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機電一體化論文發(fā)表
一、光機電一體化技術(shù)特征
光機電一體化系統主要由動(dòng)力、機構、執行器、計算機和傳感器五個(gè)部分組成，相互構成一個(gè)功能完善的柔性自動(dòng)化系統。其中計算機軟硬件和傳感器是光機電一體化技術(shù)的重要組成要素。與傳統的機械產(chǎn)品比較，光機電一體化產(chǎn)品具有以下技術(shù)特征。
1、體積小，重量輕，適應性強，操作更方便
光機電一體化技術(shù)使得操作人員擺脫了以往必須按規定操作程序或節后頻繁緊張地進(jìn)行單調重復操作的工作方式，可以靈活方便地按需控制和改變生產(chǎn)操作程序，任何一臺光機電一體化裝置的動(dòng)作，可由預設的程序一步一步控制實(shí)現，甚至實(shí)現操作全自動(dòng)化和智能化。
2、功能增加，精度大幅提高
光機電一體化系統包括以激光、電腦等現代技術(shù)集成開(kāi)發(fā)的自動(dòng)化、智能化機構設備、儀器儀表和元器件。電子技術(shù)的采用使得包饋控制?水平提高，運算速度加快，通過(guò)電子自動(dòng)控制系統可精確按預設動(dòng)作，其自行診斷、校正、補償功能可減少誤差，達到靠單純機械方式所不能實(shí)現的工作精度。同時(shí)，由于機械傳動(dòng)部件減少，機械磨損及配合間隙等引起的誤差也大大減小。
3、部分硬件實(shí)現軟件化，智能化程度提高
傳統機械設備一般不具有自維修或自診斷功能。光機電一體化技術(shù)使得電子裝置能按照人的意圖進(jìn)行自動(dòng)控制、自動(dòng)檢測、信息采集及處理、調節、修正、補償、自診斷、自動(dòng)保護直至自動(dòng)記錄、顯示、打印工作結果。通過(guò)改變程序，指令等軟件內容而無(wú)需改動(dòng)硬件部分就可變換產(chǎn)品的功能，使機械控制功能內容的確定和變化趨勢向“軟件化”和“智能化”。
4、?產(chǎn)品可靠性得到提高，使用壽命增長(cháng)
傳統的機械裝置的運動(dòng)部分，一般都伴隨著(zhù)磨損及運動(dòng)部件配合間隙所引起的動(dòng)作誤差，導致可動(dòng)摩擦、撞擊、振動(dòng)等加重，嚴格影響裝置壽命、穩定性和可靠性。而光機電一體化技術(shù)的應用，使裝置的可動(dòng)部件減少，磨損也大為減少，像集成化接近開(kāi)關(guān)甚至無(wú)可動(dòng)部件、無(wú)機械磨損。因此，裝置的壽命提高，故障率降低，從而提高了產(chǎn)品的可靠性和穩定性。
5、?產(chǎn)品系統性增強，各部分系統間協(xié)調性要求提高
光機電一體化是一門(mén)學(xué)科的邊緣科學(xué)技術(shù)，多種技術(shù)的綜合及多個(gè)部分的組合，使得光機電一體化技術(shù)及產(chǎn)品更具有系統性、完整性和科學(xué)性。其各個(gè)組成部分在綜合成一個(gè)完整的系統中相互配合有嚴格的要求，這就要求各種技術(shù)揚長(cháng)避短，提高系統協(xié)調性。
二、研究現狀和發(fā)展趨勢
1、研究現狀
自從我國實(shí)行改革開(kāi)放以來(lái)，科技領(lǐng)域急起直追，我國的光機電一體化技術(shù)已取得明顯的成效，數控產(chǎn)品有了很大的提高，尤其是經(jīng)濟型靈敏數控裝置發(fā)展很快，是我國特有的經(jīng)濟實(shí)用產(chǎn)品，不但適用國內市場(chǎng)的需要，部分產(chǎn)品還隨主機配套出口。國內的機械產(chǎn)品采用可編程控制器(PC)和微電子技術(shù)控制設備也越來(lái)越多，覆蓋面也日益擴大，從紡織機械、軸承加工設備、機床、注塑機到橡膠輪胎成型機、重型機械、輕工業(yè)機械都是如此，我國自行研制和生產(chǎn)的光機電設備，在質(zhì)量上也有重大突破，為今后的推廣應用打下了良好的基礎。
