淺談機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展機(jī)電工程機(jī)電一體化畢業(yè)論文

1、淺談機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展摘要：機(jī)電一體化是一種復(fù)合技術(shù)，是機(jī)械技術(shù)與微電子技術(shù)、信息技術(shù)互相滲透的產(chǎn)物，是機(jī)電工業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。機(jī)電一體化技術(shù)是集計(jì)算機(jī)、機(jī)械、電子、信息、光學(xué)、控制等多學(xué)科的交叉綜合的一項(xiàng)技術(shù)，簡(jiǎn)要探索討論了機(jī)電一體化技術(shù)對(duì)于改變整個(gè)機(jī)械制造業(yè)面貌所起的重要作用，并說明其在鋼鐵工業(yè)中的應(yīng)用以及發(fā)展趨勢(shì)。 關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化；技術(shù)；模塊化；智能數(shù)控；應(yīng)用目錄 第一章 緒論21、概述2第二章 機(jī)電一體化技術(shù)31、 機(jī)電一體化的核心技術(shù)32、 機(jī)電一體化技術(shù)的主要應(yīng)用領(lǐng)域4第三章 機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展6第四章 機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用81、 光機(jī)電一體化技術(shù)82、 機(jī)電一體化技

2、術(shù)在鋼鐵企業(yè)中的應(yīng)用10總結(jié) 12致謝 13參考文獻(xiàn) 14 第一章 緒論一、概述進(jìn)入80年代以來，關(guān)于機(jī)電一體化技術(shù)的研究和應(yīng)用已成為全球性的課題，可以說，從軍事到經(jīng)濟(jì)、從生產(chǎn)到生活、從簡(jiǎn)單的日用消費(fèi)品生產(chǎn)到復(fù)雜的社會(huì)生產(chǎn)和管理系統(tǒng).機(jī)電一體化技術(shù)幾乎達(dá)到無所不在、無孔不入的地步。然而，“什么是機(jī)電一體化?”，呼機(jī)電一體化技術(shù)都包括哪些特征?”，“機(jī)電一體化技術(shù)在各應(yīng)用領(lǐng)域中的發(fā)展?fàn)顩r如何?”等問題卻很難令人回答，這一方面是因?yàn)闄C(jī)電一體化技術(shù)的研究不斷向深度持續(xù)發(fā)展，所采用的技術(shù)手段越來越先進(jìn)，無法通過定義來界定其發(fā)展?jié)摿?另一方面是因?yàn)闄C(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域不斷向戶度持續(xù)發(fā)展，也無法通過定

3、義來界定其應(yīng)用范圍。第二章 機(jī)電一體化技術(shù)機(jī)電一體化指的是在機(jī)械的主功能、動(dòng)力功能、控制功能和信息功能的基礎(chǔ)上引進(jìn)微電子技術(shù)，并且將機(jī)械設(shè)備和電子設(shè)備用軟件有機(jī)結(jié)合而構(gòu)成的系統(tǒng)的總稱，因此，“機(jī)電一體化技術(shù)”是機(jī)械、微電子和信息三項(xiàng)技術(shù)相互融合、交叉的產(chǎn)物，是機(jī)械技術(shù)、計(jì)算機(jī)與信息處理技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、檢測(cè)傳感技術(shù)、伺服傳動(dòng)技術(shù)和系統(tǒng)技術(shù)等多學(xué)科技術(shù)領(lǐng)域綜合交叉的技術(shù)密集型系統(tǒng)工程。隨著電子技術(shù)的迅速發(fā)展，微處理器、微型機(jī)在各個(gè)技術(shù)領(lǐng)域已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，對(duì)各個(gè)領(lǐng)域的發(fā)展起了很大的推動(dòng)作用，正因電子技術(shù)的快速發(fā)展，進(jìn)而帶動(dòng)了機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展，科技的進(jìn)步更是依賴于其發(fā)展，因此其未來的發(fā)展對(duì)科

