浅析机电一体化技术应用与发展

来源 :网络导报·在线教育 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wzy1023
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
  摘 要 机电一体化技术指的是机械、电子、计算机和自动控制技术相结合,这项技术目前被广泛应用于各大行业,机电一体化技术具有提高产品性能、提高产品的制造水平等优点。笔者对机电一体化从技术的概论、基本结构要素、技术优点、发展阶段、具体应用到发展趋势及对社会的影响几个方面全面、细致的对机电一体化技术做了简述。
  关键字 机电一体化 应用 发展趋势
  一、机电一体化概论
  机电一体化技术是建立在机械技术、微电子技术、计算机与信息技术、传感器与检测技术、自动控制技术、电力电子技术、驱动技术以及系统总体技术等高新技术群体基础之上的一种高新技术,是包括技术基础,技术原理在内的、使机电一体化产品或系统得以实现、使用和发展的技术。
  随着生产和技术的发展,在以机械、电子技术为主的多门技术学科相互渗透、相互结合过程中逐渐形成和发展起来的一门新兴边缘技术学科。它包含机电一体化技术和机电一体化产品两方面的内容。机电一体化技术顺应了当今科学技术发展的规律,显示了强大的生命力。机电一体化将机械与电子技术融为一体,使物流、能流、信息流融为一体。计算机技术与液压控制有机结合,实现了液压支架定压双向邻架或成组自动移架,避免对顶板和支架产生冲击载荷。此外,引进的工作面供电设备采用了微机控制技术,实现故障查询、闭锁、先导保护和控制功能,也是一种典型的机电一体化产品。煤矿运输设备的机电一体化进程也十分迅速,近几年来,引进的电液控制软启动在带式输送机上的应用达到很高水平,它利用计算机与液压技术相结合,不仅具有良好的启动、停车、调速和功率平衡等功能,而且能监测设备各部分的工况,对不正常状态进行保护,显示故障类型。矿井提升机是煤矿实现机电一体化水平最高的大型设备,全数字化交、直流提升机,尤其是内装式提升机从结构上将滚筒和驱动合为一个整体,机械结构大大简化。
  二、机电一体化基本结构要素
  (一)机械本体部分
  机械本体就像人体的身躯骨架,它是系统所有功能元素的机械支持结构包括机身框架机械连接等。
  (二)动力部分
  动力部分与人体内脏产生能量去维持生命运动一样为系统提供能量和动力功能,驱动执行机构使系统按照控制要求正常运行。
  (三)传感部分
  传感部分就像人的眼鼻耳口等感觉器官,将系统运行中所需要的本身和外界环境的各种参数及状态进行检测变成可识别的信号传输到信息处理单元,经过分析处理后产生相应的控制信息;其功能一般由专门的传感器和仪器仪表完成。
  (四)执行部分
  执行部分如同人的四肢由大脑支配完成各项工作任务一样,根据控制信息和指令完成各种动作和功能;执行机构是运动部件一般采用机械电磁电液等机构。
  (五)控制及信息处理部分
  控制及信息处理部分犹如人的大脑指挥和控制全身运动并能记忆思考和判断问题一样,将来自各传感器的检测信息集中存储分析加工并根据信息处理的结果按照一定的程序和节奏发出相应的指令控制整个系统有目的的运行;它一般由计算机可编程序控制器数控装置以及逻辑电路A/D与D/A转换I/O输入输出接口和计算机外部设备等组成。
  三、机电一体化技术优点
  (一)高安全性能
  机电一体化产品在很多领域具有较强的功能,其中包括有监视、报警、自动保护等方面工作中发生一些电力故障的时候,机电一体化产品能够自动启动保护措施,使人和设备的损害降到最低,提高了使用设备的安全性能。
  (二)高生产能力
  机电一体化产品自动处理信息和自动控制能力很强,在控制和检测方面的灵敏度和精度等都很高。机电一体化产品有自身的控制系统,通过启动这个系统可以使机械执行机构按照设计的要求完成动作,可以保证工作完成的质量和产品的高合格率。机电一体化产品的生产能力也随着自动化的成功实现得以提高。
  (三)高使用性能
  机电一体化产品采用了数字显示和程序控制,这使得手柄和按钮的数量得到很大程度的减少,方便了操作过程。机电一体化产品可以重复大量的动作,更先进的产品还能够筛选工作程序。
  (四)高适用范围
