【机电一体化的应用现状及发展】 机电一体化 工作

发布时间:2019-08-28 01:29:14 来源: 案例分析 点击:

  摘要:近几十年来,工业化进程的加快和科学技术的进步,促进了机电一体化技术的快速发展。机电一体化是机电工业发展的必然趋势和现代科学技术发展到一定程度的结果。本文首先对机电一体化进行概述,然后分析机电一体化的应用现状,再探?#31185;?#21457;展趋势。
  关键词:机电一体化;应用;现状;发展
  中图分类号:TH-39 文献标识码:A
  引言:现代科学技术的发展极大地推动机械工业领域的技术改造与革命。在机械工业领域,由于微电子技术和计算机技术的迅速发展及其向机械工业的渗透所形成的机电一体化,使机械工业的技术结构、产品机构、功能与构成、生产方式及管理体系发生了巨大变化,使工业生产由“机械电气化”迈入了“机电一体化”的发展阶段。迄今为止,世界各国都在大力推广机电一体化技术。在人们生活的各个领域已得到广泛的应用,并蓬勃向前发展,不仅深刻地影响着全球的科技、经济、社会和军事的发展,而且也深刻影响着机电一体化的发展趋势。
  1.机电一体化概述
  1.1机电一体化的定义
  所谓机电一体化就是指通过将微电子技术应用在机械的主功能、动力功能、信息功能以及控制功能等其他功能模块上,并利用相关软件将电子装置与机械装置有机整合在一起所构成的系统的总称。从?#32622;?#19978;的定义可以看出,机电一体化技术并不是机械与电子简单的叠加,而是在信息论、控制论和系统论的基础上建立起来的应用技术。因此,机电一体化涵盖“技术”和“产品”两个方面的内容。
  1.2机电一体化的关键技术
  机电一体化的关键技术主要包括信息处理技术、精密机械技术、自动控制技术、检测与传感器技术、伺服驱动技术以及系统总体技术等几个方面的关键技术,以下将分别给予详细的?#24471;鰲?
  1.2.1信息处理技术
  所谓的信息处理技术就是指在生产基于机电技术的相关产品的过程中,对与产品生产过程相关的各种参数和状态以及自动控制有关的信息所进行的处理。
  1.2.2精密机械技术
  精密机械技术作为实现大多数机电产品的核心和基础技术,它是实现大多数机电产品的相关功能和构造功能的重要前提和首要的技术支撑。
  1.2.3自动控制技术
  自动控制技术主要包括精度?#32454;?#30340;速度控制、定位控制、自适应控制以及补偿和校正等技术。而且随着自动控制技术的不断发展以及功能的不断增强,基于自动控制技术产品的质量在获得不断的提高。
  1.2.4检测与传感器技术
  检测与传感器技术主要用于实现各种基于机电技术产品运行时的相关参数、工作状态以及其他相关信息的接受,以及参数和相关信息准?#33539;?#30340;检测,通过检测以后,将其接受的信息传?#36879;?#22788;理装置,然后由处理装置来实现产品运行过程的自动控制。
  1.2.5伺服驱动技术
  伺服驱动技术主要是基于机电技术产品的驱动装置设计中的核心技术,它作为驱动设备执行操作的重要支撑技术,在很大程度上决定了基于机电一体化技术的产?#20998;?#37327;。
  1.2.6系统总体技术
  系统总体技术是用系统的观点和方法,从整体目标出发,将基于机电技术产品的总体功能划分为若干个各功能模块,然后结合各个功能模块的实?#26159;?#20917;,找出能够?#34892;?#35299;决各个功能模块实际需求的可行技术方案,再把相应的技术方案进行汇总,从而设计出合理的功能技术方案。
  2.当前机电一体化技术主要的应用领域
  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?#21152;?#36805;速提高,具体表现在:总线式、模块化、紧凑型的结构,?#24202;?#29992;多CPU、多主总线的体?#21040;?#26500;;开?#21028;?#35774;计,?#20174;布?#20307;?#21040;?#26500;和功能模块具有层次性、兼容性、符合接口标准,能最大限度地提高用户的使用效益;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;大容?#30475;?#20648;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;能实现多过程、多通道控制;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。
  2.2柔性制造系?#24120;‵MS)
  柔性制造系统是计算机化的制造系?#24120;?#20027;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。它可以随机地、实时地、按量地?#20945;?#35013;配部门的要求,生产其能力范围内的任何工件,特别适于多?#20998;幀⒅行?#25209;量、设计更改频繁的离散零件的批量生产。
