機(jī)電一體化專業(yè)畢業(yè)論文

..我看機(jī)電一體化學(xué)院：XX農(nóng)業(yè)大學(xué)專業(yè)：機(jī)電一體化目錄[摘要]3[關(guān)鍵詞]4緒言錯(cuò)誤！未定義書簽。第一章簡(jiǎn)述機(jī)電一體化11.1．機(jī)電一體化1機(jī)電一體化的來(lái)源1機(jī)電一體化的簡(jiǎn)介11.2電一體化技術(shù)基本概念11.3機(jī)電一體化技術(shù)五大組成要素與四大原則2、五大組成要素2、機(jī)電一體化四大原則21.4機(jī)電一體化技術(shù)具體內(nèi)容3第二章一體化發(fā)展歷程32.1一體化技術(shù)發(fā)展歷程及其趨勢(shì)3一體化"的發(fā)展歷程4"發(fā)展趨勢(shì)4機(jī)電一體化產(chǎn)品4發(fā)展"機(jī)電一體化"面臨的形勢(shì)和任務(wù)52.2機(jī)電一體化技術(shù)5第三章21世紀(jì)機(jī)電一體化63.1機(jī)電一體化技術(shù)近期發(fā)展63.2我國(guó)"機(jī)電一體化"7國(guó)內(nèi)機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r7我國(guó)機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)8工作面臨的形勢(shì)83.3我國(guó)"機(jī)電一體化"工作的任務(wù)93.4我國(guó)發(fā)展"機(jī)電一體化"的對(duì)策9加強(qiáng)統(tǒng)籌安排,協(xié)調(diào)發(fā)展計(jì)劃9強(qiáng)化行業(yè)管理,發(fā)揮"協(xié)會(huì)"作用9優(yōu)化發(fā)展環(huán)境、增大支持力度10突出發(fā)展重點(diǎn),兼顧"兩個(gè)層次"10第四章機(jī)電一體化系統(tǒng)104.1機(jī)電接口104.2人機(jī)接口11第五章一體化常見(jiàn)問(wèn)題及解決125.1干擾源125.2抗供電干擾的措施135.3場(chǎng)干擾的抑制13第六章探述機(jī)電一體化146.1機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展方式的探討14機(jī)電一體化的核心技術(shù)14信息處理技術(shù)14機(jī)械制造技術(shù)14傳感器技術(shù)14傳動(dòng)技術(shù)14自動(dòng)控制技術(shù)14結(jié)論15參考文獻(xiàn)15[摘要]機(jī)電一體化是一項(xiàng)將系統(tǒng)技術(shù)、計(jì)算機(jī)信息處理技術(shù)、伺服傳動(dòng)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、檢測(cè)傳感技術(shù)和機(jī)械技術(shù)等多項(xiàng)技術(shù)相互結(jié)合的系統(tǒng)工程,是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的必然結(jié)果。本文簡(jiǎn)述了機(jī)電一體化技術(shù)的基本情況和發(fā)展背景發(fā)展歷程,明確了機(jī)電一體化技術(shù)對(duì)于機(jī)械制造業(yè)的整體行業(yè)發(fā)展所擁有的重要影響,并闡明了機(jī)電一體化技術(shù)在未來(lái)社會(huì)朝著智能化、系統(tǒng)化以及輕量、微型化的方向發(fā)展。希望為機(jī)電制造業(yè)未來(lái)的發(fā)展方向起到了一定的指向作用。[關(guān)鍵詞]：機(jī)電一體化一體化技術(shù)現(xiàn)狀發(fā)展發(fā)展趨勢(shì)前景任務(wù)形勢(shì)緒論人類社會(huì)是一部科技發(fā)展史,尤其是近代史,隨著工業(yè)革命的進(jìn)行,機(jī)械工業(yè)和機(jī)器制造業(yè)一直處于高速發(fā)展的狀況,并且隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展,在很大程度上極大地推動(dòng)了學(xué)科之間的交叉和滲透,這在很大程度上促進(jìn)了工程技術(shù)方面的改造和創(chuàng)新。