機電一體化1N

1、機 電 一 體 化 控 制 系 統(tǒng)湯漾平湯漾平 機械學(xué)院工藝設(shè)備及自動化系機械學(xué)院工藝設(shè)備及自動化系 教授教授 系主任系主任機電一體化控制系統(tǒng) 參考書參考書機電一體化控制技術(shù)與系統(tǒng)機電一體化控制技術(shù)與系統(tǒng) 周祖德周祖德. .唐泳洪唐泳洪. .武漢武漢: :華中理工大學(xué)出版社華中理工大學(xué)出版社,1993.,1993.機械電子學(xué)機械電子學(xué) 劉政華劉政華. .何將三何將三. .長沙長沙: :國防科技大學(xué)出版社國防科技大學(xué)出版社,1999.,1999.機電一體化設(shè)備結(jié)構(gòu)與維修機電一體化設(shè)備結(jié)構(gòu)與維修 宋福生宋福生. .朱朱 江等江等. .南京南京: :東南大學(xué)出版社東南大學(xué)出版社,2000.,2000

2、. 前期課程及知識 大學(xué)物理、工程力學(xué)、大學(xué)物理、工程力學(xué)、工程材料、機械制圖與畫工程材料、機械制圖與畫法幾何、機械原理、機械法幾何、機械原理、機械零件、互換性與技術(shù)測量、機械制造技術(shù)基礎(chǔ)、成零件、互換性與技術(shù)測量、機械制造技術(shù)基礎(chǔ)、成型加工工藝、機械制造過程技術(shù)、機電傳動控制、型加工工藝、機械制造過程技術(shù)、機電傳動控制、微機原理等。微機原理等。 應(yīng)經(jīng)過金工實習(xí)、認(rèn)識實習(xí)和生產(chǎn)實習(xí)，具備應(yīng)經(jīng)過金工實習(xí)、認(rèn)識實習(xí)和生產(chǎn)實習(xí)，具備必要的實踐知識。必要的實踐知識。 相 關(guān) 課 程 機械加工自動化 機械制造系統(tǒng) 機械工藝裝備設(shè)計本 課 程 的 目 的 從基本知識入手，結(jié)合典型的系統(tǒng)學(xué)習(xí)，使從基本知識入

3、手，結(jié)合典型的系統(tǒng)學(xué)習(xí)，使學(xué)生學(xué)生1.1.對對機電一體化機電一體化技技術(shù)與系統(tǒng)術(shù)與系統(tǒng)有較全面有較全面的的認(rèn)識認(rèn)識， 2.2.基本掌握基本掌握總體設(shè)總體設(shè)計的計的理論和方法理論和方法， 3.3.掌握掌握元部件的元部件的選選擇和計算擇和計算， 4.4.初步具備初步具備機電一機電一體化系統(tǒng)的體化系統(tǒng)的開發(fā)能開發(fā)能力力。 先進制造技術(shù)的層次及技術(shù)來源示意圖先進制造技術(shù)的層次及技術(shù)來源示意圖第二層第二層新型的制造單元技術(shù)新型的制造單元技術(shù)第三層第三層先進制造集成技術(shù)先進制造集成技術(shù)第一層第一層基礎(chǔ)技術(shù)基礎(chǔ)技術(shù)制造資源計劃制造資源計劃1 11 1 機電一體化技術(shù)的機電一體化技術(shù)的 產(chǎn)生與發(fā)展產(chǎn)生與發(fā)展1

4、 12 2 機電一體化的機電一體化的 概念概念1 13 3 機電一體化系統(tǒng)的機電一體化系統(tǒng)的 功能構(gòu)成和組成要素功能構(gòu)成和組成要素1 14 4 機電一體化系統(tǒng)的機電一體化系統(tǒng)的 共性關(guān)鍵技術(shù)共性關(guān)鍵技術(shù)1 15 5 機電一體化技術(shù)與系統(tǒng)的機電一體化技術(shù)與系統(tǒng)的 應(yīng)用和發(fā)展應(yīng)用和發(fā)展第一章 緒 論機電一體化這個詞（機電一體化這個詞（最早產(chǎn)生于日本）最早產(chǎn)生于日本）（mechatronics= mechanic + electronicsmechatronics= mechanic + electronics）機械電子學(xué)、我國習(xí)慣稱之為機械電子學(xué)、我國習(xí)慣稱之為 機電一體化機電一體化1.1機電一體

