機電一體化與電子技術的發展研究

黃志堅

（浙江捷創智能技術有限公司，貴州 貴陽 550018）

0 引 言

近年來，科學技術日新月異，促進了機電一體化技術和電子技術的發展，推動了整個社會的不斷前進。機電一體化技術和電子技術在發展過程中逐漸呈現出有效結合的特征，使得電力產業開始朝著智能化、綠色化及模塊化方向發展，可滿足我國可持續發展規劃的要求，有利于提高相關機電設備的運行效率。鑒于此，系統思考和分析機電一體化與電子技術未來的發展勢態及其具體應用顯得尤為必要。

1 機電一體化的定義

所謂機電一體化技術，涵蓋了電子技術、信息化技術、機械化技術、傳感器技術及微電子技術等不同類型的技術，通過有效結合上述技術，以達到良好的應用效果。機電一體化技術設備可以運用于很多不同的行業領域。從以往有關理論方面的研究情況來看，它主要體現出一定的系統功能特征。通過針對各個構成部分加以系統分析，使得相關構成部分得到融合，從而有助于有序開展相關工作。依靠系統內的信息流動方式，可實現對微電子系統程序的科學管控，以便確保運動形式的科學性[1]。

2 機電一體化的發展勢態

2.1 發展勢態分析

從未來的發展勢態來看，國內機電一體化技術表現出智能化、綠色化及模塊化等多方面特征。比如，科學利用自動化管控技術、微電子技術的相關機電一體化產品，能夠達到智能化管控和操作技術效果，體現出一定的高效性。當機電一體化技術朝著模塊化方向生產后，加上統一化的生產規定，能夠保證機電一體化生產質量，提升生產效率。目前，機電一體化生產以落實我國相關節能減排政策作為主要目的，提高相關資源的利用率，有助于減輕帶給自然環境的污染，同時加大對綠色節能產品的開發力度，結合市場實際的需要情況，科學設計更加多樣化的節能型產品，以便達到機電設備和自然環境的共同發展[2]。

2.2 發展的行業領域說明

對于我國來說，機電一體化技術的發展以材料、性能和造型等不同領域作為主要的研究內容。從造型設計的角度而言，機電一體化產品不僅應該確保相應的性能和質量，而且應該通過不斷改進產品外觀造型，借助先進的機電一體化技術以滿足不同用戶的需要。從材料應用的角度來說，機電一體化技術在發展過程中涉及到智能、陶瓷、高分子等不同類型的材料，具有明顯的耐腐蝕和耐高溫特點。從性能創新的視角而言，依靠機電一體化產品能夠滿足市場中不同的需要，加大對產品各項功能的開發和創新力度，從而充分發揮機電一體化技術的作用[3]。

3 電子技術的發展趨勢

3.1 微型化趨勢

從未來發展的角度來看，電子產品的功能日益多元化，外形更加美觀，技術逐漸成熟，應用效果更加優良。尤其在電子產品的外觀形狀方面，呈現出微型化特征。同時，大規模集成電路與系統集成功能的發展速度越來越快，推進了電子產品朝著微型化方向發展，提供了一定的技術支持。目前，電子材料與鈦合金、塑料合金和鋁合金等眾多不同材料已經運用于相關的電子產品制造工作，使得電子產品的設計呈現出微型、輕薄特征。以滿足微型化為主要目的，能夠運用無引線的片狀器件。對比插裝元件，它具有體積小、重量輕的特征。通過應用先進的表面組裝技術，能夠進一步減小電子產品的實際體積[4]。

3.2 集成化特征

從未來的發展勢態來看，電子技術呈現出集成化特點。此過程中，企業管理模式表現出技術集成化特征。在微組裝技術、表面組裝技術快速發展的過程中，電子系統朝著集成化方向發展。運用微組裝技術，借助相關三維微型組件、超大規模集成電路等不同的元器件，采用多層混合組裝形式，可達到電子系統集成化的效果。其中，應用表面組裝技術，借助相關自動組裝設備，可以將無引線表面組裝元器件裝設進線路板內，以充分發揮集成電子系統的良好作用。

