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摘要:机电一体化的产生是由信息技术、电子技术和机械技术结合而来,与光学技术、控制技术、微电子技术相互融合并交叉。目前,许多高新技术装备与高新技术产业以此为基础,充分利用了机电一体化高附加值和高功能的特点。其中机电一体化以机械技术为基础,采用高新技术进行概念的更新,使机电一体化进一步实现在性能上,材料上、结构上的变更,使其具有性能更加完善、体积缩小、重量减少、刚度与精度进一步提高等优势。
关键词:机电一体化;机械技术;发展
前言
微型计算机的发展,日益应用到机械技术的生产与制造中,并能够对机械的生产过程进行控制,形成机电一体化技术。机电一体化的出现满足了我国经济发展需要,顺应了时代发展,随着机电一体化的日益成熟,使得机械行业的效益有了显著的提升,使作业人员的工作强度减轻,使能源达到节约使用,同时在原材料上降低了消耗量,进一步提高产品质量、性能和生产率。增强了我国机械生产制造业的实力,提高了我国机械制造业在国际中的竞争力。
一、机电一体化的具体概念
1.机电一体化的概念
机电一体化也可以称为机械电子工程,是电子工程与机械功的结合体,可定义为技术人员根据被规格和被确定目标功能的机电一体化系统,通过机电一体化技术完成制造与设计的过程,充分展现了系统工程应用于机电一体化的技术功能。
2.机电一体化的内涵
机电一体化技术将综合集成技巧与系统设计原理充分的体现出来,机电一体化技术具有三个方法论,即信息论、控制论和系统工程。理论上讲,机电一体化是按照一体化思想讲充分展现了机电一体化的应用。
3.机电一体化的构成
机电一体化的构成,是一个有机整体,即是有着特定功能的电子要素和机械构成的其最佳功能,能夠做大程度的满足人们的需求。机电一体化主要指微电子系统与机械系统有机结合在一起,并能够相互置换,从而使新产品具有新性能及功能,使工作人员与机电一体化机器具有一个良好的协作关系。构成机电一体化的要素分别为计算机、传感器、动力源、执行装置和机械装置,因此,机电一体化技术为技术群的总体称呼。从系统工程的概念上来看,电子技术与机械等技术科学合理的进行结合能够最大程度的展现出机电一体化技术及其产品的使用与技术发展,将机电一体化的综合性技术与功能发挥出最大的作用。
二、机电一体化的类别
1.机电一体化在的原有设备上信息处理部分被微电子装置代替,此类产品的机械设备有电机调速装置、具有微处理器的多种仪表、全电子式电话交换机及带指针的石英电子表等机械设备。
2.机械产品中被电子装置代替的机构和控制功能,此类产品有数字显示的各种机械、机电一体化照相机、数码照相机、智能照相机及打印机等。
3.具有完整结构的机电一体化技术产品,可作为机电一体化的典型产品。即机械与电子不可分离,整机无法靠机械或者电子系统单独工作而运行,是机电一体化高级形式的具体表现,这类的产品有工业机器人、自动绘图机、彩色复印机、数控加工中心等。
三、机电一体化产品的特点
1.机电一体化的结构简单化
机电一体化技术改变了以往笨重、粗放、巨大的产品形式,使机电一体化产品具有薄、轻、巧、细的特点并继续优化发展,使机电一体化的制造、设计方法逐步走向模块化与标准化。
2.趋于智能化发展
机电一体化技术具有信息处理、运算、记忆、控制等功能,使机电一体化产品实现多功能和高性能,并逐渐达到智能化。使机电一体化产品符合智能化时代的发展,满足人们日益增长的需求。
3.具有较强的安全性
机电一体化技术使机电一体化的产品具有智能、自动诊断及监视的功能,进而应用到安全监控系统,使监控技术进一步提高,增强可靠性与安全性。
4.自带节能性质
由于机电一体化技术中具有电子信息技术,可以对机械的运行情况进行控制,掌并握准确的运行数据,当运行超出负荷使,机电一体化产品可实现自行控制,并作出调整,起到节能的作用。使机电一体化产品涵盖了节能的环保理念。
四、机电一体化技术的发展趋势
机电一体化是综合了计算机、控制系统、光学知识、电子专业、机械专业与信息技术等学科的综合技术,发展方向较为广泛。
1.智能化发展
由于当今时代智能化的发展,为顺应时代的发展,能够满足人们日益增长的需求,机电一体化技术智能化的发展水平将逐步提高。使机电一体化产品实现自主决策、逻辑思维、判断推理等能力,使控制目标进一步提高。其代表性产品有智能化数控机床和智能化机器人。此外,机电一体化技术及产品智能化的发展还基于信息技术、芯片技术与软件技术等发展。
2.光机电一体化
光机电一体化发展即将光学技术融合到机电一体化系统中,光学技术的引进能够优化其中的信息处理系统、能源系统和传感系统的性能。使光机电一体化能够得到广阔的发展,应用到更多的领域。
3.微型化发展
机电一体化产品的几何尺寸在1cm3以下可定义为微型化,并逐渐向纳米、微米级技术发展,实现机械微型化。目前的蚀刻技术已实现机械元件的亚微米级,这一技术的出现,可将CPU、传感器、执行机构、机体制造出体积较小的自律元件,使机电一体化将逐渐向这种微型化发展。
4.网络化发展
网络技术已经成为经济发展中的重要部分,使国家发展的各个领域都发生了革命性的变化,使全球成为世界村。结合机电一体化技术的智能化、微型化等优势,机电一体化技术网络化是顺应时代发展的需要,必将机电一体化技术网络化产品尽快问世,提高我国机电一体化发展进程,增强机械与电子技术的综合实力。
5.绿色化发展
绿色化发展是目前国家倡导的理念,建筑、工业、农业、教育、政治等领域都要朝着绿色化发展,机电一体化技术及产品的绿色化发展能够响应国家政策,顺应社会的发展、满足节能、环保、保护生态资源的要求,机电一体化技术及产品的绿色化发展能够改变以往粗放型经济生产活动,提高对资源的利用率,降低对环境的破坏,减少污染。提高机电一体化产品在生产、设计、制造、使用及销毁过程中绿色化程度,使整个过程能够严格按照国家环保标准进行,使机电一体化技术及产品实现节能、低耗能、零污染。
6.柔性化发展
机电一体化的柔性化发展是指其产品能够对突发事件有较强的应付能力,强化机电一体化技术的自律分配能力,其中每一个子系统能够做到独立工作,有较强的自律性,且共同服务于总系统,当工作环境发生变化时,每个子系统能够做出相应的反应,并在所给信息的条件下能够产生自身的信息,进而改变行动,当子系统发生故障时则不会对总系统造成影响,进一步提高机电一体化技术及产品的适应能力,增强其总系统的柔性化。
五、机电一体化的发展与研究
由于我国机械制造业起步较晚,与发达国家还存在一些距离。因此,我国目前的机电一体化发展还不够成熟,技术及发展水平还有待提高,要提高机电一体化技术水平就要发展好基础性技术,如控制技术、计算机技术、通信技术、光学技术、微加工技术等,这些技术的发展决定了机电一体化水平的发展进程,扩大了机电一体化技术的发展空间,使其技术分支逐渐增多,既促进了我国的科学技术的发展,又实现了科技创新的目的,为我国机电一体化技术的发展打下了坚实的基础。
六、结语
机电一体化的发展,意味着我国机械技术水平的提高,科学技术在机械制造业的研究能力不断增强,既顺应了智能化时代的发展,也加速了我国的机械技术的发展进程,增强了我国机电一体化技术的发展实力,提高我国在国际地位中的竞争力。因此,加快机电一体化的发展进程,加深对机电一体化技术研究,对我国发展具有重要意义。
(作者单位:上海誉亿建筑安装工程有限公司)
关键词:机电一体化;机械技术;发展
前言
微型计算机的发展,日益应用到机械技术的生产与制造中,并能够对机械的生产过程进行控制,形成机电一体化技术。机电一体化的出现满足了我国经济发展需要,顺应了时代发展,随着机电一体化的日益成熟,使得机械行业的效益有了显著的提升,使作业人员的工作强度减轻,使能源达到节约使用,同时在原材料上降低了消耗量,进一步提高产品质量、性能和生产率。增强了我国机械生产制造业的实力,提高了我国机械制造业在国际中的竞争力。
一、机电一体化的具体概念
1.机电一体化的概念
机电一体化也可以称为机械电子工程,是电子工程与机械功的结合体,可定义为技术人员根据被规格和被确定目标功能的机电一体化系统,通过机电一体化技术完成制造与设计的过程,充分展现了系统工程应用于机电一体化的技术功能。
2.机电一体化的内涵
机电一体化技术将综合集成技巧与系统设计原理充分的体现出来,机电一体化技术具有三个方法论,即信息论、控制论和系统工程。理论上讲,机电一体化是按照一体化思想讲充分展现了机电一体化的应用。
3.机电一体化的构成
机电一体化的构成,是一个有机整体,即是有着特定功能的电子要素和机械构成的其最佳功能,能夠做大程度的满足人们的需求。机电一体化主要指微电子系统与机械系统有机结合在一起,并能够相互置换,从而使新产品具有新性能及功能,使工作人员与机电一体化机器具有一个良好的协作关系。构成机电一体化的要素分别为计算机、传感器、动力源、执行装置和机械装置,因此,机电一体化技术为技术群的总体称呼。从系统工程的概念上来看,电子技术与机械等技术科学合理的进行结合能够最大程度的展现出机电一体化技术及其产品的使用与技术发展,将机电一体化的综合性技术与功能发挥出最大的作用。
二、机电一体化的类别
1.机电一体化在的原有设备上信息处理部分被微电子装置代替,此类产品的机械设备有电机调速装置、具有微处理器的多种仪表、全电子式电话交换机及带指针的石英电子表等机械设备。
2.机械产品中被电子装置代替的机构和控制功能,此类产品有数字显示的各种机械、机电一体化照相机、数码照相机、智能照相机及打印机等。
3.具有完整结构的机电一体化技术产品,可作为机电一体化的典型产品。即机械与电子不可分离,整机无法靠机械或者电子系统单独工作而运行,是机电一体化高级形式的具体表现,这类的产品有工业机器人、自动绘图机、彩色复印机、数控加工中心等。
三、机电一体化产品的特点
1.机电一体化的结构简单化
机电一体化技术改变了以往笨重、粗放、巨大的产品形式,使机电一体化产品具有薄、轻、巧、细的特点并继续优化发展,使机电一体化的制造、设计方法逐步走向模块化与标准化。
2.趋于智能化发展
机电一体化技术具有信息处理、运算、记忆、控制等功能,使机电一体化产品实现多功能和高性能,并逐渐达到智能化。使机电一体化产品符合智能化时代的发展,满足人们日益增长的需求。
3.具有较强的安全性
机电一体化技术使机电一体化的产品具有智能、自动诊断及监视的功能,进而应用到安全监控系统,使监控技术进一步提高,增强可靠性与安全性。
4.自带节能性质
由于机电一体化技术中具有电子信息技术,可以对机械的运行情况进行控制,掌并握准确的运行数据,当运行超出负荷使,机电一体化产品可实现自行控制,并作出调整,起到节能的作用。使机电一体化产品涵盖了节能的环保理念。
四、机电一体化技术的发展趋势
机电一体化是综合了计算机、控制系统、光学知识、电子专业、机械专业与信息技术等学科的综合技术,发展方向较为广泛。
1.智能化发展
由于当今时代智能化的发展,为顺应时代的发展,能够满足人们日益增长的需求,机电一体化技术智能化的发展水平将逐步提高。使机电一体化产品实现自主决策、逻辑思维、判断推理等能力,使控制目标进一步提高。其代表性产品有智能化数控机床和智能化机器人。此外,机电一体化技术及产品智能化的发展还基于信息技术、芯片技术与软件技术等发展。
2.光机电一体化
光机电一体化发展即将光学技术融合到机电一体化系统中,光学技术的引进能够优化其中的信息处理系统、能源系统和传感系统的性能。使光机电一体化能够得到广阔的发展,应用到更多的领域。
3.微型化发展
机电一体化产品的几何尺寸在1cm3以下可定义为微型化,并逐渐向纳米、微米级技术发展,实现机械微型化。目前的蚀刻技术已实现机械元件的亚微米级,这一技术的出现,可将CPU、传感器、执行机构、机体制造出体积较小的自律元件,使机电一体化将逐渐向这种微型化发展。
4.网络化发展
网络技术已经成为经济发展中的重要部分,使国家发展的各个领域都发生了革命性的变化,使全球成为世界村。结合机电一体化技术的智能化、微型化等优势,机电一体化技术网络化是顺应时代发展的需要,必将机电一体化技术网络化产品尽快问世,提高我国机电一体化发展进程,增强机械与电子技术的综合实力。
5.绿色化发展
绿色化发展是目前国家倡导的理念,建筑、工业、农业、教育、政治等领域都要朝着绿色化发展,机电一体化技术及产品的绿色化发展能够响应国家政策,顺应社会的发展、满足节能、环保、保护生态资源的要求,机电一体化技术及产品的绿色化发展能够改变以往粗放型经济生产活动,提高对资源的利用率,降低对环境的破坏,减少污染。提高机电一体化产品在生产、设计、制造、使用及销毁过程中绿色化程度,使整个过程能够严格按照国家环保标准进行,使机电一体化技术及产品实现节能、低耗能、零污染。
6.柔性化发展
机电一体化的柔性化发展是指其产品能够对突发事件有较强的应付能力,强化机电一体化技术的自律分配能力,其中每一个子系统能够做到独立工作,有较强的自律性,且共同服务于总系统,当工作环境发生变化时,每个子系统能够做出相应的反应,并在所给信息的条件下能够产生自身的信息,进而改变行动,当子系统发生故障时则不会对总系统造成影响,进一步提高机电一体化技术及产品的适应能力,增强其总系统的柔性化。
五、机电一体化的发展与研究
由于我国机械制造业起步较晚,与发达国家还存在一些距离。因此,我国目前的机电一体化发展还不够成熟,技术及发展水平还有待提高,要提高机电一体化技术水平就要发展好基础性技术,如控制技术、计算机技术、通信技术、光学技术、微加工技术等,这些技术的发展决定了机电一体化水平的发展进程,扩大了机电一体化技术的发展空间,使其技术分支逐渐增多,既促进了我国的科学技术的发展,又实现了科技创新的目的,为我国机电一体化技术的发展打下了坚实的基础。
六、结语
机电一体化的发展,意味着我国机械技术水平的提高,科学技术在机械制造业的研究能力不断增强,既顺应了智能化时代的发展,也加速了我国的机械技术的发展进程,增强了我国机电一体化技术的发展实力,提高我国在国际地位中的竞争力。因此,加快机电一体化的发展进程,加深对机电一体化技术研究,对我国发展具有重要意义。
(作者单位:上海誉亿建筑安装工程有限公司)