  机电一体化产品具有复合技术和功能不具有单技术、单功能的局限性,这使得机电体化产品的功能得到很大提高,也深化了自动化的程度。机电一体化产品具有的自动和智能功能可以轻松应对用户的需求。
  (五)高可靠运维
  程度的控制可以对安装调试机电一体化产品,在其控制系统中输人控制程序就可以对产品进行调控了,这样就不用改变产品的零件或者哪一个部件了。机电一体化产品还能够对工作中的故障自动进行检验和监视等,并且可以自动采取应对措施。工作对象不同时,具有存储功能的机电一体化产品可以根据存储的执行程序自动工作。
  四、机电—体化的发展阶段
  机电一体化的发展20世纪60年代以前为第一阶段,这一阶段称为初级阶段。在这一时期,人们自觉不自觉地利用电于技术的初步成果来完善机械产品的性能。特别是在第二次世界大战期间,战争刺激了机械产品与电子技术的结合,这些机电结合的军用技术,战后转为民用,对战后经济的恢复起了积极的作用。那时研制和开发从总体上看还处于自发状态。由于当时电子技术的发展尚未达到一定水平,机械拄术与电子技术的结合还不可广泛和深入发展,已经开发的产品也无法大推广。20世纪70至80年代为第二阶段,可称为蓬勃发展阶段。这一时期,计算机技术、控制技术、通信技术的发展,为机电一体化的发展奠定了技术基础。大规模、超大规模集成电路和微型计算机的迅猛发展,为机电一体化的发展提供了充分的物质基础。20世纪90年代后期,开始了机电一体化技术向智能化方向迈进的新阶段,机电一体化深入发展时期。一方面光学、通信技术等进入了机电一体化,微细加工技术也在机电一体化中崭露头脚,出现了光机电一体化、微机电一体化等新分支;另一方面对机电一体化系统的建设、分析和集成方法,机电一体化的学科体系和发展趋势都进行了深入研究,同时,由于人工智能技术、神经网络技术及光纤技术等领域取得的巨大进步,为机电一体化技术开辟了发展的广阔天地。这些研究,将促使机电一体化进一步建立完整的基础和逐步形成完整的科学体系。我国是从20世纪80年代初才开始在这方面研究和应用,经过十多年的发展取得了重大进展,但从总体上看,离国民经济对先进技术的要求还有相当距离。   五、机电一体化技术的应用
  (一)现代机械制造业的应用
  传统机械制造业是建立在规模经济的基础上,靠企业规模、生产批量、产品结构和重复性来获得竞争优势的,它强调资源的有效利用,以低成本获得高质量和高效率,其生产盈利是靠机器取代人力,靠复杂的专业加工取代人的技能来获取的。先进的机械制造业是以信息为主导,采用先进生产模式、先进制造系统、先进制造技术和先进组织管理形式的全新的机械制造业,其特征是全球化、网络化、虚拟化、智能化以及环保协调的绿色制造。现代制造业集成了现代科学技术的发展,充分利用电子计算机技术,使制造技术提高到新的高度。近年来.制造工程领域的新技术相继诞生。如计算机数字控制、现代集成制造系统、柔性制造技术、敏捷制造、虚拟制造、并行工程等。
  (二)在饮料行业中的应用
  机电一体化技术是当今发展最快、应用前景最为广泛的技术之一。机电一体化技术在食品、饮料包装机械的开发、设计和制造过程中的应用。不仅使单机的自动化程度大大提高.而且使整条包装生产线的自动化控制水平、生产能力得到很大提高,使其竞争能力远远超过传统的机械控制的同类设备。可以大大改善食品饮料包装生产设备产品的质量,提高其国内、国际竞争能力。
  (三)计算机集成制造系统(CIMS)
  CIMS的实现不是现有各分散系统的简单组合,而是全局动态最优综合,它打破原有部门之间的界线,以制造为基干来控制物流和信息流实现。从经营决策产品开发、生产准备、生产实验到生产经营管理的有机结合,企业集成度的提高可以使各种生产要素之间的配置得到更好的优化,各种生产要素的潜力可以得到更大的发挥。
  (四)工业机器人
  第1代机器人,它们只能根据示教进行重复运动对工作环境和作业对象的变化缺乏适应性和灵活性。第2代机器人带有各种先进的传感元件能获取作业环境和操作对象的简单信息,通过计算机处理分析做出一定的判断,对动作进行反馈控制表现出低级智能,开始走向实用化。第3代机器人即智能机器人具有多种感知功能,可进行复杂的逻辑思维判断和决策在作业环境中独立行动与第4代计算机关系密切。
  六、机电一体化发展趋势
  (一)智能化发展
