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机电一体化技术

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机电一体化技术

机电一体化技术范文第1篇

关键词:机电一体化技术;应用

中图分类号:TH-39 文献标识码:A 文章编号:1674-7712 (2012) 18-0116-01

随着社会不断发展,科学技术广泛运用到各个领域,机电一体化这个名词不仅仅是理论,更被人们熟练运用到企业发展上。按照系统科学的观点,机电一体化又可称为机电一体化系统,它是集机械元件和电子元件为一体的复合系统。随着机电一体化的迅速发展,它主要结合了光学、电子学、计算机技术、机械技术等领域知识,使整个机电一体化系统变得柔性化、智能化。更加合理、高效,它大幅度地推动了整个工业的生产。对社会的不断进步具有深远的意义。

一、机电一体化技术主要运用领域

(一)在数控机床中的应用。传统数控机床及数控技术结构比较简单,性能低,操作复杂笨拙,控制精度较差。然而经过40多年的发展,机电一体化的投入,除了解决了上述传统数控技术的弊端更增添了其他的。先进的数控技术以信息为主导,其开发性设计即硬件体系结构和功能模块具有标准性、兼容性、层次性,最大限度提高了其可操作性,大大提高了经济效益。现代的数控技术充分结合现代科学技术,能实现多过程、多通道控制即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。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。

(二)在计算机集成制造系统(CIMS)中的应用。机电一体化以其发展快适用范围广的特点深受各行各业的欢迎。机电一体化技术打破原有部门之间的界限,使各分散系统最优的结合,充分做好“物流”和“信息流”之间的关系,将生产线各个环节有机的结合,大大提高各种生产要素之间的连接作用,从而生产能力得到了很大的提高,使得各种生产要素充分发挥提高企业经济效益。

(三)在现代机械制造中的应用。传统的机械制造主要依赖于企业规模、生产批量、产品结构和重复性来获得竞争优势的,它着重考虑的是资源的有效利用,用低成本换取高效率,以机器代替人力,靠复杂的专业加工取代人的技能来获取的。然而,先进的机械制造业是以信息为主导,采用先进生产模式、先进制造系统、先进制造技术和先进组织管理形式的全新的机械制造业,其特征是全球化、网络化、虚拟化、智能化以及环保协调的绿色制造。现代制造业集成了现代科学技术的发展,充分利用电子计算机技术,使制造技术提高到新的高度。

二、机电一体化技术的发展趋势

(一)智能化。机电一体化与传统机械的主要区别在于技术是否智能化,即使机电一体化产品具有类似人的逻辑思考、判断推理、自主决策等能力。如传统的数控机床像个被动执行者,它只能按照事前规定好的程序去严格执行操作,而现代的只能数控机床,它被结合了人的思想与感知,它可以主动地对自己的环境和加工条件进行感知及分析,从而采取相应的措施。利用这种智能化产品,从而能够大大减少人的脑力劳动。为机电一体化技术发展开辟了广阔天地。

(二)系统化。机电一体化可以看成为系统结构,它主要采用开放式和模式化的总线结构。这种系统结构的组态比较灵活,在任何情况下都可以剪裁和组合,从而达到各个子系统之间的协调控制和统一管理。其次,通过机电一体化的系统化结构信息的传递功能极强,它可以使远程网络更稳定。然而,随着科技的不断发展,相信机电一体化产品还会更加完善,人类会赋予它更人性的发展,从而想着生物系统化飞跃。

(三)模块化。机电一体化的正向着模块化发展。众所周知机电一体化产品种类和生产厂家繁多,故研制和开发具有标准机械接口、电气接口、动力接口、信息接口的机电一体化产品单元是一项复杂而十分重要的工作。若能制作出一系列的标准件,则对后续的产品开发大大缩短了时间。由于产品的标准化和系列化,使得生产规模大大提高,非常有利于企业的发展。