  2.3交流传动技术
  传动技术在钢铁工业中起作至关重要的作用。随着电力电子技术和微电子技术的发展,交流调速技术的发展非常迅速。由于交流传动的优越性,电气传动技术在不久的将来由交流传动全面取代直流传动,数字技术的发展,使复杂的矢量控制技术实用化得以实现,交流调速系统的调速?#38405;?#24050;达到和超过直流调速水平。现在无论大容量电机或?#34892;?#23481;量电机都可以用同步电机或异步电机实现可逆?#20132;?#35843;速。交流传动系统在轧钢生产中一出现就受到用户的欢迎,应用不断扩大。
  3.机电一体化的发展状况及趋势
  3.1机电一体化的发展状况
  机电一体化的发展大体可以分为三个阶段:
  (1)20世纪60年代以前为第一阶段,这一阶段称为初级阶段。在这一时期,人们自觉不自觉地利用电子技术的初步成果来完善机械产品的?#38405;堋?#29305;别是在第二次世界大战期间,战争刺激了机械产品与电子技术的结合,这些机电结合的军用技术,战后转为民用,对战后经济的?#25351;?#36215;到了积极的作用。那时,研制和开发从总体上看还处于自发状态。由于当时电子技术的发展?#24418;?#36798;到一定水平,机械技术与电子技术的结合还不可能广泛和深入发展,已经开发的产品也无法大量推广。
  (2)20世纪70—80年代为第二阶段,可称为蓬勃发展阶段。这一时期,计算机技术、控制技术、通信技术的发展,为机电一体化的发展奠定了技术基础。大规模、超大规模集成电路和微?#22270;?#31639;机的出现,为机电一体化的发展提供了充分的物质基础。这个时期的特点是:mechatronics一词首先在日本被普遍接受,末期在世界范围内得到比较广泛的承认;机电一体化技术和产品得到了极大发展;各国均开始对机电一体化技术和产品给予很大的关注和支持。
  (3)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、通信技术等进入机电一体化,微细加工技术也在机电一体化中崭露?#26041;牛?#20986;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,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。这些研究,使机电一体化进一步建立了坚实的基础,并且逐渐形成完整的学科体系。
  3.2未来机电一体化技术的发展趋势
  在未来,利用高新技术对机电一体化进行改造与提升,机电一体化涉及的学科领域很广,是一门独立的综合性、交叉性学科,我国应更加注重对机电一体化产品的自主开发与技术创新,利用高新技术对机电一体化产品进行创?#24459;?#35745;,推进产品设计的智能化,自动化和快速化,才能赶上或超过世界发达国家机电一体化水平,提高产品的市场竞争能力。
  此外,新一代的机电一体化系统的开发,设计和研制各?#20013;阅?#20248;良、稳定高效的机器人和机电一体化设备,实现各种作业的柔性化和自动化,使机械设备具有更高的柔性。其具体表现在:
  (1)计算机集成制造系统。在CIMS发展过程中,要注重人机一体化。在CIMS系?#24120;?#20013;处于核心地位的过程控制级计算机,应配备必要的?#24067;?#21644;一定的软件功能。在软件方面,要做到计算辅助设计(CAD)和计算辅助制造(CAM)与?#24067;?#30340;有机结合,在发展过程中,要重视基本技术,不盲目追求高度自动化,数字化,逐步实现机电一体化的柔性、自动化、全局化。
  (2)智能制造技术。智能制造系统(IMT)是由智能机器和人类专家组成的人机一体化系?#24120;?#26159;在人类专家的指导下,做到人机的有机结合,而不是取代人,智能制造系统具有很强的自律能力。人机一体化能力,高水平的人机一体化(即虚拟制造技术),在软件的支持下,有一定自组织能力,自我优化能力,自我修正能力,欧美各国都花费了很多人力物力在这方面的研究。
  (3)绿色化也是机电一体化未来的一个研究热点,绿色化是指产品在其设计、制造、使用和销毁的生命过程中,符合特定的环境保护和人类健康的要求,对生态环境无害或危害极少,而且是低能耗、低材耗、协调而可再生的产品。
  4.结语
  机电一体化是很多学科相互发展和相互促进的结果,随着科学技术的不断发展和进步,机电一体化相关技术所融合的技术将越来越广泛,而以机械和微电子技术的有机结合为主体的机电一体化技术将成为机电一体化的必然发展趋势,机电一体化的发展前景非常广阔。
  参考文献:
  [1]董自立,机电一体化技术的现状和发展前景分析[J],云南交通科技,2010(05).
  [32]张汉初,浅析机电一体化技术的发展趋势[J],汽车技术,2008(11).

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