机电一体化应用

摘 要：机电一体化是综合运用机械电子技术、自动控制技术、计算机技术、光电技术、数据传输技术等群体技术.文章简单介绍了机电一体化技术发展的方向,讨论了机电一体化技术对于改变整个机械制造业面貌所起的重要作用,并就机电一体化技术应用进行了阐述.

关 键 词：机电一体化智能化数字化仿生物系统化

机电一体化是机电一体化技术及产品的统称.所谓机电一体化技术是在机械控制中引入电子技术,也就是在机械运动中采用传感器检测设备,由计算机对检测数据进行处理运算,计算获得预先指定机械运动的控制信号,并由接口技术将控制信号传输给控制执行装置,实现各功能单元以及整个系统配置最优化的系统工程技术.

1.机电一体化技术发展的方向

机电一体化已发展成综合运用机械电子技术、自动控制技术、计算机技术、光电技术、数据传输技术等群体技术,工业生产已由“机械电气化”迈入了“机电一体化”为特征的发展阶段.机电一体化产品的各个组成部分在工作时相互协调,共同完成所规定的目的功能.在结构上,各组成部分通过各种接口及其相应的软件有机地结合在一起,构成一个内部匹配合理、外部效能最佳的完整产品.机电一体化朝着以下几个方向发展.

1.1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.

1.2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”.在这系统中,各子系统是相互独立工作的,子系统为总系统怎么写作,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.

1.3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.

1.4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.

1.5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.

2.机电一体化技术应用

2.1在现代机械制造业中的应用

传统机械制造业是建立在规模经济的基础上,靠企业规模、生产批量、产品结构和重复性来获得竞争优势的,它强调资源的有效利用,以低成本获得高质量和高效率,其生产盈利是靠机器取代人力,靠复杂的专业加工取代人的技能来获取的.先进的机械制造业是以信息为主导,采用先进生产模式、先进制造系统、先进制造技术和先进组织管理形式的全新的机械制造业,其特征是全球化、网络化、虚拟化、智能化以及环保协调的绿色制造.现造业集成了现代科学技术的发展,充分利用电子计算机技术,使制造技术提高到新的高度.近年来,制造工程领域的新技术相继诞生,如计算机数字控制、现代集成制造系统、柔性制造技术、敏捷制造、虚拟制造、并行工程等.

2.2在工业生产流水线中的应用

机电一体化技术是当今发展最快、应用前景最为广泛的技术之一.机电一体化技术在工业设备生产流水线中的开发、设计和制造过程中的应用.不仅使单机的自动化程度大大提高,而且使整条生产线的自动化控制水平、生产能力得到很大提高,使其竞争能力远远超过传统的机械控制的同类设备.可以大幅度改善生产的产品质量,提高其国内、国际竞争能力.

2.3在钢铁企业中应用

在钢铁企业中,机电一体化系统是以微处理机为核心,把微机、工控机、数据通讯、显示装置、仪表等技术有机的结合起来,采用组装合并方式,为实现工程大系统的综合一体化创造有力条件,增强系统控制精度、质量和可靠性.智能控制技术广泛应用于钢铁企业的产品设计、生产、控制、设备与产品质量诊断等各个方面,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.钢铁企业的CIMS是将人与生产经营、生产管理以及过程控制连成一体,用以实现从原料进厂,生产加工到产品发货的整个生产过程全局和过程一体化控制.

3.结语

以机械技术、微电子技术的有机结合为主体的机电一体化技术是机械工业发展的必然趋势,随着机电一体化技术的发展,各种产品与装置实现了机电一体化,有利实现整体优化,提高产品质量和生产效率,缩短开发新产品的生产准备周期,加速科技成果向商品转化,有利推动传统产业发生深刻变革,同时,随着新产品的研发及高精密等设备的发展,要求新一代机电一体化技术、产品及系统朝着高性能、智能化、系统化以及轻量化、微型化方向发展,从而为国家带来更大的经济效益与社会效益.