機電一體化技術(shù)論文
機電一體化技術(shù)論文【1】
【摘要】機電一體化是一種復合技術(shù)，是機械技術(shù)與微電子技術(shù)、信息技術(shù)互相滲透的產(chǎn)物，是機電工業(yè)發(fā)展的必然趨勢。
文章簡(jiǎn)述了機電一體化技術(shù)的基本含義和主要應用領(lǐng)域，并指出其發(fā)展趨勢。
【關(guān)鍵詞】機電一體化;應用領(lǐng)域;發(fā)展;狀況
一、機電一體化的含義
機電一體化是指在機構的主功能、動(dòng)力功能、信息處理功能和控制功能上引進(jìn)電子技術(shù)，將機械裝置與電子化設計及軟件結合起來(lái)所構成的系統的總稱(chēng)。
機電一體化技術(shù)包括機械技術(shù)、計算機與信息技術(shù)、系統技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、傳感檢測技術(shù)、和伺服傳動(dòng)技術(shù)。
其基本特征為：機電一體化是從系統的觀(guān)點(diǎn)出發(fā)，綜合運用機械技術(shù)、微電子技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、計算機技術(shù)、信息技術(shù)、傳感測控技術(shù)及電力電子技術(shù)，根據系統功能目標要求，合理配置與布局各功能單元，在多功能、高質(zhì)量、高可靠性、低能耗的意義上實(shí)現特定功能價(jià)值，并使整個(gè)系統最優(yōu)化的系統工程技術(shù)。
二、機電一體化技術(shù)的應用
機電一體化技術(shù)及其產(chǎn)品在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程得到了廣泛的應用，按照機電一體化產(chǎn)品的功能，可以將其分成以下幾種：
1、電子設備
主要產(chǎn)品包括電火花加工機床、線(xiàn)切割機、超聲波加工機以及激光測量?jì)x等。
這類(lèi)產(chǎn)品的特點(diǎn)是執行機構為電子裝置。
2、信息控制
主要產(chǎn)品包括傳真機、磁盤(pán)存儲器、復印機等。
這類(lèi)產(chǎn)品的主要特點(diǎn)是執行機構的動(dòng)作由所接收的信息類(lèi)信號來(lái)控制。
3、機電結合
主要產(chǎn)品包括自動(dòng)探傷機、形狀自動(dòng)識別裝置、CT掃描診斷機以及自動(dòng)售貨機等。
這類(lèi)產(chǎn)品的特點(diǎn)是執行機構為電子裝置和機械裝置的有機結合。
4、數控機械
主要產(chǎn)品包括數控機床、機器人、發(fā)動(dòng)機控制系統以及全自動(dòng)洗衣機等。
這類(lèi)產(chǎn)品的特點(diǎn)是執行機構為機械裝置。
5、電液伺服
主要產(chǎn)品為機電液一體化的伺服裝置，如電子伺服萬(wàn)能材料試驗機。
這類(lèi)產(chǎn)品的特點(diǎn)是執行機構為液壓驅動(dòng)的機械裝置，控制機構是接受電信號的液壓伺服閥。
三、機電一體化的發(fā)展狀況
機電一體化的發(fā)展大體可以分為三個(gè)階段：
1、第一階段(20世紀60年代以前)為初級階段。
在這一時(shí)期，研制和開(kāi)發(fā)從總體上看還處于自發(fā)狀態(tài)。
由于當時(shí)電子技術(shù)的發(fā)展尚未達到一定水平，機械技術(shù)與電子技術(shù)的結合還不可能廣泛和深入發(fā)展，已經(jīng)開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品也無(wú)法大量推廣。
2、第二階段(20世紀70-80年代)為蓬勃發(fā)展階段。
這一時(shí)期，計算機技術(shù)、控制技術(shù)、通信技術(shù)的發(fā)展，為機電一體化的發(fā)展奠定了技術(shù)基礎。
大規模、超大規模集成電路和微型計算機的出現，為機電一體化的發(fā)展提供了充分的物質(zhì)基礎。
3、第三階段(20世紀90年代后期)為機電一體化技術(shù)向智能化方向邁進(jìn)的新階段，機電一體化進(jìn)入深入發(fā)展時(shí)期。
一方面，光學(xué)、通信技術(shù)等進(jìn)入機電一體化，微細加工技術(shù)也在機電一體化中暫露頭腳，出現了光機電一體化和微機電一體化等新分支。
我國是從20世紀80年代初才開(kāi)始進(jìn)行這方面的研究和應用。
許多大專(zhuān)院校、研究機構及一些大中型企業(yè)對這一技術(shù)的發(fā)展及應用做了大量的工作，取得了一定成果。
但與日本等先進(jìn)國家相比，仍有相當差距。
