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摘要:我国信息技术近几年迅速发展,机电一体化技术随之快速发展。机电一体化将机械、电子与信息技术有效地结合起来,最终实现了生产产品和生产过程的最优配置。但是同很多发达国家的机电一体化发展状况相比,我国的机电一体化还处于起步发展阶段。基于此,文章对机电一体化技术进行了综合的分析,以期能够更好、更快的促进我国机电一体化技术的发展。
关键词:机电一体化;发展;应用
中图分类号:B819文献标识码: A
引言
机电一体化就是通过将软件的各种技术相融合,例如编写程序的技术,运用传感器的技术,使用计算机的技术以及各种相关的电子技术等,然后根据实际生产需求来对产品各功能单元作合理配置与改动,以达到实现低能耗、高质量的方式完成產品生产目标。随着社会越来越高智能化的发展,这项技术的应用也会越来越广阔。接下来就从其历程。应用领域、发展前景及我国的发展形式来分时进行简要介绍。
1.机电一体化的技术
1.1机械技术
机电一体化是由机械技术演变而来的,以机械技术为基础,所不同的是,机械技术需要迎合机电一体化技术的需求,通过运用其他高新技术,达到对概念进行跟新的目的,优化机械的结构、材料和性能,从而使机械的重量和体积变小、刚度与精度提高、性能得到改善。
1.2计算机信息处理技术
计算机信息处理技术主要包括信息交换、存取、运算、判断与决策、人工智能技术、专家系统技术、神经网络技术。
1.3系统技术
机电一体化所包含的技术非常复杂多样,为使这些技术相互作用,形成一个有机的整体,系统技术的应用必不可少。通过运用系统技术,用整体概念进行各种相关技术的组织,并且科学合理的应用各种相关技术。系统技术的应用,避免了走入片面性的误区,从全局角度纵观整个系统,根据功能的不同,将整个系统划分为相互联系的、具有各自功能的若干个单元。为了确保系统各部分有机连接,系统技术中的接口技术是一个十分重要的因素。
1.4自动控制技术
自动控制技术源于控制理论,是控制理论的现实应用,具有很广阔的范畴。因此,自动控制技术的发展与应用,都必须在控制理论的指导下进行。自动控制技术的物质体现即自动控制系统,通过自动控制系统来进行系统设计,设计后需要进行系统仿真和现场调试,最终完成所要求的控制任务,确保某个进程依照设定的预想进行,或者是达到某个特定的目的。
1.5传感检测技术
传感检测技术的功能是检测和接受外部信号,然后传递给系统的,类似于人类的感觉器官,通过运用传感检测技术,实现系统的自动控制和自动调节。
1.6伺服传动技术
伺服传动技术包括多种多样、类型不一的传动装置,其中以电动伺服、气动伺服和液压伺服最为常见。伺服系统作为转换装置,可以实现从电信号到机械动作的转换。近年来,伺服传动技术发展十分迅速,对提高系统的动态性能、控制质量和功能起到了决定性的推动作用。
2.机电一体化的发展
2.1数控机床问世:自从1952年美国第1台数控铣床问世至今已50个年头。我国数控机床制造业在80年代曾有过高速发展阶段,尤其是在1999年后,国家向国防工业及关键民用工业部门投入大量技改资金,使数控设备制造市场一派繁荣。
2.2微电子技术的发展:我国的集成电路产业起步于1965年,经过30多年发展,已初步形成包括设计、制造、包装业共同发展的产业结构。微电子技术是现代电子信息技术的直接基础,如微机控制的数控机床己不再是传统的机床;又如汽车的电子化导致汽车工业的革命,目前先进的现代化汽车,其电子装备已占其总成本的70%。进入信息化社会,集成电路成为武器的一个组成单元,电子战、智能武器应运而生。雷达的精确定位和导航,战略导弹的减重增程,战术导弹的精确制导,巡航导弹的图形识别与匹配,以及各类卫星的有效载荷和寿命的提高等等,其核心技术都是微电子技术。
2.3可编程序控制器(PLC)的应用于工业:上世纪60年代后期,美国汽车制造业开发出一种新型的工具取代继电控制盘。
