关于机电一体化技术的应用及发展

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  【摘 要】 机电一体化技术在社会各领域的普遍应用正日益改变着人们的生活,相信随着科技的迅猛发展,机电一体化技术会有更加广阔的发展前景。本文分析了机电一体化技术的发展历程、在现实中的应用以及发展方向等。
  【关键词】 机电一体化;应用;发展趋势
  引言:
  机电一体化被认为是一门学科,经过多门科学技术多年发展后形成的,也是社会机电行业发展的必然产物。随着社会越来越高智能化的发展,这项技术的应用也会越来越广阔。接下来就从其历程、应用领域、发展前景及我國的发展形式来分时进行简要介绍。
  1、机电一体化概念
  所谓机电一体化就是指在机构的各种功能上利用电子技术,将机械装置与电子技术相结合组成的系统。机电一体化技术就是将各种现代化的科技进行有效的组合,并且将这种组合应用在实践中去的一种技术,现代化的先进生产装备几乎都是机电一体化的设备。
  2、机电一体化技术的发展历程
  从世界范围来看,机电一体化发展至今已有70多年的历史。初级阶段是上世纪60年代以前,人们为了改善机械产品的质量和性能而开始研究并利用电子技术,当时的电子技术还不发达也不完善;“二战”加快和促进了机械产品与电子技术的结合并应用于军工行业,虽然战后机电技术开始转为民用并在一定程度上推动了经济的发展,但由于电子技术在当时还比较落后,使得机电技术发展缓慢,更不可能被推广和广泛使用。1970年到1990年的20年间,随着计算机技术、集成电路、通信技术以及控制技术的不断发展,为机电一体化技术的发展奠定了坚实的物质和技术基础,使得机电技术得到了蓬勃发展。特别是在上世纪末期,机电一体化技术得到了迅猛发展,光学、通信技术和微加工技术等都加入了快速发展的步伐,随之出现了光机电和微机电一体化技术。随着人们对机电一体化研究的进一步深入,光纤技术和人工智能技术都取得了长足发展,使机电一体化科学体系更加完善。
  我国从1980年以后才开始着手研究机电一体化技术并逐步应用,但由于我国建国时间短,经济基础较差导致缺乏发展后劲,使得高科技产品比例太小。虽然经过30多年的发展有了很大进步,在很多领域也得到了广泛应用,但是与发达国家相比仍有很大差距,很多高端技术没有取得大的突破,还需要广大科技工作者的努力来发展我国的机电技术。
  3、机电一体化技术的核心技术
  3.1机械技术
  机电产品的基本技术就是机械技术。它的很多功能都是在机械技术基础上完成的。产品本身材质的性质和加工技术的优劣能够影响到机械机构的性质。如果是比较优质的材料并且加工技术较为精密,机械结构的响应速度也会有进一步的提升,其组件的精确程度也会显著提高。刚度和可靠性也是如此。
  3.2传感技术
  此技术是机电一体化中的中心技术。传感技术能够把机械系统所测数据进行转换。这些数据包括位移、速度与加速度等。这些信号将会被传感技术转成较为统一的格式电信号然后传送给信息处理中心。信息处理中心将对这种信号进行分析并产出相对应的控制信号来控制执行机构的运动形式。
  3.3信息处理技术
  信息处理技术主要是对信息在输入、交换、识别和判断等方面进行处理的技术。机电一体化产品在信息处理装置下进行工作。所以信息处理的正确性与及时性能够对产品的工作质量与效率进行因此信息处理是否正确及时,将直接影响到产品工作的质量和效率。其中人工智能技术、专家系统技术、神经网络技术均属于计算机信息处理技术。
  3.4自动控制技术与接口技术
  在控制系统的指示下,系统更加具有仿真性并扩大了其应用范围。控制技术主要有定位、速度和自我诊断等,除此之外,系统自我适应的控制和自我检索与补偿技术也十分重要。由于机电一体化系统是很多个子系统组成的,所以为了能够使各个系统之间的联系更加紧密并且实现信息与物质的交换,就要建立一些或是软件或是硬件或是两者兼并的接口。
  4、机电一体化技术的应用
  4.1数控机床
  经过数十年的发展,数控机床及其相应技术在设备结构和功能设计、实际操作和控制精度上都得到了空前发展。一是在结构上采用多CPU的紧凑型、模块化和总线式的体系结构;二是设计更具开放性,使功能模块和硬件体系的兼容性和层次性更好,能最大程度地满足客户需求,使设备的使用效率最大化;三是实现了自动诊断和智能化控制,能向生产第一线提供程序编制技术和操作过程的动态化管理。存储器的容量更大、软件设计的模块化等使数控功能得到了加强,实现了一台机床能同时进行多个不同任务等。
