《机电一体化技术的应用与发展趋势.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《机电一体化技术的应用与发展趋势.docx（5页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、安全技术机电一体化技术的应用与发展趋势 在机械工程领域，由于微电子技术和计算机技术的快速进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为特征的进展阶段。现代科学技术的进展极大地推动了不同学科的交叉与渗透，引起了工程领域的技术改造与革命。 一、机电一体化的核心技术 机电一体化包括软件和硬件两方面技术。硬件是由机械本体、传感器、信息处理单元和驱动单元等部分组成。因此，为加速推动机电一体化的进展，必需从以下几方面着手： (一) 信息处理技术 机电一体化与微电子学的显著进步、信息处理设备(
2、特殊是微型计算机)的普及应用紧密相连。为进一步进展机电一体化，必需提高信息处理设备的牢靠性，包括模/数转换设备的牢靠性和分时处理的输入输出的牢靠性，进而提高处理速度，并解决抗干扰及标准化问题。 (二) 驱动技术 电机作为驱动机构已被广泛采纳，但在快速响应和效率等方面还存在一些问题。目前，正在乐观进展内部装有编码器的电机以及掌握专用组件-传感器-电机三位一体的伺服驱动单元。 (三) 接口技术 为了与计算机进行通信，必需使数据传递的格式标准化、规格化。接口采纳同一标准规格不仅有利于信息传递和修理，而且可以简化设计。目前，技术人员正致力于开发低成本、高速串行的接口，来解决信号电缆非接触化、光导纤维以
3、及光藕器的大容量化、小型化、标准化等问题。 (四) 软件技术 软件与硬件必需协调全都地进展。为了削减软件的研制成本，提高生产修理的效率，要逐步推行软件标准化，包括程序标准化、程序模块化、软件程序的固化、推行软件工程等。 (五) 机械本体技术 机械本体必需从改善性能、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，进而在掌握方面改善快速响应特性，削减能量消耗，提高效率。 (六) 传感技术 传感器的问题集中在提高牢靠性、灵敏度和精确度方面，提高牢靠性与防干扰有着直
4、接的关系。为了避开电干扰，目前有采纳光纤电缆传感器的趋势。对外部信息传感器来说，目前主要进展非接触型检测技术。 二、机电一体化技术的主要应用领域 (一) 数控机床 数控机床及相应的数控技术经过40年的进展，在结构、功能、操作和掌握精度上都有快速提高，详细表现在： 1、 能实现多过程、多通道掌握，即具有一台机床同时完成多个独立加工任务或掌握多台和多种机床的力量，并将刀具破损检测、物料搬运、机械手等掌握都集成到系统中去。 2、 系统的多级网络功能，加强了系统组合及构成简单加工系统的力量。 3、 以单板、单片机作为掌握机，加上专用芯片及模板组成结构紧凑的数控装置。 4、 总线式、模块化、紧凑型的结构
5、，即采纳多CPU、多主总线的体系结构。 5、 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、符合接口标准，能最大限度地提高用户的使用效益。 6、 WOP技术和智能化。系统能供应面对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、模糊掌握等智能机制。 7、 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系统的掌握功能。 (二) 计算机集成制造系统(CIMS) CIMS的实现不是现有各分散系统的简洁组合，而是全局动态最优综合。它打破原有部门之间的界线，以制造为基干来掌握物流和信息流，实现从经营决策、产品开发、生产预备、生产试验到生产经营管理的
6、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。 (三) 柔性制造系统(FMS) 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。它可以随机地、实时地、按量地根据装配部门的要求，生产其力量范围内的任何工件，特殊适于多品种、中小批量、设计更改频繁的离散零件的批量生产。 (四) 工业机器人 第1代机器人亦称示教再现机器人，它们只能依据示教进行重复运动，对工作环境和作业对象的变化缺乏适应性和敏捷性;第2代机器人带有各种先进的传感元件，能猎取作业环境和操作对象的简洁信息，通过计算机处理、
7、分析，做出肯定的推断，对动作进行反馈掌握，表现出低级智能，已开头走向有用化;第3代机器人即智能机器人，具有多种感知功能，可进行简单的规律思维、推断和决策，在作业环境中独立行动，与第5代计算机关系亲密。 三、机电一体化技术的进展前景 纵观国内外机电一体化的进展现状和高新技术的进展动向，机电一体化将朝着以下几个方向进展： (一) 微型化 微型机电一体化系统高度融合了微机械技术、微电子技术和软件技术，是机电一体化的一个新的进展方向。国外称微电子机械系统的几何尺寸一般不超过1cm3，并正向微米、纳米级方向进展。由于微机电一体化系统具有体积小、耗能小、运动敏捷等特点，可进入一般机械无法进入的空间并易于进
8、行精细操作，故在生物医学、航空航天、信息技术、工农业乃至国防等领域，都有宽阔的应用前景。目前，利用半导体器件制造过程中的蚀刻技术，在试验室中已制造出亚微米级的机械元件。 (二) 模块化 模块化也是机电一体化产品的一个进展趋势，是一项重要而艰难的工程。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、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简单而重要的事，它需要制订一系列标准，以便各部件、单元的匹配和接口。机电一体化产品生产企业可利用标准单元快速开发新产品，同时也可以不断扩大生产规模。 (三) 网络化 网络技术的飞速进展对机电一体化有重大影响，使其朝着网络化方向进展
9、。机电一体化产品的种类许多，面对网络的方式也不同。由于网络的普及，基于网络的各种远程掌握和监视技术方兴未艾，而远程掌握的终端设备本身就是机电一体化产品。 (四) 绿色化 工业的发达使人们物质丰富、生活舒适的同时也使资源削减，生态环境受到严峻污染，于是绿色产品应运而生。绿色化是时代的趋势，其目标是使产品从设计、制造、包装、运输、使用到报废处理的整个生命周期中，对生态环境无危害或危害微小，资源利用率极高。机电一体化产品的绿色化主要是指使用时不污染生态环境，报废时能回收利用。绿色制造业是现代制造业的可持续进展模式。 (五) 智能化 综上所述，机电一体化技术是众多科学技术进展的结晶，是社会生产力进展到
10、肯定阶段的必定要求。它促使机械工业发生战略性的变革，使传统的机械设计方法和设计概念发生着革命性的变化。 大力进展新一代机电一体化产品，不仅是改造传统机械设备的要求，而且是推动机械产品更新换代和开拓新领域、进展与振兴机械工业的必由之路。 智能化是机电一体化与传统机械自动化的主要区分之一，也是21世纪机电一体化的进展方向。近几年，处理器速度的提高和微机的高性能化、传感器系统的集成化与智能化为嵌入智能掌握算法制造了条件，有力地推动着机电一体化产品向智能化方向进展。智能机电一体化产品可以模拟人类智能，具有某种程度的推断推理、规律思维和自主决策力量，从而取代制造工程中人的部分脑力劳动。 (六) 系统化 系统化的表现特征之一就是系统体系结构进一步采纳开放式和模式化的总线结构。系统可以敏捷组态，进行任意的剪裁和组合，同时寻求实现多子系统协调掌握和综合管理。表现特征之二是通信功能大大加强，一般除RS232等常用通信方式外，实现远程及多系统通信联网需要的局部网络正渐渐被采纳。将来的机电一体化更加注意产品与人的关系，如何给予机电一体化产品以人的智能、情感、人性显得越来越重要。机电一体化产品还可依据一些生物体优良的构造讨论某种新型机体，使其向着生物系统化方向进展。 第 5 页 共 5 页