尤其是在機(jī)械工程方面,隨著微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的交互發(fā)展,并逐漸應(yīng)用到機(jī)械工業(yè)當(dāng)中,形成了機(jī)電一體化的技術(shù)發(fā)展方向,機(jī)械制造技術(shù)的發(fā)展是從開(kāi)始的完全人工到半自動(dòng)化直到自動(dòng)化,是這部技術(shù)發(fā)展史的一部分。這在很大程度上使機(jī)械工業(yè)的技術(shù)和產(chǎn)品機(jī)構(gòu)、功能構(gòu)成、生產(chǎn)方式及管理體系發(fā)生了巨大變化,促進(jìn)工業(yè)生產(chǎn)由"機(jī)械電氣化"時(shí)代進(jìn)入"機(jī)電一體化"時(shí)代,機(jī)電一體化技術(shù)是機(jī)械、電子、信息三個(gè)學(xué)科合理結(jié)合的復(fù)合技術(shù),是在工業(yè)產(chǎn)品和過(guò)程設(shè)計(jì)與制造中,機(jī)械行業(yè)和高科技計(jì)算及行業(yè)的有機(jī)結(jié)合,在技術(shù)發(fā)展階段,人類總是試圖實(shí)行實(shí)現(xiàn)各個(gè)行業(yè)智能化和綠色化,所以,機(jī)電一體化技術(shù)促進(jìn)了機(jī)械制造技術(shù)的發(fā)展計(jì)入一個(gè)新的階段,在很大程度上推動(dòng)了兩個(gè)行業(yè)的迅速發(fā)展,1..第一章簡(jiǎn)述機(jī)電一體化1.1．機(jī)電一體化1.1.1機(jī)電一體化的來(lái)源"機(jī)電一體化"在國(guó)外被稱為Mechatronics是日本人在20世紀(jì)70年代初提出來(lái)的,它是用英文Mechanics的前半部分和Electron-ics的后半部分結(jié)合在一起構(gòu)成的一個(gè)新詞,意思是機(jī)械技術(shù)和電子技術(shù)的有機(jī)結(jié)合。1.1.2機(jī)電一體化的簡(jiǎn)介這一名稱已得到包括我國(guó)在內(nèi)的世界各國(guó)的承認(rèn),我國(guó)的工程技術(shù)人員習(xí)慣上把它譯為機(jī)電一體化技術(shù)。機(jī)電一體化技術(shù)又稱為機(jī)械電子技術(shù),是機(jī)械技術(shù)、電子技術(shù)和信息技術(shù)有機(jī)結(jié)合的產(chǎn)物。機(jī)電一體化技術(shù)是將機(jī)械技術(shù)、電工電子技術(shù)、微電子技術(shù)、信息技術(shù)、傳感器技術(shù)、接口技術(shù)、信號(hào)變換技術(shù)等多種技術(shù)進(jìn)行有機(jī)地結(jié)合,并綜合應(yīng)用到實(shí)際中去的綜合技術(shù)。是現(xiàn)代化的自動(dòng)生產(chǎn)設(shè)備幾乎可以說(shuō)都是機(jī)電一體化的設(shè)備。中國(guó)機(jī)電設(shè)計(jì)邁入PLM全新階段,正挑戰(zhàn)著了前所未有的,不可預(yù)測(cè)的難題,一個(gè)個(gè)久戰(zhàn)沙場(chǎng)經(jīng)久不衰精兵良將正褪去了昨日英雄的光環(huán),唯有CAMELVIEW能夠勝任軍統(tǒng)三國(guó),光復(fù)舊業(yè)的重任,此時(shí)數(shù)系科技與德國(guó)iXtronicsGmbH公司攜手共同開(kāi)拓機(jī)電設(shè)計(jì)領(lǐng)域的新篇章,CAMELVIEW作為機(jī)電一體化設(shè)計(jì)系統(tǒng),從產(chǎn)品的概念設(shè)計(jì)到產(chǎn)品性能的測(cè)試、驗(yàn)證、通過(guò)都是一體化的,流程化的、規(guī)范化的,在滿足用戶設(shè)計(jì)的前提下,數(shù)值實(shí)驗(yàn)的仿真與結(jié)果的驗(yàn)證無(wú)不精確化,支持復(fù)雜環(huán)境下,多工況,多耦合場(chǎng)設(shè)計(jì).1.2電一體化技術(shù)基本概念機(jī)電一體化技術(shù)是在微型計(jì)算機(jī)為代表的微電子技術(shù)、信息技術(shù)迅速發(fā)展,向機(jī)械工業(yè)領(lǐng)域迅猛滲透,機(jī)械電子技術(shù)深度結(jié)合的現(xiàn)代工業(yè)的基礎(chǔ)上,綜合應(yīng)用機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、信息技