机电一体化的核心技术前景

摘 要：随着经济的发展和科学技术的进步,机电一体化技术在我国得到发展和普及,不仅是传统机械工业技术改造的重要手段和内容,而且是加速我国机械工业现代化的主要途径.作为一种新兴的科学技术,机电一体化技术促进了传统机械产品的更新换代,提高了我国在国际市场的竞争力.文章基于多年工作经验,详细探索了机电一体化的核心技术,并分析了机电一体化的未来发展前景.

关 键 词：机电一体化；核心技术；机械工业；传感器技术

中图分类号：TH-39文献标识码：A文章编号：1006-8937（2012）29-0080-02

随着我国计算机技术、网络技术和微电子技术的快速发展,其应用越来越广泛,尤其是在机械工业中,机电一体化技术得到了大规模使用,该技术的诞生、普及应用为机械工业的生产方式、技术架构和管理方式都带来了重大的改变,目前,机械工业生产应用已经从原来的“机械电气化”发展到了“机电一体化”.

1机电一体化的核心技术

机电一体化又被称为机械电子学,是把计算机技术、微电子技机械技术、信息技术、传感器技术、电工电子技术等融合在一起的一种新兴科学技术.通过几十年的发展,机电一体化已经具备自身体系,并且随着科技的不断发展,其内容还在不断的更新和丰富.从系统观点出发,机电一体技术有机集成了计算机技术、信息化技术、自动化技术、微电子技术和嵌入式编程技术等诸多技术学科,其针对机械工业各个功能单元进行合理配置,以优化系统功能为基本目标,实现了高质量、低能耗和可靠性较高的机电一体化产品.

1.1机械本体技术

对于机电一体化技术来讲,其本体技术是机械技术,其核心是采用高新技术对机械技术进行概念更新,实现机电一体化技术的有机统一.机械本体技术从减轻质量、改善性能、提高精度等方面入手,有效实现材料、性能的变更,从而真正实现体积缩小、重量减轻、刚精度提高和性能完善等要求.机械本体的重量减轻是驱动系统实现小型化的基础,为改进控制功能提供保障,不仅有效提高功率,而且帮助减少能量的消耗.

1.2信息处理技术

机电一体化和信息处理设备的应用普及以及微电子学的发展进步密不可分.只有提高信息处理设备的可靠性、分时处理的输出入可靠性和模/数转换设备的可靠性,妥善解决标准化和抗干扰问题,提升处理速度,才能促进机电一体化的快速发展.

1.3传感技术

传感器存在有待提高精确度、可靠性和灵敏度等方面的问题,由于提高可靠性与防干扰有着密切联系,因此多采用光纤电缆传感器的方法.而就外部信息感应器而言,大多使用非接触型的检测技术.

1.4驱动技术

作为驱动机构,电机得到了广泛使用,但是它在效率等方面存在一些问题,为了有效避免其缺点,控制专用组件—传感器—电机三位一体的伺服驱动单元和内部装有编码器的电机正在被研发和推广中.

1.5软件技术

软硬件的协调发展,才能更好的带动机电一体化的发展.大力推行软件标准化、陈旭模块化、程序标准化、软件工程等,可以有效提高生产维修效率,减少投入成本,提升市场竞争力.

1.6接口技术

数据传输格式的规范化和标准化是实现和计算机通信的基础.接口规格的统一为信息的传输和维修提供了极大便利.为了有效解决光耦器信号、电缆非接触化和光导纤维的标准化、大容量化、小型化等问题,科研人员正在努力研发高速串行、成本较低的接口.

