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        機電工程技術(shù)及一體化發(fā)展趨勢

        2019-10-21 21:49:29司振濤
        名城繪 2019年6期
        關(guān)鍵詞:一體化

        司振濤

        摘要:機電工程技術(shù)通常是指機械與電氣控制工程結(jié)合,研究機械設(shè)備及其電力驅(qū)動與控制的方法。從20世紀中葉以來,隨著微電子科學(xué)技術(shù)的發(fā)展及其廣泛應(yīng)用,人類進入了電子時代、計算機時代。半導(dǎo)體大規(guī)模集成電路的出現(xiàn),促進了微電子科學(xué)技術(shù)和計算機技術(shù)向機械工業(yè)滲透,由此產(chǎn)生了機械電子工程。計算機控制和電子控制已經(jīng)成為當前實現(xiàn)機械控制的主要方式,在這種形勢下,機電一體化技術(shù)開始出現(xiàn)在人們的視野中,并發(fā)展得越來越快。它從根本上改變了機械制造業(yè)的面貌,提高了機電產(chǎn)品在國際市場上的競爭能力。本文將以機電一體化技術(shù)為主題展開探討,揭示其發(fā)展趨勢,因此具有一定的現(xiàn)實意義和指導(dǎo)意義。

        關(guān)鍵詞:機電工程;一體化;電氣

        1 機電一體化的優(yōu)越性

        1.1 使用安全性和可靠性提高。機電一體化產(chǎn)品一般都具有自動監(jiān)視、報警、自動診斷、自動保護等功能。在工作過程中,遇到過載、過壓、過流、短路等電力故障時,能自動采取保護措施,避免和減少人身和設(shè)備事故,顯著提高設(shè)備的使用安全性。

        1.2 生產(chǎn)能力和工作質(zhì)量提高。機電一體化產(chǎn)品大都具有信息自動處理和自動控制功能,其控制和檢測的靈敏度、精度以及范圍都有很大程度的提高,通過自動控制系統(tǒng)可精確地保證機械的執(zhí)行機構(gòu)按照設(shè)計的要求完成預(yù)定的動作,使之不受機械操作者主觀因素的影響,從而實現(xiàn)最佳操作,保證最佳的工作質(zhì)量和產(chǎn)品的合格率。

        1.3 使用性能改善。機電一體化產(chǎn)品普遍采用程序控制和數(shù)字顯示,操作按鈕和手柄數(shù)量顯著減少,使得操作大大簡化并且方便、簡單。機電一體化產(chǎn)品的工作過程根據(jù)預(yù)設(shè)的程序逐步由電子控制系統(tǒng)指揮實現(xiàn),系統(tǒng)可重復(fù)實現(xiàn)全部動作。

        1.4 具有復(fù)合功能并且適用面廣。機電一體化產(chǎn)品跳出了機電產(chǎn)品的單技術(shù)和單功能限制,具有復(fù)合技術(shù)和復(fù)合功能,使產(chǎn)品的功能水平和自動化程度大大提高。

        1.5 調(diào)整和維護方便。機電一體化產(chǎn)品在安裝調(diào)試時,可通過改變控制程序來實現(xiàn)工作方式的改變,以適應(yīng)不同用戶對象的需要以及現(xiàn)場參數(shù)變化的需要。機電一體化產(chǎn)品的自動化檢驗和自動監(jiān)視功能可對工作過程中出現(xiàn)的故障自動采取措施,使工作恢復(fù)正常。

        2 機電一體化的核心工程技術(shù)

        2.1 機械本體工程技術(shù)。機械本體必須從改善性能、減輕質(zhì)量和提高精度等幾方面考慮?,F(xiàn)代機械產(chǎn)品一般都是以鋼鐵材料為主,為了減輕質(zhì)量除了在結(jié)構(gòu)上加以改進,還應(yīng)考慮利用非金屬復(fù)合材料。只有機械本體減輕了重量,才有可能實現(xiàn)驅(qū)動系統(tǒng)的小型化,進而在控制方面改善快速響應(yīng)特性,減少能量消耗,提高效率。

        2.2 傳感工程技術(shù)。傳感器的問題集中在提高可靠性、靈敏度和精確度方面,提高可靠性與防干擾有著直接的關(guān)系。為了避免電干擾,目前有采用光纖電纜傳感器的趨勢。

        2.3 信息處理工程技術(shù)。機電一體化與微電子學(xué)的顯著進步、信息處理設(shè)備(特別是微型計算機)的普及應(yīng)用緊密相連。為進一步發(fā)展機電一體化,必須提高信息處理設(shè)備的可靠性,包括模/數(shù)轉(zhuǎn)換設(shè)備的可靠性和分時處理的輸入輸出的可靠性,進而提高處理速度,并解決抗干擾及標準化問題。

        2.4 驅(qū)動工程技術(shù)。電機作為驅(qū)動機構(gòu)已被廣泛采用,但在快速響應(yīng)和效率等方面還存在一些問題。目前,正在積極發(fā)展內(nèi)部裝有編碼器的電機以及控制專用組件-傳感器-電機三位一體的伺服驅(qū)動單元。

