第一篇：機(jī)電一體化

機(jī)電一體化技術(shù)的主要應(yīng)用領(lǐng)域和發(fā)展前景

摘要:機(jī)電一體化是一種復(fù)合技術(shù),是機(jī)械技術(shù)與微電子技術(shù)、信息技術(shù)互相滲透的產(chǎn)物,是機(jī)電工業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。文章簡(jiǎn)述了機(jī)電一體化技術(shù)的基本結(jié)構(gòu)組成和主要應(yīng)用領(lǐng)域,并指出其發(fā)展趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞:機(jī)械工業(yè);機(jī)電一體化;數(shù)控;模塊化

現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展極大地推動(dòng)了不同學(xué)科的交叉與滲透,引起了工程領(lǐng)域的技術(shù)改造與革命。在機(jī)械工程領(lǐng)域,由于微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展及其向機(jī)械工業(yè)的滲透所形成的機(jī)電一體化,使機(jī)械工業(yè)的技術(shù)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品機(jī)構(gòu)、功能與構(gòu)成、生產(chǎn)方式及管理體系發(fā)生了巨大變化,使工業(yè)生產(chǎn)由“機(jī)械電氣化”邁入了“機(jī)電 一體化”為特征的發(fā)展階

段。

一、機(jī)電一體化的核心技術(shù)

機(jī)電一體化包括軟件和硬件兩方面技術(shù)。硬件是由機(jī)械本體、傳感器、信息處 理單元和驅(qū)動(dòng)單元等部分組成。因此,為加速推進(jìn)機(jī)電一體化的發(fā)展,必須從

以下 幾方面著手。

(一)機(jī)械本體技術(shù)

機(jī)械本體必須從改善性能、減輕質(zhì)量和提高精度等幾方面考慮。現(xiàn)代機(jī)械產(chǎn)品一般都是以鋼鐵材料為主,為了減輕質(zhì)量除了在結(jié)構(gòu)上加以改進(jìn),還應(yīng)考慮利用非金屬?gòu)?fù)合材料。只有機(jī)械本體減輕了重量,才有可能實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的小型化,進(jìn)而在控制方面改善快速響應(yīng)特性,減少能量消耗,提高效率。

(二)傳感技術(shù)

傳感器的問(wèn)題集中在提高可靠性、靈敏度和精確度方面,提高可靠性與防干擾有著直接的關(guān)系。為了避免電干擾,目前有采用光纖電纜傳感器的趨勢(shì)。對(duì)外

部信息傳感器來(lái)說(shuō),目前主要發(fā)展非接觸型檢測(cè)技術(shù)。

(三)信息處理技術(shù)

機(jī)電一體化與微電子學(xué)的顯著進(jìn)步、信息處理設(shè)備(特別是微型計(jì)算機(jī))的普及應(yīng)用緊密相連。為進(jìn)一步發(fā)展機(jī)電一體化,必須提高信息處理設(shè)備的可靠性,包括模/數(shù)轉(zhuǎn)換設(shè)備的可靠性和分時(shí)處理的輸入輸出的性而提高處理速 度,并解

決抗干擾及標(biāo)準(zhǔn)化問(wèn)題。

(四)驅(qū)動(dòng)技術(shù)

電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)已被廣泛采用,但在快速響應(yīng)和效率等方面還存在一些問(wèn)題。目前,正在積極發(fā)展內(nèi)部裝有編碼器的電機(jī)以及控制專用組件-傳感器-電機(jī)

三位一體的伺服驅(qū)動(dòng)單元。

(五)接口技術(shù)

為了與計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信,必須使數(shù)據(jù)傳遞的格式標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)格化。接口采用同一標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格不僅有利于信息傳遞和維修,而且可以簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)。目前,技術(shù)人員正致力于開(kāi)發(fā)低成本、高速串行的接口,來(lái)解決信號(hào)電纜非接觸化、光導(dǎo)纖維以及

光藕器的大容量化、小型化、標(biāo)準(zhǔn)化等問(wèn)題。

(六)軟件技術(shù)

軟件與硬件必須協(xié)調(diào)一致地發(fā)展。為了減少軟件的研制成本,提高生產(chǎn)維修 1的效率,要逐步推行軟件標(biāo)準(zhǔn)化,包括程序標(biāo)準(zhǔn)化、程序模塊化、軟件程序的固化、推行軟件工程等。

二、機(jī)電一體化技術(shù)的主要應(yīng)用領(lǐng)域

(一)數(shù)控機(jī)床

數(shù)控機(jī)床及相應(yīng)的數(shù)控技術(shù)經(jīng)過(guò)40年的發(fā)展,在結(jié)構(gòu)、功能、操作和控制精

度

上都有迅速提高,具體表現(xiàn)在:

1、總線式、模塊化、緊湊型的結(jié)構(gòu),即采用多C PU、多主總線的體系結(jié)構(gòu)。

2、開(kāi)放性設(shè)計(jì),即硬件體系結(jié)構(gòu)和功能模塊具有層次性、兼容性、符合接口標(biāo)準(zhǔn),能最大限度地提高用戶的使用效益。

3、W O P技術(shù)和智能化。系統(tǒng)能提供面向車(chē)間的編程技術(shù)和實(shí)現(xiàn)二、三維加工

過(guò)程的動(dòng)態(tài)仿真,并引線診斷、模糊控制等智能機(jī)制。

4、大容量存儲(chǔ)器的應(yīng)用和軟件的模塊化設(shè)計(jì),不僅豐富了數(shù)控功能,同時(shí)也加強(qiáng)

了C N C系統(tǒng)的控制功能。

5、能實(shí)現(xiàn)多過(guò)程、多通道控制,即具有一臺(tái)機(jī)床同時(shí)完成多個(gè)獨(dú)立加工任務(wù)或控

制多臺(tái)和多種機(jī)床的能力,并將刀具破損檢測(cè)、物料搬運(yùn)、機(jī)械手等控制都集成到系統(tǒng)中去。

6、系統(tǒng)的多級(jí)網(wǎng)絡(luò)功能,加強(qiáng)了系統(tǒng)組合及構(gòu)成復(fù)雜加工系統(tǒng)的能力。

7、以單板、單片機(jī)作為控制機(jī),加上專用芯片及模板組成結(jié)構(gòu)緊湊的數(shù)控裝置。

(二)計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS)

C IM S的實(shí)現(xiàn)不是現(xiàn)有各分散系統(tǒng)的簡(jiǎn)單組合,而是全局動(dòng)態(tài)最優(yōu)綜合。它打破原有部門(mén)之間的界線,以制造為基干來(lái)控制“物流”和“信息流”,實(shí)現(xiàn)從經(jīng)營(yíng)決策、產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)準(zhǔn)備、生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)到生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)管理的有機(jī)結(jié)合。企業(yè)集成度的提高可以使各種生產(chǎn)要素之間的配置得到更好的優(yōu)化,各種生產(chǎn)要素的潛力可以得 到更大的發(fā)揮。

(三)柔性制造系統(tǒng)(FMS)

柔性制造系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)化的制造系統(tǒng),主要由計(jì)算機(jī)、數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人、料盤(pán)、自動(dòng)搬運(yùn)小車(chē)和自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)等組成。它可以隨機(jī)地、實(shí)時(shí)地、按量地按照裝配部門(mén)的要求,生產(chǎn)其能力范圍內(nèi)的任何工件,特別適品種、中小批量、設(shè)計(jì)更改頻繁的離散零件的批量生產(chǎn)。

(四)工業(yè)機(jī)器人

第1代機(jī)器人亦稱示教再現(xiàn)機(jī)器人,它們只能根據(jù)示教進(jìn)行重復(fù)運(yùn)動(dòng),對(duì)工作環(huán)境和作業(yè)對(duì)象的變化缺乏適應(yīng)性和靈活性;第2代機(jī)器人帶有各種先進(jìn)的傳感元件,能獲取作業(yè)環(huán)境和操作對(duì)象的簡(jiǎn)單信息,通過(guò)計(jì)算機(jī)處理、分析,做出一定的判斷,對(duì)動(dòng)作進(jìn)行反饋控制,表現(xiàn)出低級(jí)智 能,已開(kāi)始走向?qū)嵱没?第3代機(jī)器人即智能機(jī)器人,具有多種感知功能,可進(jìn)行復(fù)雜的邏輯思維、判斷和決策,在作業(yè)環(huán)境中獨(dú)立行動(dòng),與第5代計(jì)算機(jī)關(guān)系密切。

三、機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展前景

縱觀國(guó)內(nèi)外機(jī)電一體化的發(fā)展現(xiàn)狀和高新技術(shù)的發(fā)展動(dòng)向,機(jī)電一體化將朝著以下幾個(gè)方向發(fā)展。

(一)智能化

智能化是機(jī)電一體化與傳統(tǒng)機(jī)械自動(dòng)化的主要區(qū)別之一,也是21世紀(jì)機(jī)電一體化的發(fā)展方向。近幾年,處理器速度的提高和微機(jī)的高性能化、傳感器系統(tǒng)的集成化與智能化為嵌入智能控制算法創(chuàng)造了條件,有力地推動(dòng)著機(jī)電一體化產(chǎn)品向智能化方向發(fā)展。智能機(jī)電一體化產(chǎn)品可以模擬人類(lèi)智能,具有某種程度的判理、邏輯思維和自主決策能力,從而取代制造工程中人的部分腦力勞動(dòng)。

(二)系統(tǒng)化

系統(tǒng)化的表現(xiàn)特征之一就是系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)進(jìn)一步采用開(kāi)放式和模式化的總線結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)可以靈活組態(tài),進(jìn)行任意的剪裁和組合,同時(shí)尋求實(shí)現(xiàn)多子系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制和綜合管理。表現(xiàn)特征之二是通信功能大大加強(qiáng),一般除R S232等常用通信方式外,實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程及多系統(tǒng)通信聯(lián)網(wǎng)需要的局部網(wǎng)絡(luò)正逐漸被采用。未來(lái)的機(jī)電一體化更加注重產(chǎn)品與人的關(guān)系,如何賦予機(jī)電一體化產(chǎn)品以人的智能、情感、人性顯得越來(lái)越重要。機(jī)電一體化產(chǎn)品還可根據(jù)一些生物體優(yōu)良的構(gòu)造研究某種新型機(jī)體,使其向著生物系統(tǒng)化方向發(fā)展。

(三)微型化

微型機(jī)電一體化系統(tǒng)高度融合了微機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)和軟件技術(shù),是機(jī)電一體化的一個(gè)新的發(fā)展方向。國(guó)外稱微電子機(jī)械系統(tǒng)的幾何尺寸一般不超過(guò)1cm 3,并正向微米、納米級(jí)方向發(fā)展。由于微機(jī)電一體統(tǒng)具有體積小、耗能小、運(yùn)動(dòng)靈活等特點(diǎn),可進(jìn)入一般機(jī)械無(wú)法進(jìn)入的空間并易于進(jìn)行精細(xì)操作,故在生物醫(yī)航空航天、信息技術(shù)、工農(nóng)業(yè)乃至國(guó)防等領(lǐng)域,都有廣闊的應(yīng)用前景。目前,利用半導(dǎo)體器件制造過(guò)程中的蝕刻技術(shù),在實(shí)驗(yàn)室中已制造出亞微米級(jí)的機(jī)械元件。