5、化技術(shù)的產(chǎn)生與發(fā)展根本原因根本原因理論基礎(chǔ)理論基礎(chǔ)-方法論方法論 技術(shù)基礎(chǔ)技術(shù)基礎(chǔ)1.機電一體化技術(shù)產(chǎn)生與發(fā)展的根本原因 機機 電電 一一 體體 化化 的的 產(chǎn)產(chǎn) 生生 與與 迅迅 速速發(fā)發(fā) 展展 的的 根根 本本 原原 因因 在在 于于 社社 會會 的的 發(fā)發(fā) 展展和和 科科 學(xué)學(xué) 的的 進進 步。步。 機電一體化是機械、電子、計算機和自動控制機電一體化是機械、電子、計算機和自動控制等技術(shù)有機結(jié)合的等技術(shù)有機結(jié)合的一門復(fù)合技術(shù)一門復(fù)合技術(shù)，其產(chǎn)生與發(fā)展與，其產(chǎn)生與發(fā)展與自動化技術(shù)的發(fā)展密切相關(guān)。自動化技術(shù)的發(fā)展密切相關(guān)。 在工程技術(shù)和科學(xué)的發(fā)展過程中，在工程技術(shù)和科學(xué)的發(fā)展過程中，自動化與自

6、自動化與自動控制技術(shù)動控制技術(shù)起著起著極其重要的作用極其重要的作用。 自動控制最早、最典型的應(yīng)用自動控制最早、最典型的應(yīng)用航天、制導(dǎo)、航天、制導(dǎo)、飛機駕駛不用說。冶金、電力、化工、練油、軋鋼。飛機駕駛不用說。冶金、電力、化工、練油、軋鋼。 進一步發(fā)展進一步發(fā)展現(xiàn)代機械制造、電子化機械產(chǎn)現(xiàn)代機械制造、電子化機械產(chǎn)品。品。鍋爐供水的水位調(diào)節(jié)鍋爐供水的水位調(diào)節(jié) 1818世紀(jì)世紀(jì)轉(zhuǎn)速調(diào)解器轉(zhuǎn)速調(diào)解器 1919世紀(jì)世紀(jì)單機、單個參數(shù)（溫度單機、單個參數(shù)（溫度T T、壓力、壓力P P、流量、流量Q Q） 的控制的控制2020世紀(jì)世紀(jì)3030年代年代復(fù)雜生產(chǎn)過程、工段、車間的控制復(fù)雜生產(chǎn)過程、工段、車間的控

7、制 40-50 40-50年代年代電子計算機的發(fā)展與應(yīng)用、單機自電子計算機的發(fā)展與應(yīng)用、單機自 動化和單個設(shè)備的自動化動化和單個設(shè)備的自動化 60 60年代年代系統(tǒng)自動化、自動生產(chǎn)線系統(tǒng)自動化、自動生產(chǎn)線 70 70年代年代后來，后來，綜合自動化、綜合自動化、FMSFMS與機電一體化產(chǎn)品與機電一體化產(chǎn)品由此可見，由此可見， 機電一體化技術(shù)機電一體化技術(shù)實際上實際上是自動化技術(shù)發(fā)展的是自動化技術(shù)發(fā)展的一個一個階段和必然產(chǎn)物階段和必然產(chǎn)物。 是自動化領(lǐng)域中機械技術(shù)與電子技術(shù)是自動化領(lǐng)域中機械技術(shù)與電子技術(shù)有機結(jié)合有機結(jié)合而產(chǎn)生而產(chǎn)生的的新技術(shù)新技術(shù)。2.機電一體化技術(shù)的理論基礎(chǔ)（方法論） 系統(tǒng)工程

8、系統(tǒng)工程、控制論控制論和和信息論信息論是機電是機電一體化的一體化的理論基礎(chǔ)理論基礎(chǔ)，也，也是機電一體化技術(shù)的是機電一體化技術(shù)的方法論方法論2.機電一體化的技術(shù)基礎(chǔ)微電子技術(shù) 微微 電電 子子 技技 術(shù)術(shù) 的的 發(fā)發(fā) 展，展， 半半 導(dǎo)導(dǎo) 體體 大大規(guī)規(guī) 模模 和和 超超 大大 規(guī)規(guī) 模模 集集 成成 電電 路路 制制 造造 技技術(shù)術(shù) 的的 發(fā)發(fā) 展展 和和 進進 步步為為 機機 電電 一一 體體 化化 奠奠定定 了了 技技 術(shù)術(shù) 基基 礎(chǔ)礎(chǔ)。 第一只晶體管的誕生第一只晶體管的誕生 19471947年年 集成電路集成電路 19591959年年 微處理芯片微處理芯片 7070年代年代 微電子技術(shù)獲

9、得驚人的發(fā)展微電子技術(shù)獲得驚人的發(fā)展intel 4004 1971 2000intel 4004 1971 2000器件器件/ /片片 時鐘時鐘 1MHz1MHz經(jīng)過經(jīng)過7 7次技術(shù)換代后次技術(shù)換代后8058680586（奔騰）（奔騰） 1995 3001995 300萬器件萬器件/ /片片 時鐘時鐘 133MHz133MHz8068680686（高性能奔騰）（高性能奔騰）19951995。1111月月 550550萬器件萬器件/ /片片 時鐘時鐘 300MHz300MHz其功能又翻了一番。其功能又翻了一番。 與此同時，能實現(xiàn)各種功能的那些專用的大規(guī)模集與此同時，能實現(xiàn)各種功能的那些專用的大規(guī)