  自动化就是设计时已按需要输入特定功能的程序,使用时只需要人们起动后就能定时或行程中自动感应信号就能自动完成整个加工或生产程序。智能化要求机电产品有一定的智能,使它具有类似人的逻辑思考、判断推理、自主决策等能力。
  (二)人性化发展
  机电一体化产品要有完善的功能,色彩、造型等方面与环境也要协调,让人们在使用中感到更简单、更方便、更自然、更接近人们的生活习惯。所以机电一体化产品人性化是必然发展方向。
  (三)数字化发展
  微控制器和接口技术的发展为机电产品数字化奠定了基础,如不断发展的数控机床和机器人;计算机网络的迅速崛起也为数字化设计、控制技术和制造技术铺平了道路,如虚拟设计、计算机集成制造等。数字化要求机电一体化产品的软件具有环保性、高可靠性、通用性、易操作性、可维护性、自诊断能力以及友好人机对话界面。
  (四)网络系统化发展
  机电一体化产品必须朝网络化方向发展。网络技术的兴起普及和飞速发展,促使网络的
  各种远程控制和监视技术兴起实现。系统化的表现特征之一就是系统体系结构进一步采用开放式和模式化的总线结构。系统可以灵活组态,进行任意剪裁和组合,同时寻求实现多子系统协调控制和综合管理。
  (五)绿色自源化发展
  在物质极大丰富的同时也出现乱开乱伐资源和资源浪费的现象,带来了资源减少、生态环境恶化的严重后果。自源化是指机电一体化产品自身带有能源,运动的机电一体化产品在许多场合没有电源就无法使用电能,自带动力源具有独特的优越性。
  (六)微型模块化发展
  微机电系统是指可批量制作的,集微型机构、微型传感器、微型执行器以及信号处理器和控制电路,直至接口、通信和电源等于一体的微型器件和系统。它们具有耗能少、体积小、运动灵活,在生物医疗、信息等方面有很大的优势。机电一体化产品种类和生产厂家繁多,研制和开发具有标准机械接口、动力接口、环境接口的机电一体化产品单元模块是一项复杂而具有远大前途的工作。研制有集减速单元、变频调速电机一体的动力驱动单元;有视觉、有图像处理、有识别能一体化、控制单元、有测距功能的机电一体控制单元等。
  七、对社会的影响
  (一)加快机电工业赶超国际水平的步伐
  我国机械制造工此和装备工业的总体水平与国外相比差距明显,主要机械产品中达到当代世界先进水平的所占比例很小,产品结构不能满足市场需求变化。一些低档次普通机电产品严重积压,生产能力过剩,而市场急需的机电一体化技术装备和产品严重短缺,不得不长期依赖进口。机电一体化技术产业以其特有的技术带动性、融合性和广泛适用性成为高新技术产业中的主导产业,将成为新世纪经济发展的重要支柱。当今世界各国制造业广泛采用数控技术,以提高制造能力和水平,提高对动态多变市场约适应能力和竞争能力。大力发展以数控技术为核心的先进制造技术已成为世界各发达国家加速经济发展、提高综合国力和国家地位的重要途径。
  (二)加速改善我国的出口产品结构
  加入WTO后,国内市场的“保护围墙”被拆掉,发达国家首先输人的就是这些深加工、精加工,高附加值的高新技术机电产品,如计算机、录像机、复印机、汽车,摩托车、数控机床、广播电视设备,通信设备、自动化精密印刷机械、精密加工机械,工业用各种控制仪表、自动化仪表、照相机等。从我国机电行业的现状看,正在兴起的确新技术产品具备与国外同类先进产品抗衡的能力。用机电一体化技术提高机械制造、电器设备,轻工、纺织等行业的素质,可以生产出质置优良,品种多样的产品投放国际市场,机电一体化产品知识密集、技术密集,在国际市场上具有较强的竞争力,创汇效益高。
  (三)增强企业的生产经营能力
  机电一体化以其本身特有的技术优势迅速改变现代制造生产的产品结构和生产装备结构,促进经营管理体制发生根本性的变化,使生产方式具有柔性。机电一体化产品的技术经济效益显著。机电一体化的生产装备易于根据市场需求组织和改变产品生产,缩短新产品开发和生产周期。降低能耗和生产成本,使企业增强生产经营的竞争能力。
  参考文献:
  [1]范文蕊,郭颖慧.机电一体化应用对社会发展的影响[J].科技资讯.2010(21).
  [2]康存丽,杨保群.机电一体化技术发展及应用简介[M].微电机.2009,42(8).
  [3]代曾兰.机电一体化技术的应用探析[M].中国新技术新产品.2012(2).
  [4]章浩,张西良,周士冲.机电一体化技术的发展与应用[M].农机化研究.2006(7).
