第一篇：關于機電一體化

關于機電一體化

【摘要】討論了機電一體化技術對于改變整個機械制造業面貌所起的重要作用，并說明其在以后工業生產中的應用以及發展趨勢。

【關鍵詞】機電一體化技術應用

近些年，隨著科學技術的迅猛發展，特別是隨著一些新開發的半導體器件的產生，機電一體化技術有了深入提升，必然使工業生產發生巨大變化，因為科學研究一定服務于生產。促進經濟騰飛。機電一體化技術的發展是發展經濟的主要內容。

機電一體化?它的來源是什么機電一體化在國外被稱為Mechatronics是日本人在20世紀7O年代初提出來的，它是用英文Mehnc的前半部分和c的后半部分結合在一起構成的一個新詞，意思是機械技術和電子技術的有機結合。

這一名稱已得到包括我國在內的世界各國的承認，我國的工程技術人員習慣上把它譯為機電一體化技術。機電一體化技術又稱為機械電子技術，是機械技術、電子技術和信息技術有機結合的產物。

機電一體化技術基本概念機電一體化技術是在微型計算機為代表的微電子技術、信息技術迅速發展。向機械工業領域迅猛滲透，機械電子技術深度結合的現代工業的基礎上，綜合應用機械技術、微電子技術、信息技術、自動控制技術、傳感測試技術、電力電子技術、接口技術及軟件編程技術等群體技術，從系統理論出發，根據系統功能目標和優化組織結構目標，以智力、動力、結構、運動和感知組成要素為基礎，對各組成要素及其間的信息處理，接口耦合，運動傳遞，物質運動，能量變換進行研究，使得整個系統有機結合與綜合集成，并在系統程序和微電子電路的有序信息流控制下，形成物質的和能量的有規則運動．在高功能、高質量、高精度、高可靠性、低能耗等諸方面實現多種技術功能復合的最佳功能價值系統工程技術。

機電一體化技術五大組成要素：

一個機電一體化系統中一般由結構組成要素、動力組成要索、運動組成要素、感知組成要素、智能組成要素五大組成要素有機結合而成。(請參考機電之家機電一體化頻道機械本體(結構組成要素)；是系統的所有功能要素的機械支持結構，一般包括有機身、框架、支撐、聯接等。

動力驅動部分(動力組成要素)：依據系統控制要求．為系統提供能量和動力以使系統正常運行測試傳感部分(感知組成要素)：對系統的運行所需要的本身和外部環境的各種參數和狀態進行檢測．并變成可識別的信號，傳輸給信息處理單元，經過分析、處理后產生相應的控制信息。

控制及信息處理部分(職能組成要素)；將來之測試傳感部分的信息及外部直接輸入的指令進行集中、存儲、分析、加工處理后，按照信息處理結果和規定的程序與節奏發出相應的指令，控制整個系統有目的的運行。

執行機構(運動組成要素)：根據控制及信息處理部分發出的指令，完成規定的動作和功能。自動化技術與一體化技術的不同：

所謂自動化技術，是指人類利用各種技術手段和方法來代替人去完成各種測試、分析、判斷和控制工作，以現實預期的目標、功能。一個自動化系統通常由多個環節要素組成，以完成信息的獲取、信息的傳遞、信息的轉換、信息的處理及信息的執行等功能，最后實現自動運行目標。

機電一體化技術發展機電一體化是機械、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，其主要發展方向是：

數字化說的數字化就是數字電子應用的越來越多，越來越廣。微控制器將是機電產品數字化的基礎，如不斷發展的數控機床或者機器人等-而計算機網絡的迅速崛起也將為數字化鋪平道路。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。數字化的實現將便于遠程操作、診斷和修復等各種功能。

模塊化換句話說更加標準，更加統一。由于機電一體化產品種類和生產廠家多，研制和開發具有標準機械接口、動力接口、環境接口的機電一體化產品單元模塊是復雜而有前途的工作。如研制具有集減速、變頻調速電機一體的動力驅動單元。具有視覺、圖像處理、識別和測距等功能的電機一體控制單元等。這樣，在產品開發設計時，更利于新產品的開發。

智能化即要求機電產品有一定的智能，使它具有類似人的邏輯思考、判斷推理、自主決策等能力。例如在CNC數控機床上增加人機對話功能，設置智／O接口和智能工藝數據庫會給使用、操作和維護帶來極大的方便。隨著模糊控制、神經網絡、灰色理論、混沌與分岔等人工智能技術的進步與發展，這將是機電產品研究的重要方向。機電一體化技術發展廣闊空間。

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，如家用機器人的最高境界就是人機一體化。

微型化是精細加工技術發展的必然，也是提高效率的需要。微機電系統，簡稱MEMs)是指可批量制作的，微型傳感器、微型執行器以及信號處理和控制電路，直至接口、通信和電源等于一體的微型器件或系統。自1986年美國斯坦福大學研制出第一個醫用微探針，年美國加州大學Berkeley分校研制出第.個微電機以來，國內外在工藝、材料以及微觀機理研究方面取得了很大進展，開發出各種器件和系統，如各種微型傳感器(壓力傳感器、微加速度計、微觸覺傳感器)，各種微構件..(微膜、、微探針、微連桿、、微軸承、微泵、微彈簧以及微機器人等)。

帶源化不局限于是用電能。機電一體化產品自身帶有能源，如太陽能電池、燃料電池和大容量電池由于在許多場合無法使用電能，因而對于運動的機電一體化產品，自帶動力源具有獨特的好處。帶源化是機電一體化產品的發展方向之一。

集成化集成化既包含各種技術的相互滲透、和各種產品不同結構的優化，又包含在生產過程中同時處理加工、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首先可將系統分解為若干層次，使系統功能分散，并使各部分協調而又安全地運轉，然后再通過軟、硬件將各個層次有機地聯系起來，使其性能最優、功能最強。