四、機電一體化技術(shù)發(fā)展前景
機電一體化是機械、微電子、控制、計算機、信息處理等多學(xué)科的交叉融合，其發(fā)展和進(jìn)步有賴(lài)于相關(guān)技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，其主要發(fā)展方向有數字化、智能化、模塊化、網(wǎng)絡(luò )化、人性化、微型化、集成化、帶源化和綠色化。
1、數字化
微控制器及其發(fā)展奠定了機電產(chǎn)品數字化的基礎，計算機網(wǎng)絡(luò )的迅速崛起，為數字化設計與制造鋪平了道路，數字化要求機電一體化產(chǎn)品的軟件具有高可靠性、易操作性、可維護性、自診斷能力以及友好人機界面。
數字化的實(shí)現將便于遠程操作、診斷和修復。
2、智能化
智能化是21世紀機電一體化技術(shù)的一個(gè)重要發(fā)展方向。
人工智能在機電一體化的研究中日益得到重視，機器人與數控機床的智能化就是重要應用之一。
誠然，使機電一體化產(chǎn)品具有與人完全相同的智能，是不可能的，也是不必要的。
但是，高性能、高速度的微處理器使機電一體化產(chǎn)品賦有低級智能或者人的部分智能，則是完全可能而且必要的。
3、模塊化
模塊化也是機電一體化產(chǎn)品的一個(gè)發(fā)展趨勢，是一項重要而艱巨的工程。
由于機電一體化產(chǎn)品種類(lèi)和生產(chǎn)廠(chǎng)家繁多，研制和開(kāi)發(fā)具有標準機械接口、電氣接口、動(dòng)力接口、信息接口的機電一體化產(chǎn)品單元是一項復雜而重要的事，它需要制訂一系列標準，以便各部件、單元的匹配和接口。
4、網(wǎng)絡(luò )化
由于網(wǎng)絡(luò )的普及，基于網(wǎng)絡(luò )的各種遠程控制和監視技術(shù)方興未艾。
而遠程控制的終端設備本身就是機電一體化產(chǎn)品，現場(chǎng)總線(xiàn)和局域網(wǎng)技術(shù)使家用電器網(wǎng)絡(luò )化成為可能，利用家庭網(wǎng)絡(luò )把各種家用電器連接成以計算機為中心的計算機集成家用電器系統，使人們在家里可充分享受各種高技術(shù)帶來(lái)的好處，因此，機電一體化產(chǎn)品無(wú)疑應朝網(wǎng)絡(luò )化方向發(fā)展。
5、人性化
機電一體化產(chǎn)品的最終使用對象是人，如何給機電一體化產(chǎn)品賦予人的智能、情感和人性顯得愈來(lái)愈重要，機電一體化產(chǎn)品除了完善的性能外，還要求在色彩、造型等方面與環(huán)境相協(xié)調，使用這些產(chǎn)品，對人來(lái)說(shuō)還是一種藝術(shù)享受。
6、微型化
微型機電一體化系統高度融合了微機械技術(shù)、微電子技術(shù)和軟件技術(shù)，是機電一體化的一個(gè)新的發(fā)展方向。
由于微機電一體化系統具有體積小、耗能小、運動(dòng)靈活等特點(diǎn)，可進(jìn)入一般機械無(wú)法進(jìn)入的空間并易于進(jìn)行精細操作，故在生物醫學(xué)、航空航天、信息技術(shù)、工農業(yè)乃至國防等領(lǐng)域，都有廣闊的應用前景。
7、集成化
集成化既包含各種技術(shù)的相互滲透、相互融合和各種產(chǎn)品不同結構的優(yōu)化與復合，又包含在生產(chǎn)過(guò)程中同時(shí)處理加工、裝配、檢測、管理等多種工序。
為了實(shí)現多品種、小批量生產(chǎn)的自動(dòng)化與高效率，應使系統具有更廣泛的柔性。
8、綠色化
綠色化是時(shí)代的趨勢，其目標是使產(chǎn)品從設計、制造、包裝、運輸、使用到報廢處理的整個(gè)生命周期中，對生態(tài)環(huán)境無(wú)危害或危害極小，資源利用率極高。
機電一體化產(chǎn)品的綠色化主要是指使用時(shí)不污染生態(tài)環(huán)境，報廢時(shí)能回收利用。
綠色制造業(yè)是現代制造業(yè)的可持續發(fā)展模式。
【參考文獻】
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[3] 高鐘毓. 機電控制工程[M]. 北京: 清華大學(xué)出版社, 2002.
光機電一體化技術(shù)【2】
【摘要】文章主要闡述了光機電一體化技術(shù)特征及發(fā)展趨勢，產(chǎn)品一旦實(shí)現光電一體化，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。
【關(guān)鍵詞】光機電一體化;特征;發(fā)展趨勢
近些年來(lái)，光機電一體化技術(shù)得到迅猛發(fā)展，在民用工業(yè)和軍事領(lǐng)域得到廣泛地應用。