(四)模塊化

模塊化也是機(jī)電一體化產(chǎn)品的一個(gè)發(fā)展趨勢(shì),是一項(xiàng)重要而艱巨的工程。由于機(jī)電一體化產(chǎn)品種類(lèi)和生產(chǎn)廠家繁多,研制和開(kāi)發(fā)具有標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械接口、電氣接口、動(dòng)力接口、信息接口的機(jī)電一體化產(chǎn)品單元是一項(xiàng)復(fù)雜而重要的事,它需要制訂一系列標(biāo)準(zhǔn),以便各部件、單元的匹配和接口。機(jī)電一體化產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)可利用單元迅速開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品,同時(shí)也可以不斷擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模。

(五)網(wǎng)絡(luò)化

網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展對(duì)機(jī)電一體化有重大影響,使其朝著網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。機(jī)電一體化產(chǎn)品的種類(lèi)很多,面向網(wǎng)絡(luò)的方式也不同。由于網(wǎng)絡(luò)的普及,基于網(wǎng)絡(luò)的各種遠(yuǎn)程控制和監(jiān)視技術(shù)方興未艾,而遠(yuǎn)程控制的終端設(shè)備本身就是機(jī)電一體化產(chǎn)品。

(六)綠色化

工業(yè)的發(fā)達(dá)使人們物質(zhì)豐富、生活舒適的同時(shí)也使資源減少,生態(tài)環(huán)境受到嚴(yán)重污染,于是綠色產(chǎn)品應(yīng)生。綠色化是時(shí)代的趨勢(shì),其目標(biāo)是使產(chǎn)品從設(shè)計(jì)、制造、包裝、運(yùn)輸、使用到報(bào)廢處理的整個(gè)生命周期中,對(duì)生態(tài)環(huán)境無(wú)危害或危害極小,資源利用率極高。機(jī)電一體化產(chǎn)品的綠色化主要是指使用時(shí)不污染生態(tài)環(huán)境,報(bào)能回收利用。綠色制造業(yè)是現(xiàn)代制造業(yè)的可持續(xù)發(fā)展模式。

綜上所述,機(jī)電一體化是眾多科學(xué)技術(shù)發(fā)展的結(jié)晶,是社會(huì)生產(chǎn)力發(fā)展到一定階段的必然要求。它促使機(jī)械工業(yè)發(fā)生戰(zhàn)略性的變革,使傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)概念發(fā)生著革命性的變化。大力發(fā)展新一代機(jī)電一體化產(chǎn)品,不僅是改造傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)備的要求,而且是推動(dòng)機(jī)械產(chǎn)品更新?lián)Q代和開(kāi)辟新領(lǐng)域、發(fā)展與振興機(jī)械工業(yè)的必由之路。

由此可見(jiàn)，機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域極其廣闊，發(fā)展前景更是一片光明。機(jī)電一體化技術(shù)必將是推動(dòng)我國(guó)工業(yè)發(fā)展的主動(dòng)力，必將把我國(guó)推向更加美好的明天！

參考文獻(xiàn):

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第二篇：機(jī)電一體化

只要你學(xué)會(huì)了機(jī)電一體化的所有課程已經(jīng)很不錯(cuò)了，機(jī)電一體化課程畫(huà)法幾何與機(jī)械制圖、工程力學(xué)、電工電子技術(shù)、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、液壓傳動(dòng)、金屬材料與金屬工藝學(xué)、微機(jī)原理與接口技術(shù)、C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)、自動(dòng)控制原理、機(jī)床電氣控制、機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)、數(shù)控系統(tǒng)及應(yīng)用、可編程器原理及應(yīng)用、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造等，你是學(xué)習(xí)上面這些內(nèi)容嗎？如果是的話，就可以找機(jī)電廠，電廠，電氣控制設(shè)備廠，或普通工廠的機(jī)電維修等工作，在工作中，就學(xué)點(diǎn)電氣自動(dòng)化的知識(shí)，這樣深化你的機(jī)電一體化的知識(shí)。只要你認(rèn)真領(lǐng)會(huì)了機(jī)電一體化化的實(shí)踐知識(shí)，去到那里都會(huì)很容易找到工作的。因?yàn)楝F(xiàn)在的社會(huì)都是機(jī)電自動(dòng)化的社會(huì)了?，F(xiàn)在中型的小工廠都會(huì)用得上 機(jī)電一體化，只要有控制機(jī)械的工廠都可以去實(shí)踐學(xué)習(xí)。剛開(kāi)始就是不求工資的高低，只要在實(shí)踐中深化自己，有了第一次的就業(yè)經(jīng)驗(yàn)，第二次就也就會(huì)很容易了，因?yàn)檎衅傅娜艘话愣紩?huì)問(wèn)你第一次在那里工作。工作的情況，經(jīng)驗(yàn)的，你就要好好展示你的才華了。

管理員也可以呀，專門(mén)搞畫(huà)法幾何與機(jī)械制圖、工程力學(xué)，C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)等工作，專門(mén)專業(yè)是很不錯(cuò)的，將來(lái)社會(huì)所有工廠都會(huì)陸續(xù)進(jìn)行改造為機(jī)電一體化控制。前景無(wú)限呀。

至今機(jī)電一體化發(fā)展已成為一門(mén)有著自身體系的新型學(xué)科,隨著科學(xué)技術(shù)的不但發(fā)展,還將被賦予新的內(nèi)容。對(duì)機(jī)電一體化技術(shù)的基本與成長(zhǎng)進(jìn)行了簡(jiǎn)要介紹,并闡述了機(jī)電一體化的發(fā)展進(jìn)程及未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。機(jī)電一體化是現(xiàn)代技術(shù)的必然結(jié)果,機(jī)電一體化技術(shù)是現(xiàn)代科技發(fā)展的核心技術(shù),機(jī)電一體化專業(yè)人才也是現(xiàn)代社會(huì)不可或缺的核心人才?，F(xiàn)從機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展、現(xiàn)狀、前景等方面談機(jī)電一體化技術(shù)以及培養(yǎng)適應(yīng)現(xiàn)代社會(huì)工業(yè)發(fā)展需要機(jī)電一體化專業(yè)高職人才的必要性。機(jī)電一體化是我國(guó)制造業(yè)發(fā)展的重要基礎(chǔ)專業(yè)之一.但我國(guó)目前這個(gè)專業(yè)高層次人才奇缺,高精尖方向大部分都被國(guó)外控制.因此,如果想在這個(gè)方面發(fā)展,如果有碩士研究生學(xué)歷,并有實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),甚至是博士研究生,那么前途無(wú)量的.機(jī)電一體化的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)探析

【論文關(guān)鍵詞】：光機(jī)電一體化；技術(shù)特征；發(fā)展

【論文摘要】：介紹了光機(jī)電一體化技術(shù)特征，研究了國(guó)內(nèi)外技術(shù)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)，指出了未來(lái)發(fā)展前景和一些重要技術(shù)熱點(diǎn)。

近些年來(lái)，光機(jī)電一體化技術(shù)得到迅猛發(fā)展，在民用工業(yè)和軍事領(lǐng)域得到廣泛地應(yīng)用。因此，光機(jī)電一體化技術(shù)成為當(dāng)今機(jī)械工業(yè)技術(shù)發(fā)展的一個(gè)主要趨勢(shì)。

1.光機(jī)電一體化技術(shù)特征

光機(jī)電一體化系統(tǒng)主要由動(dòng)力、機(jī)構(gòu)、執(zhí)行器、計(jì)算機(jī)和傳感器五個(gè)部分組成，相互構(gòu)成一個(gè)功能完善的柔性自動(dòng)化系統(tǒng)。其中計(jì)算機(jī)軟硬件和傳感器是光機(jī)電一體化技術(shù)的重要組成要素。與傳統(tǒng)的機(jī)械產(chǎn)品比較，光機(jī)電一體化產(chǎn)品具有以下技術(shù)特征。

1.1 體積小，重量輕，適應(yīng)性強(qiáng)，操作更方便

光機(jī)電一體化技術(shù)使得操作人員擺脫了以往必須按規(guī)定操作程序或節(jié)后頻繁緊張地進(jìn)行單調(diào)重復(fù)操作的工作方式，可以靈活方便地按需控制和改變生產(chǎn)操作程序，任何一臺(tái)光機(jī)電一體化裝置的動(dòng)作，可由預(yù)設(shè)的程序一步一步控制實(shí)現(xiàn)，甚至實(shí)現(xiàn)操作全自動(dòng)化和智能化。

1.2 功能增加，精度大幅提高

光機(jī)電一體化系統(tǒng)包括以激光、電腦等現(xiàn)代技術(shù)集成開(kāi)發(fā)的自動(dòng)化、智能化機(jī)構(gòu)設(shè)備、儀器儀表和元器件。電子技術(shù)的采用使得包饋控制 水平提高，運(yùn)算速度加快，通過(guò)電子自動(dòng)控制系統(tǒng)可精確按預(yù)設(shè)動(dòng)作，其自行診斷、校正、補(bǔ)償功能可減少誤差，達(dá)到靠單純機(jī)械方式所不能實(shí)現(xiàn)的工作精度。同時(shí)，由于機(jī)械傳動(dòng)部件減少，機(jī)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(shí)現(xiàn)軟件化，智能化程度提高

傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)備一般不具有自維修或自診斷功能。光機(jī)電一體化技術(shù)使得電子裝置能按照人的意圖進(jìn)行自動(dòng)控制、自動(dòng)檢測(cè)、信息采集及處理、調(diào)節(jié)、修正、補(bǔ)償、自診斷、自動(dòng)保護(hù)直至自動(dòng)記錄、顯示、打印工作結(jié)果。通過(guò)改變程序，指令等軟件內(nèi)容而無(wú)需改動(dòng)硬件部分就可變換產(chǎn)品的功能，使機(jī)械控制功能內(nèi)容的確定和變化趨勢(shì)向“軟件化”和“智能化”。

1.4 產(chǎn)品可靠性得到提高，使用壽命增長(zhǎng)

傳統(tǒng)的機(jī)械裝置的運(yùn)動(dòng)部分，一般都伴隨著磨損及運(yùn)動(dòng)部件配合間隙所引起的動(dòng)作誤差，導(dǎo)致可動(dòng)摩擦、撞擊、振動(dòng)等加重，嚴(yán)格影響裝置壽命、穩(wěn)定性和可靠性。而光機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用，使裝置的可動(dòng)部件減少，磨損也大為減少，像集成化接近開(kāi)關(guān)甚至無(wú)可動(dòng)部件、無(wú)機(jī)械磨損。因此，裝置的壽命提高，故障率降低，從而提高了產(chǎn)品的可靠性和穩(wěn)定性。

1.5 融合了多種學(xué)科新技術(shù)，衍生出許多功能更強(qiáng)、性能更好的新產(chǎn)品

光機(jī)電一體化產(chǎn)品的研究開(kāi)發(fā)涉及到許多學(xué)科和專業(yè)知識(shí)，包括數(shù)學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)、聲學(xué)、機(jī)械工程學(xué)、電力電子學(xué)、電工學(xué)、系統(tǒng)工程學(xué)、光學(xué)、控制論、信息論和計(jì)算機(jī)科學(xué)等。例如人們很熟悉的靜電復(fù)印機(jī)、彩色印像機(jī)等，就是一種由機(jī)、電、光、磁、化學(xué)等多種學(xué)科和技術(shù)復(fù)合創(chuàng)新的新型產(chǎn)品。光機(jī)電一體化技術(shù)將光電子技術(shù)、傳感器技術(shù)、控制技術(shù)與機(jī)械技術(shù)各自的優(yōu)勢(shì)結(jié)合起來(lái)，衍生出許多功能更強(qiáng)、性能更好的新一代技術(shù)裝備。