綠色化綠色環保在當今世界各行業已成為主話題科學技術的發展給人們的生活帶來巨大變化，在物質豐富的同時也帶來資源減少、生態環境惡化被人類所重視。所以，人們呼喚保護環境，回歸自然，實現可持續發展，綠色產品概念在這種呼聲中應運而生。綠色產品是指低能耗、低材耗、低污染、協調而可再生利用的產品。在其設計、制造、使用和銷毀時應符合環保和人類健康的要求，機電一體化產品的綠色化主要是指在其使用時不污染生態環境，產品壽命結束時產品可分解、再利用。

第二篇：機電一體化

只要你學會了機電一體化的所有課程已經很不錯了，機電一體化課程畫法幾何與機械制圖、工程力學、電工電子技術、機械設計基礎、液壓傳動、金屬材料與金屬工藝學、微機原理與接口技術、C語言程序設計、自動控制原理、機床電氣控制、機電一體化系統設計、數控系統及應用、可編程器原理及應用、計算機輔助設計與制造等，你是學習上面這些內容嗎？如果是的話，就可以找機電廠，電廠，電氣控制設備廠，或普通工廠的機電維修等工作，在工作中，就學點電氣自動化的知識，這樣深化你的機電一體化的知識。只要你認真領會了機電一體化化的實踐知識，去到那里都會很容易找到工作的。因為現在的社會都是機電自動化的社會了。現在中型的小工廠都會用得上 機電一體化，只要有控制機械的工廠都可以去實踐學習。剛開始就是不求工資的高低，只要在實踐中深化自己，有了第一次的就業經驗，第二次就也就會很容易了，因為招聘的人一般都會問你第一次在那里工作。工作的情況，經驗的，你就要好好展示你的才華了。

管理員也可以呀，專門搞畫法幾何與機械制圖、工程力學，C語言程序設計等工作，專門專業是很不錯的，將來社會所有工廠都會陸續進行改造為機電一體化控制。前景無限呀。

至今機電一體化發展已成為一門有著自身體系的新型學科,隨著科學技術的不但發展,還將被賦予新的內容。對機電一體化技術的基本與成長進行了簡要介紹,并闡述了機電一體化的發展進程及未來的發展趨勢。機電一體化是現代技術的必然結果,機電一體化技術是現代科技發展的核心技術,機電一體化專業人才也是現代社會不可或缺的核心人才。現從機電一體化技術的發展、現狀、前景等方面談機電一體化技術以及培養適應現代社會工業發展需要機電一體化專業高職人才的必要性。機電一體化是我國制造業發展的重要基礎專業之一.但我國目前這個專業高層次人才奇缺,高精尖方向大部分都被國外控制.因此,如果想在這個方面發展,如果有碩士研究生學歷,并有實踐經驗,甚至是博士研究生,那么前途無量的.機電一體化的未來發展趨勢探析

【論文關鍵詞】：光機電一體化；技術特征；發展

【論文摘要】：介紹了光機電一體化技術特征，研究了國內外技術現狀和發展趨勢，指出了未來發展前景和一些重要技術熱點。

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，精度大幅提高

光機電一體化系統包括以激光、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，導致可動摩擦、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，使裝置的可動部件減少，磨損也大為減少，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、聲學、機械工程學、電力電子學、電工學、系統工程學、光學、控制論、信息論和計算機科學等。例如人們很熟悉的靜電復印機、彩色印像機等，就是一種由機、電、光、磁、化學等多種學科和技術復合創新的新型產品。光機電一體化技術將光電子技術、傳感器技術、控制技術與機械技術各自的優勢結合起來，衍生出許多功能更強、性能更好的新一代技術裝備。

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，是我國特有的經濟實用產品，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也越來越多，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了良好的基礎。

2.2 發展趨勢

光機電一體化技術已經滲透到各個學科、領域，成為一種新興的學科，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。

從世界科學技術的發展情況來看，光機電一體化技術的未來技術熱點主要包括：

（1）激光技術

1）高單色性，利用激光高單色性作精密測量時，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到幾萬度的高溫，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、全息照相、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）傳感檢測技術

1）激光準直，能夠測量平直度、平面度、平行度、垂直度，也可以做三維空間的基準測量。

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，間隔受限或危險的環境中，最常選用的是光纖探測器。

其他還有激光打孔、刻槽=標記、光化學沉積等加工技術。

（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，由點、線構造零件的面（層），然后逐層成型。激光快速成型技術可使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。

（4）光能驅動技術

利用光致變形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，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現所要求的動作。實驗驗證，該致動器能可在頂面步行。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相配套的技術支持是創新技術的基礎。開發光機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發生巨大變化。產品一旦實現光機電一體化，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。

參考文獻

[1] 劉志，朱文堅.光機電一體化技術，現代制造工程，2001（12）

梁進秋.微光機電系統國內外研究進展.光機電信息，2000（8）

宋云奪編譯.光機電一體化業的未來.光機電信息，2003（12）

左鐵釧、施定源、陳鎧.激光加工技術的優勢及在工業生產中的應用.激光雜志，1999（4）

王家淳.激光焊接技術的發展與展望.激光技術，2001（2）

第三篇：機電一體化

機電一體化

機電一體化又稱機械電子學，英語稱為Mechatronics，它是由英文機械學Mechanics的前半部分與電子學Electronics的后半部分組合而成。機電一體化最早出現在1971年日本雜志《機械設計》的副刊上，隨著機電一體化技術的快速發展，機電一體化的概念被我們廣泛接受和普遍應用。隨著計算機技術的迅猛發展和廣泛應用，機電一體化技術獲得前所未有的發展。現在的機電一體化技術，是機械和微電子技術緊密集合的一門技術，他的發展使冷冰冰的機器有了人性化，智能化。