10、模集 成電路芯片成電路芯片層出不窮層出不窮，大概現(xiàn)在，大概現(xiàn)在每天都有新的問世每天都有新的問世。 MCT 8000 F8 運運 動動 控控 制制 器器MC 系系 列列 DSP 運運 動動 控控 制制 器器 目前、機電一體化技術(shù)、產(chǎn)品和系統(tǒng)已經(jīng)滲透目前、機電一體化技術(shù)、產(chǎn)品和系統(tǒng)已經(jīng)滲透到國民經(jīng)濟、社會生活的到國民經(jīng)濟、社會生活的各個領(lǐng)域各個領(lǐng)域： 大的大的： 機械制造裝備、汽車、石機械制造裝備、汽車、石化裝備、冶金裝備、航空航化裝備、冶金裝備、航空航天、現(xiàn)代化武器天、現(xiàn)代化武器 小的小的 ： 辦公自動化設(shè)備、家用電器等辦公自動化設(shè)備、家用電器等 達到達到無孔不入無孔不入的地步。的地步。宇航員與

11、機械手配合，在航天飛機上安裝宇航員與機械手配合，在航天飛機上安裝“任務(wù)專門儀任務(wù)專門儀”12 機電一體化的概念 機電一體化的機電一體化的 定義定義 機電一體化的機電一體化的 研究內(nèi)容研究內(nèi)容 機電一體化的機電一體化的 特點和范疇特點和范疇1機電一體化的定義（1）（1 1）定義）定義1 1 是指在是指在機械機械的主功能、動力功能、信息與控制功能上的主功能、動力功能、信息與控制功能上引進引進了了電子電子技術(shù)，并將技術(shù)，并將機械裝置機械裝置與與電子設(shè)備電子設(shè)備以及以及軟件軟件等等有機結(jié)合有機結(jié)合而成的而成的系統(tǒng)的總稱。系統(tǒng)的總稱。 19811981年，日本機械振興協(xié)會經(jīng)濟研究所年，日本機械振興協(xié)會經(jīng)

12、濟研究所（2 2）定義）定義2 2 （系統(tǒng)）是由計算機信息網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)與控制的，用于完成機械（系統(tǒng)）是由計算機信息網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)與控制的，用于完成機械力、運動和能量流等動力學(xué)任務(wù)的力、運動和能量流等動力學(xué)任務(wù)的機械機械和（或）和（或）機電機電部件部件相互聯(lián)相互聯(lián)系的系統(tǒng)。系的系統(tǒng)。 19841984年，美國機械工程師協(xié)會（年，美國機械工程師協(xié)會（ASMEASME）（3 3）定義）定義3 3 是指在設(shè)計機械產(chǎn)品和生產(chǎn)過程的初始階段就考慮將是指在設(shè)計機械產(chǎn)品和生產(chǎn)過程的初始階段就考慮將精密機精密機械技術(shù)械技術(shù)和和電子控制技術(shù)電子控制技術(shù)有機地結(jié)合的技術(shù)和系統(tǒng)有機地結(jié)合的技術(shù)和系統(tǒng)。 歐洲經(jīng)濟共同體歐洲經(jīng)濟共

13、同體1機電一體化的定義（2） 上述定義不盡相同，但其實質(zhì)是一致的。上述定義不盡相同，但其實質(zhì)是一致的。 即：即：機電一體化是機電一體化是機械技術(shù)機械技術(shù)與與微電子技術(shù)微電子技術(shù)、計算計算機技術(shù)機技術(shù)、自動控制技術(shù)自動控制技術(shù)有機結(jié)合的一門復(fù)合技術(shù)有機結(jié)合的一門復(fù)合技術(shù)。注意：這個有機結(jié)合不是簡單的組合、拼合在一起，而是注意：這個有機結(jié)合不是簡單的組合、拼合在一起，而是相相互互融合融合。 技術(shù)上：體現(xiàn)為技術(shù)上：體現(xiàn)為機械技術(shù)與微電子技術(shù)、計算機技術(shù)等機械技術(shù)與微電子技術(shù)、計算機技術(shù)等高新技術(shù)的高新技術(shù)的橫向交叉橫向交叉、滲透滲透和和綜合集成綜合集成，從而形成一種新的，從而形成一種新的學(xué)術(shù)思想和技