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、傳感測(cè)試技術(shù)、電力電子技術(shù)、接口技術(shù)及軟件編程技術(shù)等群體技術(shù),從系統(tǒng)理論出發(fā),根據(jù)系統(tǒng)功能目標(biāo)和優(yōu)化組織結(jié)構(gòu)目標(biāo),以智力、動(dòng)力、結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)和感知組成要素為基礎(chǔ),對(duì)各組成要素及其間的信息處理,接口耦合,運(yùn)動(dòng)傳遞,物質(zhì)運(yùn)動(dòng),能量變換進(jìn)行研究,使得整個(gè)系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合與綜合集成,并在系統(tǒng)程序和微電子電路的有序信息流控制下,形成物質(zhì)的和能量的有規(guī)則運(yùn)動(dòng),在高功能、高質(zhì)量、高精度、高可靠性、低能耗等諸方面實(shí)現(xiàn)多種技術(shù)功能復(fù)合的最佳功能價(jià)值系統(tǒng)工程技術(shù)。1.3機(jī)電一體化技術(shù)五大組成要素與四大原則1.3.1、五大組成要素一個(gè)機(jī)電一體化系統(tǒng)中一般由結(jié)構(gòu)組成要素、動(dòng)力組成要素、運(yùn)動(dòng)組成要素、感知組成要素、智能組成要素五大組成要素有機(jī)結(jié)合而成?！舱?qǐng)參考機(jī)電之家機(jī)電一體化頻道機(jī)械本體〔結(jié)構(gòu)組成要素是系統(tǒng)的所有功能要素的機(jī)械支持結(jié)構(gòu),一般包括有機(jī)身、框架、支撐、聯(lián)接等。動(dòng)力驅(qū)動(dòng)部分〔動(dòng)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(dòng)力以使系統(tǒng)正常運(yùn)行。測(cè)試傳感部分〔感知組成要素對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行所需要的本身和外部環(huán)境的各種參數(shù)和狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè),并變成可識(shí)別的信號(hào),傳輸給信息處理單元,經(jīng)過(guò)分析、處理后產(chǎn)生相應(yīng)的控制信息?？刂萍靶畔⑻幚聿糠帧猜毮芙M成要素將來(lái)之測(cè)試傳感部分的信息及外部直接輸入的指令進(jìn)行集中、存儲(chǔ)、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(gè)系統(tǒng)有目的的運(yùn)行。執(zhí)行機(jī)構(gòu)〔運(yùn)動(dòng)組成要素根據(jù)控制及信息處理部分發(fā)出的指令,完成規(guī)定的動(dòng)作和功能1.3.2、機(jī)電一體化四大原則構(gòu)成機(jī)電一體化系統(tǒng)的五大組成要素其內(nèi)部及相互之間都必須遵循結(jié)構(gòu)耦合、運(yùn)動(dòng)傳遞、信息控制與能量轉(zhuǎn)換四大原則。接口耦合：兩個(gè)需要進(jìn)行信息交換和傳遞的環(huán)節(jié)之間,由于信息模式不同〔數(shù)字量與模擬量,串行碼與并行碼,連續(xù)脈沖與序列脈沖等無(wú)法直接傳遞和交換,必須通過(guò)接口耦合來(lái)實(shí)現(xiàn)。而兩個(gè)信號(hào)強(qiáng)弱相差懸殊的環(huán)節(jié)之間,也必須通過(guò)接口耦合后,才能匹配。變換放大后的信號(hào)要在兩個(gè)環(huán)節(jié)之間可靠、快速、準(zhǔn)確的交換、傳遞,必須遵循一致的時(shí)序、信號(hào)格式和邏輯規(guī)范才行,因此接口耦合時(shí)就必須具有保證信息的邏輯控制功能,使信息按規(guī)定的模式進(jìn)行交換與傳遞。能量轉(zhuǎn)換：兩個(gè)需要進(jìn)行傳輸和交換的環(huán)節(jié)之間,由于模式不同而無(wú)法直接進(jìn)行能量的轉(zhuǎn)換和交流,必須進(jìn)行能量的轉(zhuǎn)換,能量的轉(zhuǎn)換包括執(zhí)行器,驅(qū)動(dòng)器和他們的不同類型能量的最優(yōu)轉(zhuǎn)換方法及原理。