1.6 產(chǎn)品系統(tǒng)性增強(qiáng)，各部分系統(tǒng)間協(xié)調(diào)性要求提高

光機(jī)電一體化是一門(mén)學(xué)科的邊緣科學(xué)技術(shù)，多種技術(shù)的綜合及多個(gè)部分的組合，使得光機(jī)電一體化技術(shù)及產(chǎn)品更具有系統(tǒng)性、完整性和科學(xué)性。其各個(gè)組成部分在綜合成一個(gè)完整的系統(tǒng)中相互配合有嚴(yán)格的要求，這就要求各種技術(shù)揚(yáng)長(zhǎng)避短，提高系統(tǒng)協(xié)調(diào)性。

2.研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)

2.1研究現(xiàn)狀

自從我國(guó)實(shí)行改革開(kāi)放以來(lái)，科技領(lǐng)域急起直追，我國(guó)的光機(jī)電一體化技術(shù)已取得明顯的成效，數(shù)控產(chǎn)品有了很大的提高，尤其是經(jīng)濟(jì)型靈敏數(shù)控裝置發(fā)展很快，是我國(guó)特有的經(jīng)濟(jì)實(shí)用產(chǎn)品，不但適用國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的需要，部分產(chǎn)品還隨主機(jī)配套出口。國(guó)內(nèi)的機(jī)械產(chǎn)品采用可編程控制器（PC）和微電子技術(shù)控制設(shè)備也越來(lái)越多，覆蓋面也日益擴(kuò)大，從紡織機(jī)械、軸承加工設(shè)備、機(jī)床、注塑機(jī)到橡膠輪胎成型機(jī)、重型機(jī)械、輕工業(yè)機(jī)械都是如此，我國(guó)自行研制和生產(chǎn)的光機(jī)電設(shè)備，在質(zhì)量上也有重大突破，為今后的推廣應(yīng)用打下了良好的基礎(chǔ)。

2.2 發(fā)展趨勢(shì)

光機(jī)電一體化技術(shù)已經(jīng)滲透到各個(gè)學(xué)科、領(lǐng)域，成為一種新興的學(xué)科，并逐漸成為一種產(chǎn)業(yè)，而這些產(chǎn)業(yè)作為新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)越來(lái)越受到高度重視。

從世界科學(xué)技術(shù)的發(fā)展情況來(lái)看，光機(jī)電一體化技術(shù)的未來(lái)技術(shù)熱點(diǎn)主要包括：

（1）激光技術(shù)

1）高單色性，利用激光高單色性作精密測(cè)量時(shí)，可極大地提高測(cè)量精度和量程。

2）高方向性，因具有很遠(yuǎn)距離傳輸光能和傳輸控制指令的能力，從而可以進(jìn)行遠(yuǎn)距離激光通信、激光測(cè)距、激光雷達(dá)、激光導(dǎo)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(diǎn)附近可產(chǎn)生幾千到幾萬(wàn)度的高溫，可使照射點(diǎn)物體熔化或汽化，對(duì)各種各樣材料和產(chǎn)品進(jìn)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、全息照相、激光印刷以及光學(xué)計(jì)算機(jī)的研制，而在實(shí)際運(yùn)用中也會(huì)通過(guò)一些激光技術(shù)改變激光輻射的特性，應(yīng)用范圍更廣。

（2）傳感檢測(cè)技術(shù)

1）激光準(zhǔn)直，能夠測(cè)量平直度、平面度、平行度、垂直度，也可以做三維空間的基準(zhǔn)測(cè)量。

2）激光測(cè)距，其探測(cè)距離遠(yuǎn)，測(cè)距精度高，抗干擾性強(qiáng)，體積小，重量輕，但受天然影響大。

3）光纖探測(cè)器，在目標(biāo)很小，間隔受限或危險(xiǎn)的環(huán)境中，最常選用的是光纖探測(cè)器。

其他還有激光打孔、刻槽=標(biāo)記、光化學(xué)沉積等加工技術(shù)。

（3）激光快速成型技術(shù)

激光快速成型是利用計(jì)算機(jī)將復(fù)雜的三維物體轉(zhuǎn)化為二維層，將熱塑性塑料粉末或膠粘襯底片材紙張燒結(jié)，由點(diǎn)、線構(gòu)造零件的面（層），然后逐層成型。激光快速成型技術(shù)可使新產(chǎn)品及早投放市場(chǎng)，極大地提高了汽車(chē)生產(chǎn)企業(yè)對(duì)市場(chǎng)的適應(yīng)能力和產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)能力。

（4）光能驅(qū)動(dòng)技術(shù)

利用光致變形材料可制作光致動(dòng)器和光機(jī)器人?，F(xiàn)已研制成功一種光致動(dòng)器，其工作原理是將光照在形狀記憶合金上，反復(fù)地通、斷使材料伸縮，再利用感溫磁性體的溫度特性，將材料末端吸附在襯底上。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(shí)現(xiàn)所要求的動(dòng)作。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，該致動(dòng)器能可在頂面步行。這種狀態(tài)目標(biāo)處于初級(jí)階段，如果能發(fā)現(xiàn)具有優(yōu)異光作用特性的動(dòng)態(tài)物質(zhì)，則可使光能驅(qū)動(dòng)技術(shù)廣泛應(yīng)用。

3.結(jié)語(yǔ)

技術(shù)上的改革和與之相配套的技術(shù)支持是創(chuàng)新技術(shù)的基礎(chǔ)。開(kāi)發(fā)光機(jī)電一體化產(chǎn)品有不同的層次和靈活的自由度。在機(jī)械技術(shù)中恰當(dāng)?shù)匾腚娮蛹夹g(shù)，產(chǎn)品的面貌和行業(yè)的面貌就可以迅速發(fā)生巨大變化。產(chǎn)品一旦實(shí)現(xiàn)光機(jī)電一體化，便具有很高的功能水平和附加價(jià)值，將給開(kāi)發(fā)生產(chǎn)者和用戶帶來(lái)巨大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉志，朱文堅(jiān).光機(jī)電一體化技術(shù)，現(xiàn)代制造工程，2001（12）

梁進(jìn)秋.微光機(jī)電系統(tǒng)國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展.光機(jī)電信息，2000（8）

宋云奪編譯.光機(jī)電一體化業(yè)的未來(lái).光機(jī)電信息，2003（12）

左鐵釧、施定源、陳鎧.激光加工技術(shù)的優(yōu)勢(shì)及在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用.激光雜志，1999（4）

王家淳.激光焊接技術(shù)的發(fā)展與展望.激光技術(shù)，2001（2）

第三篇：機(jī)電一體化

機(jī)電一體化

機(jī)電一體化又稱機(jī)械電子學(xué)，英語(yǔ)稱為Mechatronics，它是由英文機(jī)械學(xué)Mechanics的前半部分與電子學(xué)Electronics的后半部分組合而成。機(jī)電一體化最早出現(xiàn)在1971年日本雜志《機(jī)械設(shè)計(jì)》的副刊上，隨著機(jī)電一體化技術(shù)的快速發(fā)展，機(jī)電一體化的概念被我們廣泛接受和普遍應(yīng)用。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展和廣泛應(yīng)用，機(jī)電一體化技術(shù)獲得前所未有的發(fā)展。現(xiàn)在的機(jī)電一體化技術(shù)，是機(jī)械和微電子技術(shù)緊密集合的一門(mén)技術(shù)，他的發(fā)展使冷冰冰的機(jī)器有了人性化，智能化。

具體內(nèi)容

（1）機(jī)械技術(shù)

（2）計(jì)算機(jī)與信息技術(shù)

（3）系統(tǒng)技術(shù)

（4）自動(dòng)控制技術(shù)

（5）傳感檢測(cè)技術(shù)

（6）伺服傳動(dòng)技術(shù)

階段

1、模型階段

2、測(cè)試階段

3、原型階段

組成要素與四大原則

1.五大組成要素

2.四大原則 選型與設(shè)計(jì)

課程簡(jiǎn)介

就業(yè)前景

發(fā)展方向

光機(jī)電一體化技術(shù)

具體內(nèi)容

（1）機(jī)械技術(shù)

（2）計(jì)算機(jī)與信息技術(shù)

（3）系統(tǒng)技術(shù)

（4）自動(dòng)控制技術(shù)

（5）傳感檢測(cè)技術(shù)

（6）伺服傳動(dòng)技術(shù) 階段

模型階段

測(cè)試階段

原型階段

組成要素與四大原則

1.五大組成要素 2.四大原則 選型與設(shè)計(jì) 課程簡(jiǎn)介 就業(yè)前景 發(fā)展方向

光機(jī)電一體化技術(shù) 展開(kāi)

定義：機(jī)電一體化技術(shù)是將機(jī)械技術(shù)、電工電子技術(shù)、微電子技術(shù)、信息

機(jī)電一體化

技術(shù)、傳感器技術(shù)、接口技術(shù)、信號(hào)變換技術(shù)等多種技術(shù)進(jìn)行有機(jī)地結(jié)合，并綜合應(yīng)用到實(shí)際中去的綜合技術(shù)。是現(xiàn)代化的自動(dòng)生產(chǎn)設(shè)備幾乎可以說(shuō)都是機(jī)電一體化的設(shè)備。

中國(guó)機(jī)電設(shè)計(jì)邁入PLM全新階段，正挑戰(zhàn)著了前所未有的，不可預(yù)測(cè)的難題，一個(gè)個(gè)久戰(zhàn)沙場(chǎng)經(jīng)久不衰精兵良將正褪去了昨日英雄的光環(huán)，唯有CAMEL VIEW 能夠勝任軍統(tǒng)三國(guó)，光復(fù)舊業(yè)的重任，此時(shí)數(shù)系科技與德國(guó)iXtronics GmbH公司攜手共同開(kāi)拓機(jī)電設(shè)計(jì)領(lǐng)域的新篇章，CAMEL VIEW 作為機(jī)電一體化設(shè)計(jì)系統(tǒng)，從產(chǎn)品的概念設(shè)計(jì)到產(chǎn)品性能的測(cè)試、驗(yàn)證、通過(guò)都是一體化的，流程化的、規(guī)范化的，在滿足用戶設(shè)計(jì)的前提下，數(shù)值實(shí)驗(yàn)的仿真與結(jié)果的驗(yàn)證無(wú)不精確化，支持復(fù)雜環(huán)境下，多工況，多耦合場(chǎng)設(shè)計(jì)。

編輯本段介紹

研究將電子器件的信息處理和控制功能附加或融合在機(jī)械 裝置中的一種復(fù)合化技術(shù)。俗稱機(jī)電一體化。機(jī)械電子學(xué)(mechatronics)是由機(jī)械學(xué)(mechanics)和電子學(xué)(electronics)兩個(gè)詞結(jié)合而成的新詞。其全稱為機(jī)械電子工程學(xué)，英語(yǔ)為mechanical and electronical engineering。機(jī)