具體內容

（1）機械技術

（2）計算機與信息技術

（3）系統技術

（4）自動控制技術

（5）傳感檢測技術

（6）伺服傳動技術

階段

1、模型階段

2、測試階段

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 選型與設計

課程簡介

就業前景

發展方向

光機電一體化技術

具體內容

（1）機械技術

（2）計算機與信息技術

（3）系統技術

（4）自動控制技術

（5）傳感檢測技術

（6）伺服傳動技術 階段

模型階段

測試階段

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 選型與設計 課程簡介 就業前景 發展方向

光機電一體化技術 展開

定義：機電一體化技術是將機械技術、電工電子技術、微電子技術、信息

機電一體化

技術、傳感器技術、接口技術、信號變換技術等多種技術進行有機地結合，并綜合應用到實際中去的綜合技術。是現代化的自動生產設備幾乎可以說都是機電一體化的設備。

中國機電設計邁入PLM全新階段，正挑戰著了前所未有的，不可預測的難題，一個個久戰沙場經久不衰精兵良將正褪去了昨日英雄的光環，唯有CAMEL VIEW 能夠勝任軍統三國，光復舊業的重任，此時數系科技與德國iXtronics GmbH公司攜手共同開拓機電設計領域的新篇章，CAMEL VIEW 作為機電一體化設計系統，從產品的概念設計到產品性能的測試、驗證、通過都是一體化的，流程化的、規范化的，在滿足用戶設計的前提下，數值實驗的仿真與結果的驗證無不精確化，支持復雜環境下，多工況，多耦合場設計。

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械 裝置中的一種復合化技術。俗稱機電一體化。機械電子學(mechatronics)是由機械學(mechanics)和電子學(electronics)兩個詞結合而成的新詞。其全稱為機械電子工程學，英語為mechanical and electronical engineering。機

機電一體化

械電子學主要研究目的是把機械技術與微電子技術和信息技術有機地結合為一體，實現整個系統的最優化。機械電子學可以充分發揮機械技術、微電子技術和信息技術的各自的長處和特點，促進機械產品的更新換代。機械電子學系統主要由機械主體、傳感器、信息處理和執行機構等部分組成。較高級的系統不但有硬件，而且還有相應的軟件,利用軟件技術可以實現硬件難以實現的功能,使機械系統增加柔性。典型的機械電子系統有數控機床、加工中心、工業機器人等。機械電子學技術除用于單個機器、設備或一般的生產系統的技術改造之外，還用于柔性制造系統、計算機集成制造系統、工廠自動化、辦公自動化、家庭自動化等方面。

編輯本段內容 具體內容

（1）機械技術

機械技術是機電一體化的基礎，機械技術的著眼點在于如何與機電一體化技

機電一體化

術相適應，利用其它高、新技術來更新概念，實現結構上、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。在機電一體化系統制造過程中，經典的機械理論與工藝應借助于計算機輔助技術，同時采用人工智能與專家系統等，形成新一代的機械制造技術。

（2）計算機與信息技術

其中信息交換、存取、運算、判斷與決策、人工智能技術、專家系統技術、神經網絡技術均屬于計算機信息處理技術。

（3）系統技術

系統技術即以整體的概念組織應用各種相關技術，從全局角度和系統目標出發，將總體分解成相互關聯的若干功能單元，接口技術是系統技術中一個重要方面，它是實現系統各部分有機連接的保證。

（4）自動控制技術

其范圍很廣，在控制理論指導下，進行系統設計，設計后的系統仿真，現場調試，控制技術包括如高精度定位控制、速度控制、自適應控制、自診斷校正、補償、再現、檢索等。

機電一體化

（5）傳感檢測技術

傳感檢測技術是系統的感受器官，是實現自動控制、自動調節的關鍵環節。其功能越強，系統的自動化程序就越高。現代工程要求傳感器能快速、精確地獲取信息并能經受嚴酷環境的考驗，它是機電一體化系統達到高水平的保證。

（6）伺服傳動技術

包括電動、氣動、液壓等各種類型的傳動裝置，伺服系統是實現電信號到機械動作的轉換裝置與部件、對系統的動態性能、控制質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，所有的系統組件都能夠被最優化；

在仿真計算的幫助下，可以測試和分析這些組件的適用性；監測響應頻率；

對模型進行分析。此外，還能夠生成一個物理/拓撲系統模型，包括機械、液壓和控制導向組件。有必要有一個模型工具，這個工具支持機電一體化系統的物理模型，即當有實物和節點時，這些模型能夠以1：1來測試，并且原型設計研究階段可以在嚴酷的實時條件下進行。

測試階段

在系統運行完模型階段之后，所產生的具體的性能數據可以通過試驗臺驗證。這

機電一體化

樣就可以測試和檢驗該系統有關參數波動的魯棒性，功率儲備及連續運行的特征。這樣做的話，用戶可以進行測試或者使用CAMeL-View TestRig進行硬件在回路（的測試）。要進行硬件在回路測試，相關裝置的物理特性需要詳細確認，這些裝置必須是建立在測試平臺的基礎之上。識別經過測試平臺上測試過的組件，容許這些組件在模型中被識別，并確保整個以系統為基礎的仿真分析布局。

原型階段

成功的測試之后，就會建立一個原型。這里要特別關注的是模型特性，這些特性特指通過特別費力的仿真所決定的特性，比如組件損耗（性能）。這些數據結果，為模型基礎性分析提供服務，同時為進一步研發提供知識基礎。

編輯本段組成要素與四大原則 1.五大組成要素

一個機電一體化系統中一般由結構組成要素、動力組成要素、運動組成要素、感知組成要素、職能組成要素五大組成要素有機結合而成。機械本體（結構組成要素）是系統的所有功能要素的機械支持結構，一般包括有機身、框架、支撐、聯接等。動力驅動部分（動力組成要素）依據系統控制要求，為系統提供能量和動力以使系統正常運行。測試傳感部分（感知組成要素）對系統的運行

機電一體化

所需要的本身和外部環境的各種參數和狀態進行檢測，并變成可識別的信號，傳輸給信息處理單元，經過分析、處理后產生相應的控制信息。控制及信息處理部分（職能組成要素）將來之測試傳感部分的信息及外部直接輸入的指令進行集中、存儲、分析、加工處理后，按照信息處理結果和規定的程序與節奏發出相應的指令，控制整個系統有目的的運行。執行機構（運動組成要素）
根據控制及信息處理部分發出的指令，完成規定的動作和功能。

