機電工程技術應用及其自動化問題研究

【摘 要】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。

【關鍵詞】機電工程技術；應用及其自動化；問題

機電一體化是當今自動化技術發展的最高階段。也是微電子技術、計算機技術、信息技術、控制技術和精密機械技術等發展的必然產物，是以計算機為主要特征的自動化技術。如果說機械系統處理的對象是運動、力、物質和能量，電子系統處理的對象是信息和知識，則機電一體化系統不僅有處理能量和物質的功能，而且還有處理信息和知識的能力。

1.機電技術應用的內容含義

1.1機器的構造及工作原料

生產機器的構造一般都是由主體部位的發動機、曲柄連桿、配氣、起動、傳動、行駛、轉向、制動等構成，要提高機器的工作效率，必須從其主體部位改善性能、減輕質重和提高運轉精度等方面考慮。而傳統機器產品一般以鋼鐵材料為主，已經不具備很強的市場競爭能力。要想改進機器的效率不但要從結構上加以改進，還應該多考慮利用非傳統鋼鐵材料為主的生產概念，如用非金屬復合材料，或者更高層次的金屬材料。當機器主體重量減輕了，方能實現驅動系統的功率的最大化，減少不必要的能量消耗，提高機器的工作效率。

1.2提高弱電控制線路

提高弱電控制線路關鍵在于提高部件間的綜合性能，可從電機、傳感器、信息處理設備、軟件等方面進行提高。

驅動機最為廣泛使用的是電機，但其工作效率及響應速度還存在著諸多間題。我們面對此類問題要更為全面的發展新型的驅動單位，如驅動單元中裝了編碼器的電機以及控制專用組件、傳感器等多位一機的伺服驅動單元。

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。目前，對外部信息傳感器來說主要發展非接觸型檢測技術。

微型計算機作為信息處理設備的主要設備，大大推進了機電技術應用與微電子學的進步。為進一步發展機電技術應用，必須提高信息處理設備的可靠性、準確性、快速性等特點，最大程度的提高處理速度，并解決好抗干擾及其它可能出現的問題。除此之外，在與信息處理設備進去通信時，必須規范數據傳遞的格式，采用同一標準，這樣不僅有利于信息傳遞和后續維修，而且可以簡化設計流程。培養專業技術人才，除低開發成本、開發高速傳遞方式，以便解決日后更為大容量化的機器運作能力。

2.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：

2.1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。

2.2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。

2.3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可靠性，進而提高處理速度，并解決抗干擾及標準化問題。

2.4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。

2.5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。

2.6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。

3.結束語

綜上所述，機電一體化技術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。

【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.