淺談機(jī)電一體化技術(shù)研究及應(yīng)用

孫殿璞 蘭 磊

（大連萬瑞達(dá)鋼結(jié)構(gòu)彩板工程有限公司 ；大連筑城建設(shè)集團(tuán)有限公司九分公司 116031）

淺談機(jī)電一體化技術(shù)研究及應(yīng)用

孫殿璞 蘭 磊

（大連萬瑞達(dá)鋼結(jié)構(gòu)彩板工程有限公司 ；大連筑城建設(shè)集團(tuán)有限公司九分公司 116031）

機(jī)電一體化是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的必然結(jié)果，機(jī)電一體化技術(shù)即結(jié)合應(yīng)用機(jī)械技術(shù)和電子技術(shù)于一體，其應(yīng)用范圍愈來愈廣，本文主要論述了機(jī)電一體化技術(shù)的技術(shù)內(nèi)涵、優(yōu)點(diǎn)、應(yīng)用和領(lǐng)域。

機(jī)電一體化 技術(shù)應(yīng)用 研究

1、機(jī)電一體概述及技術(shù)內(nèi)涵

1.1 概述

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)合起來所構(gòu)成的系統(tǒng)的總稱。機(jī)電一體化發(fā)展至今也已成為一門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。但其基本特征可概括為：機(jī)電一體化是從系統(tǒng)的觀點(diǎn)出發(fā)，綜合運(yùn)用機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、傳感測控技術(shù)、電力電子技術(shù)、接口技術(shù)、信息變換技術(shù)以及軟件編程技術(shù)等群體技術(shù)，根據(jù)系統(tǒng)功能目標(biāo)和優(yōu)化組織目標(biāo)，合理配置與布局各功能單元，在多功能、高質(zhì)量、高可靠性、低能耗的意義上實(shí)現(xiàn)特定功能價(jià)值，并使整個(gè)系統(tǒng)最優(yōu)化的系統(tǒng)工程技術(shù)。由此而產(chǎn)生的功能系統(tǒng)，則成為一個(gè)機(jī)電一體化系統(tǒng)或機(jī)電一體化產(chǎn)品。因此，“機(jī)電一體化”涵蓋“技術(shù)”和“產(chǎn)品”兩個(gè)方面。只是，

機(jī)電一體化技術(shù)是基于上述群體技術(shù)有機(jī)融合的一種綜合技術(shù)，而不是機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)以及其它新技術(shù)的簡單組合、拼湊。這是機(jī)電一體化與機(jī)械加電氣所形成的機(jī)械電氣化在概念上的根本區(qū)別。機(jī)械工程技術(shù)有純技術(shù)發(fā)展到機(jī)械電氣化，仍屬傳統(tǒng)機(jī)械，其主要功能依然是代替和放大的體力。但是發(fā)展到機(jī)電一體化后，其中的微電子裝置除可取代某些機(jī)械部件的原有功能外，還能賦予許多新的功能，如自動(dòng)檢測、自動(dòng)處理信息、自動(dòng)顯示記錄、自動(dòng)調(diào)節(jié)與控制自動(dòng)診斷與保護(hù)等。即機(jī)電一體化產(chǎn)品不僅是人的手與肢體的延伸，還是人的感官與頭腦的眼神，具有智能化的特征是機(jī)電一體化與機(jī)械電氣化在功能上的本質(zhì)區(qū)別。

1.2 內(nèi)涵

機(jī)電一體化發(fā)展至今也已成為一門有著自身體系的新型學(xué)科，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，還將被賦予新的內(nèi)容。但其基本特征可概括為：機(jī)電一體化是從系統(tǒng)的觀點(diǎn)出發(fā)，綜合運(yùn)用機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、傳感測控技術(shù)、電力電子技術(shù)、接口技術(shù)、信息變換技術(shù)以及軟件編程技術(shù)等群體技術(shù)，根據(jù)系統(tǒng)功能目標(biāo)和優(yōu)化組織目標(biāo)，合理配置與布局各功能單元，在多功能、高質(zhì)量、高可靠性、低能耗的意義上實(shí)現(xiàn)特定功能價(jià)值，并使整個(gè)系統(tǒng)最優(yōu)化的系統(tǒng)工程技術(shù)。由此而產(chǎn)生的功能系統(tǒng)，則稱為一個(gè)機(jī)電一體化系統(tǒng)或機(jī)電一體化產(chǎn)品。

二、機(jī)電一體化技術(shù)優(yōu)點(diǎn)

2.1 安全性能高

機(jī)電一體化產(chǎn)品在很多領(lǐng)域具有較強(qiáng)的功能，其中包括有監(jiān)視、報(bào)警、自動(dòng)保護(hù)等方面。工作中發(fā)生一些電力故障的時(shí)候，機(jī)電一體化產(chǎn)品能夠自動(dòng)啟動(dòng)保護(hù)措施，使人和設(shè)備的損害降到最低，提高了使用設(shè)備的安全性能。

2.2 較高的生產(chǎn)能力

機(jī)電一體化產(chǎn)品自動(dòng)處理信息和自動(dòng)控制能力很強(qiáng)，在控制和檢測方面的靈敏度和精度等都很高。機(jī)電一體化產(chǎn)品有自身的控制系統(tǒng)，通過啟動(dòng)這個(gè)系統(tǒng)可以使機(jī)械執(zhí)行機(jī)構(gòu)按照設(shè)計(jì)的要求完成動(dòng)作，可以保證工作完成的質(zhì)量和產(chǎn)品的高合格率。機(jī)電一體化產(chǎn)品的生產(chǎn)能力也隨著自動(dòng)化的成功實(shí)現(xiàn)得以提高。