信息控制：在系統(tǒng)中,所謂智能組成要素的系統(tǒng)控制單元,在軟、硬件的保證下,完成信息的采集、傳輸、儲(chǔ)存、分析、運(yùn)算、判斷、決策,以達(dá)到信息控制的目的。對(duì)于智能化程度高的信息控制系統(tǒng)還包含了知識(shí)獲得、推理機(jī)制以及自學(xué)習(xí)功能等知識(shí)驅(qū)動(dòng)功能。運(yùn)動(dòng)傳遞：運(yùn)動(dòng)傳遞使構(gòu)成機(jī)電一體化系統(tǒng)各組成要素之間,不同類型運(yùn)動(dòng)的變換與傳輸以及以運(yùn)動(dòng)控制為目的的優(yōu)化。1.4機(jī)電一體化技術(shù)具體內(nèi)容1、機(jī)械技術(shù)機(jī)械技術(shù)是機(jī)電一體化的基礎(chǔ),機(jī)械技術(shù)的著眼點(diǎn)在于如何與機(jī)電一體化技術(shù)相適應(yīng),利用其它高、新技術(shù)來(lái)更新概念,實(shí)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(jī)電一體化系統(tǒng)制造過(guò)程中,經(jīng)典的機(jī)械理論與工藝應(yīng)借助于計(jì)算機(jī)輔助技術(shù),同時(shí)采用人工智能與專家系統(tǒng)等,形成新一代的機(jī)械制造技術(shù)。2、計(jì)算機(jī)與信息技術(shù)其中信息交換、存取、運(yùn)算、判斷與決策、人工智能技術(shù)、專家系統(tǒng)技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)均屬于計(jì)算機(jī)信息處理技術(shù)。3、系統(tǒng)技術(shù)系統(tǒng)技術(shù)即以整體的概念組織應(yīng)用各種相關(guān)技術(shù),從全局角度和系統(tǒng)目標(biāo)出發(fā),將總體分解成相互關(guān)聯(lián)的若干功能單元,接口技術(shù)是系統(tǒng)技術(shù)中一個(gè)重要方面,它是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)各部分有機(jī)連接的保證。4、自動(dòng)控制技術(shù)其范圍很廣,在控制理論指導(dǎo)下,進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)后的系統(tǒng)仿真,現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試,控制技術(shù)包括如高精度定位控制、速度控制、自適應(yīng)控制、自診斷校正、補(bǔ)償、再現(xiàn)、檢索等。5、傳感檢測(cè)技術(shù)傳感檢測(cè)技術(shù)是系統(tǒng)的感受器官,是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制、自動(dòng)調(diào)節(jié)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。其功能越強(qiáng),系統(tǒng)的自動(dòng)化程序就越高。現(xiàn)代工程要求傳感器能快速、精確地獲取信息并能經(jīng)受嚴(yán)酷環(huán)境的考驗(yàn),它是機(jī)電一體化系統(tǒng)達(dá)到高水平的保證。6、伺服傳動(dòng)技術(shù)包括電動(dòng)、氣動(dòng)、液壓等各種類型的傳動(dòng)裝置,伺服系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)電信號(hào)到機(jī)械動(dòng)作的轉(zhuǎn)換裝置與部件、對(duì)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能、控制質(zhì)量和功能有決定性的影響。第二章一體化發(fā)展歷程2.1一體化技術(shù)發(fā)展歷程及其趨勢(shì)自電子技術(shù)一問(wèn)世,電子技術(shù)與機(jī)械技術(shù)的結(jié)合就開(kāi)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(jī)電一體化"技術(shù)之后有了明顯進(jìn)展,引起了人們的廣泛注意。