14、術(shù)手段，各自單項技術(shù)是達不到的。學(xué)術(shù)思想和技術(shù)手段，各自單項技術(shù)是達不到的。 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)上：機械裝置與電子設(shè)備、計算機硬件與軟件產(chǎn)品結(jié)構(gòu)上：機械裝置與電子設(shè)備、計算機硬件與軟件合理配置，形成一個相互聯(lián)系的合理配置，形成一個相互聯(lián)系的有機整體有機整體。2機電一體化的研究內(nèi)容機電一體化機電一體化的的原理、技術(shù)、原理、技術(shù)、設(shè)計理論和設(shè)計理論和方法方法（1）獨特的機電一體化的基本技術(shù)體系（2）高性能的機電一體化產(chǎn)品（3）最優(yōu)化的機電一體化設(shè)計方法（1）獨特的機電一體化的基本技術(shù)體系 （2）高性能的機電一體化產(chǎn)品1 1）機電一體化的產(chǎn)品應(yīng)是富含高新技術(shù)的）機電一體化的產(chǎn)品應(yīng)是富含高新技術(shù)的技術(shù)密集型技術(shù)

15、密集型產(chǎn)產(chǎn)品。應(yīng)用系統(tǒng)工程的觀點和方法來分析、研究機電一體品。應(yīng)用系統(tǒng)工程的觀點和方法來分析、研究機電一體化的產(chǎn)品和系統(tǒng)?；漠a(chǎn)品和系統(tǒng)。2 2）在）在功能、性能、質(zhì)量和效率功能、性能、質(zhì)量和效率等方面都有高水平的發(fā)展。等方面都有高水平的發(fā)展。3 3）內(nèi)部合理配置、外部性能最佳內(nèi)部合理配置、外部性能最佳。表現(xiàn)出：表現(xiàn)出： 整體結(jié)構(gòu)的整體結(jié)構(gòu)的最佳化最佳化； 系統(tǒng)控制的系統(tǒng)控制的智能化智能化； 操作性能的操作性能的柔性化柔性化數(shù)數(shù) 控控 機機 床床工工 業(yè)業(yè) 機機 器器 人人 我們最熟悉的家用電器：我們最熟悉的家用電器：電子相機電子相機到到數(shù)碼相數(shù)碼相機（理光）機（理光） （從測光、測距、調(diào)光、

16、調(diào)焦、曝光、卷片倒（從測光、測距、調(diào)光、調(diào)焦、曝光、卷片倒片、閃光及其他附件的控制）片、閃光及其他附件的控制） 全自動洗衣機全自動洗衣機 微微 波波 爐爐多功能噴墨一體機多功能噴墨一體機 打印機打印機+ +掃描儀掃描儀 辦公自動化（電腦設(shè)備）辦公自動化（電腦設(shè)備）打印機打印機掃描儀掃描儀（3）最優(yōu)化的機電一體化設(shè)計方法突出體現(xiàn)突出體現(xiàn)： 1 1）當(dāng)產(chǎn)品的某一功能單靠）當(dāng)產(chǎn)品的某一功能單靠某一種技術(shù)無法實現(xiàn)某一種技術(shù)無法實現(xiàn)時，時，必須進行機械與電子及其它多種技術(shù)有機結(jié)合的一體必須進行機械與電子及其它多種技術(shù)有機結(jié)合的一體化設(shè)計；化設(shè)計； 2 2）當(dāng)產(chǎn)品的某一功能）當(dāng)產(chǎn)品的某一功能有多種可行的技

17、術(shù)方案有多種可行的技術(shù)方案時，時，必須應(yīng)用機電必須應(yīng)用機電一體化技術(shù)對一體化技術(shù)對各種技術(shù)方案各種技術(shù)方案進行分析和評進行分析和評價。價。電電 腦腦 繡繡 花花 機機3機電一體化的特點和范疇（1）（1)1)特點特點從機電一體化的定義和技術(shù)體系可以看出如下特點：從機電一體化的定義和技術(shù)體系可以看出如下特點： 機器的精密定位機器的精密定位傳統(tǒng)機械技術(shù)傳統(tǒng)機械技術(shù)通過提高齒輪和絲桿螺母等穿傳動機通過提高齒輪和絲桿螺母等穿傳動機構(gòu)的加工和安裝精度實現(xiàn)，定位精度構(gòu)的加工和安裝精度實現(xiàn)，定位精度受受機械傳動精度機械傳動精度限限制制機電一體化機電一體化用傳感器實時地對定位誤差進行檢測，用傳感器實時地對定位誤

18、差進行檢測，把誤差信號反饋給具有誤差處理能力的控制器，利用控制手把誤差信號反饋給具有誤差處理能力的控制器，利用控制手段對定位誤差進行段對定位誤差進行修正和補償修正和補償，達到提高精度，達到提高精度。 1 1）機電機電 有機結(jié)合有機結(jié)合 機電一體化是機械技術(shù)和電子技術(shù)機電一體化是機械技術(shù)和電子技術(shù)有機結(jié)合有機結(jié)合的的高級技術(shù)。的的高級技術(shù)。例如：例如：3機電一體化的特點和范疇（2）2 2）計算機信息處理計算機信息處理計算機硬件和軟件共同組成的信息處理系統(tǒng)是機電一體化不可計算機硬件和軟件共同組成的信息處理系統(tǒng)是機電一體化不可缺少的部分。缺少的部分。例如：例如： CNCCNC（計算機控制的數(shù)控機床）