        2.5 接口工程技術(shù)。為了與計算機進行通信,必須使數(shù)據(jù)傳遞的格式標準化、規(guī)格化。接口采用同一標準規(guī)格不僅有利于信息傳遞和維修,而且可以簡化設(shè)計。目前,工程技術(shù)人員正致力于開發(fā)低成本、高速串行的接口,來解決信號電纜非接觸化、光導(dǎo)纖維以及光藕器的大容量化、小型化、標準化等問題。

        2.6 軟件工程技術(shù)。軟件與硬件必須協(xié)調(diào)一致地發(fā)展。為了減少軟件的研制成本,提高生產(chǎn)維修的效率,要逐步推行軟件標準化,包括程序標準化、程序模塊化、軟件程序的固化、推行軟件工程等。

        3 機電一體化技術(shù)發(fā)展趨勢

        3.1 人工智能化。人工智能化即讓機器具有能夠模仿人類思維和決策的能力,從而更正確、高效的到達目的。在當今現(xiàn)代化社會,機電一體技術(shù)的發(fā)展趨勢必然是向人工智能化方面發(fā)展。當然,機電一體化技術(shù)向人工智能化方面發(fā)展,并不代表機電一體化產(chǎn)品就完全具備人的智能,甚至取代人類,其主要目的就是為了能緊跟時代發(fā)展需求,以此更好的造福社會和人民群眾。

        3.2 網(wǎng)絡(luò)化。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展,網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在社會發(fā)展和人們?nèi)粘I钪兴鸬降淖饔迷絹碓街匾?。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)興起和應(yīng)用,導(dǎo)致了信息大爆炸時代的出現(xiàn),各種消息僅需極短的時間就能傳遞到世界各地,同時也使得全球經(jīng)濟聯(lián)系的更為緊密,進一步實現(xiàn)了全球經(jīng)濟一體化。機電一體化技術(shù)向網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展,所帶來的改變可謂是天翻地覆,試想機電一體化技術(shù)網(wǎng)絡(luò)化,一旦研制出新的機電產(chǎn)品,通過網(wǎng)絡(luò)傳播在很短的時間內(nèi)就能在全球范圍內(nèi)進行暢銷,這樣不僅節(jié)省了大量宣傳費用,還大大拓寬了宣傳范圍,可謂一舉數(shù)得。

        3.3 微型精密化。微電子技術(shù)的出現(xiàn)使得機電一體化的發(fā)展產(chǎn)生了巨大變革。微電子技術(shù)是基于微電子機械系統(tǒng)的一種技術(shù),主要指幾何尺寸小于1厘米的機電一體產(chǎn)品,并不斷向微米、納米方向發(fā)展。微機電一體化產(chǎn)品主要具有體積小、耗能少、運動十分靈活等特點,在社會發(fā)展中具有非常重要的作用,尤其是在醫(yī)療、軍事方面,有著極為強大的功能,例如在醫(yī)療方面,其所具備的特點能幫助醫(yī)生更好的完成一些復(fù)雜的、風(fēng)險較高的內(nèi)科手術(shù)。當前,機電一體化超精密技術(shù)主要包括光刻技術(shù)與蝕刻技術(shù)兩種。

        3.4 產(chǎn)品綠色化。綠色、環(huán)保、節(jié)能是現(xiàn)代化社會發(fā)展一直提倡的宗旨,亦是人們?nèi)罕姽餐P(guān)注和熱議的話題之一?,F(xiàn)代化社會發(fā)展的一個主要趨勢就是綠色化,保護自然環(huán)境,合理利用自然資源等,并且對于許多產(chǎn)品也要求其轉(zhuǎn)變?yōu)榫G色產(chǎn)品。工業(yè)發(fā)展推動了人類社會的進步,高新科技、高檔住宅為人類提供了舒適的生活,但同時也在不斷消耗自然資源,破壞生態(tài)環(huán)境。在人們充分認識到發(fā)展工業(yè)的同時應(yīng)盡量提倡綠色、環(huán)保、節(jié)能,綠色產(chǎn)品概念隨之應(yīng)運而生,可以說產(chǎn)品綠色化是社會發(fā)展的必然趨勢。

        4 結(jié)語

        綜上所述,機電一體化技術(shù)既是振興傳統(tǒng)機電工業(yè)的新鮮血液和源動力,又是開啟機電行業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整大門的鑰匙。機電一體化是許多科學(xué)技術(shù)發(fā)展的結(jié)晶,是社會生產(chǎn)力發(fā)展到一定階段的必然要求和產(chǎn)物。當然,與機電一體化相關(guān)的技術(shù)還有很多,并且隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,各種技術(shù)相互融合的趨勢將越來越明顯,機電一體化技術(shù)的發(fā)展前景也將更加廣闊。

        參考文獻:

        [1]劉耀海.淺談機電一體化技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展趨勢[J].信息系統(tǒng)工程,2012,10:89+95.

        [2]姜新嘉.淺析機電一體化技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展趨勢[J].電子制作,2013,08:231.

        (作者單位:河南中能建設(shè)工程有限公司)

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