浅谈机电一体化技术的发展状况

摘 要：随着经济的发展和技术的进步，机电一体化技术也获得了突破性的发展。机电一体化是一种复合性的技术，它是机械技术、信息技术以及微电子技术的结合所产生的新型技术，是今后机电工业技术发展的趋势，该技术将会获得广阔的发展空间。本文就从机电一体化技术的优点出发，论述其在实际中的应用，并指出今后的发展趋势
1. 机电一体化是指在机构得主功能、动力功能、信息处理功能和控制功能上引进电子技术，将机械装置与电子化设计及软件结合起来所构成的系统的总称。
　　1．1机械本体是系统的所有功能要素的机械支持结构，一般包括有机身、框架、支撑、联接等。
　　机械本体必须从改善性能、减轻质量和提高精度等几方面考虑。现代机械产品一般都是以钢铁材料为主，为了减轻质量除了在结构上加以改进，还应考虑利用非金属复合材料。只有机械本体减轻了重量，才有可能实现驱动系统的小型化，进而在控制方面改善快速响应特性，减少能量消耗，提高效率。
　　1．2动力驱动部分依据系统控制要求，为系统提供能量和动力以使系统正常运行。电机作为驱动机构已被广泛采用，但在快速响应和效率等方面还存在一些问题。目前，正在积极发展内部装有编码器的电机以及控制专用组件一传感器一电机三位一体的伺服驱动单元。
　　1．3测试传感部分 ，对系统的运行所需要的本身和外部环境的各种参数和状态进行检测，并变成可识别的信号，传输给信息处理单元，经过分析、处理后产生相应的控制信息。传感器的问题集中在提高可靠性、灵敏度和精确度方面，提高可靠性与防干扰有着直接的关系。为了避免电干扰，目前有采用光纤电缆传感器的趋势。对外部信息传感器来说，目前主要发展非接触型检测技术。
　　1．4控制及信息处理部分将来之测试传感部分的信息及外部直接输入的指令进行集中、存储、分析、加工处理后，按照信息处理结果和规定的程序与节奏发出相应的指令，控制整个系统有目的的运行。机电一体化与微电子学的显着进步、信息处理设备的普及应用紧密相连。为进一步发展机电一体化，必须提高信息处理设备的可靠性，包括模／数转换设备的可靠性和分时处理的输入输出的可靠性，进而提高处理速度，并解决抗干扰及标准化问题。
　　1．5执行机构根据控制及信息处理部分发出的指令，完成规定的动作和功能。执行机构是运动部件，一股采用机械、电液等机构。20世纪90年代后期，开始了机电一体化技术向智能化方向迈进的新阶段，机电一体化进入深入发展时期。一方面，光学、通信技术等进入了机电一体化，微细加工技术也在机电一体化中崭露头脚，出现了光机电一体化和微机电一体化等新分支；另一方面对机电一体化系统的建模设计、分析和集成方法，机电一体化的学科体系和发展趋势都进行了深入研究。同时，由于人工智能技术、神经网络技术及光纤技术等领域取得的巨大进步，为机电一体化技术开辟了发展的广阔天地。
　　2. 机电一体化技术的主要应用领域：
　　2．1数控机床数控机床及相应的数控技术经过40年的发展，在结构、功能、操作和控制精度上都有迅速提高，具体表现在：
　　(1)总线式、模块化、紧凑型的结构，即采用多CPU、多主总线的体系结构。
　　(2)开放性设计，即硬件体系结构和功能模块具有层次性、兼容性、符合接FI标准，能最大限度地提高用户的使用效益。
　　(3)WOP技术和智能化。系统能提供面向车间的编程技术和实现二、三维加工过程的动态仿真，并引入在线诊断、模糊控制等智能机制。
　　(4)大容量存储器的应用和软件的模块化设计，不仅丰富了数控功能，同时也加强了CNC系统的控制功能。
　　(5)能实现多过程、多通道控制，即具有一台机床同时完成多个独立加工任务或控制多台和多种机床的能力，并将刀具破损检测、物料搬运、机械手等控制都集成到系统中去。
　　(6)系统的多级网络功能，加强了系统组合及构成复杂加工系统的能力。
　　(7)以单板，单片机作为控制机，加上专用芯片及模板组成结构紧凑的数控装置。
　　3．2计算机集成制造系统计算机集成制造系统打破原有部门之间的界线，以制造为基干来控制“物流”和“信息流”，实现从经营决策、产品开发、生产准备 生产实验到生产经营管理的有机结合。企业集成度的提高可以使各种生产要素之间的配置得到更好的优化，各种生产要素的潜力可以得到更大的发挥。
　　3．3柔性制造系统柔性制造系统是计算机化的制造系统，主要由计算机、数控机床、机器人、料盘 自动搬运小车和自动化仓库等组成。特别适于多品种、中小批量、设计更改频繁的离散零件的批量生产。
　　3．4工业机器人目前，被广泛应用的为第3代机器人即智能机器人，具有多种感知功能，可进行复杂的逻辑思维、判断和决策，在作业环境中独立行动，与第5代计算机关系密切。 光机电一体化实训设备的构成：
实训装置由由铝合金导轨式实训台、典型的机电一体化设备的机械部件、PLC模块、变频器模块、步进电机（或伺服电机）模块、按钮模块、电源模块、模拟生产设备实训模块、接线端子排和各种传感器、计算机等组成。整体结构采用开放式和拆装式，实训装置用于机械部件组装，可根据现有的机械部件组装生产设备，也可添加机械部件组装其他生产设备，使整个装置能够灵活的按教学或竞赛要求组装具有生产功能的机电一体化设备。模块采用标准结构，互换性强；按具有生产性功能和整合学习功能的原则确定模块内容，使教学或竞赛时可方便的选择需要的模块。设备需完全符合电工电子全国职业技能大赛所要求，同时还要求具有可拓展功能，可以组成更加大型的生产模拟系统，以配合各个用户学校不同层次，不同专业的教学及培训要求。
光机电一体化实训设备特点：
1） 整台装置采用小型化设计，整体合理紧凑，性价比高，非常适合学校在实训、教学中对工位数量的要求；
2） 丰富的实训内容：装置可满足学校教学、实训活动中对课程、项目不同的需求, 可完成各种实训项目；
3） 适合的教学、实训指导书：从浅入深、由易到难、循序渐进、层次分明,根据学校的教学进度，提供多个合理的实训项目和实训指导，是职业院校日常教学活动中的最佳助手。
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