(四)网络化。网络技术的兴起和飞速发展对全球都是一次巨大的变革,它带给人类一次巨大的飞跃,然而对机电一体化也具有重要的作用。网络在人类的生活中越来越普及,基于网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾。因此,机电一体化产品无疑应朝网络化方向发展。

(五)人性化。各类产品的生产都是为了方便于人类,故机电一体化向人性化是个必然的趋势。机电一体化产品要求除了能够达到人类最基本的使用需求外还需要考虑它的外观结构包括形状及颜色等从而使产品更接近生活,让人们在使用过程中更自然,更便捷。

(六)微型化。机电一体化的新目标是向着微型化转化。机电一体化的微型化又称为微型机电一体化系统,国外对其几何尺寸定义为一般不超过1cm3,并正向微米、纳米级方向发展。微型机电一体化系统主要特点为具有体积小、耗能小、运动灵活等,由于微型化的特点,其可进入一般机械无法进入的空间并易于进行精细操作,故非常受生物医学、航空航天、信息技术、工农业乃至国防等领域的欢迎。

(七)绿色化。人类生活的巨大改变离不开工业的发展,然而在我们个人感觉到物质丰富、生活舒适的同时资源却在大批量减少、生态环境变得极具恶化,所以急需大量开发绿色产品。机电一体化产品的绿色化最根本目标为尽最大限度地减少对生态环境的破坏。故这就要求产品从设计、制造、使用和销毁的整个生命周期中,达到符合环境保护和人类健康的要求,并使得资源的利用率提高。其产品的特点为低能耗、低材耗、低污染、舒适、协调而可再生利用的产品。

三、结束语

随着机电一体化技术的发展,大量的产品与装置都在向着机电一体化发展,在优化整体的同时,提高了产品质量和生产效率,大大缩短开发新产品的生产准备周期,有利于加速科技成果向商品转化,有利推动传统产业发生深刻变革;同时,随着新产品的研发及高精密等设备的发展,要求新一代机电一体化技术、产品及系统朝着高性能、智能化、系统化以及轻量化、微型化方向发展,从而为国家带来更大的经济效益与社会效益。

参考文献:

[1]袁中凡.机电一体化技术[M].北京:电子工业出版社,2006.

机电一体化技术范文第2篇

近年来,机电一体化数控技术在煤矿机械设备中的应用越来越广泛,特别是在我国矿物质需求量不断上升的社会背景下,煤矿采矿事业不断发展,由此推动了新型工业化技术的应用与广泛推广。由于机电一体化数控技术具有生产效率高及生产过程安全、技术水平高等特征。因此,这项技术在我国众多的工业技术领域得到了广泛的应用与实践。在此基础上,本文将围绕机电一体化数控技术在煤矿机械中的实际应用情况进行论述研究。

关键词:

机电一体化;数控技术;煤矿机械;应用

众所周知,当前工业化技术正逐渐朝着集成化及智能化和自动化方向发展。因此,在新的技术背景下,出现了诸多新型的工业生产技术。比如,应用极为广泛的机电一体化数控技术,这项技术以液压技术及电子技术和机械技术为理论基础,从而在煤矿机械操作运行过程中,能够对不同设备的操作运行流程进行合理优化与控制,确保煤矿机械设备在运行过程中具有安全性、稳定性、可靠性。

1机电一体化数控技术在煤矿机械综合运行过程中的应用分析

通过实践研究发现,在煤矿采矿作业过程中,需要通过大型的电牵引采煤机等设备进行工作,但个别采矿企业的采煤机运行功率较大。因此,在牵引性能方面依然要优于传统的液压牵引技术方式,对此,机电一体化数控技术在大倾角煤层开采过程中使用较多。由于采用上述技术能够大大优化电牵引采煤机械设备的工作性能,而且可以降低采矿作业的工作难度,减少作业任务量,从而使机械设备操作过程易于控制,设备灵敏度较高。同时,技术管理人员对相关设备的管理维护较为容易。因此,正是基于上述诸多应用优点,这一技术在我国煤矿机械设备中被大量使用。