3.3 智能化趨勢

電子技術不僅污染較輕，而且損耗非常小，并且兼具了智能化、精度較高以及眾多功能等不同特點，實現了電子技術與計算機技術之間的密切結合，有效提高了相關機械設備的精密度。而制造微電子時，應該加大檢查車間中粉塵的數量與直徑、芯片材料的質量等工作力度，以便滿足相關規定。科學規劃電子電路時，可以應用先進的計算機技術與智能化技術，凸顯出仿真技術的功效，確保電路和印刷電路板規劃的科學性。為完善有關電子設備的功能，需要科學利用計算機技術和自動化控制技術，與相關精密設備結合運用，以增強有關電子設備的自動化能力[5]。可見，電子技術在未來發展過程中呈現出智能化趨勢。

3.4 綠色化特征

以未來的視角來看，綠色化屬于電子技術發展的一項重要特征。早在10年前，歐盟確定了在電器設備中存在有害物質，其中的鉛、多嗅聯苯等眾多有害物質含量均超出相關標準。對于國內來說，在2006年便落實了有關電子產品污染管控的規定，其中細化了已經報廢的電子電氣設備的回收和相關環境方面的規定。此外，依靠此項措施的有效落實，提升了有關電子產品相應的入門門檻。

3.5 微機電趨勢

通常，電子產品易于被自身構造與周邊環境因素所干擾，且無論是運輸、存儲還是生產、應用等，均易產生相應的安全隱患。比如，電子產品碰到糟糕的天氣、產生搖擺與碰撞以及震動等不同情況時，必然會干擾到實際的工作性能和使用年限。而微機電系統在相關電子設備中得到了大范圍運用，有助于增強電子產品在抵抗惡劣天氣環境方面的能力[6]。

4 機電一體化技術的具體應用

本次研究將數控激光雕刻機設備當作主要載體，運用軟件編程、CAD/CAM、運動管控與電氣設計、數控編程和電機驅動等技術，開展數控機械設計創新。這個過程中，需要科學利用機電一體化技術。數控激光雕刻機設備運行應用了很多機電一體化技術，實現了軟、硬件信息化技術和相關制造技術的有效結合。

4.1 整體的設計方案

數控激光雕刻機設備屬于十分常見的機電一體化類型產品，主要涵蓋機械部分、電氣部分、軟硬件部分及計算機控制等不同構成部分，具體見圖1，旨在達到對球面進行激光雕刻的目的。

圖1 雕刻機構成框架圖

4.2 機械部分的合理設計說明

結合對球面進行激光雕刻的因素，合理選用直導軌和旋轉導軌，數量分別為2個和1個。通過明確相應的基礎尺寸，借助常用的三維設計軟件Pro/E，完成最初的設計任務，并實施有效的干涉檢查工作，同時要細致校核其中重要的零件。科學設計后，形成的效果見圖2。

圖2 雕刻機設備運行圖

4.3 電氣部分的科學設計分析

進行電氣部分科學設計的過程中，包含了下述幾個不同方面的功能：

（1）交流伺服系統的有效控制功能，涵蓋了對上電、下電以及使能的有效控制；

（2）軸流風機設備的有效控制功能；

（3）急停鍵的有效控制功能。

詳情如圖3所示。

圖3 電氣控制部分圖

4.4 硬件部分的科學設計說明

此數控系統能夠有效控制電機與激光器等裝置，具體的硬件功能見圖4。

圖4 硬件構成圖

4.5 相關功能的實現

通過硬件與軟件之間的聯調處理，可以完成對數控激光雕刻機設備的雕刻任務，具體的雕刻產品見圖5。

圖5 雕刻產品圖

5 結 論

系統分析與思考機電一體化與電子技術未來的發展勢態及其具體應用十分必要，具有一定的研究意義和實施價值。本文通過闡釋機電一體化的定義，說明了機電一體化未來的發展勢態，指出了電子技術的發展趨勢，并分析了機電一體化技術的具體應用情況，包括整體的設計方案、機械部分的合理設計說明、電氣部分的科學設計分析、硬件部分的科學設計說明以及相關功能的實現，以增強機電一體化技術和電子技術應用的實際效果，促進機電一體化技術和電子技術的不斷發展與進步。