光機電一體化的發(fā)展和應(yīng)用

1、 - 1 - 光機電一體化的發(fā)展和應(yīng)用 引言現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展極大地推動了不同學(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。在機械工程領(lǐng)域,由于微電子技術(shù)和計算機技術(shù)的迅速發(fā)展及其向機械工業(yè)的滲透所形成的機電一體化,使機械工業(yè)的技術(shù)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品機構(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“機械電氣化”邁入了“機電一體化”為特征的發(fā)展階段。 摘要工程機械自90年代以來發(fā)展速度加快應(yīng)用也愈來愈廣。我國由于經(jīng)濟形勢走上快車道工程機械的應(yīng)用非常廣泛工程機械的研究得到了高度重視。本文從工程機械發(fā)展的幾個趨勢和各種工程機械的分析來闡述我國工程機械發(fā)展的現(xiàn)狀和方向迄今為止世界各國都在大

2、力推廣機電一體化技術(shù)。在人們生活的各個領(lǐng)域已得到廣泛的應(yīng)用并以蓬勃的生機向前發(fā)展不僅深刻地影響著全球的科技、經(jīng)濟、社會和軍事的發(fā)展而且也深刻影響著機電一體化的發(fā)展趨勢。 關(guān)鍵詞歷史 、應(yīng)用 自90年代以來國外工程機械進入了一個新的發(fā)展時期目前國外工程機械發(fā)展總的趨勢是發(fā)展快水平高。1、在廣泛應(yīng)用新技術(shù)的同時不斷涌現(xiàn)出新結(jié)構(gòu)和新產(chǎn)品。2、繼續(xù)完成提高整機可靠性。3、技術(shù)發(fā)展的重點在于增加產(chǎn)品的電子信息技術(shù)含量在集成電路、微處理器、微型計算機及電子監(jiān)控技術(shù)等方面都有廣泛的應(yīng)用。4、努力完善產(chǎn)品的標準化、系列化和通用化改善駕駛?cè)藛T的工作條件向節(jié)能、環(huán)保方向發(fā)展可靠性、安全性、舒適性、環(huán)保性得到了高度

3、重視。5、向大型化和微型化方向發(fā)展。如國外工程機械產(chǎn)品在集成電路、微處理器、微型計算機及電子監(jiān)控技術(shù)等方面都有廣泛的應(yīng)用一些節(jié)能新技術(shù)得到了推廣可靠性、安全性、舒適性、環(huán)保性能得到了高度重視并向大型化和微型化方向發(fā)展。借鑒國外工程機械產(chǎn)品的發(fā)展趨勢我國工程機械產(chǎn)品的發(fā)展走勢應(yīng)是大力發(fā)展機電一體化產(chǎn)品實現(xiàn)裝載機工作狀態(tài)的自動監(jiān)測和控制實現(xiàn)平地機的激光導(dǎo)平自動控制實現(xiàn)在有毒、有危險環(huán)境下工程機械作業(yè)的遙控;大力提高產(chǎn)品的質(zhì)量、可靠性和技術(shù)水平;大力發(fā)展品種;大力加強新技術(shù)的應(yīng)用改善駕駛員的工作條件。 一、光機電一體化技術(shù)在自己專業(yè)中的應(yīng)用 > - 2 - 隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展光機電一體化技

4、術(shù)應(yīng)運而生首先光機電一體化是機械技術(shù)光電技術(shù)電子技術(shù)及其計算機技術(shù)等群體技術(shù)的綜合運用。而機械技術(shù)是光機電一體化的基本技術(shù)隨著高技術(shù)的應(yīng)用在各個領(lǐng)域越來越受到渴求而機械技術(shù)今后的發(fā)展必然是朝著技術(shù)這方面而又機械技術(shù)的最終技術(shù)乃是光機電方面。光機電一體化在機械的應(yīng)用情況特別的廣可以說光機電的發(fā)展是離不開機械技術(shù)的基礎(chǔ)支撐。比如智能制造系統(tǒng)與精密測量技術(shù)該方向主要研究公差技術(shù)標準化精密測量與儀器領(lǐng)域。其中涉及的三維表面粗糙度自動分析檢測儀完全是光機電的研究方向。光機電在這方面的應(yīng)用他別的廣對于光機電一體化單機產(chǎn)品(設(shè)備)應(yīng)采用簡繁并舉、高低級并存的多層次發(fā)展途徑?？砂l(fā)展功能附加型的低級產(chǎn)品也可發(fā)展

5、功能替代型的中級產(chǎn)品還可發(fā)展機電融合型的高級產(chǎn)品成為前所未有的新一代產(chǎn)品。而機械技術(shù)的著眼點在于如何與機電一體化技術(shù)相適應(yīng)利用其它高、新技術(shù)來更新概念實現(xiàn)結(jié)構(gòu)上、材料上、性能上的變更滿足減小重量、縮小體積、提高精度、提高剛度及改善性能的要求。在機電一體化系統(tǒng)制造過程中經(jīng)典的機械理論與工藝應(yīng)借助于計算機輔助技術(shù)同時采用人工智能與專家系統(tǒng)等形成新一代的機械制造技術(shù)。 二 光機電一體化系統(tǒng)的應(yīng)用背景 自電子技術(shù)一問世,電子技術(shù)與機械技術(shù)的結(jié)合就開始了,只是出現(xiàn)了半導(dǎo)體集成電路,尤其是出現(xiàn)了以微處理器為代表的大規(guī)模集成電路以后,"機電一體化"技術(shù)之后有了明顯進展,引起了人們的廣泛注

6、意. “機電一體化”這個詞是日本安川電機公司在上世紀60年代末作商業(yè)注冊時最先創(chuàng)用的。當時及70年代人們一直把機電一體化看作是機械與電子的結(jié)合。國內(nèi)早期將“機電一體化技術(shù)”與“機械電子學(xué)”并用近年來“機電一體化”更流行使用。 80年代信息技術(shù)嶄露頭角。微處理機的性能提高為更高級的機電一體化產(chǎn)品所采用典型的機電一體化產(chǎn)品如數(shù)控機床、工業(yè)機器人和汽車的電子控制系統(tǒng)等。微機作為關(guān)鍵技術(shù)引入了飛行器系統(tǒng)后使機械-電子系統(tǒng)在高度控制、排氣控制、振動控制和保險氣袋等方面獲得廣泛應(yīng)用。 專業(yè)中的應(yīng)用 > - 3 - 從系統(tǒng)科學(xué)的觀點來看機電一體化產(chǎn)品又可稱之為機電一體化系統(tǒng)它是集機械元件和電子元件于一

7、體的復(fù)合系統(tǒng)。 信息技術(shù)驅(qū)使機械系統(tǒng)在不同程度上利用數(shù)據(jù)庫連洗衣機和其他消費品也用上了數(shù)據(jù)庫驅(qū)動系統(tǒng)。這樣對機電一體化的系統(tǒng)設(shè)計方法的探索、成型和系統(tǒng)集成以及并行工程設(shè)計和控制的實施日顯重要。此外光學(xué)也進入了機電一體化產(chǎn)生了“光機電一體化”的新領(lǐng)域。 進入90年代通信技術(shù)進入了機電一體化機器可像機器人系統(tǒng)那樣遙控和虛擬現(xiàn)實多媒體等技術(shù)緊密聯(lián)系的計算機控制的網(wǎng)絡(luò)化機電一體化日益普及。 三光機電一體化的工作原理 是在激光技術(shù)與微型計算機為代表的微電子技術(shù)迅速發(fā)展向機電工業(yè)領(lǐng)域迅猛滲透與機電技術(shù)深度結(jié)合的現(xiàn)代工業(yè)的基礎(chǔ)上綜合應(yīng)用機械技術(shù)微電子技術(shù)信息技術(shù)自動控制技術(shù)傳感控制技術(shù)電力電子技術(shù)接口技術(shù)及

8、軟件編程技術(shù)等群體技術(shù)從系統(tǒng)的觀點出發(fā)根據(jù)系統(tǒng)功能目標和優(yōu)化組織結(jié)構(gòu)目標以智能動力結(jié)構(gòu)運動和感知組成要素為基礎(chǔ)在高功能高質(zhì)量、高精度、高可靠性、低能耗意義上實現(xiàn)多種技術(shù)功能復(fù)合的系統(tǒng)工程技術(shù)。 14生物技術(shù) 生物技術(shù)是指基因的分離、擴增、重組、轉(zhuǎn)化與突變體篩選DNA分子標記以及細胞的克隆快速繁殖脫毒、組織培養(yǎng)、胚胎移植、胚胎切割和單克隆抗體等技術(shù)。 . 四 .光機電一體化系統(tǒng)組成與分析 五大組成要素 一個機電一體化系統(tǒng)中一般由結(jié)構(gòu)組成要素、動力組成要素、運動組成要素、感知組成要素、智能組成要素五大組成要素有機結(jié)合而成。 機械本體結(jié)構(gòu)組成要素是系統(tǒng)的所有功能要素的機械支持結(jié)構(gòu)一般包括有機身、框架、支撐、聯(lián)接等。 為更高級的機電一體化產(chǎn)品所采用|4J0 - 4 - 動力驅(qū)動部分動力組成要素依據(jù)系統(tǒng)控制要求為系統(tǒng)提供能量和動力以使系統(tǒng)正常運行。 測試傳感部分感知組成要素對系統(tǒng)的運行所需要的本身和外部環(huán)境的各種參數(shù)和狀態(tài)進行檢測并變成可識別的信號傳輸給信息處理單元經(jīng)過分析、處理后產(chǎn)生相應(yīng)的控制信息。 控制及信息處理部分職能組成要素將來之測試傳感部分的信息及外部直接輸入的指令進行集中、存儲、分析、加工處理后按照信息處理結(jié)果和規(guī)定的程序與節(jié)奏發(fā)出相應(yīng)的指令控制整個系統(tǒng)有目的的運行。 執(zhí)行機構(gòu)運動組成要素根據(jù)控制及信息處理部分發(fā)出的指令完