2.4激光技术、模糊技术、信息技术等新技术的出现:以激光技术为首的光电子技术是未来信息技术发展的关键技术,它集中了固体物理、波导光学、材料科学、微细加工和半导体科学技术的科研成就,成为电子技术与光子技术自然结合与扩展、具有强烈应用背景的新兴交叉学科,对于国家经济、科技和国防都具有重要的战略意义。
3.机电一体化技术的应用领域
3.1数控机床领域
数控机床及相应的数控技术已经有40年的发展历程,技术难度有显著提高,无论在结构、功能、操作还是控制精度上。其中总线式、模块化、紧凑型的结构最具有代表性,这种结构应用多个CPU、多个主总线,结构复杂。此外还有开放性设计,这种设计使硬件体系和功能模块具有层次性和兼容性,可以大大提高用户的使用效益。WOP技术和智能化。根据车间实际作业状况,可以通过系统完成编程。同时可以仿真加工过程,并实现在线诊断控制、模糊诊断等智能系统。随着一体化技术的成熟,如大容量存储器的出现和软件的模块化设置,使数控功能极大丰富,同时使得CNC系统的控制功能也加强了。
3.2计算机集成制造系统CIMS领域
CIMS的组成并非分散的子系统组合,而是由全局的经过实践积累的最优系统综合。加强了原有的各部门沟通,围绕制造,控制“物流”和“信息流”,将经营策划、产品研发、制造准备、实验测试、经营管理进行更好的结合。当集成度越高,就越能够使各个生产要素间的配置更加合理,使得生产要素的潜力得到更大程度地体现。
3.3工业机器人
首先出现的是示教再现机器人,根据示范动作进行重复运动,不会考虑工作环境和作业对象的变化,因此不够灵活;二代机器人中附有不同的传感元件,可以对作业环境和对象做出简单的信息判断,采用计算机进行分析处理,可以有自己的简单判断,但是只对动作进行反馈控制,可以提现出低级智能,在逐渐的向实用化转变;再向前发展即智能机器人,可以根据实际状况有多种感知,对于复杂的逻辑思维有判断、解析功能,可以在作业中自行完成任务,其与第5代计算机互通紧密。
4.机电一体化的发展趋势
4.1智能化
人工智能的发展和应用逐渐受到重视,在机电一体化技术中的运用也逐渐增加。加之当前阶段的工业产品均有外形庞大、生产过程连续性高以及生产速度快等特点,以往的机械技术已经不能满足工业的发展,因此,智能化的出现就显得尤为重要。如今,智能化技术已经被广泛用于钢铁企业的生产,如高炉控制系统、电炉和连铸车间、轧钢系统、炼钢——连铸——轧钢综合调度系统、冷连轧等。
4.2微型化
所谓微型化,就是将原本体积庞大、笨重的机械产品进行缩小化。在保持产品性能不变的基础上将产品体积缩到最小。其优点在于节省占地面积且使得操作工作更加简单。微型化的概念兴起于20世纪80年代末,发展至今已经在机电一体化领域小有成就。微型化的产品可精确到微米、纳米级,可广泛运用于军事及医疗方面。其体积小、操作性强、耗能少的优点使得其拥有无可限量的发展前景。在微型化过程中需要注意的是,切勿因为体积的变化而影响产品的实际用途,否则就偏离了产品微型化的发展方向。
4.3绿色化
由于工业的迅速发展,各种类型的工厂开始在各大城市中出现。工业产品为人类生活带来了便捷与舒适,但是随着工业产品的增加,人们所生活的环境也不断遭到破坏。空气污染、噪音污染、环境污染等问题赤裸裸地出现在人们眼前。所以当下最重要的事情就是及时遏制工业污染,保护人们的生活环境,保证生活环境不再受到工业污染的影响。因此,绿色产品的出现至关重要。
结束语
机电一体化技术是现代科学技术发展所必须考虑的,更是我国企业在信息时代所必须经历的发展阶段。机电一体化对促进社会生产和国民经济的持续健康发展起着重大的作用。伴随着我国的经济发展和科技进步,我国的机电一体化技术也会越来越成熟,只有特别重视新型技术的引用和科技创新改革的脚步,我们才能尽快实现与国际的接轨。
参考文献:
[1]雷宇霞.机电一体化系统的建立与发展研究[J].信息系统工程,2014,08:142.