19、，一種典型的（計算機控制的數(shù)控機床），一種典型的機電一體化產(chǎn)品。機電一體化產(chǎn)品。 CNCCNC數(shù)控機床的數(shù)控機床的CNCCNC數(shù)控系統(tǒng)是其進行信息處數(shù)控系統(tǒng)是其進行信息處理的核心：理的核心： 其作用：其作用： A A）實現(xiàn)閉環(huán)）實現(xiàn)閉環(huán)控制控制和軟件和軟件插補插補，并具有很強的，并具有很強的自診斷自診斷功能；功能； B B）實現(xiàn)）實現(xiàn)邏輯控制邏輯控制 C C）系統(tǒng)設(shè)置有標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)傳送）系統(tǒng)設(shè)置有標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)傳送通道和接口通道和接口，可與上位計算機聯(lián)機，進行程序傳，可與上位計算機聯(lián)機，進行程序傳輸和管理，控制信息通信，以便于納入計算機集成制造系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)。輸和管理，控制信息通信，以便于納入計算機集成制

20、造系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)。 利用控制手段對定位誤差進行修正和補償，達到利用控制手段對定位誤差進行修正和補償，達到提高精度提高精度3機電一體化的特點和范疇（3）3 3）系統(tǒng)工程的方法系統(tǒng)工程的方法 系統(tǒng)工程的觀點和方法是機電一體化的基本方法。系統(tǒng)工程的觀點和方法是機電一體化的基本方法。系統(tǒng)是典型的高新技術(shù)的。系統(tǒng)是典型的高新技術(shù)的。比較復(fù)雜的工程系統(tǒng)，具有系統(tǒng)的比較復(fù)雜的工程系統(tǒng)，具有系統(tǒng)的 集合性集合性（整體性）、（整體性）、關(guān)聯(lián)性關(guān)聯(lián)性、目的性目的性和和相對性相對性等等四個四個基本屬性基本屬性。 因此，設(shè)計開發(fā)機電一體化系統(tǒng)，一開始就要運因此，設(shè)計開發(fā)機電一體化系統(tǒng)，一開始就要運用系統(tǒng)工程的觀點和方法來進

21、行分析。用系統(tǒng)工程的觀點和方法來進行分析。3機電一體化的特點和范疇（4）（2 2）范疇范疇1 1）在工程技術(shù)（學(xué)科譜系）中，機電一體化屬在工程技術(shù)（學(xué)科譜系）中，機電一體化屬于于機械工程機械工程的范疇，是機械工程中的范疇，是機械工程中新興新興的一個的一個學(xué)科學(xué)科2 2）按前面的分析，按前面的分析，凡凡是由各種現(xiàn)代高新技術(shù)與是由各種現(xiàn)代高新技術(shù)與機械和電子技術(shù)相結(jié)合而形成的各種機械和電子技術(shù)相結(jié)合而形成的各種技術(shù)、產(chǎn)品或技術(shù)、產(chǎn)品或系統(tǒng)系統(tǒng)都屬于機電一體化的范疇都屬于機電一體化的范疇 如：如：CNCCNC機床，機床，MCMC（加工中心），（加工中心），F(xiàn)MSFMS（柔性制（柔性制 造系造系統(tǒng)），

22、統(tǒng)），CIMSCIMS（計算機集成制造系統(tǒng)）以及自動化生產(chǎn)工程（計算機集成制造系統(tǒng)）以及自動化生產(chǎn)工程等都屬于機電一體化的范疇。等都屬于機電一體化的范疇。13 機電一體化系統(tǒng)的功能構(gòu)成和組成要素 功能構(gòu)成 組成要素1機電一體化系統(tǒng)的功能構(gòu)成（1）1機電一體化系統(tǒng)的功能構(gòu)成（2） （1 1）切削加工是）切削加工是CNCCNC機床的機床的主功能主功能； （2 2）電源通過電機驅(qū)動機床，實現(xiàn)）電源通過電機驅(qū)動機床，實現(xiàn)動力功能動力功能； （3 3）位置檢測和）位置檢測和CNCCNC裝置分別實現(xiàn)裝置分別實現(xiàn)計測功能計測功能和和控制功控制功能能，其作用是實時檢測機床內(nèi)部和外部信息，據(jù)此對機床，其作用是實