其他文献
摘 要 本文通过对一节阅读课的教学设计进行分析,强调了在英语教学中,教师应该通过体验、实践、参与、探究和合作等方式,使学生发现语言的规律,逐步掌握语言知识和技能。  关键词 教学设计 英语阅读课 教材  一、设计简述  本节是阅读课,按照英语新课程标准提倡的“强调学生学习过程,倡导体验参与”的基本理论来进行教学设计。各环节注重语言学习的过程,通过任务型教学设计等强调学习过程的语言教学途径
期刊
探究式教学是学生在教师的指导下,从自然、社会和生活中选择和确定专题进行探究,并在探究的过程中主动地获取知识,应用知识解决问题的教学方式。设置探究式教学的目的在于改变学生以单纯地接受教师传授知识为主的教学方式,为学生构建开放性的学习环境,  探究式教学是学生在教师的指导下,从自然、社会和生活中选择和确定专题进行探究,并在探究的过程中主动地获取知识,应用知识解决问题的教学方式。设置探究式教学的目的在于
期刊
第五次人口普查结果显示:0—14岁儿童占总人口的22.59%,并且呈不断下降的趋势。可见,儿童教育在未来几年内将会占着及其重要的地位。学校在这样的环境下,肩负的就不只是教授孩子知识这一单一的内容了,所以就出现了“德智体全面发展”的口号。而这三方面,孩子们唯独在“体”上相对较弱,这也是为什么进行这个课题的原因。  一、体育教育现状分析  学校的体育教学的主要目的就是提高孩子们的体质,能让孩子们在疲劳
期刊
摘 要 本文对中等职业学校电气运行与控制专业教学模式和教学方法进行了探讨和思考。本专业作为一门专业性、动手操作性、逻辑性较强的专业,采用以往的传统的教学模式已经无法提高教学质量和现代化企业的需求。面对这些凸显的问题,电气运行与控制应该放弃传统的教学模式,采用适应中职学生发展的教学模式和教学手段从而培养出一批符合现代化企业所需的实用技能型人才。因此,本文就针对本专业在教学模式和教学手段以及评价方
期刊
摘 要 本文针对新课改的要求,就实现“学习方式的转变”的任务,阐述了如何将传统课堂教学策略转变为具有创新的意义的高效课堂教学策略。  关键词 学生为主 先学后教 当堂训练 个性教学 合作学习  在新课改所倡导的“自主、合作、探究”课堂教学主方式下,要实现“学习方式的转变”这一课改的主要任务,就必须将 “教师为主、先教后学、课后训练、集体教学、个体学习”的传统课堂教学策略转变为“学生
期刊
摘 要 当前基于新课程理念一系列教学活动中,教学理念被视为:课堂教学的灵魂,而教学设计被视为:课堂教学的生命。因为成功的教学设计是提升和优化教学效果的保障!因此,在新课程理念下,体育教学的创新设计不仅仅是知识的传递、师生的交流,更是学生获得知识以及创造性解决问题和适应将来能力的根本体现。  关键词 新课程理念 体育教学 创新设计 策略研究  体育创新教学的设计应坚持“以学生发展为根本”的
期刊
摘 要 论述了通过选用优良品种、适宜的区域布局、抓住节令,要做好播种前的准备工作,适时早播,规范化种植,宽窄行单株定向栽培,大豆套玉米,地膜覆盖栽培,育苗移栽,加强管理,科学施肥,加强中耕管理及病虫害防治,把农业科技真正落实到玉米生产上来,提高玉米单产,使农民增收。  关键词 夏玉米 高产栽培 病虫害防治    安龙县地处云贵高原区,政府所在地海拔3200米左右,人口分布在海拔 1850
期刊
摘 要 文章主要论述了单片机技术在传感器设计中的应用以及对其发展的影响。重点指出传感器本身的稳定性应该放在研究工作的首位,单片机技术和传感器相结合,改善了传感器本身抗干扰能力和促进了传感器本身的智能化与标准化等。  关键词 单片机技术 传感器 稳定性  从传感器的设计出发,要尽可能提高传感器本身的性能,严格控制其生产的各个环节,以实现小型化、高性能、标准化输出的目标。但是,随着计算机和微
期刊
摘 要 经济的繁荣加速了城市化的步伐,同时带动了市政建设快速发展,作为城市形象窗口的景观照明、道路照明建设和管理也得到了前所未有的大发展。路灯电缆线路的敷设工艺技术也由原来的架空方式转为地埋方式,但是,路灯电缆敷设技术的提高却无法预防照明电缆的频繁被盗或损坏。因此,在电缆敷设施工的同时选择理想的防盗装置尤为重要  关键词 路灯 地埋电缆 理想的防盗装置  一、地埋电缆敷设工艺  随着城市
期刊
摘 要 在目前的高校中,根据国家要求和教学实际,均开展了思想政治理论教学课程。从目前的我国整体教育环境和高校的教学目的来看,高校思想政治理论教育有着必要性和紧迫性。但是在高校开展思想政治理论课程教学过程中我们发现,由于思想政治理论性较强,并且老师在课堂教学中不注重方式方法的灵活选择,因而造成了学生在课堂中对思想政治理论知识接受效果不好,使思想政治理论课堂教学气氛沉闷,学生感觉枯燥,因此,我们必须
期刊