機(jī)電一體化

械電子學(xué)主要研究目的是把機(jī)械技術(shù)與微電子技術(shù)和信息技術(shù)有機(jī)地結(jié)合為一體，實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的最優(yōu)化。機(jī)械電子學(xué)可以充分發(fā)揮機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)和信息技術(shù)的各自的長(zhǎng)處和特點(diǎn)，促進(jìn)機(jī)械產(chǎn)品的更新?lián)Q代。機(jī)械電子學(xué)系統(tǒng)主要由機(jī)械主體、傳感器、信息處理和執(zhí)行機(jī)構(gòu)等部分組成。較高級(jí)的系統(tǒng)不但有硬件，而且還有相應(yīng)的軟件,利用軟件技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)硬件難以實(shí)現(xiàn)的功能,使機(jī)械系統(tǒng)增加柔性。典型的機(jī)械電子系統(tǒng)有數(shù)控機(jī)床、加工中心、工業(yè)機(jī)器人等。機(jī)械電子學(xué)技術(shù)除用于單個(gè)機(jī)器、設(shè)備或一般的生產(chǎn)系統(tǒng)的技術(shù)改造之外，還用于柔性制造系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)、工廠自動(dòng)化、辦公自動(dòng)化、家庭自動(dòng)化等方面。

編輯本段內(nèi)容 具體內(nèi)容

（1）機(jī)械技術(shù)

機(jī)械技術(shù)是機(jī)電一體化的基礎(chǔ)，機(jī)械技術(shù)的著眼點(diǎn)在于如何與機(jī)電一體化技

機(jī)電一體化

術(shù)相適應(yīng)，利用其它高、新技術(shù)來(lái)更新概念，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)上、材料上、性能上的變更，滿足減小重量、縮小體積、提高精度、提高剛度及改善性能的要求。在機(jī)電一體化系統(tǒng)制造過(guò)程中，經(jīng)典的機(jī)械理論與工藝應(yīng)借助于計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)，同時(shí)采用人工智能與專家系統(tǒng)等，形成新一代的機(jī)械制造技術(shù)。

（2）計(jì)算機(jī)與信息技術(shù)

其中信息交換、存取、運(yùn)算、判斷與決策、人工智能技術(shù)、專家系統(tǒng)技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)均屬于計(jì)算機(jī)信息處理技術(shù)。

（3）系統(tǒng)技術(shù)

系統(tǒng)技術(shù)即以整體的概念組織應(yīng)用各種相關(guān)技術(shù)，從全局角度和系統(tǒng)目標(biāo)出發(fā)，將總體分解成相互關(guān)聯(lián)的若干功能單元，接口技術(shù)是系統(tǒng)技術(shù)中一個(gè)重要方面，它是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)各部分有機(jī)連接的保證。

（4）自動(dòng)控制技術(shù)

其范圍很廣，在控制理論指導(dǎo)下，進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)后的系統(tǒng)仿真，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試，控制技術(shù)包括如高精度定位控制、速度控制、自適應(yīng)控制、自診斷校正、補(bǔ)償、再現(xiàn)、檢索等。

機(jī)電一體化

（5）傳感檢測(cè)技術(shù)

傳感檢測(cè)技術(shù)是系統(tǒng)的感受器官，是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制、自動(dòng)調(diào)節(jié)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。其功能越強(qiáng)，系統(tǒng)的自動(dòng)化程序就越高?，F(xiàn)代工程要求傳感器能快速、精確地獲取信息并能經(jīng)受?chē)?yán)酷環(huán)境的考驗(yàn)，它是機(jī)電一體化系統(tǒng)達(dá)到高水平的保證。

（6）伺服傳動(dòng)技術(shù)

包括電動(dòng)、氣動(dòng)、液壓等各種類(lèi)型的傳動(dòng)裝置，伺服系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)電信號(hào)到機(jī)械動(dòng)作的轉(zhuǎn)換裝置與部件、對(duì)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能、控制質(zhì)量和功能有決定性的影響。

編輯本段階段 模型階段

模型階段，所有的系統(tǒng)組件都能夠被最優(yōu)化；

在仿真計(jì)算的幫助下，可以測(cè)試和分析這些組件的適用性；監(jiān)測(cè)響應(yīng)頻率；

對(duì)模型進(jìn)行分析。此外，還能夠生成一個(gè)物理/拓?fù)湎到y(tǒng)模型，包括機(jī)械、液壓和控制導(dǎo)向組件。有必要有一個(gè)模型工具，這個(gè)工具支持機(jī)電一體化系統(tǒng)的物理模型，即當(dāng)有實(shí)物和節(jié)點(diǎn)時(shí)，這些模型能夠以1：1來(lái)測(cè)試，并且原型設(shè)計(jì)研究階段可以在嚴(yán)酷的實(shí)時(shí)條件下進(jìn)行。

測(cè)試階段

在系統(tǒng)運(yùn)行完模型階段之后，所產(chǎn)生的具體的性能數(shù)據(jù)可以通過(guò)試驗(yàn)臺(tái)驗(yàn)證。這

機(jī)電一體化

樣就可以測(cè)試和檢驗(yàn)該系統(tǒng)有關(guān)參數(shù)波動(dòng)的魯棒性，功率儲(chǔ)備及連續(xù)運(yùn)行的特征。這樣做的話，用戶可以進(jìn)行測(cè)試或者使用CAMeL-View TestRig進(jìn)行硬件在回路（的測(cè)試）。要進(jìn)行硬件在回路測(cè)試，相關(guān)裝置的物理特性需要詳細(xì)確認(rèn)，這些裝置必須是建立在測(cè)試平臺(tái)的基礎(chǔ)之上。識(shí)別經(jīng)過(guò)測(cè)試平臺(tái)上測(cè)試過(guò)的組件，容許這些組件在模型中被識(shí)別，并確保整個(gè)以系統(tǒng)為基礎(chǔ)的仿真分析布局。

原型階段

成功的測(cè)試之后，就會(huì)建立一個(gè)原型。這里要特別關(guān)注的是模型特性，這些特性特指通過(guò)特別費(fèi)力的仿真所決定的特性，比如組件損耗（性能）。這些數(shù)據(jù)結(jié)果，為模型基礎(chǔ)性分析提供服務(wù)，同時(shí)為進(jìn)一步研發(fā)提供知識(shí)基礎(chǔ)。

編輯本段組成要素與四大原則 1.五大組成要素

一個(gè)機(jī)電一體化系統(tǒng)中一般由結(jié)構(gòu)組成要素、動(dòng)力組成要素、運(yùn)動(dòng)組成要素、感知組成要素、職能組成要素五大組成要素有機(jī)結(jié)合而成。機(jī)械本體（結(jié)構(gòu)組成要素）是系統(tǒng)的所有功能要素的機(jī)械支持結(jié)構(gòu)，一般包括有機(jī)身、框架、支撐、聯(lián)接等。動(dòng)力驅(qū)動(dòng)部分（動(dòng)力組成要素）依據(jù)系統(tǒng)控制要求，為系統(tǒng)提供能量和動(dòng)力以使系統(tǒng)正常運(yùn)行。測(cè)試傳感部分（感知組成要素）對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行

機(jī)電一體化

所需要的本身和外部環(huán)境的各種參數(shù)和狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，并變成可識(shí)別的信號(hào)，傳輸給信息處理單元，經(jīng)過(guò)分析、處理后產(chǎn)生相應(yīng)的控制信息?？刂萍靶畔⑻幚聿糠郑毮芙M成要素）將來(lái)之測(cè)試傳感部分的信息及外部直接輸入的指令進(jìn)行集中、存儲(chǔ)、分析、加工處理后，按照信息處理結(jié)果和規(guī)定的程序與節(jié)奏發(fā)出相應(yīng)的指令，控制整個(gè)系統(tǒng)有目的的運(yùn)行。執(zhí)行機(jī)構(gòu)（運(yùn)動(dòng)組成要素）
根據(jù)控制及信息處理部分發(fā)出的指令，完成規(guī)定的動(dòng)作和功能。

機(jī)電一體化系統(tǒng)一般由機(jī)械本體、檢測(cè)傳感部分、電子控制單元、執(zhí)行器和動(dòng)力源5個(gè)組成部分構(gòu)成。

2.四大原則

構(gòu)成機(jī)電一體化系統(tǒng)的五大組成要素其內(nèi)部及相互之間都必須遵循結(jié)構(gòu)耦合、運(yùn)動(dòng)傳遞、信息控制與能量轉(zhuǎn)換四大原則。接口耦合：兩個(gè)需要進(jìn)行信息交換和傳遞的環(huán)節(jié)之間，由于信息模式不同（數(shù)字量與模擬量，串行碼與并行碼，連續(xù)脈沖與序列脈沖等）無(wú)法直接傳遞和交換，必須通過(guò)接口耦合來(lái)實(shí)現(xiàn)。而兩個(gè)信號(hào)強(qiáng)弱相差懸殊的環(huán)節(jié)之間，也必須通過(guò)接口耦合后，才能匹配。變換放大后的信號(hào)要在兩個(gè)環(huán)節(jié)之間可靠、快速、準(zhǔn)確的交換、傳遞，必須遵循一致的時(shí)序、信號(hào)格式和邏輯規(guī)范才行，因此接口耦合時(shí)就必須具有保證信息的邏輯控制功能，使信息按規(guī)定的模式進(jìn)行交換與傳遞。

能量轉(zhuǎn)換：

兩個(gè)需要進(jìn)行傳輸和交換的環(huán)節(jié)之間，由于模式不同而無(wú)法直接進(jìn)行能量的轉(zhuǎn)換和交流，必須進(jìn)行能量的轉(zhuǎn)換，能量的轉(zhuǎn)換包括執(zhí)行器，驅(qū)動(dòng)器和他們的不同類(lèi)型能量的最優(yōu)轉(zhuǎn)換方法及原理。

信息控制：在系統(tǒng)中，所謂智能組成要素的系統(tǒng)控制單元，在軟、硬件的保證下，完成信息的采集、傳輸、儲(chǔ)存、分析、運(yùn)算、判斷、決策，以達(dá)到信息控制的目的。對(duì)于智能化程度高

機(jī)電一體化 的信息控制系統(tǒng)還包含了知識(shí)獲得、推理機(jī)制以及自學(xué)習(xí)功能等知識(shí)驅(qū)動(dòng)功能。

運(yùn)動(dòng)傳遞：運(yùn)動(dòng)傳遞使構(gòu)成機(jī)電一體化系統(tǒng)各組成要素之間，不同類(lèi)型運(yùn)動(dòng)的變換與傳輸以及以運(yùn)動(dòng)控制為目的的優(yōu)化。

三、自動(dòng)化技術(shù)：

所謂自動(dòng)化技術(shù)，是指人類(lèi)利用各種技術(shù)手段和方法來(lái)代替人去完成各種測(cè)試、分析、判斷和控制工作，以現(xiàn)實(shí)預(yù)期的目標(biāo)、功能。一個(gè)自動(dòng)化系統(tǒng)通常由多個(gè)環(huán)節(jié)要素組成，以完成信息的獲取、信息的傳遞、信息的轉(zhuǎn)換、信息的處理及信息的執(zhí)行等功能，最后實(shí)現(xiàn)自動(dòng)運(yùn)行目標(biāo)。

編輯本段選型與設(shè)計(jì)

控制系統(tǒng)各功能元件的選型與設(shè)計(jì)：

1．單片機(jī)選用INTEL公司生產(chǎn)的8031單片機(jī)

單片機(jī)，它主要通過(guò)并行8255口擔(dān)負(fù)控制系統(tǒng)的信號(hào)處理：接收系統(tǒng)對(duì)轉(zhuǎn)矩、閥門(mén)開(kāi)