機電一體化系統一般由機械本體、檢測傳感部分、電子控制單元、執行器和動力源5個組成部分構成。

2.四大原則

構成機電一體化系統的五大組成要素其內部及相互之間都必須遵循結構耦合、運動傳遞、信息控制與能量轉換四大原則。接口耦合：兩個需要進行信息交換和傳遞的環節之間，由于信息模式不同（數字量與模擬量，串行碼與并行碼，連續脈沖與序列脈沖等）無法直接傳遞和交換，必須通過接口耦合來實現。而兩個信號強弱相差懸殊的環節之間，也必須通過接口耦合后，才能匹配。變換放大后的信號要在兩個環節之間可靠、快速、準確的交換、傳遞，必須遵循一致的時序、信號格式和邏輯規范才行，因此接口耦合時就必須具有保證信息的邏輯控制功能，使信息按規定的模式進行交換與傳遞。

能量轉換：

兩個需要進行傳輸和交換的環節之間，由于模式不同而無法直接進行能量的轉換和交流，必須進行能量的轉換，能量的轉換包括執行器，驅動器和他們的不同類型能量的最優轉換方法及原理。

信息控制：在系統中，所謂智能組成要素的系統控制單元，在軟、硬件的保證下，完成信息的采集、傳輸、儲存、分析、運算、判斷、決策，以達到信息控制的目的。對于智能化程度高

機電一體化 的信息控制系統還包含了知識獲得、推理機制以及自學習功能等知識驅動功能。

運動傳遞：運動傳遞使構成機電一體化系統各組成要素之間，不同類型運動的變換與傳輸以及以運動控制為目的的優化。

三、自動化技術：

所謂自動化技術，是指人類利用各種技術手段和方法來代替人去完成各種測試、分析、判斷和控制工作，以現實預期的目標、功能。一個自動化系統通常由多個環節要素組成，以完成信息的獲取、信息的傳遞、信息的轉換、信息的處理及信息的執行等功能，最后實現自動運行目標。

編輯本段選型與設計

控制系統各功能元件的選型與設計：

1．單片機選用INTEL公司生產的8031單片機

單片機，它主要通過并行8255口擔負控制系統的信號處理：接收系統對轉矩、閥門開

機電一體化

啟、關閉及閥門開度等設定信號，并提供三相PWM波發生器所需要的控制信號；處理IPM發出的故障信號和報警信號；處理通過模擬輸入口接收的電流、電壓、位置等檢測信號；提供顯示電動執行機構的工作狀態信號；執行控制系統來的控制信號，向控制系統反饋信號；

2．三相PWM波發生器 PWM波的產生通常有模擬和數字兩種方法。模擬法電路復雜，有溫漂現象，精度低，限制了系統的性能；數字法是按照不同的數字模型用計算機算出各切換點，并存入內存，然后通過查表及必要的計算產生PWM波，這種方法占用的內存較大，不能保證系統的精度。為了滿足智能功率模塊所需要的PWM波控制信號，保證微處理器有足夠的時間進行整個系統的檢測、保護、控制等功能，文中選用MITEL公司生產的SA8282作為三相PWM發生器。SA8282是專用大規模集成電路，具有獨立的標準微處理器接口，芯片內部包含了波形、頻率、幅值等控制信息。

3．智能逆變模塊IPM 為了滿足執行機構體積小，可靠性高的要求，電機電源采用智能功率模塊IPM。該執行機構主要適用功率小于5．5kW的三相異步電機，其額定電壓為380V，功率因數為0．75。經計算可知，選用日本產的智能功率模塊PM50RSA120可以滿足系統要求。該功率模塊集功率開關和驅動電路、制動電路于一體，并內置過電流、短路、欠電壓和過熱保護以及報警輸出，是一種高性能的功率開關器件。

4．位置檢測電路 位置檢測電路是執行機構的重要組成部分，它的功能是提供準確的機電一體化

位置信號。關鍵問題是位置傳感器的選型。在傳統的電動執行機構中多采用繞線電位器、差動變壓器、導電塑料電位器等。繞線電位器壽命短被淘汰。差動變壓器由于線性區太短和溫度特性不理想而受到限制。導電塑料電位器目前較為流行，但它是有觸點的，壽命也不可能很長，精度也不高。筆者采用的位置傳感器為脈沖數字式傳感器，這種傳感器是無觸點的，且具有精度高、無線性區限制、穩定性高、無溫度限制等特點。

5、電壓、電流及檢測 檢測電壓、電流主要是為了計算電機的力矩，以及變頻器輸出回路短路、斷相保護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，采用常規的電流、電壓互感器無法滿足要求。為了快速反映出電流的大小，采用霍爾型電流互感器檢測IPM輸出的三相電流，對于IPM輸出電壓的檢測采用分壓電路。

6)、通訊接口為了實現計算機聯網和遠程控制，選用MAX232作為系統的串行通訊接口，MAX232內部有兩個完全相同的電平轉換電路，可以把8031串行口輸出的TTL電平轉換為RS－232標準電平，把其它微機送來的RS－232標準電平轉換成TTL電平給8031，實現單片機與其它微機間的通訊。

7．時鐘電路時鐘電路主要用來提供采樣與控

制周期、速度計算時所需要的時間以及日歷。文中選用時鐘電路DS128

機電一體化

87。DS12887內部有114字節的用戶非易失性RAM，可用來存入需長期保存的數據。

8．液晶顯示單元 為了實現人機對話功能，選用MGLS12832液晶顯示模塊組成顯示電路。采用組態顯示方式。通過菜單選擇，可分別對閥門、力矩、限位、電機、通訊和參數等信號進行設置或調試。并采用文字和圖形相結合的方式，顯示直觀、清晰。

9．程序出格自恢復電路為了保證在強干擾下程序出格時系統能夠自動地恢復正常，選用MAX705組成程序出格自恢復電路，監視程序運行。如圖2-3所示，該電路由MAX705、與非門及微分電路組成。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”門輸入引腳2變為高電平，引腳2電平的這種變化使“與非”門輸出一個正脈沖，使單片機產生一次復位，復位結束后，又由程序通過P1．0口向MAX705的WDI引腳發正脈沖，使WDO引腳回到高電平，程序出格自恢復電路繼續監視程序運行。