2机电一体化数控技术在机械设备提升与运输中的应用分析

提升与运输作为煤矿作业过程中的两大主要环节,采用机电一体化数控技术可大大提升机械设备的运行效率。通过利用机电一体化数控技术,可将其应用到矿井提升及带式输送机设备行进过程中,从而使机械设备实现全自动化运行与控制,由此优化了机械设备结构,使煤矿机械设备的运行稳定性与安全性大大提高。由于带式输送机在现代煤矿采掘运输过程中具有重要作用,而且由于其具有良好的可靠性、较高的自动化程度、较大的传输运送量,因此目前这一技术一般在煤矿采矿中的长距离运输与传送中应用较为普遍。

3机电一体化数控技术在机械设备安全生产运行中的应用分析

煤矿机械设备运行过程具有很大的技术风险,因此从作业之前到作业过程中乃至整个作业结束,都需要采用先进的技术手段对机械设备的实时运行情况进行监测,从而保证其相关运行参数科学、准确,避免出现突发性故障,以此防范机械设备突然终止运行。因此,从这一要求来看,在煤矿机械设备运行作业过程中,采用机电一体化数控技术,可利用系统的自动化数据监测、收集分析与诊断功能,对煤矿矿井中的相关安全风险进行实时、全面监测。但是,这一系统在实际运行过程中具有严格的使用要求。比如,自动化监测系统必须全面保持贯通,而且要保证其在任何时段都能与矿井内、外的相关安全负责人取得联系。这一技术采用智能化技术,通过智能控制手段,利用机电一体化数控技术,能够确保其与系统主机内的数据库相连接。因此,只需利用现代网络技术及数据通信技术,就可将煤矿机械设备设置为同步运行模式,且系统采用专用数据通信接口,对矿井内、外的相关工作情况进行监测定位[1]。一旦发现矿井内工作设备及地质情况存在安全风险,系统就会自动启动预警控制装置,然后相关安全管理人员利用专业控制软件就可对系统自动收集到的相关信息进行实时分析评估,从而使多项不同的操作功能融为一体。比如,机电一体化数控系统可集图形打印及模型显示和信息检索、数据资料上传、下载为一体,在保障矿井内作业的相关技术人员与机械设备安全顺利工作方面发挥了重要作用。

4机电一体化数控技术在煤矿机械其它方面的应用分析

除此之外,机电一体化数控技术还在煤矿机械设备掘进过程中具有重要的应用价值。目前,我国煤矿采掘作业中所使用的电气设备一般为矿用隔爆兼本质安全型开关箱以及矿用隔爆型压扣控制按钮、矿用本质安全型操作箱和隔爆照明灯、掘进机用隔爆型三相异步动机和GJC4低浓度甲烷传感器等[2],因此在上述设备操作运行过程中,机电一体化控制技术在设备维护管理及性能优化和作业过程中发挥了巨大作用,特别是在矿井安全作业过程中,为相关作业人员提供了极大的便利。尽管其具有诸多应用优点,但在实践研究过程中发现,这一技术在煤矿机械设备运行过程中也有应用缺点。比如,机电一体化数控系统的应用模式相对单一,因此为了不断满足机械设备安全运行及采矿技术不断发展的要求,需在原有机电一体化数控技术基础上开发更加人性化和具有良好人机交互功能的采矿作业机械设备[3];与此同时,相关企业需要不断加大技术以及资金投入,通过技术创新和生产工艺改进,大力研发新的智能控制技术。通过不断引进国外先进的采矿技术工艺,使其在地质勘察以及矿物选择方面发挥应有的作用,大幅提升采矿作业的效率。除此之外,相关技术人员要以机电一体化数控技术为核心,提高整体作业人员的操作技术水平,通过开展教育培训活动,从而大力优化机电一体化数控技术在煤矿机械设备运行中的流程,使这一技术在我国采矿作业方面体现更大强的技术优越性。