機(jī)電一體化

啟、關(guān)閉及閥門(mén)開(kāi)度等設(shè)定信號(hào)，并提供三相PWM波發(fā)生器所需要的控制信號(hào)；處理IPM發(fā)出的故障信號(hào)和報(bào)警信號(hào)；處理通過(guò)模擬輸入口接收的電流、電壓、位置等檢測(cè)信號(hào)；提供顯示電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的工作狀態(tài)信號(hào)；執(zhí)行控制系統(tǒng)來(lái)的控制信號(hào)，向控制系統(tǒng)反饋信號(hào)；

2．三相PWM波發(fā)生器 PWM波的產(chǎn)生通常有模擬和數(shù)字兩種方法。模擬法電路復(fù)雜，有溫漂現(xiàn)象，精度低，限制了系統(tǒng)的性能；數(shù)字法是按照不同的數(shù)字模型用計(jì)算機(jī)算出各切換點(diǎn)，并存入內(nèi)存，然后通過(guò)查表及必要的計(jì)算產(chǎn)生PWM波，這種方法占用的內(nèi)存較大，不能保證系統(tǒng)的精度。為了滿足智能功率模塊所需要的PWM波控制信號(hào)，保證微處理器有足夠的時(shí)間進(jìn)行整個(gè)系統(tǒng)的檢測(cè)、保護(hù)、控制等功能，文中選用MITEL公司生產(chǎn)的SA8282作為三相PWM發(fā)生器。SA8282是專用大規(guī)模集成電路，具有獨(dú)立的標(biāo)準(zhǔn)微處理器接口，芯片內(nèi)部包含了波形、頻率、幅值等控制信息。

3．智能逆變模塊IPM 為了滿足執(zhí)行機(jī)構(gòu)體積小，可靠性高的要求，電機(jī)電源采用智能功率模塊IPM。該執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要適用功率小于5．5kW的三相異步電機(jī)，其額定電壓為380V，功率因數(shù)為0．75。經(jīng)計(jì)算可知，選用日本產(chǎn)的智能功率模塊PM50RSA120可以滿足系統(tǒng)要求。該功率模塊集功率開(kāi)關(guān)和驅(qū)動(dòng)電路、制動(dòng)電路于一體，并內(nèi)置過(guò)電流、短路、欠電壓和過(guò)熱保護(hù)以及報(bào)警輸出，是一種高性能的功率開(kāi)關(guān)器件。

4．位置檢測(cè)電路 位置檢測(cè)電路是執(zhí)行機(jī)構(gòu)的重要組成部分，它的功能是提供準(zhǔn)確的機(jī)電一體化

位置信號(hào)。關(guān)鍵問(wèn)題是位置傳感器的選型。在傳統(tǒng)的電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)中多采用繞線電位器、差動(dòng)變壓器、導(dǎo)電塑料電位器等。繞線電位器壽命短被淘汰。差動(dòng)變壓器由于線性區(qū)太短和溫度特性不理想而受到限制。導(dǎo)電塑料電位器目前較為流行，但它是有觸點(diǎn)的，壽命也不可能很長(zhǎng)，精度也不高。筆者采用的位置傳感器為脈沖數(shù)字式傳感器，這種傳感器是無(wú)觸點(diǎn)的，且具有精度高、無(wú)線性區(qū)限制、穩(wěn)定性高、無(wú)溫度限制等特點(diǎn)。

5、電壓、電流及檢測(cè) 檢測(cè)電壓、電流主要是為了計(jì)算電機(jī)的力矩，以及變頻器輸出回路短路、斷相保護(hù)和逆變模塊故障診斷。由于變頻器輸出的電流和電壓的頻率范圍為0～50Hz，采用常規(guī)的電流、電壓互感器無(wú)法滿足要求。為了快速反映出電流的大小，采用霍爾型電流互感器檢測(cè)IPM輸出的三相電流，對(duì)于IPM輸出電壓的檢測(cè)采用分壓電路。

6)、通訊接口為了實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)和遠(yuǎn)程控制，選用MAX232作為系統(tǒng)的串行通訊接口，MAX232內(nèi)部有兩個(gè)完全相同的電平轉(zhuǎn)換電路，可以把8031串行口輸出的TTL電平轉(zhuǎn)換為RS－232標(biāo)準(zhǔn)電平，把其它微機(jī)送來(lái)的RS－232標(biāo)準(zhǔn)電平轉(zhuǎn)換成TTL電平給8031，實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與其它微機(jī)間的通訊。

7．時(shí)鐘電路時(shí)鐘電路主要用來(lái)提供采樣與控

制周期、速度計(jì)算時(shí)所需要的時(shí)間以及日歷。文中選用時(shí)鐘電路DS128

機(jī)電一體化

87。DS12887內(nèi)部有114字節(jié)的用戶非易失性RAM，可用來(lái)存入需長(zhǎng)期保存的數(shù)據(jù)。

8．液晶顯示單元 為了實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話功能，選用MGLS12832液晶顯示模塊組成顯示電路。采用組態(tài)顯示方式。通過(guò)菜單選擇，可分別對(duì)閥門(mén)、力矩、限位、電機(jī)、通訊和參數(shù)等信號(hào)進(jìn)行設(shè)置或調(diào)試。并采用文字和圖形相結(jié)合的方式，顯示直觀、清晰。

9．程序出格自恢復(fù)電路為了保證在強(qiáng)干擾下程序出格時(shí)系統(tǒng)能夠自動(dòng)地恢復(fù)正常，選用MAX705組成程序出格自恢復(fù)電路，監(jiān)視程序運(yùn)行。如圖2-3所示，該電路由MAX705、與非門(mén)及微分電路組成。工作原理為：一旦程序出格，WDO由高變低，由于微分電路的作用，由“與非”門(mén)輸入引腳2變?yōu)楦唠娖?，引腳2電平的這種變化使“與非”門(mén)輸出一個(gè)正脈沖，使單片機(jī)產(chǎn)生一次復(fù)位，復(fù)位結(jié)束后，又由程序通過(guò)P1．0口向MAX705的WDI引腳發(fā)正脈沖，使WDO引腳回到高電平，程序出格自恢復(fù)電路繼續(xù)監(jiān)視程序運(yùn)行。

編輯本段課程簡(jiǎn)介

核心課程

機(jī)械制圖、電氣CAD工程實(shí)踐、電工技術(shù)基礎(chǔ)、工程力學(xué)、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、機(jī)械加工工藝、數(shù)控機(jī)床編程、單片機(jī)原理與應(yīng)用、電子技術(shù)基礎(chǔ)、檢測(cè)與傳感技術(shù)、液壓與氣動(dòng)技術(shù)、機(jī)床電氣控制(電機(jī)與電氣控制)、PLC、電力電子技術(shù)、數(shù)控加工工藝與編程、數(shù)控機(jī)床與維修、機(jī)電一體化技術(shù)（機(jī)電控制技術(shù)）、自動(dòng)化控制原理（PC控制與組態(tài)）、供配電技術(shù)等。

實(shí)訓(xùn)課程

電工技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)訓(xùn)、金工實(shí)習(xí)、電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)訓(xùn)、單片機(jī)原理與應(yīng)用實(shí)訓(xùn)、液壓傳動(dòng)實(shí)訓(xùn)、電力拖動(dòng)控制線路實(shí)訓(xùn)、PLC編程實(shí)訓(xùn)、數(shù)控機(jī)床維修實(shí)訓(xùn)、畢業(yè)實(shí)訓(xùn)、職業(yè)生涯規(guī)劃、大學(xué)生涯規(guī)劃、職業(yè)環(huán)境認(rèn)知、成功素養(yǎng)拓展、工作能力提升、激情自主創(chuàng)業(yè)、求職過(guò)程勝出、初涉職場(chǎng)轉(zhuǎn)型等。

專業(yè)軟件

設(shè)計(jì)制圖：AUTO CAD、UG、solidworks、3ds max等

編程仿真：PLC編程setp7（西門(mén)子PLC組態(tài)編程調(diào)試軟件）、；51單片機(jī)編程keil（AT89系列、8051內(nèi)核）仿真Proteus（很多單片機(jī)支持C++，包括凌陽(yáng)十六位單片機(jī)）；數(shù)控編程仿真斯沃?jǐn)?shù)控、宇龍數(shù)控仿真系統(tǒng)；維修仿真數(shù)控機(jī)床維修仿真軟件。

PC組態(tài)軟件：wincc(西門(mén)子)、組態(tài)王、昆侖組態(tài)等。

電子仿真：NI Multisim、Proteus 等

液壓與氣動(dòng)仿真：AMEsim、MSC等

培養(yǎng)目標(biāo)與就業(yè)方向

1、培養(yǎng)學(xué)生具有機(jī)、電、液一定的理論知識(shí)和較強(qiáng)的實(shí)踐技能。

2．具有機(jī)械加工設(shè)備的初步操作技能和數(shù)控加工、數(shù)控編程的能力。

3．具備從事機(jī)電技術(shù)必需的理論知識(shí)和綜合職業(yè)能力的機(jī)電設(shè)備、自動(dòng)化設(shè)備和生產(chǎn)線的運(yùn)行與維護(hù)人員，并具有設(shè)備改造能力的高等技術(shù)綜合性應(yīng)用型人才。

4．能在機(jī)電設(shè)備制造企業(yè)、從事機(jī)電產(chǎn)品設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)、企業(yè)與車(chē)間生產(chǎn)技術(shù)管理等工作，以及機(jī)電一體化設(shè)備的安裝、調(diào)試、維修、銷(xiāo)售及管理；普通機(jī)床的數(shù)控化改裝等。

編輯本段就業(yè)前景

機(jī)電一體化是指在機(jī)構(gòu)得主功能、動(dòng)力功能、信息處理功能和控制功能上引進(jìn)電子技術(shù),將機(jī)械裝置與電子化設(shè)計(jì)及軟件結(jié)合起來(lái)所構(gòu)成的系統(tǒng)的總稱.目前實(shí)操性人才缺乏,各企業(yè)高薪聘請(qǐng)機(jī)電一體化專業(yè)人才,在深圳地區(qū)例如:富士康、三星、華為、等一線企業(yè)擁有大量高薪職位就業(yè)前景十分廣闊.以下由工控行業(yè)網(wǎng)為您進(jìn)行的機(jī)電一體專業(yè)就業(yè)前景的方向分析。

機(jī)電一體專業(yè)就業(yè)方向

1、從事機(jī)電一體化液體灌裝生產(chǎn)線及商品包裝自動(dòng)化機(jī)械運(yùn)行、維護(hù)、管理、技術(shù)改造等工作的機(jī)電一體化高等技術(shù)應(yīng)用性專門(mén)人才.可在大型啤酒、飲料、食品及商品包裝生產(chǎn)企業(yè)從事現(xiàn)代化自動(dòng)機(jī)與生產(chǎn)線的維護(hù)和管理工作,也可在相關(guān)的自動(dòng)機(jī)與生產(chǎn)線的生產(chǎn)廠家或設(shè)計(jì)部門(mén)、營(yíng)銷(xiāo)單位從事技術(shù)工作.2、機(jī)電一體化專業(yè)(計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造方向)

