機電一體化系統在機械工程中的應用研究

俞鋼棟　姜東東

摘 要：隨著科學技術的不斷發展進步，集數字技術、機械技術、電子技術為一體的機電一體化技術得到了前所未有的廣泛應用。特別是機電一體化系統在機械工程中的應用已然成為了業內研究的熱點課題，該技術的革新使得機械工程的自動化水平有了極大地提高。總之，研究此類技術在機械工程中的應有有著十分重要的現實意義。

關鍵詞：機電一體化;機械工程;應用研究

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.23.064

1 引言

機電一體化系統在機械工程中的應用使得機械作業的精確度和準確率有了極大地提高，特別是在一些復雜性較強的工程中，該項技術已經得到了廣泛的應有。以下先行對機電一體化系統的相關特征進行簡要地闡述，并對其目前主要的應用方向進行詳述地分析，以此為基礎對此類技術在機械工程中的應用進行全面地介紹。

2 機電一體化系統目前主流的發展方向

（1）自動分配化方向。目前的機電一體化技術發展已經使得其在機械執行和控制過程中具備了全方位的空間，即在實際機械工程中有足夠的“柔性”，進而使工程人員可以開發“自動分配系統”，從而達到自動化處理突發事件的能力。目前此類系統主要有如下幾個方面的特征：各個子系統有較高的自律性，即在工程運行過程中能夠保持較高的獨立性;在執行總系統運行指令大的框架下，各個子系統都有一定的自主運行權，進而避免了在極端情況下出現大面積工程癱瘓的情況。

（2）全息系統化方向。所謂的“全息”是指工程指標全方位地展示和顯現，在目前基于機電一體化系統實現而成的全息化系統中，主要呈現出如下幾個方面的特征：全息化可以允許多個角度進行指令的執行，進而提高機械系統的適配性;全息化系統與智能化系統的融合深度較高，這已經成為行業內的主要發展趨勢之一;全息化系統的發展一定程度上還依賴于模糊技術、虛擬現實技術等。

（3）光電一體化方向。光電一體化作為機械電子工程中前沿交叉領域，其集合了機電一體化技術、光學技術、數字技術、機械工程技術等，目前該方向呈現出如下兩個方面的特征：光電一體化與能源設備系統、信息采集系統、設備傳感系統的融合深度較高;光電一體化模塊化的特征十分明顯，目前在機械接口、動力接口、電氣接口等領域已經較為成熟，進一步降低了該項技術的推廣和應用成本。

3 機電一體化系統在機械工程中的應用

（1）實現監控功能。鑒于目前機械化工程的復雜度較高，在工程中實行實時監控、全角度監控等多種監控模式為一體的監控機制對提高工程質量、保障工程安全都有著十分重要的現實意義。隨著機電一體化技術的不斷發展，該項技術已經廣泛地應用到了機械工程的監控環節中來。首先就目前行業現狀來看，主流的監控方向大致有如下幾個方面：機械作業監控、電子設備監控、機械運轉監控、突發事故檢測等。并且該技術可以實現在有突發狀況時進行事故預警和報警，以提醒工作人員對機械設備進行相應的處理，在特殊情況下，目前的機電一體化工程還可以自行完成較為簡單的故障處理。其次，傳統的機械工程普遍存在著故障源難以確定等問題，給工作人員故障分析和處理造成了很大的困難。但是在引入了機電一體化技術實現監控功能的工程中，相關技術可以幫助工作人員在最短的時間內即可對機械的故障進行檢查和維護，極大地降低了工程的運行成本，對提高工程效率也有著十分重要的意義。

（2）提高生產效率。傳統的機械工程中，對資源浪費的現象十分嚴重，尤其是在石油、化工等領域原始資源浪費問題已經成為制約行業發展的重要因素。但是在工程引入機電一體化系統以后，上述資源浪費現象將會有很大地改善。首先，目前主流的方式是通過機電一體化技術實現對工程資源的實時調節，在保證工程質量的前提下提高資源的利用率。其次，工程人員可以通過機電一體化對工程中的機械進行有機整合，從而達到提高生產效率的目的。例如在傳統的礦業工程中，由于受到人員素質、設備配置等方面的影響，導致行業生產率一直較為低下。但是在引入機電一體化系統之后，可以在礦業工程中實現產、運一體化，可以有效地降低極端天氣、設備故障等對工程帶來的影響，進而極大地提高工程的勞動生產率。最后，工程人員還可以立足機電一體化技術對現有的工程進行動態管理以強化設備的安全性，最終也會一定程度地提高工程生產效率。

（3）提升作業精度。在傳統的機械工程中，由于受到工程環境、設備質量等多種因素的限制，導致工程作業的精度一直較低，特別是在一些對精度要求較高的工程中，如何保障作業精度一直是此類行業的難題。但是隨著機電一體化技術的發展，尤其是以此技術為基礎實現而成的終端電子控制設備，可以極大地提高多種類型機械工程的作業精度，給此類工程的質量提供了強有力的保障。例如，在傳統的冶金、化工、發電等工程中，過濾設備的清洗一直是行業的難題，且清洗質量對作業的精度也有著較大的影響。但是基于機電一體化技術的自動清洗過濾器可以實現無間斷的過濾設備清洗，從而極大地提高了此類行業中機械工程的作業精度。再如傳統高精度稱重工作中，由于需要用到數字濾波和動態稱重等多種技術，使的稱重工作的成本較高且精度較低。但是通過機電一體化技術實現的數字模擬和現實模擬相結合的稱重模式，使得數據的獲取更具時效性和準確性，同時簡單的實現過程也使得高精度稱重的成本有了極大的降低。

（4）提高自動化水平。在目前機電一體化技術已經廣泛用于機械工程的大環境下，其中實現機械工程半自動化和全自動化已經成為行業發展的主流趨勢。例如在該方向上目前常見的技術應用有如下兩個方面：通過減少員工對工程環節的干預力度，盡最大可能地減少工程安全隱患;通過提高整個工程中的機械化水平，提高工程效率。

4 總結

機電一體化技術作為多種高新技術深度融合下的產物，其在機械工程中的應用方向越來越多樣化、應用的程度也越來越深化。在此背景下，客觀科學地歸納和分析機電一體化技術當前以及未來的應用方向，以方向為基礎深度挖掘技術應用的層面，對提高工程質量、促進社會經濟發展都有著現實的意義。

參考文獻：

[1]鄭維釗.機電一體化系統在機械工程中的實際應用[J].內燃機與配件，2019（06）.

[2]陳曉飛，陳思佳，謝志豐.機電一體化系統在機械工程中的有效應用[J].科技風，2017（12）.

[3]穆成昱.機電一體化系統在機械工程中的應用分析[J].內燃機與配件，2018（10）.