因此，光機電一體化技術(shù)成為當今機械工業(yè)技術(shù)發(fā)展的一個(gè)主要趨勢。
1. 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。
1.1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。
1.2功能增加，精度大幅度提高，光機電一體化系統包括激光、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。
1.3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”。
1.4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)摩檫、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，是裝置的可動(dòng)部件減少，磨損也大大減少，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。
1.5融合了多種學(xué)科新技術(shù)，衍生出許多功能更強、性能更好的新產(chǎn)品，光機電一體化產(chǎn)品的研究開(kāi)發(fā)涉及到許多學(xué)科和專(zhuān)業(yè)知識，包括數學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)。
1.6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。
2. 研究現狀和發(fā)展趨勢
2.1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)濟適用產(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良好的基礎。
2.2發(fā)展趨勢光電機一體化技術(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。
機電一體化專(zhuān)業(yè)論文從世界科學(xué)技術(shù)的發(fā)展情況來(lái)看，光電一體化技術(shù)的未來(lái)技術(shù)熱
主要包括：
2.2.1激光技術(shù)。
(1)高單色性，利用激光高單色性精密測量時(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)生幾千大幾萬(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、全息照亮、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。
2.2.2傳感檢測技術(shù)。
(1)激光準值。
(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，間隔受限或危險環(huán)境中，最常用的是光纖探測器。
其他還有激光打孔、刻槽=標記、光化學(xué)沉積等加工技術(shù)。
2.2.3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，有點(diǎn)、線(xiàn)構造零件的面(層)，然后逐層成型。
(1)激光快速成型技術(shù)可是新產(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。
(2)激光驅動(dòng)技術(shù)，利用光致變性材料可制作光致動(dòng)器和光機器人。
現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，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)驗證明，該制動(dòng)器可能在頂面步行。
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)上的改革和與之間配套的技術(shù)是創(chuàng )新的基礎，開(kāi)發(fā)光電一體化產(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)的面貌就可以迅速的發(fā)生巨大的變化。
產(chǎn)品一旦實(shí)現光電一體化，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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