2.3 較高的使用性能

機(jī)電一體化產(chǎn)品采用了數(shù)字顯示和程序控制，這使得手柄和按鈕的數(shù)量得到很大程度的減少，方便了操作過程。機(jī)電一體化產(chǎn)品可以重復(fù)大量的動(dòng)作，更先進(jìn)的產(chǎn)品還能夠篩選工作程序。

2.4 適用范圍大

機(jī)電一體化產(chǎn)品具有復(fù)合技術(shù)和功能，不具有單技術(shù)、單功能的局限性，這使得機(jī)電一體化產(chǎn)品的功能得到很大提高，也深化了自動(dòng)化的程度。機(jī)電一體化產(chǎn)品具有的自動(dòng)和智能功能可以輕松應(yīng)對用戶的需求。

2.5 維護(hù)方便

程度的控制可以對安裝調(diào)試機(jī)電一體化產(chǎn)品，在其控制系統(tǒng)中輸人控制程序就可以對產(chǎn)品進(jìn)行調(diào)控了，這樣就不用改變產(chǎn)品的零件或者哪一個(gè)部件了。機(jī)電一體化產(chǎn)品還能夠?qū)ぷ髦械墓收献詣?dòng)進(jìn)行檢驗(yàn)和監(jiān)視等，并且可以自動(dòng)采取應(yīng)對措施。工作對象不同時(shí)，具有存儲功能的機(jī)電一體化產(chǎn)品可以根據(jù)存儲的執(zhí)行程序自動(dòng)工作。

三、機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用

在人們的日常生活當(dāng)中， 自動(dòng)機(jī)械、信息處理設(shè)備、辦公室設(shè)備、車輛電子設(shè)備、醫(yī)療器械、光學(xué)裝置、智能家電、樓宇安全系統(tǒng)等機(jī)電一體化系統(tǒng)都離不開執(zhí)行元件為其提供動(dòng)力。而執(zhí)行元件和電子控制裝置之間是無法直接連接的，因此需要一個(gè)驅(qū)動(dòng)部件。該驅(qū)動(dòng)部件在電子控制裝置的控制下，接收指令，進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換，從而得到目標(biāo)輸出。電子控制驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)對于精密傳動(dòng)來說，需要在執(zhí)行元件輸出終端進(jìn)行傳動(dòng)測量．如測量其位置、速度、加速度，同時(shí)將所測得的數(shù)據(jù)反饋給電子控制裝置，讓其進(jìn)行比較，進(jìn)行誤差修正控制，最終實(shí)現(xiàn)精密傳動(dòng)。當(dāng)有多個(gè)執(zhí)行元件，其輸出動(dòng)作規(guī)律各不相同時(shí)，一方面要根據(jù)各執(zhí)行元件工作情況來考慮其控制的方式，另一方面需要確定它們之間是否存在輸出的聯(lián)系。如果它們之間沒有聯(lián)系，可以讓它們單獨(dú)來工作，也可以通過構(gòu)建PC 機(jī)上位控制來統(tǒng)一管理。若工作聯(lián)動(dòng)內(nèi)容經(jīng)常變化，就應(yīng)構(gòu)建一個(gè)可以直接識別聯(lián)動(dòng)輸出的軟件，將聯(lián)動(dòng)輸出寫入軟件當(dāng)中，讓其直接轉(zhuǎn)化為控制程序，這樣就能靈活地應(yīng)對動(dòng)作輸出的需求。機(jī)電一體化技術(shù)在數(shù)控機(jī)床方面的主要應(yīng)用領(lǐng)域：

第一，總線式、模塊化、緊湊型的結(jié)構(gòu)，即采用多CPU、多主總線的體系結(jié)構(gòu)。

第二，開放性設(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。

第三，智能化設(shè)計(jì)。系統(tǒng)能提供面向車間的編程技術(shù)和實(shí)現(xiàn)二維、三維加工過程的動(dòng)態(tài)仿真，并引入在線診斷、模糊控制等智能機(jī)制。

第四，能實(shí)現(xiàn)多過程、多通道控制，即具有一臺機(jī)床同時(shí)完成多個(gè)獨(dú)立加工任務(wù)或控制多臺和多種機(jī)床的能力，并將刀具破損檢測、物料搬運(yùn)、機(jī)械手等控制都集成到系統(tǒng)中去。

不管機(jī)電一體化產(chǎn)品怎么變，它的使用對象都是人，所以機(jī)電一體化產(chǎn)品必須要有人性化，它需要在色彩、造型等方面與環(huán)境保持協(xié)調(diào)一致，人們使用這些產(chǎn)品不僅可以達(dá)到實(shí)用的目的還可以在使用過程中得到一種藝術(shù)的享受。

四、結(jié)語：

綜上所述，機(jī)電一體化的出現(xiàn)不是孤立的，它是許多科學(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。機(jī)電一體化通過機(jī)電設(shè)備、微機(jī)軟硬件相結(jié)合，工業(yè)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)借助機(jī)電一體化技術(shù)實(shí)現(xiàn)了勞動(dòng)密集型向智力密集型的轉(zhuǎn)化。新時(shí)期不斷研發(fā)的新產(chǎn)品和高精密設(shè)備的較大發(fā)展對機(jī)電一體化技術(shù)提出了更高的要求，機(jī)電一體化技術(shù)也將會(huì)向著高性能、高智能、系統(tǒng)化等方向發(fā)展，將為國家經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的提高做出更大貢獻(xiàn)。

[1]周琴．機(jī)電一體化技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢[J]．機(jī)械，2010(7)

[2]馮旭強(qiáng)．機(jī)電一體化技術(shù)的研究及其應(yīng)用[J]．機(jī)械工程與自動(dòng)化，2009(1)

K928

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1007–6344（2015）01–0240–01