從事機(jī)電產(chǎn)品的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)與計(jì)算機(jī)輔助制造(CAM),并熟練使用和維修數(shù)控加工設(shè)備的機(jī)電一體化高等技術(shù)應(yīng)用性專門(mén)人才.可在模具設(shè)計(jì)也制造、機(jī)械加工、塑料、五金、電子產(chǎn)品、計(jì)算機(jī)生產(chǎn)等企業(yè)從事數(shù)控機(jī)床的加工工藝設(shè)計(jì)編程,數(shù)控機(jī)床的調(diào)試、維護(hù)及加工操作,從事生產(chǎn)和技術(shù)管理工作,也可以從事國(guó)內(nèi)外數(shù)控設(shè)備的營(yíng)銷(xiāo)工作.3、機(jī)電一體化專業(yè)(模具CAD/CAM方向)

從事利用計(jì)算機(jī)技術(shù)和數(shù)控加工技術(shù)對(duì)模具進(jìn)行設(shè)計(jì)和制造等工作的機(jī)電一體化高等技術(shù)應(yīng)用性專門(mén)人才.可在模具、機(jī)械、五金、塑料、家電等生產(chǎn)企業(yè)從事模具計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造等方面的技術(shù)工作,也可在企事業(yè)單位從事與本專業(yè)有關(guān)的經(jīng)營(yíng)、管理工作.4、機(jī)電一體化專業(yè)(機(jī)電CAD技術(shù)方向)

在機(jī)電一體化產(chǎn)品、設(shè)備的設(shè)計(jì)、制造、維修、管理、技術(shù)改造與服務(wù)過(guò)程中專門(mén)從事用電腦繪圖設(shè)計(jì)、信息處理和資料管理的高等技術(shù)應(yīng)用性專門(mén)人才.可在機(jī)械設(shè)計(jì)、制造與裝備行業(yè)、模具制造業(yè),輕工、家用電器、電子制造業(yè)從事設(shè)計(jì)、制造、技術(shù)改造、產(chǎn)品營(yíng)銷(xiāo)、設(shè)備管理與維護(hù)等工作.機(jī)電一體專業(yè)就業(yè)前景

有關(guān)研究報(bào)告顯示機(jī)電一體化“一詞最早是日本提出的,在上世紀(jì)80年代初,日本名古屋大學(xué)最早設(shè)置了機(jī)電一體化專業(yè).如今已改稱為”機(jī)械電子工程“專業(yè);在高職高專則仍延用機(jī)電一體化專業(yè)名稱.機(jī)電一體化專業(yè)是精密機(jī)械--電子技術(shù)(含電力電子)--計(jì)算機(jī)技術(shù)等多門(mén)學(xué)科交叉融合的產(chǎn)物,屬高新技術(shù),也是當(dāng)前發(fā)展最快的技術(shù)之一,它是先進(jìn)制造技術(shù)的主要組成部分.它的發(fā)展推動(dòng)了當(dāng)前制造技術(shù)的迅速更新?lián)Q代,是產(chǎn)品向高、精、快迅速邁進(jìn),使勞動(dòng)生產(chǎn)率迅速提高.由于我國(guó)逐漸成為世界制造業(yè)基地加上傳統(tǒng)企業(yè)面臨大規(guī)模的技術(shù)改造與設(shè)備更新,國(guó)內(nèi)急需大量先進(jìn)制造技術(shù)專業(yè)人才.因此該專業(yè)畢業(yè)生就業(yè)前景很好,而且待遇也高.畢業(yè)生主要在各行政、企業(yè)、事業(yè)單位從事機(jī)械、電氣工程、常用電器的維修、安裝與調(diào)試以及技術(shù)管理等工作.機(jī)電一體化專業(yè)就業(yè)前景到底怎樣呢?市場(chǎng)調(diào)研發(fā)現(xiàn)機(jī)電一體化專業(yè)是一個(gè)寬口徑專業(yè),適應(yīng)范圍很廣,學(xué)生在校期間除學(xué)習(xí)各種機(jī)械、電工電子、計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)、檢測(cè)傳感等理論知識(shí)外,還將參加各種技能培訓(xùn)和國(guó)家職業(yè)資格證書(shū)考試,充分體現(xiàn)重視技能培養(yǎng)的特點(diǎn).學(xué)生畢業(yè)后主要面向珠江三角洲各企業(yè)、公司,從事加工制造業(yè),家電生產(chǎn)和售后服務(wù),數(shù)控加工機(jī)床設(shè)備使用維護(hù),物業(yè)自動(dòng)化管理系統(tǒng),機(jī)電產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、改造、技術(shù)支持,以及機(jī)電設(shè)備的安裝、調(diào)試、維護(hù)、銷(xiāo)售、經(jīng)營(yíng)管理等等。[1] 編輯本段發(fā)展方向

機(jī)電一體化向智能化方向邁進(jìn).20世紀(jì)90年代后期，各主要發(fā)達(dá)國(guó)家開(kāi)始了機(jī)電一體化技術(shù)向智能化方向邁進(jìn)的新階段。一方面，光學(xué)、通信技術(shù)等進(jìn)入了機(jī)電一體化，微細(xì)加工技術(shù)也在機(jī)電一體化中嶄露頭腳，出現(xiàn)了光機(jī)電一體化和微機(jī)電一體化等新分支；另一方面，對(duì)機(jī)電一體化系統(tǒng)的建模設(shè)計(jì)、分析和集成方法，機(jī)電一體化的學(xué)科體系和發(fā)展趨勢(shì)都進(jìn)行了深入研究。同時(shí)，由于人工智能技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及光纖技術(shù)等領(lǐng)域取得的巨大進(jìn)步，為機(jī)電一體化技術(shù)開(kāi)辟了發(fā)展的廣闊天地，也為產(chǎn)業(yè)化發(fā)展提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

關(guān)注六個(gè)發(fā)展方向：

機(jī)電一體化是集機(jī)械、電子、光學(xué)、控制、計(jì)算機(jī)、信息等多學(xué)科的交叉綜合，它的發(fā)展和進(jìn)步依賴并促進(jìn)相關(guān)技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步。未來(lái)機(jī)電一體化的主要發(fā)展方向有：

1．智能化。智能化是21世紀(jì)機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要發(fā)展方向。人工智能在機(jī)電一體化建設(shè)者的研究中日益得到重視，機(jī)器人與數(shù)控機(jī)床的智能化就是重要應(yīng)用。這里所說(shuō)的“智能化”是對(duì)機(jī)器行為的描述，是在控制理論的基礎(chǔ)上，吸收人工智能、運(yùn)籌學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、模糊數(shù)學(xué)、心理學(xué)、生理學(xué)和混沌動(dòng)力學(xué)等新思想、新方法，模擬人類(lèi)智能，使它具有判斷推理、邏輯思維、自主決策等能力，以求得到更高的控制目標(biāo)。誠(chéng)然，使機(jī)電一體化產(chǎn)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、高速的微處理器使機(jī)電一體化產(chǎn)品賦有低級(jí)智能或人的部分智能，則是完全可能而必要的。

2．模塊化。模塊化是一項(xiàng)重要而艱巨的工程。由于機(jī)電一體化產(chǎn)品種類(lèi)和生產(chǎn)廠家繁多，研制和開(kāi)發(fā)具有標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械接口、電氣接口、動(dòng)力接口、環(huán)境接口的機(jī)電一體化產(chǎn)品單元是一項(xiàng)十分復(fù)雜但又是非常重要的事。如研制集減速、智能調(diào)速、電機(jī)于一體的動(dòng)力單元，具有視覺(jué)、圖像處理、識(shí)別和測(cè)距等功能的控制單元，以及各種能完成典型操作的機(jī)械裝置。這樣，可利用標(biāo)準(zhǔn)單元迅速開(kāi)發(fā)出新產(chǎn)品，同時(shí)也可以擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模。這需要制定各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，以便各部件、單元的匹配和接口。由于利益沖突，近期很難制定國(guó)際或國(guó)內(nèi)這方面的標(biāo)準(zhǔn)，但可以通過(guò)組建一些大企業(yè)逐漸形成。顯然，從電氣產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化帶來(lái)的好處可以肯定，無(wú)論是對(duì)生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)電一體化單元的企業(yè)還是對(duì)生產(chǎn)機(jī)電一體化產(chǎn)品的企業(yè)，規(guī)?；瘜⒔o機(jī)電一體化企業(yè)帶來(lái)美好的前程。

3．網(wǎng)絡(luò)化。20世紀(jì)90年代，計(jì)算機(jī)技術(shù)等的突出成就是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的興起和飛速發(fā)展給科學(xué)技術(shù)、工業(yè)生產(chǎn)、政治、軍事、教育及人們的日常生活都帶來(lái)了巨大的變革。各種網(wǎng)絡(luò)將全球經(jīng)濟(jì)、生產(chǎn)連成一片，企業(yè)間的競(jìng)爭(zhēng)也將全球化。機(jī)電一體化新產(chǎn)品一旦研制出來(lái)，只要其功能獨(dú)到，質(zhì)量可靠，很快就會(huì)暢銷(xiāo)全球。由于網(wǎng)絡(luò)的普及，基于網(wǎng)絡(luò)的各種遠(yuǎn)程控制和監(jiān)視技術(shù)方興未艾，而遠(yuǎn)程控制的終端設(shè)備本身就是機(jī)電一體化產(chǎn)品。現(xiàn)場(chǎng)總線和局域網(wǎng)技術(shù)是家用電器網(wǎng)絡(luò)化已成大勢(shì)，利用家庭網(wǎng)絡(luò)(home net)將各種家用電器連接成以計(jì)算機(jī)為中心的計(jì)算機(jī)集成家電系統(tǒng)(computer integrated appliance system，CIAS)，使人們?cè)诩依锓窒砀鞣N高技術(shù)帶來(lái)的便利與快樂(lè)。因此，機(jī)電一體化產(chǎn)品無(wú)疑將朝著網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。

4．微型化。微型化興起于20世紀(jì)80年代末，指的是機(jī)電一體化向微型機(jī)器和微觀領(lǐng)域發(fā)展的趨勢(shì)。國(guó)外稱其為微電子機(jī)械系統(tǒng)(MEMS)，泛指幾何尺寸不超過(guò)1立方厘米的機(jī)電一體化產(chǎn)品，并向微米、納米級(jí)發(fā)展。微機(jī)電一體化產(chǎn)品體積小、耗能少、運(yùn)動(dòng)靈活，在生物醫(yī)療、軍事、信息等方面具有不可比擬的優(yōu)勢(shì)。微機(jī)電一體化發(fā)展的瓶頸在于微機(jī)械技術(shù)，微機(jī)電一體化產(chǎn)品的加工采用精細(xì)加工技術(shù)，即超精密技術(shù)，它包括光刻技術(shù)和蝕刻技術(shù)兩類(lèi)。

5．綠色化。工業(yè)的發(fā)達(dá)給人們生活帶來(lái)了巨大變化。一方面，物質(zhì)豐富，生活舒適；另一方面，資源減少，生態(tài)環(huán)境受到嚴(yán)重污染。于是，人們呼吁保護(hù)環(huán)境資源，回歸自然。綠色產(chǎn)品概念在這種呼聲下應(yīng)運(yùn)而生，綠色化是時(shí)代的趨勢(shì)。綠色產(chǎn)品在其設(shè)計(jì)、制造、使用和銷(xiāo)毀的生命過(guò)程中，符合特定的環(huán)境保護(hù)和人類(lèi)健康的要求，對(duì)生態(tài)環(huán)境無(wú)害或危害極少，資源利用率極高。設(shè)計(jì)綠色的機(jī)電一體化產(chǎn)品，具有遠(yuǎn)大的發(fā)展前途。機(jī)電一體化產(chǎn)品的綠色化主要是指，使用時(shí)不污染生態(tài)環(huán)境，報(bào)廢后能回收利用。