2、發(fā)展趨勢
光機電一體化技術(shù)已經(jīng)滲透到各個(gè)學(xué)科、領(lǐng)域，成為一種新興的學(xué)科，并逐漸成為一種產(chǎn)業(yè)，而這些產(chǎn)業(yè)作為新的經(jīng)濟增長(cháng)點(diǎn)越來(lái)越受到高度重視。?從世界科學(xué)技術(shù)的發(fā)展情況來(lái)看，光機電一體化技術(shù)的未來(lái)技術(shù)熱點(diǎn)主要包括。
(1)激光技術(shù)
1)高單色性，利用激光高單色性作精密測量時(shí)，可極大地提高測量精度和量程。
2)高方向性，因具有很遠距離傳輸光能和傳輸控制指令的能力，從而可以進(jìn)行遠距離激光通信、激光測距、激光雷達、激光導航以及遙控。
3)高亮度性，利用激光的高亮度特性，中等亮度激光束在焦點(diǎn)附近可產(chǎn)生幾千到幾萬(wàn)度的高溫，可使照射點(diǎn)物體熔化或汽化，對各種各樣材料和產(chǎn)品進(jìn)行特種加工。
4)相干性，由于激光速頻率單一、相位方向相同。適用于激光通信、全息照相、激光印刷以及光學(xué)計算機的研制，而在實(shí)際運用中也會(huì )通過(guò)一些激光技術(shù)改變激光輻射的特性，應用范圍更廣。
(2)傳感檢測技術(shù)
1)激光準直，能夠測量平直度、平面度、平行度、垂直度，也可以做三維空間的基準測量。
2)激光測距，其探測距離遠，測距精度高，抗干擾性強，體積小，重量輕，但受天然影響大。
3)光纖探測器，在目標很小，間隔受限或危險的環(huán)境中，最常選用的是光纖探測器。
其他還有激光打孔、刻槽=標記、光化學(xué)沉積等加工技術(shù)。
(3)激光快速成型技術(shù)
激光快速成型是利用計算機將復雜的三維物體轉化為二維層，將熱塑性塑料粉末或膠粘襯底片材紙張燒結，由點(diǎn)、線(xiàn)構造零件的面(層)，然后逐層成型。激光快速成型技術(shù)可使新產(chǎn)品及早投放市場(chǎng)，極大地提高了汽車(chē)生產(chǎn)企業(yè)對市場(chǎng)的適應能力和產(chǎn)品的競爭能力。
(4)光能驅動(dòng)技術(shù)
利用光致變形材料可制作光致動(dòng)器和光機器人�，F已研制成功一種光致動(dòng)器，其工作原理是將光照在形狀記憶合金上，反復地通、斷使材料伸縮，再利用感溫磁性體的溫度特性，將材料末端吸附在襯底上。利用材料本身的伸縮和端部的吸附特性，加上光的通斷便能實(shí)現所要求的動(dòng)作。實(shí)驗驗證，該致動(dòng)器能可在頂面步行。這種狀態(tài)目標處于初級階段，如果能發(fā)現具有優(yōu)異光作用特性的動(dòng)態(tài)物質(zhì)，則可使光能驅動(dòng)技術(shù)廣泛應用。
3.結語(yǔ)
技術(shù)上的改革和與之相配套的技術(shù)支持是創(chuàng )新技術(shù)的基礎。開(kāi)發(fā)光機電一體化產(chǎn)品有不同的層次和靈活的自由度。在機械技術(shù)中恰當地引入電子技術(shù)，產(chǎn)品的面貌和行業(yè)的面貌就可以迅速發(fā)生巨大變化。產(chǎn)品一旦實(shí)現光機電一體化，便具有很高的功能水平和附加價(jià)值，將給開(kāi)發(fā)生產(chǎn)者和用戶(hù)帶來(lái)巨大的社會(huì )經(jīng)濟效益。
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