谈机电一体化技术的发展趋势

来源 :科学之友·下旬刊 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zel1988
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:机电一体化技术是跨学科技术,近年来发展迅速,其发展趋势是光机电一体化、柔性化、智能化、仿生物系统化、微型化。
  关键词:机电一体化技术;信息技术;发展趋势
  中图分类号:TH-39 文献标识码:A 文章编号:1000-8136(2011)12-0021-02
  
  机电一体化技术是面向应用的跨学科的技术,它是机械技术、微电子技术、信息技术和控制技术等有机融合、相互渗透的结果。今天机电一体化技术发展飞速,机电一体化产品的更新日新月异。
  1机电一体化技术的发展历程
  “机电一体化”这个词是日本安川电机公司在20世纪60年代末作商业注册时最先创用的。当时及70年代,人们一直把机电一体化看作是机械与电子的结合。国内早期将“机电一体化技术”与“机械电子学”并用,近年来“机电一体化”更为流行使用。
  20世纪80年代,信息技术崭露头角。微处理机的性能提高,为更高级的机电一体化产品所采用,典型的机电一体化产品如数控机床、工业机器人和汽车的电子控制系统等。微机作为关键技术引入了飞行器系统后,使机械——电子系统在高度控制、排气控制、振动控制和保险气袋等方面获得广泛应用。
  进入20世纪90年代,通信技术进入了机电一体化,机器可像机器人系统那样遥控,和虚拟现实多媒体等技术紧密联系的计算机控制的网络化机电一体化日益普及。有些机电一体化机械可两用,有的在性能上更是多用途的,尤其是微传感器和执行器技术的发展,半导体技术以光刻为基础的方法以及和传统机电一体化微型化方法的结合,开创了以精密工程和系统集成为特点的机电一体化新分支“微机电一体化”。虽然微加工方法尚未成熟,但将逐渐成为集成控制系统的一个组成部分。之后,机电一体化随着自动化技术的发展而日益发展,稳步进入了21世纪。
  2典型机电一体化产品的发展趋势
  2.1数控机床
  目前我国是全世界机床拥有量最多的国家(近320万台),但数控机床只占约5%,且大多数是普通数控(发达国家数控机床占10%)。近些年来数控机床为适应加工技术的发展,在以下几个技术领域都有巨大进步:
  2.1.1高速化
  由于高速加工技术普及,机床普遍提高了各方面的速度。车床主轴转速由3 000~4 000 r/min提高到8 000~10 000 r/min;铣床和加工中心主轴转速由4 000~8 000 r/min提高到12 000~40 000 r/min以上;快速移动速度由过去的10~20 m/min提高到48 m/min、60 m/mni、80 m/min、120 m/min;在提高速度的同时要求提高运动部件起动的加速度,由过去一般机床的0.5 G(重力加速度)提高到1.5~2 G,最高可达15 G;直线电机在机床上开始使用,主轴上大量采用内装式主轴电机。
  2.1.2高精度化
  数控机床的定位精度已由一般的0.01~0.02 mm提高到0.008左右;亚微米级机床达到0.0005 mm左右;纳米级机床达到0.005~0.01 um;最小分辨率为1 nm(0.000001 mm)的数控系统和机床已问世。
  2.1.3复合加工,新结构机床大量出现
  如5轴5面体复合加工机床,5轴5联动加工各类异形零件。同时派生出各种新颖的机床结构,包括6轴虚拟轴机床、串并联绞链机床等,采用特殊机械结构,数控的特殊运算方式,特殊编程要求。
  2.1.4使用各种高效特殊功能的刀具使数控机床“如虎添翼”
  如内冷转头由于使高压冷却液直接冷却转头切削刃和排除切屑,在转深孔时大大提高效率。加工刚件切削速度能达1 000 m/min,加工铝件能达5 000 m/min。
  2.1.5数控机床的开放性和联网管理
  数控机床的开放性和联网管理已是使用数控机床的基本要求,它不仅是提高数控机床开动率、生产率的必要手段,而且是企业合理化、最佳化利用这些制造手段的方法。因此,计算机集成制造、网络制造、异地诊断、虚拟制造、并行工程等等各种新技术都在数控机床基础上发展起来,这必然成为21世纪制造业发展的一个主要潮流。
  2.2自动机与自动生产线
  在国民经济生产和生活中广泛使用的各种自动机械、自动生产线及各种自动化设备,是当前机电一体化技术应用的又一具体体现。如各种高速香烟生产线、各种印刷包装生产线、邮政信函自动分捡处理生产线、易拉罐自动生产线、FEBOPP型三层共挤双向拉伸聚丙烯薄膜生产线等等,这些自动机或生产线中广泛应用了现代电子技术与传感技术,如可编程序控制器、变频调速器、人机界面控制装置与光电控制系统等。我国的自动机与生产线产品的水平,比10多年前跃升了一大步,其技术水平已达到或超过发达国家20世纪80年代后期的水平。使用这些自动机和生产线的企业越来越多,对维护和管理这些设备的相关人员的需求也越来越多。
  3机电一体化技术的发展趋势
  以微电子技术、软件技术、计算机技术及通信技术为核心而引发的数字化、网络化、综合化、个性化信息技术革命,不仅深刻地影响着全球的科技、经济、社会和军事的发展,而且也深刻地影响着机电一体化的发展趋势。专家预测,机电一体化技术将向以下几个方向发展:
  3.1光机电一体化方向
  一般机电一体化系统是由传感系统、能源(动力)系统、信息处理系统、机械结构等部件组成。引进光学技术,利用光学技术的先天特点,就能有效地改进机电一体化系统的传感系统、能源系统和信息处理系统。
  3.2柔性化方向
  未来机电一体化产品,控制和执行系统有足够的“冗余度”,有较强的“柔性”,能较好地应付突发事件,被设计成“自律分配系统”。在这一系统中,各子系统是相互独立工作的,子系统为总系统服务,同时具有本身的“自律性”,可根据不同环境条件做出不同反应。其特点是子系统可产生本身的信息并附加所给信息,在总的前提下,具有“行动”是可以改变的。这样,既明显地增加了系统的能力(柔性),又不因某一子系统的故障而影响整个系统。
  3.3智能化方向
  今后的机电一体化产品“全息”特征越来越明显,智能化水平越来越高。这主要得益于模糊技术与信息技术(尤其是软件及芯片技术)的发展。
  3.4仿生物系统化方向
  今后的机电一体化装置对信息的依赖性很大,并且往往在结构上处于“静态”时不稳定,但在动态(工作)时却是稳定的。这有点类似于活的生物:当控制系统(大脑)停止工作时,生物便“死亡”,而当控制系统(大脑)工作时,生物就很有活力。就目前情况看,机电一体化产品虽然有仿生物系统化方向发展的趋势,但还有一段很漫长的道路要走。
  3.5微型化方向
  目前,利用半导体器件制造过程中的蚀刻技术,在实验室中已制造出亚微米级的机械元件。当这一成果用于实际产品时,就没有必要再区分机械部分和控制器部分了。那时,机械和电子完全可以“融合”机体,执行结构、传感器、CPU等可集成在一起,体积很小,并组成一种自律元件。这种微型化是机电一体化的重要发展方向。
  