[2]孙书永,朱倩臣.对煤矿机电一体化技术应用的分析[J].河南科技,2014,17:127-128.
[3]赵耀辉.评析机电一体化技术在工程机械中的应用[J].门窗,2014,08:114.
关键词:机电一体化;发展;应用
中图分类号:B819文献标识码: A
引言
机电一体化就是通过将软件的各种技术相融合,例如编写程序的技术,运用传感器的技术,使用计算机的技术以及各种相关的电子技术等,然后根据实际生产需求来对产品各功能单元作合理配置与改动,以达到实现低能耗、高质量的方式完成產品生产目标。随着社会越来越高智能化的发展,这项技术的应用也会越来越广阔。接下来就从其历程。应用领域、发展前景及我国的发展形式来分时进行简要介绍。
1.机电一体化的技术
1.1机械技术
机电一体化是由机械技术演变而来的,以机械技术为基础,所不同的是,机械技术需要迎合机电一体化技术的需求,通过运用其他高新技术,达到对概念进行跟新的目的,优化机械的结构、材料和性能,从而使机械的重量和体积变小、刚度与精度提高、性能得到改善。
1.2计算机信息处理技术
计算机信息处理技术主要包括信息交换、存取、运算、判断与决策、人工智能技术、专家系统技术、神经网络技术。
1.3系统技术
机电一体化所包含的技术非常复杂多样,为使这些技术相互作用,形成一个有机的整体,系统技术的应用必不可少。通过运用系统技术,用整体概念进行各种相关技术的组织,并且科学合理的应用各种相关技术。系统技术的应用,避免了走入片面性的误区,从全局角度纵观整个系统,根据功能的不同,将整个系统划分为相互联系的、具有各自功能的若干个单元。为了确保系统各部分有机连接,系统技术中的接口技术是一个十分重要的因素。
1.4自动控制技术
自动控制技术源于控制理论,是控制理论的现实应用,具有很广阔的范畴。因此,自动控制技术的发展与应用,都必须在控制理论的指导下进行。自动控制技术的物质体现即自动控制系统,通过自动控制系统来进行系统设计,设计后需要进行系统仿真和现场调试,最终完成所要求的控制任务,确保某个进程依照设定的预想进行,或者是达到某个特定的目的。
1.5传感检测技术
传感检测技术的功能是检测和接受外部信号,然后传递给系统的,类似于人类的感觉器官,通过运用传感检测技术,实现系统的自动控制和自动调节。
1.6伺服传动技术
伺服传动技术包括多种多样、类型不一的传动装置,其中以电动伺服、气动伺服和液压伺服最为常见。伺服系统作为转换装置,可以实现从电信号到机械动作的转换。近年来,伺服传动技术发展十分迅速,对提高系统的动态性能、控制质量和功能起到了决定性的推动作用。
2.机电一体化的发展
2.1数控机床问世:自从1952年美国第1台数控铣床问世至今已50个年头。我国数控机床制造业在80年代曾有过高速发展阶段,尤其是在1999年后,国家向国防工业及关键民用工业部门投入大量技改资金,使数控设备制造市场一派繁荣。
2.2微电子技术的发展:我国的集成电路产业起步于1965年,经过30多年发展,已初步形成包括设计、制造、包装业共同发展的产业结构。微电子技术是现代电子信息技术的直接基础,如微机控制的数控机床己不再是传统的机床;又如汽车的电子化导致汽车工业的革命,目前先进的现代化汽车,其电子装备已占其总成本的70%。进入信息化社会,集成电路成为武器的一个组成单元,电子战、智能武器应运而生。雷达的精确定位和导航,战略导弹的减重增程,战术导弹的精确制导,巡航导弹的图形识别与匹配,以及各类卫星的有效载荷和寿命的提高等等,其核心技术都是微电子技术。
2.3可编程序控制器(PLC)的应用于工业:上世纪60年代后期,美国汽车制造业开发出一种新型的工具取代继电控制盘。
2.4激光技术、模糊技术、信息技术等新技术的出现:以激光技术为首的光电子技术是未来信息技术发展的关键技术,它集中了固体物理、波导光学、材料科学、微细加工和半导体科学技术的科研成就,成为电子技术与光子技术自然结合与扩展、具有强烈应用背景的新兴交叉学科,对于国家经济、科技和国防都具有重要的战略意义。
