機電一體化技術論文

　　機電一體化技術論文【1】

　　【摘要】機電一體化是一種復合技術，是機械技術與微電子技術、信息技術互相滲透的產物，是機電工業發展的必然趨勢。

　　文章簡述了機電一體化技術的基本含義和主要應用領域，并指出其發展趨勢。

　　【關鍵詞】機電一體化;應用領域;發展;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、動力功能、信息處理功能和控制功能上引進電子技術，將機械裝置與電子化設計及軟件結合起來所構成的系統的總稱。

　　機電一體化技術包括機械技術、計算機與信息技術、系統技術、自動控制技術、傳感檢測技術、和伺服傳動技術。

　　其基本特征為：機電一體化是從系統的觀點出發，綜合運用機械技術、微電子技術、自動控制技術、計算機技術、信息技術、傳感測控技術及電力電子技術，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、高質量、高可靠性、低能耗的意義上實現特定功能價值，并使整個系統最優化的系統工程技術。

　　二、機電一體化技術的應用

　　機電一體化技術及其產品在工業生產過程得到了廣泛的應用，按照機電一體化產品的功能，可以將其分成以下幾種：

　　1、電子設備

　　主要產品包括電火花加工機床、線切割機、超聲波加工機以及激光測量儀等。

　　這類產品的特點是執行機構為電子裝置。

　　2、信息控制

　　主要產品包括傳真機、磁盤存儲器、復印機等。

　　這類產品的主要特點是執行機構的動作由所接收的信息類信號來控制。

　　3、機電結合

　　主要產品包括自動探傷機、形狀自動識別裝置、CT掃描診斷機以及自動售貨機等。

　　這類產品的特點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

　　主要產品包括數控機床、機器人、發動機控制系統以及全自動洗衣機等。

　　這類產品的特點是執行機構為機械裝置。

　　5、電液伺服

　　主要產品為機電液一體化的伺服裝置，如電子伺服萬能材料試驗機。

　　這類產品的特點是執行機構為液壓驅動的機械裝置，控制機構是接受電信號的液壓伺服閥。

　　三、機電一體化的發展狀況

　　機電一體化的發展大體可以分為三個階段：

　　1、第一階段(20世紀60年代以前)為初級階段。

　　在這一時期，研制和開發從總體上看還處于自發狀態。

　　由于當時電子技術的發展尚未達到一定水平，機械技術與電子技術的結合還不可能廣泛和深入發展，已經開發的產品也無法大量推廣。

　　2、第二階段(20世紀70-80年代)為蓬勃發展階段。

　　這一時期，計算機技術、控制技術、通信技術的發展，為機電一體化的發展奠定了技術基礎。

　　大規模、超大規模集成電路和微型計算機的出現，為機電一體化的發展提供了充分的物質基礎。

　　3、第三階段(20世紀90年代后期)為機電一體化技術向智能化方向邁進的新階段，機電一體化進入深入發展時期。

　　一方面，光學、通信技術等進入機電一體化，微細加工技術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年代初才開始進行這方面的研究和應用。

　　許多大專院校、研究機構及一些大中型企業對這一技術的發展及應用做了大量的工作，取得了一定成果。

　　但與日本等先進國家相比，仍有相當差距。

　　四、機電一體化技術發展前景

　　機電一體化是機械、微電子、控制、計算機、信息處理等多學科的交叉融合，其發展和進步有賴于相關技術的進步與發展，其主要發展方向有數字化、智能化、模塊化、網絡化、人性化、微型化、集成化、帶源化和綠色化。

　　1、數字化

　　微控制器及其發展奠定了機電產品數字化的基礎，計算機網絡的迅速崛起，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的一個重要發展方向。

　　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品的一個發展趨勢，是一項重要而艱巨的工程。

　　由于機電一體化產品種類和生產廠家繁多，研制和開發具有標準機械接口、電氣接口、動力接口、信息接口的機電一體化產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、網絡化

　　由于網絡的普及，基于網絡的各種遠程控制和監視技術方興未艾。

　　而遠程控制的終端設備本身就是機電一體化產品，現場總線和局域網技術使家用電器網絡化成為可能，利用家庭網絡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帶來的好處，因此，機電一體化產品無疑應朝網絡化方向發展。

　　5、人性化

　　機電一體化產品的最終使用對象是人，如何給機電一體化產品賦予人的智能、情感和人性顯得愈來愈重要，機電一體化產品除了完善的性能外，還要求在色彩、造型等方面與環境相協調，使用這些產品，對人來說還是一種藝術享受。

　　6、微型化

　　微型機電一體化系統高度融合了微機械技術、微電子技術和軟件技術，是機電一體化的一個新的發展方向。

　　由于微機電一體化系統具有體積小、耗能小、運動靈活等特點，可進入一般機械無法進入的空間并易于進行精細操作，故在生物醫學、航空航天、信息技術、工農業乃至國防等領域，都有廣闊的應用前景。

　　7、集成化

　　集成化既包含各種技術的相互滲透、相互融合和各種產品不同結構的優化與復合，又包含在生產過程中同時處理加工、裝配、檢測、管理等多種工序。

　　為了實現多品種、小批量生產的自動化與高效率，應使系統具有更廣泛的柔性。

　　8、綠色化

　　綠色化是時代的趨勢，其目標是使產品從設計、制造、包裝、運輸、使用到報廢處理的整個生命周期中，對生態環境無危害或危害極小，資源利用率極高。

　　機電一體化產品的綠色化主要是指使用時不污染生態環境，報廢時能回收利用。

　　綠色制造業是現代制造業的可持續發展模式。

　　【參考文獻】

　　[1] 李建勇. 機電一體化技術[M]. 北京: 科學出版社, 2004.