5结语

综上所述,机电一体化技术是在我国机械加工制造技术及自动化控制技术不断应用与发展基础上形成的一种新型技术模式。随着现阶段我国煤矿采矿事业的不断发展,矿物质的需求量在不断上升,由此使机电一体化数控技术在煤矿机械设备运行过程中得到了广泛的应用与实践。尽管这项技术在实际采矿过程中有极为广泛的应用,但是其在工作性能方面依然有待进一步提升,从而促进我国煤矿机械设备工作运行效率不断提高。

参考文献:

[1]蒋尊涛.机电一体化数控技术在煤矿机械中的应用[J].建材与装饰,2016,02(02):221~222.

[2]杨许.机电一体化数控技术在煤矿机械中的应用[J].价值工程,2016,02(13):156~157.

机电一体化技术范文第3篇

关键词:机电一体化技术;汽车设计;应用

随着我国汽车行业的发展速度不断加快,大大拓展了汽车设计中机电一体化技术的应用范围,同时也大大提高了机电一体化技术的水平。稳定性、经济性和安全性等是机电一体化技术具备的特征,通过对汽车设计中机电一体化的应用进行研究,不但可以将汽车的整体稳定性提升,同时可以为机电一体化技术质量提供保障,从而对我国汽车行业的发展具有重要的推动作用。

1在汽车设计中机电一体化技术存在的问题

1.1陈旧机电一体化技术设备

我国汽车机电一体化设计技术具有较晚的起步时间,这样传统手动汽车控制系统的设计无法使汽车用户的实际需求得以满足[1]。同一汽车厂对不同车型的设计标准和操作流程没有统一的制定,这样无法规范汽车机械零件的设计方法,从而使机电一体化技术出现一些问题,如不够科学和规范以及无法安装等,使人们对现代化汽车设计的基本要求无法满足。这些问题的存在对汽车设计中机电一体化技术的提升和改进产生不利影响。由于汽车设计应用设备的落后性不但对大量的人力、物力和财力造成了浪费,同时使汽车设计中机电一体化技术的成本提升,从而对机电一体化产品的更新和机电一体化设计技术的创新造成阻碍。

1.2汽车设计理念的落后性

由于落后的机电一体化设计理念会大大降低汽车整体运行的性能和工作效率,这对汽车本身的设计方案造成一定的破坏,使汽车发生故障的次数增加,对创新和发展现代化机电一体化汽车设计技术造成影响[2]。另外由于汽车设计理念的落后性,无法有效的推广新型机电一体化技术方法,无法为汽车良好的运转性提供保障。在汽车实际运行中,传统的汽车维修人员对创新汽车设计理念工作并不重视,这样无法进一步推广和使用机电一体化技术,对创新汽车设计方法和提升汽车运行的整体安全性造成影响。

1.3汽车机电一体化技术人员较低的综合素质

由于不断增加汽车需求量,使汽车行业缺乏相应的汽车实际人才,这样在汽车行业中会使用一些非专科毕业的工作人员,从而对机电一体化技术的使用范围无法提供保障。另外汽车设计具有复杂的程序和较高的技术含量,如果汽车汽车人员的专业技术不丰富,会在安全过程中忽视一些小的零部件,这对汽车运行中的稳定性无法保障。而且由于汽车机电一体化技术人员具有较低的综合素质和专业素质,对安装检查汽车机电一体化技术设备造成影响。

2在汽车设计中完善机电一体化技术的措施

2.1将现代化机电一体化技术设备不断更新

在设计汽车过程中,机电一体化技术人员应该对计算机应用软件正确的使用,这样可以对汽车工程领域中机械技术的改善具有重要的作用[3]。技术人员要对机电一体化技术设备不断的改善,从而可以将汽车设计中处理信息的技术提升,而且要将汽车驱动技术和计算机集成技术等合理的应用到汽车的设计系统中。汽车设计中各个方案的执行是通过不断创新机电一体化设计技术设备来完成的,这样可以将汽车运行的整体功能性大大提升,使汽车电子系统与机电运行系统充分融合的目的得以实现。