  4.2汽车电子化的应用
  汽车中经常应用的仪表有5种。这5种仪表即电流表、机油压力表、水温表、燃油表、车速里程表等指示仪表。自从机电一体化发展以来,电子化仪表在逐渐取代传统的机械仪表。因为机械仪表如果出现了问题不容易处理,而电子化仪表能够很好的避免这个问题。电子化仪表对司机的目视性能进行了有效的改善,还对汽车内仪表的样式进行了多重化改造。
  4.3钢铁技术的应用
  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。在钢铁企业中,机电一体化的应用有以下几点:首先是对系统进行智能化控制。在高炉控制系统等设计与生产中有很好的应用。其次是分布式控制系统。即以一台计算机为中心来对其他几台计算机和控制单元进行控制。第三,实现开放式控制系统。即利用通信网络实现对各种机械设备的控制与管理,并利用现场总线来使测量和控制的同步进行。第四,实现计算机集成制造系统。它能够使工作人员和生产制造的过程紧密结合,来实现生产一体化的控制。第五,现场总线技术。现场总线技术可以将在通信媒体中传输的信息数量进一步提高。   4.4机器人
  机器人经过多年的发展,从最初只是进行重复运动的示教再现机器人,到现在具有感知功能、能进行逻辑思维、判断和决策并能独立完成作业的智能机器人,机电一体化技术的作用得到了最大程度地发挥和利用。
  5、机电一体化的发展方向
  5.1智能化
  机电一体化与传统的机械自动化的主要区别就在于智能化方面,智能更加代表机电一体化的未来方向。随着中央处理器运作速度的提高和计算机的高性能化,使得嵌入智能控制算法成为了可能,从此机电一体化技术产品向着智能化方向发展。这种智能机电一体化产品拥有模拟人类智能的功能,可以做出一些判断推理以及功能决策,以取代制造作业中部分人的脑力劳动为目的。
  5.2系统化
  系统化主要表现在系统体系结构使用多CPU的总线结构,能够把多个子系统进行综合管理和协调控制,使机电一体化产品朝着生物系统化方向发展,更具人的智能和情感等。
  5.3微型化
  微型系统是机电一体化发展的一个新方向。其高度融入微机械技术、微电子技术和软件技术。有国外专家称,微型电子机械的物理体积一般要小于1立方厘米,但这并非最终尺寸,正向微米、纳米级方向进军。微机电一体化系统集合占地小、耗能少、运用灵活等特点于一身,更容易进入狭小空间,同时便于精细操作。由此,其在生物、医学、航空、工农业及国防领域,有着广阔的使用前景。据目前掌握的技术,可根据半导体器件生产过程中的蚀刻方法,在实验室中完成亚微米级机械零件的制造。
  5.4模块化
  模块化能够使产品单元的机械、电气和信息等各种接口更加规范和统一,方便各部件单元的接口配合,使新产品开发更加快捷,节约了生产成本,提高了生产效率。
  5.5网络化
  像所有产业一样,网络的出现及发展对机电一体化技术有着十分重要的影响,使其越来越向着网络化方向发展。市场上出现很多种类的机电一体化产品,其面向网络的方式也不一样。随着网络技术的普及,远程控制和监视技术发展前景广阔,其实远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品的一种。
  5.6绿色化
  绿色化是指从产品设计、制造、包装、运输和使用的过程中,对生态环境不产生污染或污染很小,产品报废后还能回收利用,从而使资源的利用率达到最高。绿色化是时代发展的要求和趋势。
  6、结束语
  随着科学技术的不断发展,机电一体化的地位也有了显著的提升。它是现代科学技术的产物,是社会发展的必要结晶。它是人们为了满足自身需求而进行的技术变革,将各项技术进行有机的结合,使其互相促进与发展。新时代的到来对机电产品有了更高的要求,所以机电技术实现自身的不断发展是非常必要的。它将向着更加安全可靠、智能环保和高效益方面发展。
  参考文献:
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