  On the Development Trend of Mechatronics Technology
  Jiang Xin
  Abstract: Mechatronics is an interdisciplinary technology which developes rapidly in recent years. The development trend is optical and electrical integration, flexibility, intelligence, bionic systematic and miniaturization.
  Key words: mechatronics technology; information technology; development trend
其他文献
文章结合我国近年引进的新型仪器和设备在大型结构扭曲变形后几何尺寸及形位公差的检测应用,对水利水电工程永久设备安全检测鉴定技术做了详细的介绍,以期与同行专家共同交流
计算能力的培养是小学数学教学的重要任务.它在小学数学中的作用显而易见,就拿一张100分的试卷,计算就占10分左右,还不包括综合运算.因此,通过我的教学实践经验,从学生的实际
技术管理是项目部日常管理之一,对工程项目施工过程有重要影响,技术管理的成效直接影响到工程项目的进度、质量、成本控制等方面.本文从不同施工阶段技术管理的内容出发,阐述
TCS为工艺控制系统的缩写(Technological Controller System),是CSP连铸机的控制核心,属于西马克专利系统,其主要由MLC、HMO、HAS、BUA、WSA、TMC六个模块组成.文章主要介绍T
华尔街日报据4月27日刊文表示,总部位于瑞士的国际清算银行的数据,截至2014年底,加上银团贷款,油气行业的借贷总规模上升至2.5万亿美元;2006年底未偿债务为1万亿美元。该行警
期刊
创新是民族进步的灵魂,创新是企业党建工作活力的源泉。作为现代企业的党组织在企业不断深化改革的新形势下,如何进一步加大党建工作创新力度,用创新的精神研究新问题,探索新方法
在发达国家,除了美国之外,其他国家的二板市场成功的很少。大部分国家的二板市场不成功,我们更不可能成功,为什么呢?二板市场属于直接融资,在所有资金成本中,二板市场的成本
摘要:为了保证行驶记录仪稳定可靠工作,需要对其供电电源进行特别设计,以保证输出电源为+5 V和+3.3 V恒压。文章从分析影响车载电源供电质量的因素入手,与线性电源作比较,选择了开关电源供电模式,采用LM2576电源模块,考虑电源反接和过压因素,设计了汽车行驶记录仪的电源。  关键词:汽车行驶记录仪;电源;LM2576  中图分类号:U463.7文献标识码:A 文章编号:1000-8136(201
随着影像学技术的进步及人群健康查体意识的提高,无症状的胰腺囊性病变患者逐渐增多.胰腺囊性病变主要包括浆液性囊腺瘤(SCA)、黏液性囊腺瘤(MCA)、胰腺假性囊肿、潴留囊肿、
在汽轮机组的多种故障中,汽轮机组的异常振动可以算是较为复杂的故障之一。文章针对神华陕西国华锦界能源有限责任公司#1机组汽轮机振动偏大的问题,分析了火电厂汽轮机异常振