势
数控技术是先进制造技术中的一项核心技术，由数控机床组成的柔性化制造系统是改造传统机械加工装备产业、构建数字化企业的重要基础装备，它的发展一直备受制造业的关注，其设计、制造和应用的水平在某种程度上代表了一个国家的制造业水平和竞争力。近年来，国内机床设备和技术的发展在市场需求旺盛的情况下，设备以满足市场和用户需求为主，在高性能加工的设备和技术上并没有进行很好的研究和技术储备，在市场趋于平稳的时期，我国的机床工业势必会更加缺乏竞争力。因此，国家将数控机床作为重点支持的产业项目，在发展规划中明确了发展高速、高精度数控加工设备作为主要的支持发展方向，将提升装备水平和核心技术放在重要的位置。
“机床是装备制造业的工作母机，实现装备制造业的现代化，取决于我国的机床发展水平。振兴装备制造业，首先要振兴机床工业，要大力发展国产数控机床”。振兴装备制造业，机床工业需先行，这是一条经济发展的客观规律。在国民经济快速发展的拉动和国家产业政策的正确引导下，中国机床工业行业发展迅速，产销两旺，行业综合水平落后的面貌得到改变。进入21世纪以来，随着我国国民经济实力的快速增长，我国制造业在国际上的地位日益提高。目前，我国正处在工业化的中期阶段，制造业仍然是国民经济的主体和支柱。但从总体上看，我国制造业与先进国家的差距还比较明显。有人坦言：“无论今后科学技术怎样进步，发展先进的制造业将是人类社会永恒的主题，制造业也将永远是人类社会的‘首席产业’。”在当今世界上，高度发达的制造业和先进的制造技术已经成为衡量一个国家综合经济实力和科技水平的最重要标志。制造业最重要的基础是装备制造业。现在我国已是制造业大国，但并不是制造业强国。目前我国的装备制造业水平有限，以至于不能很好地满足现代化机械生产的需要。而现代制造业发展的主要方向体现在信息化制造方面，其中自动化、智能化制造则是装备制造业中的主导技术，这对于高速、高精度、低消耗的产品制造来说尤为重要。
数控机床是近展起来的具有广阔发展前景的新型自动化机床，是高度机电一体化的产品。随着科学技术的发展，机械产品的结构越来越合理，其性能精度和效率日趋提高，因此对加工机械产品零部件生产设备――机床也相应提出了高性能高精度与高自动化的要求。大批量的产品，如汽车拖拉机与家用电器的零件，以及航空航天、内燃机、军工、汽车、船舶等行业需要的重要加工设备，尤其是高刚性、高精度、高稳定性、高复合型的精密数控卧式铣镗床更是航天和军工企业急需的关键设备。
“十一五”期间，国家对装备制造业提出要求：变“制造大国”成为“制造强国”，调整产业结构，重点开发高档数控机床，提升行业水平。自主开发高速精密卧式机床，研究其相关的设计和制造技术并取得突破，对国家在高端装备领域拥有自主知识产权和核心竞争力，将起到至关重要的影响。随着工业技术的发展，各行各业对高速数控机床的需求也越来越多。2010年9月8日国务院召开常务会议审议并原则通过《国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》，高端装备制造、节能环保、新一代信息技术、生物、新能源、新材料和新能源汽车七个产业作为重点领域将集中力量加快推进，国家将加强财税金融等政策扶持力度。国务院发展研究中心产业部部长冯飞预计，未来十年将是战略性新兴产业蓬勃发展的十年，到2020年，战略性新兴产业占工业增加值比重可望达到20%以上。机床工业由于技术含量和工艺要求极高，属于技术和资本密集型产业，行业壁垒很高，无论在国内还是全球范围，行业格局变化都比较缓慢。机床本属于机械行业，而机械行业与下游行业固定资产投资密切相关。下游行业每年固定资产投资中，约60%用于购买机械产品。设备工器具购置在固定资产投资中的比例保持在20％左右，并长期保持稳定。因此在机床行业下游产业中，固定资产投资的主要部分都是用来购买装备制造工具――机床。通过统计发现，机床下游行业固定资产投资增速远快于全社会平均增速水平。数控机床的需求来自于下游的机械行业固定资产投资，2011年汽车及零部件、航空航天设备、高速列车、军工、电子信息、电力设备、船舶、工程机械、模具等高端装备业崛起，行业产能高速扩张，继续带动数控机床消费的高速增长。罗百辉表示，2011年高端装备自主创新势头将更为强劲，继续带动机械工业15%以上的增速。目前我国正处于重化工业化时期，这是超脱于经济短期波动、在近几十年里对中国经济产生巨大影响的因素，对我国机械工业的发展也起着促进作用。它与长期向好的中国宏观经济一样，成为机械工业近30年来持续快速发展的最好注解。所谓重化工业化时期，也就是工业化的中期，即从解决短缺为主的开放逐步向建设经济强国转变，煤炭、汽车、钢铁、房地产、建材、机械、电子、化工等一批以重工业为基础的高增长行业发展势头强劲，构成了对机床市场尤其是数控机床的巨大需求。中国已经超过德国，成为世界第一大机床市场。数控机床已成为机床消费的主流。预计2015年数控机床消费将超过60亿美元，台数将超过10万台。数控系统的发展趋势是：①平台数字化。②运行高速化。③加工高精化。④功能复合化。⑤控制智能化。⑥伺服驱动高性能控制。中高档数控机床的比例会大幅增加，经济型数控机床的比例不会有太大变化，而非数控的普通机床的需求将会大幅度减少。
参考文献：
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