3.机电一体化技术的应用领域
3.1数控机床领域
数控机床及相应的数控技术已经有40年的发展历程,技术难度有显著提高,无论在结构、功能、操作还是控制精度上。其中总线式、模块化、紧凑型的结构最具有代表性,这种结构应用多个CPU、多个主总线,结构复杂。此外还有开放性设计,这种设计使硬件体系和功能模块具有层次性和兼容性,可以大大提高用户的使用效益。WOP技术和智能化。根据车间实际作业状况,可以通过系统完成编程。同时可以仿真加工过程,并实现在线诊断控制、模糊诊断等智能系统。随着一体化技术的成熟,如大容量存储器的出现和软件的模块化设置,使数控功能极大丰富,同时使得CNC系统的控制功能也加强了。
3.2计算机集成制造系统CIMS领域
CIMS的组成并非分散的子系统组合,而是由全局的经过实践积累的最优系统综合。加强了原有的各部门沟通,围绕制造,控制“物流”和“信息流”,将经营策划、产品研发、制造准备、实验测试、经营管理进行更好的结合。当集成度越高,就越能够使各个生产要素间的配置更加合理,使得生产要素的潜力得到更大程度地体现。
3.3工业机器人
首先出现的是示教再现机器人,根据示范动作进行重复运动,不会考虑工作环境和作业对象的变化,因此不够灵活;二代机器人中附有不同的传感元件,可以对作业环境和对象做出简单的信息判断,采用计算机进行分析处理,可以有自己的简单判断,但是只对动作进行反馈控制,可以提现出低级智能,在逐渐的向实用化转变;再向前发展即智能机器人,可以根据实际状况有多种感知,对于复杂的逻辑思维有判断、解析功能,可以在作业中自行完成任务,其与第5代计算机互通紧密。
4.机电一体化的发展趋势
4.1智能化
人工智能的发展和应用逐渐受到重视,在机电一体化技术中的运用也逐渐增加。加之当前阶段的工业产品均有外形庞大、生产过程连续性高以及生产速度快等特点,以往的机械技术已经不能满足工业的发展,因此,智能化的出现就显得尤为重要。如今,智能化技术已经被广泛用于钢铁企业的生产,如高炉控制系统、电炉和连铸车间、轧钢系统、炼钢——连铸——轧钢综合调度系统、冷连轧等。
4.2微型化
所谓微型化,就是将原本体积庞大、笨重的机械产品进行缩小化。在保持产品性能不变的基础上将产品体积缩到最小。其优点在于节省占地面积且使得操作工作更加简单。微型化的概念兴起于20世纪80年代末,发展至今已经在机电一体化领域小有成就。微型化的产品可精确到微米、纳米级,可广泛运用于军事及医疗方面。其体积小、操作性强、耗能少的优点使得其拥有无可限量的发展前景。在微型化过程中需要注意的是,切勿因为体积的变化而影响产品的实际用途,否则就偏离了产品微型化的发展方向。
4.3绿色化
由于工业的迅速发展,各种类型的工厂开始在各大城市中出现。工业产品为人类生活带来了便捷与舒适,但是随着工业产品的增加,人们所生活的环境也不断遭到破坏。空气污染、噪音污染、环境污染等问题赤裸裸地出现在人们眼前。所以当下最重要的事情就是及时遏制工业污染,保护人们的生活环境,保证生活环境不再受到工业污染的影响。因此,绿色产品的出现至关重要。
结束语
机电一体化技术是现代科学技术发展所必须考虑的,更是我国企业在信息时代所必须经历的发展阶段。机电一体化对促进社会生产和国民经济的持续健康发展起着重大的作用。伴随着我国的经济发展和科技进步,我国的机电一体化技术也会越来越成熟,只有特别重视新型技术的引用和科技创新改革的脚步,我们才能尽快实现与国际的接轨。
参考文献:
[1]雷宇霞.机电一体化系统的建立与发展研究[J].信息系统工程,2014,08:142.
[2]孙书永,朱倩臣.对煤矿机电一体化技术应用的分析[J].河南科技,2014,17:127-128.
[3]赵耀辉.评析机电一体化技术在工程机械中的应用[J].门窗,2014,08:114.