編輯本段課程簡介

核心課程

機械制圖、電氣CAD工程實踐、電工技術基礎、工程力學、機械設計基礎、機械加工工藝、數控機床編程、單片機原理與應用、電子技術基礎、檢測與傳感技術、液壓與氣動技術、機床電氣控制(電機與電氣控制)、PLC、電力電子技術、數控加工工藝與編程、數控機床與維修、機電一體化技術（機電控制技術）、自動化控制原理（PC控制與組態）、供配電技術等。

實訓課程

電工技術基礎實訓、金工實習、電子技術基礎實訓、單片機原理與應用實訓、液壓傳動實訓、電力拖動控制線路實訓、PLC編程實訓、數控機床維修實訓、畢業實訓、職業生涯規劃、大學生涯規劃、職業環境認知、成功素養拓展、工作能力提升、激情自主創業、求職過程勝出、初涉職場轉型等。

專業軟件

設計制圖：AUTO CAD、UG、solidworks、3ds max等

編程仿真：PLC編程setp7（西門子PLC組態編程調試軟件）、；51單片機編程keil（AT89系列、8051內核）仿真Proteus（很多單片機支持C++，包括凌陽十六位單片機）；數控編程仿真斯沃數控、宇龍數控仿真系統；維修仿真數控機床維修仿真軟件。

PC組態軟件：wincc(西門子)、組態王、昆侖組態等。

電子仿真：NI Multisim、Proteus 等

液壓與氣動仿真：AMEsim、MSC等

培養目標與就業方向

1、培養學生具有機、電、液一定的理論知識和較強的實踐技能。

2．具有機械加工設備的初步操作技能和數控加工、數控編程的能力。

3．具備從事機電技術必需的理論知識和綜合職業能力的機電設備、自動化設備和生產線的運行與維護人員，并具有設備改造能力的高等技術綜合性應用型人才。

4．能在機電設備制造企業、從事機電產品設計與開發、企業與車間生產技術管理等工作，以及機電一體化設備的安裝、調試、維修、銷售及管理；普通機床的數控化改裝等。

編輯本段就業前景

機電一體化是指在機構得主功能、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.目前實操性人才缺乏,各企業高薪聘請機電一體化專業人才,在深圳地區例如:富士康、三星、華為、等一線企業擁有大量高薪職位就業前景十分廣闊.以下由工控行業網為您進行的機電一體專業就業前景的方向分析。

機電一體專業就業方向

1、從事機電一體化液體灌裝生產線及商品包裝自動化機械運行、維護、管理、技術改造等工作的機電一體化高等技術應用性專門人才.可在大型啤酒、飲料、食品及商品包裝生產企業從事現代化自動機與生產線的維護和管理工作,也可在相關的自動機與生產線的生產廠家或設計部門、營銷單位從事技術工作.2、機電一體化專業(計算機輔助設計與制造方向)

從事機電產品的計算機輔助設計(CAD)與計算機輔助制造(CAM),并熟練使用和維修數控加工設備的機電一體化高等技術應用性專門人才.可在模具設計也制造、機械加工、塑料、五金、電子產品、計算機生產等企業從事數控機床的加工工藝設計編程,數控機床的調試、維護及加工操作,從事生產和技術管理工作,也可以從事國內外數控設備的營銷工作.3、機電一體化專業(模具CAD/CAM方向)

從事利用計算機技術和數控加工技術對模具進行設計和制造等工作的機電一體化高等技術應用性專門人才.可在模具、機械、五金、塑料、家電等生產企業從事模具計算機輔助設計與制造等方面的技術工作,也可在企事業單位從事與本專業有關的經營、管理工作.4、機電一體化專業(機電CAD技術方向)

在機電一體化產品、設備的設計、制造、維修、管理、技術改造與服務過程中專門從事用電腦繪圖設計、信息處理和資料管理的高等技術應用性專門人才.可在機械設計、制造與裝備行業、模具制造業,輕工、家用電器、電子制造業從事設計、制造、技術改造、產品營銷、設備管理與維護等工作.機電一體專業就業前景

有關研究報告顯示機電一體化“一詞最早是日本提出的,在上世紀80年代初,日本名古屋大學最早設置了機電一體化專業.如今已改稱為”機械電子工程“專業;在高職高專則仍延用機電一體化專業名稱.機電一體化專業是精密機械--電子技術(含電力電子)--計算機技術等多門學科交叉融合的產物,屬高新技術,也是當前發展最快的技術之一,它是先進制造技術的主要組成部分.它的發展推動了當前制造技術的迅速更新換代,是產品向高、精、快迅速邁進,使勞動生產率迅速提高.由于我國逐漸成為世界制造業基地加上傳統企業面臨大規模的技術改造與設備更新,國內急需大量先進制造技術專業人才.因此該專業畢業生就業前景很好,而且待遇也高.畢業生主要在各行政、企業、事業單位從事機械、電氣工程、常用電器的維修、安裝與調試以及技術管理等工作.機電一體化專業就業前景到底怎樣呢?市場調研發現機電一體化專業是一個寬口徑專業,適應范圍很廣,學生在校期間除學習各種機械、電工電子、計算機技術、控制技術、檢測傳感等理論知識外,還將參加各種技能培訓和國家職業資格證書考試,充分體現重視技能培養的特點.學生畢業后主要面向珠江三角洲各企業、公司,從事加工制造業,家電生產和售后服務,數控加工機床設備使用維護,物業自動化管理系統,機電產品設計、生產、改造、技術支持,以及機電設備的安裝、調試、維護、銷售、經營管理等等。[1] 編輯本段發展方向

機電一體化向智能化方向邁進.20世紀90年代后期，各主要發達國家開始了機電一體化技術向智能化方向邁進的新階段。一方面，光學、通信技術等進入了機電一體化，微細加工技術也在機電一體化中嶄露頭腳，出現了光機電一體化和微機電一體化等新分支；另一方面，對機電一體化系統的建模設計、分析和集成方法，機電一體化的學科體系和發展趨勢都進行了深入研究。同時，由于人工智能技術、神經網絡技術及光纖技術等領域取得的巨大進步，為機電一體化技術開辟了發展的廣闊天地，也為產業化發展提供了堅實的基礎。