2.2对传统的汽车设计理论进行创新

在设计汽车过程中关键的技术主要是机电一体化技术,所以在完善汽车性能的过程中机电一体化技术的创新设计的作用是不可代替的,同时创新汽车设计程序和理念可以将汽车的整体性能大大提升。但是在这个过程中要对各个因素阻碍进行克服,造成这种现象的主要原因是人们出行的安全问题,如生命财产安全会受到汽车内部各个零部件运行质量的影响。因此要充分的融合汽车的微电子精算技术和设计机技术,不断提升汽车的整体性能。只有在汽车设计中充分的应用汽车机电一体化技术,才能够将汽车机电一体化的微电子技术水平不断加强,从而可以进一步提升汽车的稳定性和安全性。

2.3将汽车设计人员的综合素质不断提升

智能化和功能化是目前汽车设计中机电一体化技术的主要发展方向,所以引进汽车机电一体化设计的人员不但要掌握较高的专业技术,同时其专业素质要符合要求[4]。同时要对新技术培训和专业考核制度的力度不断加强,这样机电一体化设计人员可以将汽车整体的机构和运行系统的专业规范熟练的掌握,从而可以为汽车的运行质量提供保障。同时汽车设计人员应该将相应的理论和专业技术不断完善,将微电子技术的应用范围不断推广,这样不但可以将技术人员的实践操作能力提升,同时可以将汽车运行的整体水平大大提升。

3结论

由此可见,随着在技术设计中机电一体化技术的应用力度不断加强,消费者逐渐用更高的标准要求汽车的安全性和稳定性等。在汽车设计中应用机电一体化技术,对机械领域各个方面的发展都具有重要的推动作用。但是其也存在一些相应的问题,这需求汽车企业采取针对性的措施,将这些问题合理的解决,从而可以在汽车设计中更好的应用机电一体化技术,进而可以大大提升汽车设计水平。

参考文献:

[1]张旭梅.机电一体化技术在汽车设计中的应用分析[J].低碳世界,2017,20(02):221-222.

[2]石开华.浅谈机电一体化技术在汽车设计中的应用[J].科技视界,2016,15(05):128+144.

[3]袁满祥.浅析机电一体化技术在汽车中的应用[J].科技创新与应用,2016,23(08):106-107.

机电一体化技术范文第4篇

关键词:机电一体化 钢铁 智能化控制技术 分布式控制系统

1、机电一体化技术发展

机电一体化是机械、微电子、控制、计算机、信息处理等多学科的交叉融合,其发展和进步有赖于相关技术的进步与发展,其主要发展方向有数字化、智能化、模块化、网络化、人性化、微型化、集成化、带源化和绿色化。

1.1 数字化

微控制器及其发展奠定了机电产品数字化的基础,如不断发展的数控机床和机器人:而计算机网络的迅速崛起,为数字化设计与制造铺平了道路,如虚拟设计、计算机集成制造等。数字化要求机电一体化产品的软件具有高可靠性、易操作性、可维护性、自诊断能力以及友好人机界面。数字化的实现将便于远程操作、诊断和修复。

1.2 智能化

即要求机电产品有一定的智能,使它具有类似人的逻辑思考、判断推理、自主决策等能力。例如在CNC数控机床上增加人机对话功能,设置智能I/O接口和智能工艺数据库,会给使用、操作和维护带来极大的方便。随着模糊控制、神经网络、灰色理论、小波理论、混沌与分岔等人工智能技术的进步与发展,为机电一体化技术发展开辟了广阔天地。