23、時檢測機床內(nèi)部和外部信息，據(jù)此對機床實施相應(yīng)的控制。實施相應(yīng)的控制。 （4 4）機械結(jié)構(gòu)）機械結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)功結(jié)構(gòu)功能能，使機床各功能部，使機床各功能部件保持規(guī)定的相互位置關(guān)系。件保持規(guī)定的相互位置關(guān)系。 傳統(tǒng)的機械產(chǎn)品一般不完全具備以上傳統(tǒng)的機械產(chǎn)品一般不完全具備以上5 5大內(nèi)部功能。大內(nèi)部功能?？梢?，機電一體化產(chǎn)品功能齊全；可見，機電一體化產(chǎn)品功能齊全； 而而實現(xiàn)實現(xiàn)其功能的其功能的形式形式更靈活，技術(shù)更先進，效果更好。更靈活，技術(shù)更先進，效果更好。2機電一體化系統(tǒng)的組成要素（1）2機電一體化系統(tǒng)的組成要素（2）14 機電一體化系統(tǒng)的共性關(guān)鍵技術(shù)（精密）機械技術(shù)（精密）機械技術(shù)計算機和信息處理技

24、術(shù)計算機和信息處理技術(shù)檢測與傳感技術(shù)檢測與傳感技術(shù)自動控制技術(shù)自動控制技術(shù)伺服驅(qū)動技術(shù)伺服驅(qū)動技術(shù)系統(tǒng)總體技術(shù)系統(tǒng)總體技術(shù)機電一體化系統(tǒng)的共性關(guān)鍵技術(shù)1. （精密）機械技術(shù)(1) 機械技術(shù)是一門歷史最久的應(yīng)用技機械技術(shù)是一門歷史最久的應(yīng)用技術(shù)，是各個技術(shù)領(lǐng)域的基礎(chǔ)，有一整套術(shù)，是各個技術(shù)領(lǐng)域的基礎(chǔ)，有一整套完整的理論和實踐規(guī)范。完整的理論和實踐規(guī)范。1. （精密）機械技術(shù)(2)機電一體化產(chǎn)品機械方面的要求：機電一體化產(chǎn)品機械方面的要求： （1 1）為了充分發(fā)揮機電一體化產(chǎn)品的優(yōu)點。）為了充分發(fā)揮機電一體化產(chǎn)品的優(yōu)點。必須使其機械本體部分具有高精度、輕量化和高必須使其機械本體部分具有高精度、輕量

25、化和高可靠性；可靠性； （2 2）內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部造型部局合理、操作）內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部造型部局合理、操作方便、美觀協(xié)調(diào)。方便、美觀協(xié)調(diào)。2.計算機和信息處理技術(shù)(1) （1 1）計算機自動控制技術(shù)包括）計算機自動控制技術(shù)包括 高精度定位控制、高精度定位控制、 速度控制、速度控制、 力控制、力控制、 自適應(yīng)控制、自適應(yīng)控制、 以及自診斷、仿真、校正、補償、再現(xiàn)、檢索等。以及自診斷、仿真、校正、補償、再現(xiàn)、檢索等。 經(jīng)典控制理論和現(xiàn)代控制理論是自動控制技術(shù)的基礎(chǔ)，經(jīng)典控制理論和現(xiàn)代控制理論是自動控制技術(shù)的基礎(chǔ)，計算機的發(fā)展為控制理論的應(yīng)用和實施提供了條件。計算機的發(fā)展為控制理論的應(yīng)用和實施提供了條件。

26、 目前在機電一體化系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用的計算機有那些：目前在機電一體化系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用的計算機有那些： 可編程序控制器（可編程序控制器（PLCPLC）、）、 單片機（單片微處理機）、單片機（單片微處理機）、 工業(yè)控制機等。工業(yè)控制機等。計算機和信息處理技術(shù) 目前在機電一體化系統(tǒng)中目前在機電一體化系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用的計算機有那些：廣泛應(yīng)用的計算機有那些： 可編程序控制器（可編程序控制器（PLCPLC）、）、 單片機（單片微處理機）、單片機（單片微處理機）、 工業(yè)控制機等。工業(yè)控制機等。2.計算機和信息處理技術(shù)(2) （2 2）信息處理技術(shù)包括）信息處理技術(shù)包括 信息輸入、變換（信息輸入、變換（A/DA/D、

27、D/AD/A）、運算、儲存、判斷、）、運算、儲存、判斷、決策和輸出等技術(shù)。決策和輸出等技術(shù)。 信息處理技術(shù)的硬件包括信息處理技術(shù)的硬件包括 輸入輸入/ /輸出設(shè)備、顯示器、磁盤、輸出設(shè)備、顯示器、磁盤、計算機、可編程控制器和數(shù)控裝置等。計算機、可編程控制器和數(shù)控裝置等。 信息處理是否及時，處理結(jié)果是否正確和精確，將信息處理是否及時，處理結(jié)果是否正確和精確，將直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量。直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量。 3.檢測與傳感技術(shù)(1) （如何從（如何從 待測對象待測對象 那里獲取能反映那里獲取能反映 待檢待檢測對象特征與狀態(tài)的測對象特征與狀態(tài)的 信號信號 取決于傳感器技術(shù)；取決于傳感器技術(shù)；