關注六個發展方向：

機電一體化是集機械、電子、光學、控制、計算機、信息等多學科的交叉綜合，它的發展和進步依賴并促進相關技術的發展和進步。未來機電一體化的主要發展方向有：

1．智能化。智能化是21世紀機電一體化技術發展的一個重要發展方向。人工智能在機電一體化建設者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。這里所說的“智能化”是對機器行為的描述，是在控制理論的基礎上，吸收人工智能、運籌學、計算機科學、模糊數學、心理學、生理學和混沌動力學等新思想、新方法，模擬人類智能，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。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、高速的微處理器使機電一體化產品賦有低級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、環境接口的機電一體化產品單元是一項十分復雜但又是非常重要的事。如研制集減速、智能調速、電機于一體的動力單元，具有視覺、圖像處理、識別和測距等功能的控制單元，以及各種能完成典型操作的機械裝置。這樣，可利用標準單元迅速開發出新產品，同時也可以擴大生產規模。這需要制定各項標準，以便各部件、單元的匹配和接口。由于利益沖突，近期很難制定國際或國內這方面的標準，但可以通過組建一些大企業逐漸形成。顯然，從電氣產品的標準化、系列化帶來的好處可以肯定，無論是對生產標準機電一體化單元的企業還是對生產機電一體化產品的企業，規模化將給機電一體化企業帶來美好的前程。

3．網絡化。20世紀90年代，計算機技術等的突出成就是網絡技術。網絡技術的興起和飛速發展給科學技術、工業生產、政治、軍事、教育及人們的日常生活都帶來了巨大的變革。各種網絡將全球經濟、生產連成一片，企業間的競爭也將全球化。機電一體化新產品一旦研制出來，只要其功能獨到，質量可靠，很快就會暢銷全球。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是家用電器網絡化已成大勢，利用家庭網絡(home net)將各種家用電器連接成以計算機為中心的計算機集成家電系統(computer integrated appliance system，CIAS)，使人們在家里分享各種高技術帶來的便利與快樂。因此，機電一體化產品無疑將朝著網絡化方向發展。

4．微型化。微型化興起于20世紀80年代末，指的是機電一體化向微型機器和微觀領域發展的趨勢。國外稱其為微電子機械系統(MEMS)，泛指幾何尺寸不超過1立方厘米的機電一體化產品，并向微米、納米級發展。微機電一體化產品體積小、耗能少、運動靈活，在生物醫療、軍事、信息等方面具有不可比擬的優勢。微機電一體化發展的瓶頸在于微機械技術，微機電一體化產品的加工采用精細加工技術，即超精密技術，它包括光刻技術和蝕刻技術兩類。

5．綠色化。工業的發達給人們生活帶來了巨大變化。一方面，物質豐富，生活舒適；另一方面，資源減少，生態環境受到嚴重污染。于是，人們呼吁保護環境資源，回歸自然。綠色產品概念在這種呼聲下應運而生，綠色化是時代的趨勢。綠色產品在其設計、制造、使用和銷毀的生命過程中，符合特定的環境保護和人類健康的要求，對生態環境無害或危害極少，資源利用率極高。設計綠色的機電一體化產品，具有遠大的發展前途。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，報廢后能回收利用。

6．系統化。系統化的表現特征之一就是系統體系結構進一步采用開放式和模式化的總線結構。系統可以靈活組態，進行任意剪裁和組合，同時尋求實現多子系統協調控制和綜合管理。表現之二是通信功能的大大加強，特別是“人格化”發展引人注目，即未來的機電一體化更加注重產品與人的關系。機電一體化的人格化有兩層含義。一是機電一體化產品的最終使用對象是人，如何賦予機電一體化產品人的智能、情感、人性顯得越來越重要，特別是對家用機器人，其高層境界就是人機一體化。另一層含義是模仿生物機理，研制各種機電一體化產品。

編輯本段光機電一體化技術

光機電一體化技術是微電子技術、計算機技術、控制技術、光學技術與機械技術的相互交叉與融合，是諸多高新技術產業和高新技術裝備的基礎。它包括產品和技術兩方面：光機電一體化產品是集光學、機械、微電子、自動控制和通信技術于一體的高科技產品，具有很高功能和附加值；光機電一體化技術是指其技術原理和使光機電一體化產品得以實現，使用和發展的技術。

光機電一體化技術是由光學，光電子學，電子信息和機械制造及其他相關技術交叉與融合構成的綜合性高新技術是諸多高新技術產業和高新技術裝備的基礎。它豐富和拓寬了光機電一體化技術的內涵和外延。

第四篇：機電一體化

機電一體化技術的主要應用領域和發展前景

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結構組成和主要應用領域,并指出其發展趨勢。

關鍵詞:機械工業;機電一體化;數控;模塊化

現代科學技術的發展極大地推動了不同學科的交叉與滲透,引起了工程領域的技術改造與革命。在機械工程領域,由于微電子技術和計算機技術的迅速發展及其向機械工業的滲透所形成的機電一體化,使機械工業的技術結構、產品機構、功能與構成、生產方式及管理體系發生了巨大變化,使工業生產由“機械電氣化”邁入了“機電 一體化”為特征的發展階

段。

一、機電一體化的核心技術

機電一體化包括軟件和硬件兩方面技術。硬件是由機械本體、傳感器、信息處 理單元和驅動單元等部分組成。因此,為加速推進機電一體化的發展,必須從

以下 幾方面著手。

(一)機械本體技術

機械本體必須從改善性能、減輕質量和提高精度等幾方面考慮。現代機械產品一般都是以鋼鐵材料為主,為了減輕質量除了在結構上加以改進,還應考慮利用非金屬復合材料。只有機械本體減輕了重量,才有可能實現驅動系統的小型化,進而在控制方面改善快速響應特性,減少能量消耗,提高效率。

(二)傳感技術

傳感器的問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系。為了避免電干擾,目前有采用光纖電纜傳感器的趨勢。對外