6．系統(tǒng)化。系統(tǒng)化的表現(xiàn)特征之一就是系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)進(jìn)一步采用開(kāi)放式和模式化的總線結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)可以靈活組態(tài)，進(jìn)行任意剪裁和組合，同時(shí)尋求實(shí)現(xiàn)多子系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制和綜合管理。表現(xiàn)之二是通信功能的大大加強(qiáng)，特別是“人格化”發(fā)展引人注目，即未來(lái)的機(jī)電一體化更加注重產(chǎn)品與人的關(guān)系。機(jī)電一體化的人格化有兩層含義。一是機(jī)電一體化產(chǎn)品的最終使用對(duì)象是人，如何賦予機(jī)電一體化產(chǎn)品人的智能、情感、人性顯得越來(lái)越重要，特別是對(duì)家用機(jī)器人，其高層境界就是人機(jī)一體化。另一層含義是模仿生物機(jī)理，研制各種機(jī)電一體化產(chǎn)品。

編輯本段光機(jī)電一體化技術(shù)

光機(jī)電一體化技術(shù)是微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)、光學(xué)技術(shù)與機(jī)械技術(shù)的相互交叉與融合，是諸多高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)和高新技術(shù)裝備的基礎(chǔ)。它包括產(chǎn)品和技術(shù)兩方面：光機(jī)電一體化產(chǎn)品是集光學(xué)、機(jī)械、微電子、自動(dòng)控制和通信技術(shù)于一體的高科技產(chǎn)品，具有很高功能和附加值；光機(jī)電一體化技術(shù)是指其技術(shù)原理和使光機(jī)電一體化產(chǎn)品得以實(shí)現(xiàn)，使用和發(fā)展的技術(shù)。

光機(jī)電一體化技術(shù)是由光學(xué)，光電子學(xué)，電子信息和機(jī)械制造及其他相關(guān)技術(shù)交叉與融合構(gòu)成的綜合性高新技術(shù)是諸多高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)和高新技術(shù)裝備的基礎(chǔ)。它豐富和拓寬了光機(jī)電一體化技術(shù)的內(nèi)涵和外延。

第四篇：關(guān)于機(jī)電一體化

關(guān)于機(jī)電一體化

【摘要】討論了機(jī)電一體化技術(shù)對(duì)于改變整個(gè)機(jī)械制造業(yè)面貌所起的重要作用，并說(shuō)明其在以后工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用以及發(fā)展趨勢(shì)。

【關(guān)鍵詞】機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用

近些年，隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，特別是隨著一些新開(kāi)發(fā)的半導(dǎo)體器件的產(chǎn)生，機(jī)電一體化技術(shù)有了深入提升，必然使工業(yè)生產(chǎn)發(fā)生巨大變化，因?yàn)榭茖W(xué)研究一定服務(wù)于生產(chǎn)。促進(jìn)經(jīng)濟(jì)騰飛。機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展是發(fā)展經(jīng)濟(jì)的主要內(nèi)容。

機(jī)電一體化?它的來(lái)源是什么機(jī)電一體化在國(guó)外被稱為Mechatronics是日本人在20世紀(jì)7O年代初提出來(lái)的，它是用英文Mehnc的前半部分和c的后半部分結(jié)合在一起構(gòu)成的一個(gè)新詞，意思是機(jī)械技術(shù)和電子技術(shù)的有機(jī)結(jié)合。

這一名稱已得到包括我國(guó)在內(nèi)的世界各國(guó)的承認(rèn)，我國(guó)的工程技術(shù)人員習(xí)慣上把它譯為機(jī)電一體化技術(shù)。機(jī)電一體化技術(shù)又稱為機(jī)械電子技術(shù)，是機(jī)械技術(shù)、電子技術(shù)和信息技術(shù)有機(jī)結(jié)合的產(chǎn)物。

機(jī)電一體化技術(shù)基本概念機(jī)電一體化技術(shù)是在微型計(jì)算機(jī)為代表的微電子技術(shù)、信息技術(shù)迅速發(fā)展。向機(jī)械工業(yè)領(lǐng)域迅猛滲透，機(jī)械電子技術(shù)深度結(jié)合的現(xiàn)代工業(yè)的基礎(chǔ)上，綜合應(yīng)用機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、信息技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、傳感測(cè)試技術(shù)、電力電子技術(shù)、接口技術(shù)及軟件編程技術(shù)等群體技術(shù)，從系統(tǒng)理論出發(fā)，根據(jù)系統(tǒng)功能目標(biāo)和優(yōu)化組織結(jié)構(gòu)目標(biāo)，以智力、動(dòng)力、結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)和感知組成要素為基礎(chǔ)，對(duì)各組成要素及其間的信息處理，接口耦合，運(yùn)動(dòng)傳遞，物質(zhì)運(yùn)動(dòng)，能量變換進(jìn)行研究，使得整個(gè)系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合與綜合集成，并在系統(tǒng)程序和微電子電路的有序信息流控制下，形成物質(zhì)的和能量的有規(guī)則運(yùn)動(dòng)．在高功能、高質(zhì)量、高精度、高可靠性、低能耗等諸方面實(shí)現(xiàn)多種技術(shù)功能復(fù)合的最佳功能價(jià)值系統(tǒng)工程技術(shù)。

機(jī)電一體化技術(shù)五大組成要素：

一個(gè)機(jī)電一體化系統(tǒng)中一般由結(jié)構(gòu)組成要素、動(dòng)力組成要索、運(yùn)動(dòng)組成要素、感知組成要素、智能組成要素五大組成要素有機(jī)結(jié)合而成。(請(qǐng)參考機(jī)電之家機(jī)電一體化頻道機(jī)械本體(結(jié)構(gòu)組成要素)；是系統(tǒng)的所有功能要素的機(jī)械支持結(jié)構(gòu)，一般包括有機(jī)身、框架、支撐、聯(lián)接等。

動(dòng)力驅(qū)動(dòng)部分(動(dòng)力組成要素)：依據(jù)系統(tǒng)控制要求．為系統(tǒng)提供能量和動(dòng)力以使系統(tǒng)正常運(yùn)行測(cè)試傳感部分(感知組成要素)：對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行所需要的本身和外部環(huán)境的各種參數(shù)和狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)．并變成可識(shí)別的信號(hào)，傳輸給信息處理單元，經(jīng)過(guò)分析、處理后產(chǎn)生相應(yīng)的控制信息。

控制及信息處理部分(職能組成要素)；將來(lái)之測(cè)試傳感部分的信息及外部直接輸入的指令進(jìn)行集中、存儲(chǔ)、分析、加工處理后，按照信息處理結(jié)果和規(guī)定的程序與節(jié)奏發(fā)出相應(yīng)的指令，控制整個(gè)系統(tǒng)有目的的運(yùn)行。

執(zhí)行機(jī)構(gòu)(運(yùn)動(dòng)組成要素)：根據(jù)控制及信息處理部分發(fā)出的指令，完成規(guī)定的動(dòng)作和功能。自動(dòng)化技術(shù)與一體化技術(shù)的不同：

所謂自動(dòng)化技術(shù)，是指人類(lèi)利用各種技術(shù)手段和方法來(lái)代替人去完成各種測(cè)試、分析、判斷和控制工作，以現(xiàn)實(shí)預(yù)期的目標(biāo)、功能。一個(gè)自動(dòng)化系統(tǒng)通常由多個(gè)環(huán)節(jié)要素組成，以完成信息的獲取、信息的傳遞、信息的轉(zhuǎn)換、信息的處理及信息的執(zhí)行等功能，最后實(shí)現(xiàn)自動(dòng)運(yùn)行目標(biāo)。

機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展機(jī)電一體化是機(jī)械、微電子、控制、計(jì)算機(jī)、信息處理等多學(xué)科的交叉融合，其

發(fā)展和進(jìn)步有賴于相關(guān)技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，其主要發(fā)展方向是：

數(shù)字化說(shuō)的數(shù)字化就是數(shù)字電子應(yīng)用的越來(lái)越多，越來(lái)越廣。微控制器將是機(jī)電產(chǎn)品數(shù)字化的基礎(chǔ)，如不斷發(fā)展的數(shù)控機(jī)床或者機(jī)器人等-而計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的迅速崛起也將為數(shù)字化鋪平道路。數(shù)字化要求機(jī)電一體化產(chǎn)品的軟件具有高可靠性、易操作性、可維護(hù)性、自診斷能力。數(shù)字化的實(shí)現(xiàn)將便于遠(yuǎn)程操作、診斷和修復(fù)等各種功能。

模塊化換句話說(shuō)更加標(biāo)準(zhǔn)，更加統(tǒng)一。由于機(jī)電一體化產(chǎn)品種類(lèi)和生產(chǎn)廠家多，研制和開(kāi)發(fā)具有標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械接口、動(dòng)力接口、環(huán)境接口的機(jī)電一體化產(chǎn)品單元模塊是復(fù)雜而有前途的工作。如研制具有集減速、變頻調(diào)速電機(jī)一體的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)單元。具有視覺(jué)、圖像處理、識(shí)別和測(cè)距等功能的電機(jī)一體控制單元等。這樣，在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)時(shí)，更利于新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)。

智能化即要求機(jī)電產(chǎn)品有一定的智能，使它具有類(lèi)似人的邏輯思考、判斷推理、自主決策等能力。例如在CNC數(shù)控機(jī)床上增加人機(jī)對(duì)話功能，設(shè)置智／O接口和智能工藝數(shù)據(jù)庫(kù)會(huì)給使用、操作和維護(hù)帶來(lái)極大的方便。隨著模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、灰色理論、混沌與分岔等人工智能技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，這將是機(jī)電產(chǎn)品研究的重要方向。機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展廣闊空間。

人性化機(jī)電一體化產(chǎn)品的最終使用對(duì)象是人，如何給機(jī)電一體化產(chǎn)品賦予人的智能、情感和人性顯得愈來(lái)愈重要，機(jī)電一體化產(chǎn)品除了完善的性能外，還要求在色彩、造型等方面與環(huán)境相協(xié)調(diào)，使用這些產(chǎn)品，對(duì)人來(lái)說(shuō)還是一種藝術(shù)享受，如家用機(jī)器人的最高境界就是人機(jī)一體化。

微型化是精細(xì)加工技術(shù)發(fā)展的必然，也是提高效率的需要。微機(jī)電系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱MEMs)是指可批量制作的，微型傳感器、微型執(zhí)行器以及信號(hào)處理和控制電路，直至接口、通信和電源等于一體的微型器件或系統(tǒng)。自1986年美國(guó)斯坦福大學(xué)研制出第一個(gè)醫(yī)用微探針，年美國(guó)加州大學(xué)Berkeley分校研制出第.個(gè)微電機(jī)以來(lái)，國(guó)內(nèi)外在工藝、材料以及微觀機(jī)理研究方面取得了很大進(jìn)展，開(kāi)發(fā)出各種器件和系統(tǒng)，如各種微型傳感器(壓力傳感器、微加速度計(jì)、微觸覺(jué)傳感器)，各種微構(gòu)件..(微膜、、微探針、微連桿、、微軸承、微泵、微彈簧以及微機(jī)器人等)。