1.3 模块化

由于机电一体化产品种类和生产厂家繁多,研制和开发具有标准机械接口、动力接口、环境接口的机电一体化产品单元模块是一项复杂而有前途的工作。如研制具有集减速、变频调速电机一体的动力驱动单元:具有视觉、图像处理、识别和测距等功能的电机一体控制单元等。这样,在产品开发设计时,可以利用这些标准模块化单元迅速开发出新的产品。

1.4 网络化

由于网络的普及,基于网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾。而远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品,现场总线和局域网技术使家用电器网络化成为可能,利用家庭网络把各种家用电器连接成以计算机为中心的计算机集成家用电器系统,使人们在家里可充分享受各种高技术带来的好处,因此,机电一体化产品无疑应朝网络化方向发展。

1.5 人性化

机电一体化产品的最终使用对象是人,如何给机电一体化产品赋予人的智能、情感和人性显得愈来愈重要,机电一体化产品除了完善的性能外,还要求在色彩、造型等方面与环境相协调,使用这些产品,对人来说还是一种艺术享受,如家用机器人的最高境界就是人机一体化。

2、机电一体化技术在钢铁企业中应用

在钢铁企业中,机电一体化系统是以微处理机为核心,把微机、工控机、数据通讯、显示装置、仪表等技术有机的结合起来,采用组装合并方式,为实现工程大系统的综合一体化创造有力条件,增强系统控制精度、质量和可靠性。机电一体化技术在钢铁企业中主要应用于以下几个方面:

2.1 智能化控制技术(IC)

由于钢铁工业具有大型化、高速化和连续化的特点,传统的控制技术遇到了难以克服的困难,因此非常有必要采用智能控制技术。智能控制技术主要包括专家系统、模糊控制和神经网络等,智能控制技术广泛应用于钢铁企业的产品设计、生产、控制、设备与产品质量诊断等各个方面,如高炉控制系统、电炉和连铸车间、轧钢系统、炼钢一连铸一轧钢综合调度系统、冷连轧等。

2.2 分布式控制系统(D CS)

分布式控制系统采用~ 台中央计算机指挥若干台面向控制的现场测控计算机和智能控制单元。分布式控制系统可以是两级的、三级的或更多级的。利用计算机对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控制。随着测控技术的发展,分布式控制系统的功能越来越多。不仅可以实现生产过程控制,而且还可以实现在线最优化、生产过程实时调度、生产计划统计管理功能,成为~种测、控、管一体化的综合系统。D CS具有特点控制功能多样化、操作简便、系统可以扩展、维护方便、可靠性高等特点。分布式控制系统与集中型控制系统相比,其功能更强,具有更高的安全性。是当前大型机电一体化系统的主要潮流。

2.3 开放式控制系统(OCS)

开放控制系统(Open Control System)是目前计算机技术发展所引出的新的结构体系概念。“开放”意味着对一种标准的信息交换规程的共识和支持,按此标准设计的系统,可以实现不同厂家产品的兼容和互换,且资源共享。开放控制系统通过工业通信网络使各种控制设备、管理计算机互联,实现控制与经营、管理、决策的集成,通过现场总线使现场仪表与控制室的控制设备互联,实现测量与控制一体化。

2.4 计算机集成制造系统(CJMS)

钢铁企业的CIMS是将人与生产经营、生产管理以及过程控制连成一体,用以实现从原料进厂,生产加工到产品发货的整个生产过程全局和过程一体化控制。目前钢铁企业已基本实现了过程自动化,但这种“自动化孤岛”式的单机自动化缺乏信息资源的共享和生产过程的统一管理,难以适应现代钢铁生产的要求。未来钢铁企业竞争的焦点是多品种、小批量生产,质优价廉,及时交货。为了提高生产率、节能降耗、减少人员及现有库存,加速资金周转,实现生产、经营、管理整体优化,关键就是加强管理,获取必须的经济效益,提高了企业的竞争力。

2.5 现场总线技术f F BT)