　　[2] 李運華. 機電控制[M]. 北京: 北京航空航天大學出版社, 2003.

　　[3] 高鐘毓. 機電控制工程[M]. 北京: 清華大學出版社, 2002.

　　光機電一體化技術【2】

　　【摘要】文章主要闡述了光機電一體化技術特征及發展趨勢，產品一旦實現光電一體化，便具有很高的功能水平和附加價值，將給開發生產者和用戶帶來巨大的社會經濟效益。

　　【關鍵詞】光機電一體化;特征;發展趨勢

　　近些年來，光機電一體化技術得到迅猛發展，在民用工業和軍事領域得到廣泛地應用。

　　因此，光機電一體化技術成為當今機械工業技術發展的一個主要趨勢。

　　1. 光機電一體化技術特征

　　光機電一體化系統主要由動力、機構、執行器、計算機和傳感器五個部分組成，相互構成一個功能完善的柔性自動化系統。

　　其中計算機軟硬件和傳感器是光機電一體化技術的重要組成要素。

　　與傳統的機械產品比較，光機電一體化產品具有以下技術特征。

　　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操作程序，任何一臺光機電一體化裝置的動作，可由預設的程序一步一步控制實現，甚至實現操作全自動化和智能化。

　　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、電腦等現代技術集成開發的自動化、智能化機構設備、儀器儀表和元器件。

　　電子技術的采用使得包饋控制水平提高，運算速度加快，通過電子自動控制系統可精確按預設動作，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現的工作精度。

　　同時，由于機械傳動部件減少，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。

　　光機電一體化技術使得電子裝置能按照人的意圖進行自動控制、自動檢測、信息采集及處理、調節、修正、補償、自診斷、自動保護直至自動記錄、顯示、打印工作結果。

　　通過改變程序，指令等軟件內容而無需改動硬件部分就可變換產品的功能，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產品可靠性得到提高，使用壽命增長，傳統的機械裝置的運動部分，一般都伴隨著磨損及運動部件配合間隙所引起的動作誤差，導致可動摩檫、撞擊、振動等加重，嚴格影響裝置壽命、穩定性和可靠性。

　　而光機電一體化技術的應用，是裝置的可動部件減少，磨損也大大減少，像集成化接近開關甚至無可動部件、無機械磨損。

　　因此，裝置的壽命提高，故障率降低，從而提高了產品的可靠性和穩定性。

　　1.5融合了多種學科新技術，衍生出許多功能更強、性能更好的新產品，光機電一體化產品的研究開發涉及到許多學科和專業知識，包括數學、物理學、化學。

　　1.6產品系統性增強，各部分系統間協調性要求提高，光機電一體化是一門學科的邊緣科學技術，多種技術的綜合及多個部分的組合，使得光機電一體化技術及產品更具有系統性、完整性和科學性。

　　其各個組成部分在綜合成一個完整的系統中相互配合有嚴格的要求，這就要求各種技術揚長避短，提高系統協調性。

　　2. 研究現狀和發展趨勢

　　2.1研究現狀，自從我國實行改革開放以來，科技領域急起直追，我國的光機電一體化技術已取得明顯的成效，數控產品有了很大的提高，尤其是經濟型靈敏數控裝置發展很快，是我國特有的經濟適用產品，不但適用國內市場的需要，部分產品還隨主機配套出口。

　　國內的機械產品采用可編程控制器(PC)和微電子技術控制設備越來越多，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、輕工業機械都是如此，我國自行研制和生產的光機電設備，在質量上也有重大突破，為今后的推廣應用打下良好的基礎。

　　2.2發展趨勢光電機一體化技術已經滲透到各個學科、領域、成為一種新興的的學科、并逐漸成為一種產業，而這些產業作為新的經濟增長點越來越受到高度重視。

　　機電一體化專業論文從世界科學技術的發展情況來看，光電一體化技術的未來技術熱

　　主要包括：

　　2.2.1激光技術。

　　(1)高單色性，利用激光高單色性精密測量時，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附近可產生幾千大幾萬度的高溫，可使照射點物體熔化或汽化，對各種各樣材料和產品進行特種加工。

　　(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、激光印刷以及光學計算機的研制，而在實際運用中也會通過一些激光技術改變激光輻射的特性，應用范圍更廣。

　　2.2.2傳感檢測技術。

　　(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、光化學沉積等加工技術。

　　2.2.3激光快速成型技術，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、線構造零件的面(層)，然后逐層成型。

　　(1)激光快速成型技術可是新產品及早投放市場，極大地提高了汽車生產企業對市場的適應能力和產品的競爭能力。

　　(2)激光驅動技術，利用光致變性材料可制作光致動器和光機器人。

　　現已研制成功一種光致動器，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現所要求的動作。

　　實驗證明，該制動器可能在頂面步行。

　　這種狀態目標處于初級階段，如果能發現具有優異光作用特性的動態物質，則可使光能驅動技術廣泛應用。

　　3. 結語

　　技術上的改革和與之間配套的技術是創新的基礎，開發光電一體化產品有不同的層次和靈活的自由度。

　　在機械技術中恰當地引入電子技術，產品的面貌和行業的面貌就可以迅速的發生巨大的變化。

　　產品一旦實現光電一體化，便具有很高的功能水平和附加價值，將給開發生產者和用戶帶來巨大的社會經濟效益。

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