帶源化不局限于是用電能。機(jī)電一體化產(chǎn)品自身帶有能源，如太陽(yáng)能電池、燃料電池和大容量電池由于在許多場(chǎng)合無(wú)法使用電能，因而對(duì)于運(yùn)動(dòng)的機(jī)電一體化產(chǎn)品，自帶動(dòng)力源具有獨(dú)特的好處。帶源化是機(jī)電一體化產(chǎn)品的發(fā)展方向之一。

集成化集成化既包含各種技術(shù)的相互滲透、和各種產(chǎn)品不同結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，又包含在生產(chǎn)過(guò)程中同時(shí)處理加工、檢測(cè)、管理等多種工序。為了實(shí)現(xiàn)多品種、小批量生產(chǎn)的自動(dòng)化與高效率，應(yīng)使系統(tǒng)具有更廣泛的柔性首先可將系統(tǒng)分解為若干層次，使系統(tǒng)功能分散，并使各部分協(xié)調(diào)而又安全地運(yùn)轉(zhuǎn)，然后再通過(guò)軟、硬件將各個(gè)層次有機(jī)地聯(lián)系起來(lái)，使其性能最優(yōu)、功能最強(qiáng)。

綠色化綠色環(huán)保在當(dāng)今世界各行業(yè)已成為主話題科學(xué)技術(shù)的發(fā)展給人們的生活帶來(lái)巨大變化，在物質(zhì)豐富的同時(shí)也帶來(lái)資源減少、生態(tài)環(huán)境惡化被人類(lèi)所重視。所以，人們呼喚保護(hù)環(huán)境，回歸自然，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，綠色產(chǎn)品概念在這種呼聲中應(yīng)運(yùn)而生。綠色產(chǎn)品是指低能耗、低材耗、低污染、協(xié)調(diào)而可再生利用的產(chǎn)品。在其設(shè)計(jì)、制造、使用和銷(xiāo)毀時(shí)應(yīng)符合環(huán)保和人類(lèi)健康的要求，機(jī)電一體化產(chǎn)品的綠色化主要是指在其使用時(shí)不污染生態(tài)環(huán)境，產(chǎn)品壽命結(jié)束時(shí)產(chǎn)品可分解、再利用。

第五篇：機(jī)電一體化

1.機(jī)電一體化系統(tǒng)組成要素：（1）機(jī)

11.三種運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖繪制方法及特點(diǎn)：

固定監(jiān)測(cè)點(diǎn)上的光強(qiáng)則變化械單元，包括機(jī)械本體、機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、機(jī)械支承、機(jī)械連接。（2）動(dòng)力單元：為系統(tǒng)提供能量和動(dòng)力，使系統(tǒng)正常雨轉(zhuǎn)的動(dòng)力裝置。動(dòng)力單元由動(dòng)力源和動(dòng)力機(jī)組成，并分為電、液、氣。（3）傳感單元：（4）控制單元（5）執(zhí)行單元 2.對(duì)控制電動(dòng)機(jī)的基本要求有：（1）

性能密度大，即慣量小、動(dòng)力大、體積小、質(zhì)量輕。（2）快速性好，即加速轉(zhuǎn)矩大，頻響特性好。（3）位置控制精度高、調(diào)速范圍寬、低速運(yùn)行平穩(wěn)無(wú)爬行現(xiàn)象、分辨率高、振動(dòng)噪聲小。（4）適應(yīng)啟、停頻繁的工作要求。（5）可靠性性高、壽命長(zhǎng)。

3.計(jì)算題：三相步進(jìn)電機(jī)，轉(zhuǎn)子齒數(shù)

Z=100，步距角=360/100*3=1.2轉(zhuǎn)數(shù)若為120r/min，脈沖頻率-720/1.2=600 4.轉(zhuǎn)速圖的構(gòu)成：（1）轉(zhuǎn)動(dòng)軸格線（2）

轉(zhuǎn)速格線（3）轉(zhuǎn)速點(diǎn)（4）傳動(dòng)線。5.轉(zhuǎn)速圖的擬定步驟：（1）j計(jì)算變速范圍Rn、公比 Ф。（2）確定變速組的數(shù)目。（3）確定傳動(dòng)順序。（4）確定擴(kuò)大順序（5）確定是否需要加定比傳動(dòng)副（6）擬定轉(zhuǎn)速圖a.畫(huà)傳動(dòng)軸格線b。畫(huà)轉(zhuǎn)速格線c.標(biāo)出轉(zhuǎn)速值d.確定最大傳動(dòng)比e.畫(huà)出個(gè)變速組的其他傳動(dòng)線f.畫(huà)全傳動(dòng)線。

6.轉(zhuǎn)速圖擬定的原則：（1）變速組數(shù)

及傳動(dòng)副數(shù)的確定（2）傳動(dòng)順序的確定（3）擴(kuò)大順序的確定（4）變速組中的極限傳動(dòng)比及變速范圍（5）合理分配傳動(dòng)比的數(shù)值 7.伺服機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)按控制方式的不同可分為開(kāi)環(huán)控制伺服機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)、半閉環(huán)控制伺服機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)和閉環(huán)控制伺服機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)。

8.滾珠的循環(huán)方式：滾珠絲杠副中滾

珠的循環(huán)方式有內(nèi)循環(huán)和外循環(huán)兩種。

9.執(zhí)行系統(tǒng)的組成：（1）執(zhí)行構(gòu)件（2）

執(zhí)行機(jī)構(gòu)

10.傳感器的組成：敏感元件、轉(zhuǎn)換元

件、基本轉(zhuǎn)換電路。（1）直線式。繪制方法：將系統(tǒng)在一個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)中各執(zhí)行構(gòu)件個(gè)行程 區(qū)段的起止時(shí)間和先后順序按比例繪制在直線坐標(biāo)軸上。特點(diǎn)：繪制方法簡(jiǎn)單，能清楚表示一個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)中各執(zhí)行構(gòu)件運(yùn)動(dòng)的順序和時(shí)間關(guān)系；直接性差，不能顯示各執(zhí)行構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。（2）圓周式。繪制方法：以及坐標(biāo)系圓點(diǎn)為圓心做若干同心圓，每個(gè)圓環(huán)代表一個(gè)執(zhí)行構(gòu)件，由各相應(yīng)圓環(huán)引徑向直線表示各執(zhí)行構(gòu)件不同運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的起始和終止位置。特點(diǎn)：能比較直觀地看出各執(zhí)行機(jī)構(gòu)主動(dòng)件在主軸或分配軸上的相位；當(dāng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)多時(shí)，同心圓環(huán)太多，不直觀，無(wú)法小時(shí)各執(zhí)行構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。（3）直角坐標(biāo)式。繪制方法：用橫坐標(biāo)表示系統(tǒng)主軸或分配軸轉(zhuǎn)角，縱坐標(biāo)表示各執(zhí)行構(gòu)件的角位移或線位移，各區(qū)段之間用直線相連。特點(diǎn)：不就能清楚的表示各執(zhí)行構(gòu)件動(dòng)作的先后順序，而且能表示各執(zhí)行構(gòu)件在各區(qū)段的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。

12.傳感器的概念：是機(jī)電一體化系統(tǒng)

中采集和轉(zhuǎn)換信息的重要裝置，它主要用于檢測(cè)機(jī)電一體化系統(tǒng)自身、作業(yè)對(duì)象和環(huán)境的狀態(tài)，為有效地控制機(jī)電一體化系統(tǒng)的動(dòng)作提供信息。分內(nèi)部傳感器和外部傳感器。胺檢測(cè)轉(zhuǎn)換形式可將傳感器分為開(kāi)關(guān)型、模擬型和數(shù)字型。

13.傳感器技術(shù)的主要發(fā)展趨勢(shì)是：開(kāi)

展基礎(chǔ)研究，發(fā)現(xiàn)新現(xiàn)象，積極開(kāi)發(fā)傳感器的新材料和新工藝，實(shí)現(xiàn)傳感器的集成化、功能化與智能化。14.光柵傳感器的工作原理：光柵傳感

器的基本工作原理是那個(gè)光柵的莫爾條紋現(xiàn)象進(jìn)行測(cè)量的，當(dāng)指示光柵在其自身的平面內(nèi)傾斜一個(gè)很小的角度 時(shí)，兩塊光柵的刻線相交，當(dāng)平行光垂直照射光柵是，在光柵的另一面就產(chǎn)生了明暗相間的干涉條紋，這就是莫爾條紋。15.莫爾條紋的特性：（1）莫爾條紋運(yùn)

動(dòng)與光柵運(yùn)動(dòng)具有對(duì)應(yīng)關(guān)系，當(dāng)光柵移動(dòng)一個(gè)柵距W時(shí)，莫爾條紋也相應(yīng)準(zhǔn)確地移動(dòng)一個(gè)條紋寬度BM，一周；光柵反向移動(dòng)時(shí)，莫爾條紋移動(dòng)方向也隨之改變，兩者一一對(duì)應(yīng)。通過(guò)讀出移過(guò)的莫爾條紋數(shù)目n，即可知道光柵移過(guò)多少柵距，也就知道運(yùn)動(dòng)元件的準(zhǔn)確位移L。即L=n*W（2）莫爾條紋有放大作用（3）莫爾條紋能均化誤差。

16.感應(yīng)同步器的工作原理即電

磁感應(yīng)：當(dāng)滑尺正弦組用一定頻率的交流電壓激磁時(shí)，將產(chǎn)生同步頻率的交變磁通，這個(gè)交變磁通與定子繞組耦合，在定子繞組上感應(yīng)出同頻率的感應(yīng)電勢(shì)，感應(yīng)電勢(shì)的幅值與兩繞組相對(duì)位置有關(guān)。

17.感應(yīng)同步器測(cè)量系統(tǒng)可采用

兩種激磁方式：一種是以滑尺激磁，有定尺繞組取出感應(yīng)電勢(shì)信號(hào)，另一種是以定尺激磁，由滑尺繞組取出感應(yīng)電勢(shì)信號(hào)。目前多采用第一種激磁方式，信號(hào)的處理方式又分為鑒幅型和鑒相型兩種。

18.感應(yīng)同步器定子繞組的感應(yīng)

電勢(shì)隨滑尺的相對(duì)移動(dòng)呈現(xiàn)周期性的變化，定尺繞組的感應(yīng)電視是一個(gè)能反映滑尺相對(duì)位移的交變電勢(shì)。

19.熱電偶的基本工作原理是基

于物體的熱電效應(yīng)。將兩種不同材料的導(dǎo)體組成一個(gè)閉合回路，當(dāng)兩節(jié)點(diǎn)溫度不等時(shí)，回路中就會(huì)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，這一現(xiàn)象成為熱電效應(yīng)，該電動(dòng)勢(shì)稱為熱電勢(shì)。熱電勢(shì)的大小于兩種導(dǎo)體的材料的性質(zhì)及接點(diǎn)溫度有關(guān)。兩個(gè)接點(diǎn)，溫度高的一個(gè)稱為工作端或熱端T，工作時(shí)將它置于被測(cè)溫度場(chǎng)中；另一個(gè)稱為自由端或冷端T0，工作時(shí)將冷端置于某以恒定溫度。有著兩種不同導(dǎo)體組合并將溫度轉(zhuǎn)換成熱電勢(shì)的傳感器稱為熱電偶。