部信息傳感器來說,目前主要發展非接觸型檢測技術。

(三)信息處理技術

機電一體化與微電子學的顯著進步、信息處理設備(特別是微型計算機)的普及應用緊密相連。為進一步發展機電一體化,必須提高信息處理設備的可靠性,包括模/數轉換設備的可靠性和分時處理的輸入輸出的性而提高處理速 度,并解

決抗干擾及標準化問題。

(四)驅動技術

電機作為驅動機構已被廣泛采用,但在快速響應和效率等方面還存在一些問題。目前,正在積極發展內部裝有編碼器的電機以及控制專用組件-傳感器-電機

三位一體的伺服驅動單元。

(五)接口技術

為了與計算機進行通信,必須使數據傳遞的格式標準化、規格化。接口采用同一標準規格不僅有利于信息傳遞和維修,而且可以簡化設計。目前,技術人員正致力于開發低成本、高速串行的接口,來解決信號電纜非接觸化、光導纖維以及

光藕器的大容量化、小型化、標準化等問題。

(六)軟件技術

軟件與硬件必須協調一致地發展。為了減少軟件的研制成本,提高生產維修 1的效率,要逐步推行軟件標準化,包括程序標準化、程序模塊化、軟件程序的固化、推行軟件工程等。

二、機電一體化技術的主要應用領域

(一)數控機床

數控機床及相應的數控技術經過40年的發展,在結構、功能、操作和控制精

度

上都有迅速提高,具體表現在:

1、總線式、模塊化、緊湊型的結構,即采用多C PU、多主總線的體系結構。

2、開放性設計,即硬件體系結構和功能模塊具有層次性、兼容性、符合接口標準,能最大限度地提高用戶的使用效益。

3、W O P技術和智能化。系統能提供面向車間的編程技術和實現二、三維加工

過程的動態仿真,并引線診斷、模糊控制等智能機制。

4、大容量存儲器的應用和軟件的模塊化設計,不僅豐富了數控功能,同時也加強

了C N C系統的控制功能。

5、能實現多過程、多通道控制,即具有一臺機床同時完成多個獨立加工任務或控

制多臺和多種機床的能力,并將刀具破損檢測、物料搬運、機械手等控制都集成到系統中去。

6、系統的多級網絡功能,加強了系統組合及構成復雜加工系統的能力。

7、以單板、單片機作為控制機,加上專用芯片及模板組成結構緊湊的數控裝置。

(二)計算機集成制造系統(CIMS)

C IM S的實現不是現有各分散系統的簡單組合,而是全局動態最優綜合。它打破原有部門之間的界線,以制造為基干來控制“物流”和“信息流”,實現從經營決策、產品開發、生產準備、生產實驗到生產經營管理的有機結合。企業集成度的提高可以使各種生產要素之間的配置得到更好的優化,各種生產要素的潛力可以得 到更大的發揮。

(三)柔性制造系統(FMS)

柔性制造系統是計算機化的制造系統,主要由計算機、數控機床、機器人、料盤、自動搬運小車和自動化倉庫等組成。它可以隨機地、實時地、按量地按照裝配部門的要求,生產其能力范圍內的任何工件,特別適品種、中小批量、設計更改頻繁的離散零件的批量生產。

(四)工業機器人

第1代機器人亦稱示教再現機器人,它們只能根據示教進行重復運動,對工作環境和作業對象的變化缺乏適應性和靈活性;第2代機器人帶有各種先進的傳感元件,能獲取作業環境和操作對象的簡單信息,通過計算機處理、分析,做出一定的判斷,對動作進行反饋控制,表現出低級智 能,已開始走向實用化;第3代機器人即智能機器人,具有多種感知功能,可進行復雜的邏輯思維、判斷和決策,在作業環境中獨立行動,與第5代計算機關系密切。

三、機電一體化技術的發展前景

縱觀國內外機電一體化的發展現狀和高新技術的發展動向,機電一體化將朝著以下幾個方向發展。

(一)智能化

智能化是機電一體化與傳統機械自動化的主要區別之一,也是21世紀機電一體化的發展方向。近幾年,處理器速度的提高和微機的高性能化、傳感器系統的集成化與智能化為嵌入智能控制算法創造了條件,有力地推動著機電一體化產品向智能化方向發展。智能機電一體化產品可以模擬人類智能,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。

(二)系統化

系統化的表現特征之一就是系統體系結構進一步采用開放式和模式化的總線結構。系統可以靈活組態,進行任意的剪裁和組合,同時尋求實現多子系統協調控制和綜合管理。表現特征之二是通信功能大大加強,一般除R S232等常用通信方式外,實現遠程及多系統通信聯網需要的局部網絡正逐漸被采用。未來的機電一體化更加注重產品與人的關系,如何賦予機電一體化產品以人的智能、情感、人性顯得越來越重要。機電一體化產品還可根據一些生物體優良的構造研究某種新型機體,使其向著生物系統化方向發展。

(三)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。國外稱微電子機械系統的幾何尺寸一般不超過1cm 3,并正向微米、納米級方向發展。由于微機電一體統具有體積小、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。目前,利用半導體器件制造過程中的蝕刻技術,在實驗室中已制造出亞微米級的機械元件。

(四)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。機電一體化產品生產企業可利用單元迅速開發新產品,同時也可以不斷擴大生產規模。

(五)網絡化

網絡技術的飛速發展對機電一體化有重大影響,使其朝著網絡化方向發展。機電一體化產品的種類很多,面向網絡的方式也不同。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。

(六)綠色化

工業的發達使人們物質豐富、生活舒適的同時也使資源減少,生態環境受到嚴重污染,于是綠色產品應生。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,報能回收利用。綠色制造業是現代制造業的可持續發展模式。

綜上所述,機電一體化是眾多科學技術發展的結晶,是社會生產力發展到一定階段的必然要求。它促使機械工業發生戰略性的變革,使傳統的機械設計方法和設計概念發生著革命性的變化。大力發展新一代機電一體化產品,不僅是改造傳統機械設備的要求,而且是推動機械產品更新換代和開辟新領域、發展與振興機械工業的必由之路。

由此可見，機電一體化技術應用領域極其廣闊，發展前景更是一片光明。機電一體化技術必將是推動我國工業發展的主動力，必將把我國推向更加美好的明天！

參考文獻:

1、李運華.機電控制[M].北京航空航天大學出版社,2003.2、芮延年.機電一體化系統設計[M].北京機械工業出版社,2004.3、王中杰,余章雄,柴天佑.智能控制綜述[J].基礎自動化,2006(6).4、章浩,張西良,周士沖.機電一體化技術的發展與應用[J].農機化研究,2006(7).5、梁俊彥,李玉翔.機電一體化技術的發展及應用[J].科技資訊,2007(9).