4、技的進(jìn)步起著至關(guān)重要的作用。 現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展極大地推動(dòng)了不同學(xué)科的交叉與滲透，引起了工程領(lǐng)域的技術(shù)改造與革命。在機(jī)械工程領(lǐng)域，由于微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展及其向機(jī)械工業(yè)的滲透所形成的機(jī)電一體化，使機(jī)械工業(yè)的技術(shù)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品機(jī)構(gòu)、功能與構(gòu)成、生產(chǎn)方式及管理體系發(fā)生了巨大變化，使工業(yè)生產(chǎn)由“機(jī)械電氣化”邁入了“機(jī)電一體化”為特征的發(fā)展階段。一、機(jī)電一體化的核心技術(shù)機(jī)電一體化包括軟件和硬件兩方面技術(shù)。硬件是由機(jī)械本體、傳感器、信息處理單元和驅(qū)動(dòng)單元等部分組成。因此，為加速推進(jìn)機(jī)電一體化的發(fā)展，必須從以下幾方面著手：1、機(jī)械本體技術(shù)機(jī)械本體必須從改善性能、減輕質(zhì)量和提高精度等幾方面考慮。現(xiàn)代

5、機(jī)械產(chǎn)品一般都是以鋼鐵材料為主，為了減輕質(zhì)量除了在結(jié)構(gòu)上加以改進(jìn)，還應(yīng)考慮利用非金屬?gòu)?fù)合材料。只有機(jī)械本體減輕了重量，才有可能實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的小型化，進(jìn)而在控制方面改善快速響應(yīng)特性，減少能量消耗，提高效率。2、傳感技術(shù)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著直接的關(guān)系。為了避免電干擾，目前有采用光纖電纜傳感器的趨勢(shì)。對(duì)外部信息傳感器來說，目前主要發(fā)展非接觸型檢測(cè)技術(shù)。3、信息處理技術(shù)機(jī)電一體化與微電子學(xué)的顯著進(jìn)步、信息處理設(shè)備（特別是微型計(jì)算機(jī)）的普及應(yīng)用緊密相連。為進(jìn)一步發(fā)展機(jī)電一體化，必須提高信息處理設(shè)備的可靠性，包括模/數(shù)轉(zhuǎn)換設(shè)備的可靠性和分時(shí)處理的輸入輸出

6、的可靠性，進(jìn)而提高處理速度，并解決抗干擾及標(biāo)準(zhǔn)化問題。4、驅(qū)動(dòng)技術(shù)電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)已被廣泛采用，但在快速響應(yīng)和效率等方面還存在一些問題。目前，正在積極發(fā)展內(nèi)部裝有編碼器的電機(jī)以及控制專用組件-傳感器-電機(jī)三位一體的伺服驅(qū)動(dòng)單元。5、接口技術(shù)為了與計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信，必須使數(shù)據(jù)傳遞的格式標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)格化。接口采用同一標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格不僅有利于信息傳遞和維修，而且可以簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)。目前，技術(shù)人員正致力于開發(fā)低成本、高速串行的接口，來解決信號(hào)電纜非接觸化、光導(dǎo)纖維以及光藕器的大容量化、小型化、標(biāo)準(zhǔn)化等問題。 6、軟件技術(shù)軟件與硬件必須協(xié)調(diào)一致地發(fā)展。為了減少軟件的研制成本，提高生產(chǎn)維修的效率，要逐步推行軟件標(biāo)準(zhǔn)化，包

7、括程序標(biāo)準(zhǔn)化、程序模塊化、軟件程序的固化、推行軟件工程等。二、機(jī)電一體化技術(shù)的主要應(yīng)用領(lǐng)域1、數(shù)控機(jī)床數(shù)控機(jī)床及相應(yīng)的數(shù)控技術(shù)經(jīng)過40年的發(fā)展，在結(jié)構(gòu)、功能、操作和控制精度上都有迅速提高，具體表現(xiàn)在：（1）總線式、模塊化、緊湊型的結(jié)構(gòu)，即采用多cpu、多主總線的體系結(jié)構(gòu)。（2） 開放性設(shè)計(jì)，即硬件體系結(jié)構(gòu)和功能模塊具有層次性、兼容性、符合接口標(biāo)準(zhǔn)，能最大限度地提高用戶的使用效益。（3）wop技術(shù)和智能化。系統(tǒng)能提供面向車間的編程技術(shù)和實(shí)現(xiàn)二、三維加工過程的動(dòng)態(tài)仿真，并引入在線診斷、模糊控制等智能機(jī)制。（4）大容量存儲(chǔ)器的應(yīng)用和軟件的模塊化設(shè)計(jì)，不僅豐富了數(shù)控功能，同時(shí)也加強(qiáng)了cnc系統(tǒng)的控制功