现场总线技术(F ie d Bus Technology)是连接设置在现场的仪表与设置在控制室内的控制设备之间的数字式、双向、多站通信链路。采用现场总线技术取代现行的信号传输技术(如4~20mA,DC直流传输)就能使更多的信息在智能化现场仪表装置与更高一级的控制系统之间在共同的通信媒体上进行双向传送。通过现场总线连接可省去66%或更多的现场信号连接导线。现场总线的引入导致DCS的变革和新一代围绕开放自动化系统的现场总线化仪表,如智能变送器、智能执行器、现场总线化检测仪表、现场总线化和现场就地控制站等的发展。

2.6 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性能已达到和超过直流调速水平。现在无论大容量电机或中小容量电机都可以使用同步电机或异步电机实现可逆平滑调速。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。

参考文献:

[1]林行辛. 钢铁工业自动化的进展与展望【JJ. 河北冶金,1998,(1)

机电一体化技术范文第5篇

摘要:由于我国逐渐成为世界制造业基地加上传统企业面临大规模的技术改造与设备更新,国内急需大量先进制造技术专业人才毕业生主要在各行政、企业、事业单位从事机械、电气工程、常用电器的维修、安装与调试以及技术管理等工作。

关键词:机电一体化;技术;前景

一、机电一体化

机电一体化,是应用电子信息(传感器,计算机,控制)技术,是机械结构更柔性化技术化的学科。日本企业界在1970年左右最早提出“机电一体化技术”这一概念,即结合应用机械技术和电子技术于一体。是机械(machanism)和电子技术(electronics)的合成词。机电一体化系统的组成要素有:计算机,机械装置,传感器,执行装置和动力源。按照控制形式可以分为:闭环系统,半闭环系统,开环控制。把人体作为一个机械系统的话,那么人的骨骼,四肢相当于机械装置,人的神经系统相当于传感器,血液内脏相当于动力源,肌肉相当于执行装置,人的大脑相当于计算机。

1.机电一体化的含义:

“机电一体化”在国外被称为Mechatronics,是日本人在20世纪70年代初提出来的,它是用英文Mechanics的前半部分和Electron-ics的后半部分结合在一起构成的一个新词,意思是机械技术和电子技术的有机结合。这一名称已得到包括我国在内的世界各国的承认,我国的工程技术人员习惯上把它译为机电一体化技术。机电一体化技术又称为机械电子技术,是机械技术、电子技术和信息技术有机结合的产物。随着计算机技术的迅猛发展和广泛应用,机电一体化技术获得前所未有的发展。

2.机电一体化技术

机电一体化技术,是在微型计算机为代表的微电子技术、信息技术迅速发展,向机械工业领域迅猛渗透,机械电子技术深度结合的现代工业的基础上,综合应用机械技术、微电子技术、信息技术、自动控制技术、传感测试技术、电力电子技术、接口技术及软件编程技术等群体技术,从系统理论出发,根据系统功能目标和优化组织结构目标,以智力、动力、结构、运动和感知组成要素为基础,对各组成要素及其间的信息处理,接口耦合,运动传递,物质运动,能量变换进行研究,使得整个系统有机结合与综合集成,并在系统程序和微电子电路的有序信息流控制下,形成物质的和能量的有规则运动,在高功能、高质量、高精度、高可靠性、低能耗等诸方面实现多种技术功能复合的最佳功能价值系统工程技术。

3.机电一体化技术发展

3.1 数字化

微控制器及其发展奠定了机电产品数字化的基础,如不断发展的数控机床和机器人;而计算机网络的迅速崛起,为数字化设计与制造铺平了道路,如虚拟设计、计算机集成制造等。数字化要求机电一体化产品的软件具有高可靠性、易操作性、可维护性、自诊断能力以及友好人机界面。数字化的实现将便于远程操作、诊断和修复。

3.2 智能化

即要求机电产品有一定的智能,使它具有类似人的逻辑思考、判断推理、自主决策等能力。例如在CNC数控机床上增加人机对话功能,设置智能I/O接口和智能工艺数据库,会给使用、操作和维护带来极大的方便。