28、而能否有效地利用這些信號所攜帶的豐富而能否有效地利用這些信號所攜帶的豐富信息則取決于檢測技術(shù)。信息則取決于檢測技術(shù)。 在實際的機電一體化系統(tǒng)中，前者比后者在實際的機電一體化系統(tǒng)中，前者比后者更為重要。更為重要。3.檢測與傳感技術(shù)(2) 隨著測控技術(shù)的發(fā)展，對傳感器的檢測速度、隨著測控技術(shù)的發(fā)展，對傳感器的檢測速度、靈敏度和精度的要求越來越高，并推動了傳感器靈敏度和精度的要求越來越高，并推動了傳感器技術(shù)的發(fā)展。技術(shù)的發(fā)展。 傳感器的發(fā)展方向是傳感器的發(fā)展方向是 集成化集成化 智能化智能化3.3.檢測與傳感檢測與傳感技術(shù)技術(shù)(3)(3)集成化的含義集成化的含義 一是指將傳感器、放大器、補償電路、運

29、算器等一是指將傳感器、放大器、補償電路、運算器等組件集成在一起，形成一體化傳感器；組件集成在一起，形成一體化傳感器； 二是指把一些相同的傳感器裝成一列或矩陣，形二是指把一些相同的傳感器裝成一列或矩陣，形成一維或二維傳感器。成一維或二維傳感器。CCDCCD矩陣矩陣 例如，由一些單個光傳感器組成的合成光學(xué)傳感例如，由一些單個光傳感器組成的合成光學(xué)傳感器，用于檢測和顯示不同視野的物體。集成化傳感器器，用于檢測和顯示不同視野的物體。集成化傳感器的性能穩(wěn)定、可靠性高、功能強、成本低，為檢測裝的性能穩(wěn)定、可靠性高、功能強、成本低，為檢測裝置小型化開辟了新路。置小型化開辟了新路。3.檢測與傳感檢測與傳感技術(shù)

30、技術(shù)(4) 智能智能傳感器是指具有傳感器是指具有判斷判斷能力、能力、學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)能力能力和和創(chuàng)造創(chuàng)造能力的傳感器，代表傳感器技術(shù)的發(fā)能力的傳感器，代表傳感器技術(shù)的發(fā)展方向。展方向。 SIMATIC 機器視覺系統(tǒng)機器視覺系統(tǒng) 完成所有的工作完成所有的工作- 從零件從零件物流的組織物流的組織, 尺寸測量和外觀檢查尺寸測量和外觀檢查, 完整性檢查完整性檢查, 包裝包裝箱和飲料瓶的排序箱和飲料瓶的排序,當(dāng)然還包括位置檢測、圖案識別當(dāng)然還包括位置檢測、圖案識別以及面向電子和半導(dǎo)體行業(yè)應(yīng)用的字符和條碼識別。以及面向電子和半導(dǎo)體行業(yè)應(yīng)用的字符和條碼識別。4.4.伺服驅(qū)動技術(shù)伺服驅(qū)動技術(shù)(1)(1) 伺服驅(qū)動技術(shù)

31、是是機電一體化技術(shù)的一個重要組成伺服驅(qū)動技術(shù)是是機電一體化技術(shù)的一個重要組成部分，包括電動、氣動、液壓等直接執(zhí)行操作功能，部分，包括電動、氣動、液壓等直接執(zhí)行操作功能，對產(chǎn)品質(zhì)量產(chǎn)生直接影響的技術(shù)。對產(chǎn)品質(zhì)量產(chǎn)生直接影響的技術(shù)。 它的作用是接受控制系統(tǒng)的指令，經(jīng)過一定的轉(zhuǎn)換它的作用是接受控制系統(tǒng)的指令，經(jīng)過一定的轉(zhuǎn)換和放大后，經(jīng)伺服驅(qū)動裝置（經(jīng)伺服驅(qū)動裝置直流伺和放大后，經(jīng)伺服驅(qū)動裝置（經(jīng)伺服驅(qū)動裝置直流伺服電機、功率步進電機、交流伺服電機、電液伺服閥服電機、功率步進電機、交流伺服電機、電液伺服閥等）實現(xiàn)機電一體化裝置或系統(tǒng)的運動。等）實現(xiàn)機電一體化裝置或系統(tǒng)的運動。 伺服驅(qū)動技術(shù)在很大程度上