8、能。（5）能實(shí)現(xiàn)多過程、多通道控制，即具有一臺(tái)機(jī)床同時(shí)完成多個(gè)獨(dú)立加工任務(wù)或控制多臺(tái)和多種機(jī)床的能力，并將刀具破損檢測(cè)、物料搬運(yùn)、機(jī)械手等控制都集成到系統(tǒng)中去。（6）系統(tǒng)的多級(jí)網(wǎng)絡(luò)功能，加強(qiáng)了系統(tǒng)組合及構(gòu)成復(fù)雜加工系統(tǒng)的能力。 （7）以單板、單片機(jī)作為控制機(jī)，加上專用芯片及模板組成結(jié)構(gòu)緊湊的數(shù)控裝2、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（cims）cims的實(shí)現(xiàn)不是現(xiàn)有各分散系統(tǒng)的簡(jiǎn)單組合，而是全局動(dòng)態(tài)最優(yōu)綜合。它打破原有部門之間的界線，以制造為基干來控制“物流”和“信息流”，實(shí)現(xiàn)從經(jīng)營(yíng)決策、產(chǎn)品開發(fā)、生產(chǎn)準(zhǔn)備、生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)到生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)管理的有機(jī)結(jié)合。企業(yè)集成度的提高可以使各種生產(chǎn)要素之間的配置得到更好的優(yōu)化，各種生

9、產(chǎn)要素的潛力可以得到更大的發(fā)揮。2、柔性制造系統(tǒng)（fms）柔性制造系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)化的制造系統(tǒng)，主要由計(jì)算機(jī)、數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人、料盤、自動(dòng)搬運(yùn)小車和自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)等組成。它可以隨機(jī)地、實(shí)時(shí)地、按量地按照裝配部門的要求，生產(chǎn)其能力范圍內(nèi)的任何工件，特別適于多品種、中小批量、設(shè)計(jì)更改頻繁的離散零件的批量生產(chǎn)。3、工業(yè)機(jī)器人第1代機(jī)器人亦稱示教再現(xiàn)機(jī)器人，它們只能根據(jù)示教進(jìn)行重復(fù)運(yùn)動(dòng)，對(duì)工作環(huán)境和作業(yè)對(duì)象的變化缺乏適應(yīng)性和靈活性；第2代機(jī)器人帶有各種先進(jìn)的傳感元件，能獲取作業(yè)環(huán)境和操作對(duì)象的簡(jiǎn)單信息，通過計(jì)算機(jī)處理、分析，做出一定的判斷，對(duì)動(dòng)作進(jìn)行反饋控制，表現(xiàn)出低級(jí)智能，已開始走向?qū)嵱没坏?代機(jī)器人即智

10、能機(jī)器人，具有多種感知功能，可進(jìn)行復(fù)雜的邏輯思維、判斷和決策，在作業(yè)環(huán)境中獨(dú)立行動(dòng)，與第5代計(jì)算機(jī)關(guān)系密切。 第三章 機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展機(jī)電一體化是機(jī)械、微電子、控制、計(jì)算機(jī)、信息處理等多學(xué)科的交叉融合，其發(fā)展和進(jìn)步有賴于相關(guān)技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，其主要發(fā)展方向有數(shù)字化、智能化、模塊化、網(wǎng)絡(luò)化、人性化、微型化、集成化、帶源化和綠色化1、數(shù)字化 微控制器及其發(fā)展奠定了機(jī)電產(chǎn)品數(shù)字化的基礎(chǔ)，如不斷發(fā)展的數(shù)控機(jī)床和機(jī)器人；而計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的迅速崛起，為數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造鋪平了道路，如虛擬設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)集成制造等。數(shù)字化要求機(jī)電一體化產(chǎn)品的軟件具有高可靠性、易操作性、可維護(hù)性、自診斷能力以及友好人機(jī)界面。數(shù)字化的

11、實(shí)現(xiàn)將便于遠(yuǎn)程操作、診斷和修復(fù)。 2、智能化即要求機(jī)電產(chǎn)品有一定的智能,使它具有類似人的邏輯思考、判斷推理、自主決策等能力。例如在cnc數(shù)控機(jī)床上增加人機(jī)對(duì)話功能，設(shè)置智能i/o接口和智能工藝數(shù)據(jù)庫(kù)，會(huì)給使用、操作和維護(hù)帶來極大的方便。隨著模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、灰色理論、小波理論、混沌與分岔等人工智能技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，為機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展開辟了廣闊天地。 3、模塊化由于機(jī)電一體化產(chǎn)品種類和生產(chǎn)廠家繁多，研制和開發(fā)具有標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械接口、動(dòng)力接口、環(huán)境接口的機(jī)電一體化產(chǎn)品單元模塊是一項(xiàng)復(fù)雜而有前途的工作。如研制具有集減速、變頻調(diào)速電機(jī)一體的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)單元；具有視覺、圖像處理、識(shí)別和測(cè)距等功能的電機(jī)一體控制

12、單元等。這樣，在產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計(jì)時(shí)，可以利用這些標(biāo)準(zhǔn)模塊化單元迅速開發(fā)出新的產(chǎn)品。 4、 網(wǎng)絡(luò)化由于網(wǎng)絡(luò)的普及，基于網(wǎng)絡(luò)的各種遠(yuǎn)程控制和監(jiān)視技術(shù)方興未艾。而遠(yuǎn)程控制的終端設(shè)備本身就是機(jī)電一體化產(chǎn)品，現(xiàn)場(chǎng)總線和局域網(wǎng)技術(shù)使家用電器網(wǎng)絡(luò)化成為可能，利用家庭網(wǎng)絡(luò)把各種家用電器連接成以計(jì)算機(jī)為中心的計(jì)算機(jī)集成家用電器系統(tǒng)，使人們?cè)诩依锟沙浞窒硎芨鞣N高技術(shù)帶來的好處，因此，機(jī)電一體化產(chǎn)品無疑應(yīng)朝網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。 5、 人性化機(jī)電一體化產(chǎn)品的最終使用對(duì)象是人，如何給機(jī)電一體化產(chǎn)品賦予人的智能、情感和人性顯得愈來愈重要，機(jī)電一體化產(chǎn)品除了完善的性能外，還要求在色彩、造型等方面與環(huán)境相協(xié)調(diào)，使用這些產(chǎn)品，對(duì)人來說

13、還是一種藝術(shù)享受，如家用機(jī)器人的最高境界就是人機(jī)一體化。 6、 微型化 微型化是精細(xì)加工技術(shù)發(fā)展的必然，也是提高效率的需要。微機(jī)電系統(tǒng)(micro electronic mechanical systems，簡(jiǎn)稱mems)是指可批量制作的，集微型機(jī)構(gòu)、微型傳感器、微型執(zhí)行器以及信號(hào)處理和控制電路，直至接口、通信和電源等于一體的微型器件或系統(tǒng)。自1986年美國(guó)斯坦福大學(xué)研制出第一個(gè)醫(yī)用微探針，1988年美國(guó)加州大學(xué)berkeley分校研制出第一個(gè)微電機(jī)以來，國(guó)內(nèi)外在mems工藝、材料以及微觀機(jī)理研究方面取得了很大進(jìn)展，開發(fā)出各種mems器件和系統(tǒng)，如各種微型傳感器（壓力傳感器、微加速度計(jì)、微觸覺

14、傳感器），各種微構(gòu)件（微膜、微粱、微探針、微連桿、微齒輪、微軸承、微泵、微彈簧以及微機(jī)器人等）。 7、集成化集成化既包含各種技術(shù)的相互滲透、相互融合和各種產(chǎn)品不同結(jié)構(gòu)的優(yōu)化與復(fù)合，又包含在生產(chǎn)過程中同時(shí)處理加工、裝配、檢測(cè)、管理等多種工序。為了實(shí)現(xiàn)多品種、小批量生產(chǎn)的自動(dòng)化與高效率，應(yīng)使系統(tǒng)具有更廣泛的柔性。首先可將系統(tǒng)分解為若干層次，使系統(tǒng)功能分散，并使各部分協(xié)調(diào)而又安全地運(yùn)轉(zhuǎn)，然后再通過軟、硬件將各個(gè)層次有機(jī)地聯(lián)系起來，使其性能最優(yōu)、功能最強(qiáng)。 8、 帶源化是指機(jī)電一體化產(chǎn)品自身帶有能源，如太陽(yáng)能電池、燃料電池和大容量電池。由于在許多場(chǎng)合無法使用電能，因而對(duì)于運(yùn)動(dòng)的機(jī)電一體化產(chǎn)品，自帶動(dòng)力

15、源具有獨(dú)特的好處。帶源化是機(jī)電一體化產(chǎn)品的發(fā)展方向之一。 9、 綠色化 科學(xué)技術(shù)的發(fā)展給人們的生活帶來巨大變化，在物質(zhì)豐富的同時(shí)也帶來資源減少、生態(tài)環(huán)境惡化的后果。所以，人們呼喚保護(hù)環(huán)境，回歸自然，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，綠色產(chǎn)品概念在這種呼聲中應(yīng)運(yùn)而生。綠色產(chǎn)品是指低能耗、低材耗、低污染、舒適、協(xié)調(diào)而可再生利用的產(chǎn)品。在其設(shè)計(jì)、制造、使用和銷毀時(shí)應(yīng)符合環(huán)保和人類健康的要求，機(jī)電一體化產(chǎn)品的綠色化主要是指在其使用時(shí)不污染生態(tài)環(huán)境，產(chǎn)品壽命結(jié)束時(shí)，產(chǎn)品可分解和再生利用。第四章 機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用一 、光機(jī)電一體化技術(shù)1、光機(jī)電一體化技術(shù)特征光機(jī)電一體化系統(tǒng)主要由動(dòng)力、機(jī)構(gòu)、執(zhí)行器、計(jì)算機(jī)和傳感器五個(gè)部

16、分組成，相互構(gòu)成一個(gè)功能完善的柔性自動(dòng)化系統(tǒng)。其中計(jì)算機(jī)軟硬件和傳感器是光機(jī)電一體化技術(shù)的重要組成要素。與傳統(tǒng)的機(jī)械產(chǎn)品比較，光機(jī)電一體化產(chǎn)品具有以下技術(shù)特征。 （1）體積小，重量輕，適應(yīng)性強(qiáng)，操作更方便，光機(jī)電一體化技術(shù)使得操作人員擺脫了以往必須按規(guī)定操作程序或節(jié)后頻繁緊張地進(jìn)行單調(diào)重復(fù)操作的工作方式，可以靈活方便地按需控制和改變生產(chǎn)操作程序，任何一臺(tái)光機(jī)電一體化裝置的動(dòng)作，可由預(yù)設(shè)的程序一步一步控制實(shí)現(xiàn)，甚至實(shí)現(xiàn)操作全自動(dòng)化和智能化。 （2）功能增加，精度大幅提高，光機(jī)電一體化系統(tǒng)包括以激光、電腦等現(xiàn)代技術(shù)集成開發(fā)的自動(dòng)化、智能化機(jī)構(gòu)設(shè)備、儀器儀表和元器件。電子技術(shù)的采用使得包饋控制 水平

17、提高，運(yùn)算速度加快，通過電子自動(dòng)控制系統(tǒng)可精確按預(yù)設(shè)動(dòng)作，其自行診斷、校正、補(bǔ)償功能可減少誤差，達(dá)到靠單純機(jī)械方式所不能實(shí)現(xiàn)的工作精度。同時(shí)，由于機(jī)械傳動(dòng)部件減少，機(jī)械磨損及配合間隙等引起的誤差也大大減小。 （3）部分硬件實(shí)現(xiàn)軟件化，智能化程度提高，傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)備一般不具有自維修或自診斷功能。光機(jī)電一體化技術(shù)使得電子裝置能按照人的意圖進(jìn)行自動(dòng)控制、自動(dòng)檢測(cè)、信息采集及處理、調(diào)節(jié)、修正、補(bǔ)償、自診斷、自動(dòng)保護(hù)直至自動(dòng)記錄、顯示、打印工作結(jié)果。通過改變程序，指令等軟件內(nèi)容而無需改動(dòng)硬件部分就可變換產(chǎn)品的功能，使機(jī)械控制功能內(nèi)容的確定和變化趨勢(shì)向軟件化和智能化。 （4）產(chǎn)品可靠性得到提高，使用壽命增長(zhǎng)

18、，傳統(tǒng)的機(jī)械裝置的運(yùn)動(dòng)部分，一般都伴隨著磨損及運(yùn)動(dòng)部件配合間隙所引起的動(dòng)作誤差，導(dǎo)致可動(dòng)摩擦、撞擊、振動(dòng)等加重，嚴(yán)格影響裝置壽命、穩(wěn)定性和可靠性。而光機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用，使裝置的可動(dòng)部件減少，磨損也大為減少，像集成化接近開關(guān)甚至無可動(dòng)部件、無機(jī)械磨損。因此，裝置的壽命提高，故障率降低，從而提高了產(chǎn)品的可靠性和穩(wěn)定性。 （5）融合了多種學(xué)科新技術(shù)，衍生出許多功能更強(qiáng)、性能更好的新產(chǎn)品，光機(jī)電一體化產(chǎn)品的研究開發(fā)涉及到許多學(xué)科和專業(yè)知識(shí)，包括數(shù)學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)、聲學(xué)、機(jī)械工程學(xué)、電力電子學(xué)、電工學(xué)、系統(tǒng)工程學(xué)、光學(xué)、控制論、信息論和計(jì)算機(jī)科學(xué)等。例如人們很熟悉的靜電復(fù)印機(jī)、彩色印像機(jī)等，就是一種

19、由機(jī)、電、光、磁、化學(xué)等多種學(xué)科和技術(shù)復(fù)合創(chuàng)新的新型產(chǎn)品。光機(jī)電一體化技術(shù)將光電子技術(shù)、傳感器技術(shù)、控制技術(shù)與機(jī)械技術(shù)各自的優(yōu)勢(shì)結(jié)合起來，衍生出許多功能更強(qiáng)、性能更好的新一代技術(shù)裝備。 （6）產(chǎn)品系統(tǒng)性增強(qiáng)，各部分系統(tǒng)間協(xié)調(diào)性要求提高，光機(jī)電一體化是一門學(xué)科的邊緣科學(xué)技術(shù)，多種技術(shù)的綜合及多個(gè)部分的組合，使得光機(jī)電一體化技術(shù)及產(chǎn)品更具有系統(tǒng)性、完整性和科學(xué)性。其各個(gè)組成部分在綜合成一個(gè)完整的系統(tǒng)中相互配合有嚴(yán)格的要求，這就要求各種技術(shù)揚(yáng)長(zhǎng)避短，提高系統(tǒng)協(xié)調(diào)性。 2、研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì) （1）研究現(xiàn)狀，自從我國(guó)實(shí)行改革開放以來，科技領(lǐng)域急起直追，我國(guó)的光機(jī)電一體化技術(shù)已取得明顯的成效，數(shù)控產(chǎn)品有

20、了很大的提高，尤其是經(jīng)濟(jì)型靈敏數(shù)控裝置發(fā)展很快，是我國(guó)特有的經(jīng)濟(jì)實(shí)用產(chǎn)品，不但適用國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的需要，部分產(chǎn)品還隨主機(jī)配套出口。國(guó)內(nèi)的機(jī)械產(chǎn)品采用可編程控制器（pc）和微電子技術(shù)控制設(shè)備也越來越多，覆蓋面也日益擴(kuò)大，從紡織機(jī)械、軸承加工設(shè)備、機(jī)床、注塑機(jī)到橡膠輪胎成型機(jī)、重型機(jī)械、輕工業(yè)機(jī)械都是如此，我國(guó)自行研制和生產(chǎn)的光機(jī)電設(shè)備，在質(zhì)量上也有重大突破，為今后的推廣應(yīng)用打下了良好的基礎(chǔ)。 （2）發(fā)展趨勢(shì)光機(jī)電一體化技術(shù)已經(jīng)滲透到各個(gè)學(xué)科、領(lǐng)域，成為一種新興的學(xué)科，并逐漸成為一種產(chǎn)業(yè)，而這些產(chǎn)業(yè)作為新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)越來越受到高度重視。機(jī)電一體化專業(yè)論文從世界科學(xué)技術(shù)的發(fā)展情況來看，光機(jī)電一體化技術(shù)的未

21、來技術(shù)熱點(diǎn)主要包括： 1） 激光技術(shù) 高單色性，利用激光高單色性作精密測(cè)量時(shí)，可極大地提高測(cè)量精度和量程。 高方向性，因具有很遠(yuǎn)距離傳輸光能和傳輸控制指令的能力，從而可以進(jìn)行遠(yuǎn)距離激光通信、激光測(cè)距、激光雷達(dá)、激光導(dǎo)航以及遙控。 高亮度性，利用激光的高亮度特性，中等亮度激光束在焦點(diǎn)附近可產(chǎn)生幾千到幾萬度的高溫，可使照射點(diǎn)物體熔化或汽化，對(duì)各種各樣材料和產(chǎn)品進(jìn)行特種加工。 相干性，由于激光速頻率單一、相位方向相同。適用于激光通信、全息照相、激光印刷以及光學(xué)計(jì)算機(jī)的研制，而在實(shí)際運(yùn)用中也會(huì)通過一些激光技術(shù)改變激光輻射的特性，應(yīng)用范圍更廣。 2） 傳感檢測(cè)技術(shù) 激光準(zhǔn)直，能夠測(cè)量平直度、平面度、平行

22、度、垂直度，也可以做三維空間的基準(zhǔn)測(cè)量。 激光測(cè)距，其探測(cè)距離遠(yuǎn)，測(cè)距精度高，抗干擾性強(qiáng)，體積小，重量輕，但受天然影響大。 光纖探測(cè)器，在目標(biāo)很小，間隔受限或危險(xiǎn)的環(huán)境中，最常選用的是光纖探測(cè)器。 其他還有激光打孔、刻槽=標(biāo)記、光化學(xué)沉積等加工技術(shù)。 3）激光快速成型技術(shù)激光快速成型是利用計(jì)算機(jī)將復(fù)雜的三維物體轉(zhuǎn)化為二維層，將熱塑性塑料粉末或膠粘襯底片材紙張燒結(jié)，由點(diǎn)、線構(gòu)造零件的面（層），然后逐層成型。激光快速成型技術(shù)可使新產(chǎn)品及早投放市場(chǎng)，極大地提高了汽車生產(chǎn)企業(yè)對(duì)市場(chǎng)的適應(yīng)能力和產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)能力。 3、光能驅(qū)動(dòng)技術(shù)利用光致變形材料可制作光致動(dòng)器和光機(jī)器人?，F(xiàn)已研制成功一種光致動(dòng)器，其工作原

23、理是將光照在形狀記憶合金上，反復(fù)地通、斷使材料伸縮，再利用感溫磁性體的溫度特性，將材料末端吸附在襯底上。利用材料本身的伸縮和端部的吸附特性，加上光的通斷便能實(shí)現(xiàn)所要求的動(dòng)作。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，該致動(dòng)器能可在頂面步行。這種狀態(tài)目標(biāo)處于初級(jí)階段，如果能發(fā)現(xiàn)具有優(yōu)異光作用特性的動(dòng)態(tài)物質(zhì)，則可使光能驅(qū)動(dòng)技術(shù)廣泛應(yīng)用。 二、機(jī)電一體化技術(shù)鋼鐵企業(yè)中的應(yīng)用在鋼鐵企業(yè)中，機(jī)電一體化系統(tǒng)是以微處理機(jī)為核心，把微機(jī)、工控機(jī)、數(shù)據(jù)通訊、顯示裝置、儀表等技術(shù)有機(jī)的結(jié)合起來，采用組裝合并方式，為實(shí)現(xiàn)工程大系統(tǒng)的綜合一體化創(chuàng)造有力條件，增強(qiáng)系統(tǒng)控制精度、質(zhì)量和可靠性。機(jī)電一體化技術(shù)在鋼鐵企業(yè)中主要應(yīng)用于以下幾個(gè)方面： 1、智能

24、化控制技術(shù)(ic)由于鋼鐵工業(yè)具有大型化、高速化和連續(xù)化的特點(diǎn)，傳統(tǒng)的控制技術(shù)遇到了難以克服的困難，因此非常有必要采用智能控制技術(shù)。智能控制技術(shù)主要包括專家系統(tǒng)、模糊控制和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等，智能控制技術(shù)廣泛應(yīng)用于鋼鐵企業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、控制、設(shè)備與產(chǎn)品質(zhì)量診斷等各個(gè)方面，如高爐控制系統(tǒng)、電爐和連鑄車間、軋鋼系統(tǒng)、煉鋼連鑄軋鋼綜合調(diào)度系統(tǒng)、冷連軋等。2、分布式控制系統(tǒng)(dcs) 分布式控制系統(tǒng)采用一臺(tái)中央計(jì)算機(jī)指揮若干臺(tái)面向控制的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控計(jì)算機(jī)和智能控制單元。分布式控制系統(tǒng)可以是兩級(jí)的、三級(jí)的或更多級(jí)的。利用計(jì)算機(jī)對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)行集中監(jiān)視、操作、管理和分散控制。隨著測(cè)控技術(shù)的發(fā)展，分布式控制系統(tǒng)的功能

25、越來越多。不僅可以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程控制，而且還可以實(shí)現(xiàn)在線最優(yōu)化、生產(chǎn)過程實(shí)時(shí)調(diào)度、生產(chǎn)計(jì)劃統(tǒng)計(jì)管理功能，成為一種測(cè)、控、管一體化的綜合系統(tǒng)。cs具有特點(diǎn)控制功能多樣化、操作簡(jiǎn)便、系統(tǒng)可以擴(kuò)展、維護(hù)方便、可靠性高等特點(diǎn)。cs是監(jiān)視集中控制分散，故障影響面小，而且系統(tǒng)具有連鎖保護(hù)功能，采用了系統(tǒng)故障人工手動(dòng)控制操作措施，使系統(tǒng)可靠性高。分布式控制系統(tǒng)與集中型控制系統(tǒng)相比，其功能更強(qiáng)，具有更高的安全性，是當(dāng)前大型機(jī)電一體化系統(tǒng)的主要潮流。 3、開放式控制系統(tǒng)(ocs) 待添加的隱藏文字內(nèi)容3開放控制系統(tǒng)(open control system)是目前計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展所引出的新的結(jié)構(gòu)體系概念?！伴_放”意味

26、著對(duì)一種標(biāo)準(zhǔn)的信息交換規(guī)程的共識(shí)和支持，按此標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)不同廠家產(chǎn)品的兼容和互換，且資源共享。開放控制系統(tǒng)通過工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)使各種控制設(shè)備、管理計(jì)算機(jī)互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)控制與經(jīng)營(yíng)、管理、決策的集成，通過現(xiàn)場(chǎng)總線使現(xiàn)場(chǎng)儀表與控制室的控制設(shè)備互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)測(cè)量與控制一體化。 4、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(cims) 鋼鐵企業(yè)的cims是將人與生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)、生產(chǎn)管理以及過程控制連成一體，用以實(shí)現(xiàn)從原料進(jìn)廠，生產(chǎn)加工到產(chǎn)品發(fā)貨的整個(gè)生產(chǎn)過程全局和過程一體化控制。目前鋼鐵企業(yè)已基本實(shí)現(xiàn)了過程自動(dòng)化，但這種“自動(dòng)化孤島”式的單機(jī)自動(dòng)化缺乏信息資源的共享和生產(chǎn)過程的統(tǒng)一管理，難以適應(yīng)現(xiàn)代鋼鐵生產(chǎn)的要求。未來鋼鐵企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)是多品種、小批量生產(chǎn)，質(zhì)優(yōu)價(jià)廉，及時(shí)交貨。為了提高生產(chǎn)率、節(jié)能降耗、減少人員及現(xiàn)有庫(kù)存，加速資金周轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)、管理整體優(yōu)化，關(guān)鍵就是加強(qiáng)管理，獲取必須的經(jīng)濟(jì)效益，提高了企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。美國(guó)、日本等一些大型鋼鐵企業(yè)在20世紀(jì)80年代已廣泛實(shí)現(xiàn)cims化。 5、現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)(fbt) 現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)(fied bus technology)是連接設(shè)置在現(xiàn)場(chǎng)的儀表與設(shè)置在控制室內(nèi)的控制設(shè)備之間的數(shù)字式、雙向、多站通信鏈路。采用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)取代現(xiàn)行的信號(hào)傳輸技術(shù)(如420ma，c直流傳輸)就能使更多的信息在智能化現(xiàn)場(chǎng)儀表裝置與更高一級(jí)的控制系統(tǒng)之間在共同的