2机电一体化技术的发展前景

2.1智能化

智能化是机电一体化技术发展的重要方向之一,该方向也是机电一体化和传统机械自动化技术之间的本质区别.机电一体化技术向智能化方向发展,这样就可以使得机械工业产品模拟人类的思维,实现逻辑判断、推理和自主决策的系统功能.智能化是指以自动控制理论为基础,集成计算机科学技术、人工智能理论、心理学、运筹学和模糊数学以及混沌动力学等多学科知识,能够实现高效的机械工业控制.随着诸多学科技术的快速发展,机械工业的大脑——自动控制微机的性能大幅度提高,处理速度高速提升,传感器系统也更加集成化和智能化,因此,其已经为机械工业的嵌入智能控制算法编程创造力更加有力的条件,使机电一体化产品的智能化发展方向更加突出和明显.

2.2微型化

微型化也是机电一体化技术发展的主要方向之一.作为机电一体化的一个发展方向,微机电一体化系统有效结合了微电子技术、软件技术和微机械技术等高新技术.微机电一体化系统具有很多优势,比如能耗低,体积小,移动方便灵活,其可以在微型空间内进行精细化操作,目前,微机电一体化产品已经广泛的应用于国防、航空航天、医疗器械等诸多领域,具有非常好的发展前景.随着科学技术的不断发展,微电子机械系统向着微米、纳米的方向发展.

2.3系统化

系统化的主要特征表现在两个方面：一是其系统结构采用模块化和开放式的总线结构,因此可以实现系统的各个组件之间灵活组装,同时可以实现多个子系统之间的综合管理和协调控制.二是系统的通信功能大幅度提高,可以实现远程系统通信.机电一体化在未来的发展过程中,更加注重人们的使用感知度,结合人体自身需要,向智能化、情感化和人性等多元角度发展,注重生物系统化发展.

2.4网络化

随着计算机技术、通信技术的高速发展,网络技术随之兴起,目前,网络技术已经广泛的应用于人们的生产生活中,为人们的生产生活方式带来了极大的变革.随着网络技术的发展,其已经成为机电一体化产品发展的重要方向,在各种远程自动化控制和视频监控系统中,可以基于网络技术控制各种终端设备.局域网技术和现场总线技术的发展为家用电器网络化提供了技术支持,以计算机为中心的计算机集成家电系统的实现为人们的生活带来快乐和便利.而与此同时,质量可靠,功能齐全、独特的机电一体化产品一经研发和销售,便大受欢迎.由此可以看出,机电一体化产品必将向着网络化方向发展.

2.5模块化

机电一体化产品的又一发展方向是模块化,它非常复杂、重要,它有利于企业新产品的开发和生产规模的扩大.目前,机电一体化生产制造商非常多,生产的产品应用不同的标准,无法使机电一体化技术具有统一的机械电器等接口.为了保证各个单元和部件的匹配,需要制定一整套的标准,加之企业间的利益冲突,近期内很难完成标准的制定,但是可以通过组建大型企业逐渐实现机电一体化的模块化.毫无疑问的是,机电一体化产品的模块化、标准化、系列化所带来的益处是显而易见的,必将非常有利于机电一体化企业的发展.

2.6绿色化

工业的发展给人们的生产生活带来便利的同时,也带来了环境污染,受此影响,绿色产品呼之欲出.产品绿色化是科学技术发展的必然趋势,其目标是在产品的整个生命周期中,做到资源利用最大化,把对生态环境的破坏降到最低.机电一体化产品的绿色化是指生产使用时不破坏生态环境,报废后可以回收利用.

3结语

总而言之,随着我国科学技术的发展,机电一体化技术的出现并不是孤立的,而是与其他技术相互促进的.机电一体化技术是多学科发展的结晶,是人类社会科技力量高速发展的产物.在使用过程中,机电一体化技术促进了机械工业快速实现战略性的变革,使得传统的机械工业设计理念和方法发生了革命性的转变,因此,大力发展机电一体化技术,促进机电一体化产品的生产,不仅可以改造传统机械设备的需求,而且可以快速推动机械产品向新领域迈进.未来发展过程中,随着机电一体化相关核心技术快速发展,机电一体化的发展前景必将越来越光明.