32、決定了機電一體化系統(tǒng)伺服驅(qū)動技術(shù)在很大程度上決定了機電一體化系統(tǒng)的性能的性能4.4.伺服驅(qū)動技術(shù)伺服驅(qū)動技術(shù)(2)(2)5.5.系統(tǒng)總體技術(shù)系統(tǒng)總體技術(shù)(1)(1) 是否將以上幾種簡單疊加就構(gòu)成了機電一體化系統(tǒng)是否將以上幾種簡單疊加就構(gòu)成了機電一體化系統(tǒng)呢呢? ? 而是要通過系統(tǒng)總體設(shè)計使他們形成一個有機整體。而是要通過系統(tǒng)總體設(shè)計使他們形成一個有機整體。系統(tǒng)總體技術(shù)是一種綜合應(yīng)用技術(shù)。具體：系統(tǒng)總體技術(shù)是一種綜合應(yīng)用技術(shù)。具體：（1 1） 從整體的目標(biāo)出發(fā)，用系統(tǒng)的觀點和方從整體的目標(biāo)出發(fā)，用系統(tǒng)的觀點和方法，將總體分解成若干功能單元，找出能完成法，將總體分解成若干功能單元，找出能完成各個功

33、能的技術(shù)方案，各個功能的技術(shù)方案，5.5.系統(tǒng)總體技術(shù)系統(tǒng)總體技術(shù)(2)(2) （2 2） 再將各個功能與技術(shù)方案組合成方案再將各個功能與技術(shù)方案組合成方案組進行分析、評價、優(yōu)選組進行分析、評價、優(yōu)選 總體技術(shù)內(nèi)容涉及多個方面：如接插件、接口總體技術(shù)內(nèi)容涉及多個方面：如接插件、接口轉(zhuǎn)換、軟件開發(fā)、微機技術(shù)應(yīng)用、控制系統(tǒng)的成轉(zhuǎn)換、軟件開發(fā)、微機技術(shù)應(yīng)用、控制系統(tǒng)的成套性和成套設(shè)備的自動化技術(shù)。套性和成套設(shè)備的自動化技術(shù)。 特別強調(diào)整個系統(tǒng)能很好的協(xié)調(diào)。特別強調(diào)整個系統(tǒng)能很好的協(xié)調(diào)。1 15 5 機電一體化技術(shù)與系統(tǒng)的應(yīng)用和發(fā)展機電一體化技術(shù)與系統(tǒng)的應(yīng)用和發(fā)展機電一體化技術(shù)與系統(tǒng)的機電一體化技術(shù)與

34、系統(tǒng)的 應(yīng)用應(yīng)用 機電一體化技術(shù)與系統(tǒng)的機電一體化技術(shù)與系統(tǒng)的 發(fā)展前景發(fā)展前景1 1機電一體化技術(shù)與系統(tǒng)的應(yīng)用機電一體化技術(shù)與系統(tǒng)的應(yīng)用（1 1）機電一體化）機電一體化 技術(shù)與系統(tǒng)技術(shù)與系統(tǒng) 的應(yīng)用分類的應(yīng)用分類數(shù)控機械類數(shù)控機械類電子設(shè)備類電子設(shè)備類機電結(jié)合類機電結(jié)合類電液伺服類電液伺服類信息控制類信息控制類1 1）數(shù)控機械類）數(shù)控機械類 執(zhí)行機構(gòu)是機械裝置執(zhí)行機構(gòu)是機械裝置數(shù)控機床數(shù)控機床工業(yè)機器人工業(yè)機器人全全自自動動洗洗衣衣機機發(fā)動機控制系統(tǒng)發(fā)動機控制系統(tǒng)2 2）電子設(shè)備類）電子設(shè)備類 執(zhí)行機構(gòu)是電子裝置執(zhí)行機構(gòu)是電子裝置電火花機床電火花機床超超聲聲波波機機械械激光測距儀激光測距儀線

35、切割機床線切割機床自自 動動 探探 傷傷 機、狀機、狀 態(tài)態(tài) 識識 別別 裝裝 置、置、CT CT 掃掃 描描 儀儀3 3）機電結(jié)合類）機電結(jié)合類執(zhí)行機構(gòu)是機械與電子執(zhí)行機構(gòu)是機械與電子裝置有機結(jié)合裝置有機結(jié)合 CT CT是用是用X X線對人體作體層掃描線對人體作體層掃描，對于軟組織觀察作用最，對于軟組織觀察作用最大，通過電子計算機處理，測得體內(nèi)不同層面；大，通過電子計算機處理，測得體內(nèi)不同層面； 除了可以橫斷面觀察病變外，還可以從冠狀面、矢狀面除了可以橫斷面觀察病變外，還可以從冠狀面、矢狀面觀察，組成該體層圖像，更有利于測定病變的部位、長度及觀察，組成該體層圖像，更有利于測定病變的部位、長度及面積，來診斷人體內(nèi)部疾病，尤其在顱腦系統(tǒng)，更具有優(yōu)越面積，來診斷人體內(nèi)部疾病，尤其在顱腦系統(tǒng)，更具有優(yōu)越性。性。 由于由于CTCT掃描具有無創(chuàng)傷性，高度分辨率，定位準(zhǔn)確和迅掃描具有無創(chuàng)傷性，高度分辨率，定位準(zhǔn)確和迅速