3.3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。

4.机电一体化技术五大组成要素与四大原则:

(1)五大组成要素:一个机电一体化系统中一般由结构组成要素、动力组成要素、运动组成要素、感知组成要素、智能组成要素五大组成要素有机结合而成。机械本体(结构组成要素)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。

动力驱动部分(动力组成要素)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。测试传感部分(感知组成要素)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。控制及信息处理部分(职能组成要素)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。执行机构(运动组成要素)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。

(2)机电一体化四大原则:

构成机电一体化系统的五大组成要素其内部及相互之间都必须遵循结构耦合、运动传递、信息控制与能量转换四大原则。接口耦合:两个需要进行信息交换和传递的环节之间,由于信息模式不同(数字量与模拟量,串行码与并行码,连续脉冲与序列脉冲等)无法直接传递和交换,必须通过接口耦合来实现。而两个信号强弱相差悬殊的环节之间,也必须通过接口耦合后,才能匹配。变换放大后的信号要在两个环节之间可靠、快速、准确的交换、传递,必须遵循一致的时序、信号格式和逻辑规范才行,因此接口耦合时就必须具有保证信息的逻辑控制功能,使信息按规定的模式进行交换与传递。能量转换:两个需要进行传输和交换的环节之间,由于模式不同而无法直接进行能量的转换和交流,必须进行能量的转换,能量的转换包括执行器,驱动器和他们的不同类型能量的最优转换方法及原理。信息控制:在系统中,所谓智能组成要素的系统控制单元,在软、硬件的保证下,完成信息的采集、传输、储存、分析、运算、判断、决策,以达到信息控制的目的。对于智能化程度高的信息控制系统还包含了知识获得、推理机制以及自学习功能等知识驱动功能。运动传递:运动传递使构成机电一体化系统各组成要素之间,不同类型运动的变换与传输以及以运动控制为目的的优化。

二、机电一体化专业就业前景

市场调研发现机电一体化专业是一个宽口径专业,适应范围很广,学生在校期间除学习各种机械、电工电子、计算机技术、控制技术、检测传感等理论知识外,还将参加各种技能培训和国家职业资格证书考试,充分体现重视技能培养的特点。学生毕业后主要面向珠江三角洲各企业、公司,从事加工制造业,家电生产和售后服务,数控加工机床设备使用维护,物业自动化管理系统,机电产品设计、生产、改造、技术支持,以及机电设备的安装、调试、维护、销售、经营管理等等。机电一体化专业就业前景主要就业岗位:机电一体化设备的安装、调试、维修、销售及管理;普通机床的数控化改装等。机电一体化专业就业前景次要就业岗位:机电一体化产品的设计、生产、改造、技术服务等。就业方向及相应业务规格:车间技术员、工艺员方向:①具有车间生产管理、组织协调能力。②具有加工工艺规程编制和工艺装备设计的能力。③具有较强的读图、CAD绘图、运用计算机办公系统和文字处理能力。④具有机电一体化设备的调试和操作的初步能力。学生须获得计算机一级考试合格证书、高校英语应用能力A级证书,建议获得Auto-CAD证书、维修电工高级证书、数控高级证书。现代制造技术运用方向:①掌握现代制造软件、机械CAD/CAM等知识。②具有较强的数控机床编程、操作、调试、维护等能力。③具有较强的机制工艺规程编制和工艺装备设计能力。④具有初步的数控设备改造能力。学生须获得计算机一级考试合格证书、高校英语应用能力A级证书,建议获得Auto-CAD证书、维修电工高级证书、数控高级证书、Pro-E程序员证书。现代设备管理与维修方向:①具有工业企业现代设备管理与运行维护的能力。②具有常规设备的选型、安装、调试与改造的能力。③具有机床电器控制和计算机控制运用的能力。④掌握机械CAD/CAM的基本知识。(作者单位:黄冈职业技术学院机电系)

参考文献: