機電一體化技術的應用及其發展趨勢

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  【論文關鍵詞】: 機電一體化 數控 模塊化

機電一體化技術的應用及其發展趨勢

  【論文摘要】:機電一體化是一種複合技術,是機械技術與微技術、信息技術互相滲透的產物,是機電工業發展的必然趨勢。本文簡述了機電一體化技術的基本結構組成和主要應用領域,並指出其發展趨勢。

現代科學技術的發展極大地推動了不同學科的交叉與滲透,引起了工程領域的技術改造與革命。在機械工程領域,由於微電子技術和技術的迅速發展及其向機械工業的滲透所形成的機電一體化,使機械工業的技術結構、產品機構、功能與構成、生產方式及體系發生了巨大變化,使工業生產由“機械電氣化”邁入了“機電一體化”爲特徵的發展階段。

  一、機電一體化的核心技術

機電一體化包括軟件和硬件兩方面技術。硬件是由機械本體、傳感器、信息處理單元和驅動單元等部分組成。因此,爲加速推進機電一體化的發展,必須從以下幾方面着手:

(一)   機械本體技術

機械本體必須從改善性能、減輕質量和提高精度等幾方面考慮。現代機械產品一般都是以鋼鐵爲主,爲了減輕質量除了在結構上加以改進,還應考慮利用非金屬複合材料。只有機械本體減輕了重量,纔有可能實現驅動系統的小型化,進而在控制方面改善快速響應特性,減少能量消耗,提高效率。

(二)   傳感技術

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着直接的關係。爲了避免電干擾,目前有采用光纖電纜傳感器的趨勢。對外部信息傳感器來說,目前主要發展非接觸型檢測技術。

(三)   信息處理技術

機電一體化與微電子學的顯著進步、信息處理設備(特別是微型計算機)的普及應用緊密相連。爲進一步發展機電一體化,必須提高信息處理設備的可靠性,包括模/數轉換設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,並解決抗干擾及標準化問題。

(四)   驅動技術

電機作爲驅動機構已被廣泛採用,但在快速響應和效率等方面還存在一些問題。目前,正在積極發展內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動單元。

(五)   接口技術

爲了與計算機進行,必須使數據傳遞的格式標準化、規格化。接口採用同一標準規格不僅有利於信息傳遞和維修,而且可以簡化設計。目前,技術人員正致力於開發低、高速串行的接口,來解決信號電纜非接觸化、光導纖維以及光藕器的大容量化、小型化、標準化等問題。

(六)   軟件技術

軟件與硬件必須協調一致地發展。爲了減少軟件的研製成本,提高生產維修的效率,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。