第五篇：機電一體化

1.機電一體化系統組成要素：（1）機

11.三種運動循環圖繪制方法及特點：

固定監測點上的光強則變化械單元，包括機械本體、機械傳動機構、機械支承、機械連接。（2）動力單元：為系統提供能量和動力，使系統正常雨轉的動力裝置。動力單元由動力源和動力機組成，并分為電、液、氣。（3）傳感單元：（4）控制單元（5）執行單元 2.對控制電動機的基本要求有：（1）

性能密度大，即慣量小、動力大、體積小、質量輕。（2）快速性好，即加速轉矩大，頻響特性好。（3）位置控制精度高、調速范圍寬、低速運行平穩無爬行現象、分辨率高、振動噪聲小。（4）適應啟、停頻繁的工作要求。（5）可靠性性高、壽命長。

3.計算題：三相步進電機，轉子齒數

Z=100，步距角=360/100*3=1.2轉數若為120r/min，脈沖頻率-720/1.2=600 4.轉速圖的構成：（1）轉動軸格線（2）

轉速格線（3）轉速點（4）傳動線。5.轉速圖的擬定步驟：（1）j計算變速范圍Rn、公比 Ф。（2）確定變速組的數目。（3）確定傳動順序。（4）確定擴大順序（5）確定是否需要加定比傳動副（6）擬定轉速圖a.畫傳動軸格線b。畫轉速格線c.標出轉速值d.確定最大傳動比e.畫出個變速組的其他傳動線f.畫全傳動線。

6.轉速圖擬定的原則：（1）變速組數

及傳動副數的確定（2）傳動順序的確定（3）擴大順序的確定（4）變速組中的極限傳動比及變速范圍（5）合理分配傳動比的數值 7.伺服機械傳動系統按控制方式的不同可分為開環控制伺服機械傳動系統、半閉環控制伺服機械傳動系統和閉環控制伺服機械傳動系統。

8.滾珠的循環方式：滾珠絲杠副中滾

珠的循環方式有內循環和外循環兩種。

9.執行系統的組成：（1）執行構件（2）

執行機構

10.傳感器的組成：敏感元件、轉換元

件、基本轉換電路。（1）直線式。繪制方法：將系統在一個運動循環中各執行構件個行程 區段的起止時間和先后順序按比例繪制在直線坐標軸上。特點：繪制方法簡單，能清楚表示一個運動循環中各執行構件運動的順序和時間關系；直接性差，不能顯示各執行構件的運動規律。（2）圓周式。繪制方法：以及坐標系圓點為圓心做若干同心圓，每個圓環代表一個執行構件，由各相應圓環引徑向直線表示各執行構件不同運動狀態的起始和終止位置。特點：能比較直觀地看出各執行機構主動件在主軸或分配軸上的相位；當執行機構多時，同心圓環太多，不直觀，無法小時各執行構件的運動規律。（3）直角坐標式。繪制方法：用橫坐標表示系統主軸或分配軸轉角，縱坐標表示各執行構件的角位移或線位移，各區段之間用直線相連。特點：不就能清楚的表示各執行構件動作的先后順序，而且能表示各執行構件在各區段的運動狀態。

12.傳感器的概念：是機電一體化系統

中采集和轉換信息的重要裝置，它主要用于檢測機電一體化系統自身、作業對象和環境的狀態，為有效地控制機電一體化系統的動作提供信息。分內部傳感器和外部傳感器。胺檢測轉換形式可將傳感器分為開關型、模擬型和數字型。

13.傳感器技術的主要發展趨勢是：開

展基礎研究，發現新現象，積極開發傳感器的新材料和新工藝，實現傳感器的集成化、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光柵的莫爾條紋現象進行測量的，當指示光柵在其自身的平面內傾斜一個很小的角度 時，兩塊光柵的刻線相交，當平行光垂直照射光柵是，在光柵的另一面就產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

動與光柵運動具有對應關系，當光柵移動一個柵距W時，莫爾條紋也相應準確地移動一個條紋寬度BM，一周；光柵反向移動時，莫爾條紋移動方向也隨之改變，兩者一一對應。通過讀出移過的莫爾條紋數目n，即可知道光柵移過多少柵距，也就知道運動元件的準確位移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.感應同步器的工作原理即電

磁感應：當滑尺正弦組用一定頻率的交流電壓激磁時，將產生同步頻率的交變磁通，這個交變磁通與定子繞組耦合，在定子繞組上感應出同頻率的感應電勢，感應電勢的幅值與兩繞組相對位置有關。

17.感應同步器測量系統可采用

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

18.感應同步器定子繞組的感應

電勢隨滑尺的相對移動呈現周期性的變化，定尺繞組的感應電視是一個能反映滑尺相對位移的交變電勢。

19.熱電偶的基本工作原理是基

于物體的熱電效應。將兩種不同材料的導體組成一個閉合回路，當兩節點溫度不等時，回路中就會產生電動勢，這一現象成為熱電效應，該電動勢稱為熱電勢。熱電勢的大小于兩種導體的材料的性質及接點溫度有關。兩個接點，溫度高的一個稱為工作端或熱端T，工作時將它置于被測溫度場中；另一個稱為自由端或冷端T0，工作時將冷端置于某以恒定溫度。有著兩種不同導體組合并將溫度轉換成熱電勢的傳感器稱為熱電偶。