2.1.1一體化"的發(fā)展歷程1、數(shù)控機(jī)床的問(wèn)世,寫下了"機(jī)電一體化"歷史的第一頁(yè)；2、微電子技術(shù)為"機(jī)電一體化''帶來(lái)勃勃生機(jī)；3、可編程序控制器、"電力電子"等的發(fā)展為"機(jī)電一體化"提供了堅(jiān)強(qiáng)基礎(chǔ)；4、激光技術(shù)、模糊技術(shù)、信息技術(shù)等新技術(shù)使"機(jī)電一體化"躍上新臺(tái)階。"發(fā)展趨勢(shì)1、光機(jī)電一體化。一般的機(jī)電一體化系統(tǒng)是由傳感系統(tǒng)、能源系統(tǒng)、信息處理系統(tǒng)、機(jī)械結(jié)構(gòu)等部件組成的。因此,引進(jìn)光學(xué)技術(shù),實(shí)現(xiàn)光學(xué)技術(shù)的先天優(yōu)點(diǎn)是能有效地改進(jìn)機(jī)電一體化系統(tǒng)的傳感系統(tǒng)、能源〔動(dòng)力系統(tǒng)和信息處理系統(tǒng)。光機(jī)電一體化是機(jī)電產(chǎn)品發(fā)展的重要趨勢(shì)。2、配系統(tǒng)化——柔性化。未來(lái)的機(jī)電一體化產(chǎn)品,控制和執(zhí)行系統(tǒng)有足夠的"冗余度",有較強(qiáng)的"柔性",能較好地應(yīng)付突發(fā)事件,被設(shè)計(jì)成"自律分配系統(tǒng)"。在自律分配系統(tǒng)中,各個(gè)子系統(tǒng)是相互獨(dú)立工作的,子系統(tǒng)為總系統(tǒng)服務(wù),同時(shí)具有本身的"自律性",可根據(jù)不同的環(huán)境條件作出不同反應(yīng)。其特點(diǎn)是子系統(tǒng)可產(chǎn)生本身的信息并附加所給信息,在總的前提下,具體"行動(dòng)"是可以改變的。這樣,既明顯地增加了系統(tǒng)的適應(yīng)能力〔柔性,又不因某一子系統(tǒng)的故障而影響整個(gè)系統(tǒng)。3、全息系統(tǒng)化——智能化。今后的機(jī)電一體化產(chǎn)品"全息"特征越來(lái)越明顯,智能化水平越來(lái)越高。這主要收益于模糊技術(shù)、信息技術(shù)〔尤其是軟件及芯片技術(shù)的發(fā)展。除此之外,其系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu),也變簡(jiǎn)單的"從上到下"的形勢(shì)而為復(fù)雜的、有較多冗余度的雙向聯(lián)系。4、"生物一軟件"化—仿生物系統(tǒng)化。今后的機(jī)電一體化裝置對(duì)信息的依賴性很大,并且往往在結(jié)構(gòu)上是處于"靜態(tài)"時(shí)不穩(wěn)定,但在動(dòng)態(tài)〔工作時(shí)卻是穩(wěn)定的。這有點(diǎn)類似于活的生物：當(dāng)控制系統(tǒng)〔大腦停止工作時(shí),生物便"死亡",而當(dāng)控制系統(tǒng)〔大腦工作時(shí),生物就很有活力。仿生學(xué)研究領(lǐng)域中已發(fā)現(xiàn)的一些生物體優(yōu)良的機(jī)構(gòu)可為機(jī)電一體化產(chǎn)品提供新型機(jī)體,但如何使這些新型機(jī)體具有活的"生命"還有待于深入研究。這一研究領(lǐng)域稱為"生物——軟件"或"生物系統(tǒng)",而生物的特點(diǎn)是硬件〔肌體——軟件〔大腦一體,不可分割?？磥?lái),機(jī)電一體化產(chǎn)品雖然有向生物系統(tǒng)化發(fā)展趨,但有一段漫長(zhǎng)的道路要走。5、微型機(jī)電化——微型化。目前,利用半導(dǎo)體器件制造過(guò)程中的蝕刻技術(shù),在實(shí)驗(yàn)室中已制造出亞微米級(jí)的機(jī)械元件。當(dāng)將這一成果用于實(shí)際產(chǎn)品時(shí),就沒(méi)有必要區(qū)分機(jī)械部分和控制器了。屆時(shí)機(jī)械和電子完全可以"融合",機(jī)體、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、傳感器、CPU等可集成在一起,體積很小,并組成一種自律元件。這種微型機(jī)械學(xué)是機(jī)電一體化的重要發(fā)展方向。2.1.3機(jī)電一體化產(chǎn)品機(jī)電一體化產(chǎn)品分系統(tǒng)〔整機(jī)和基礎(chǔ)元、部件兩大類。典型的機(jī)電一體化系統(tǒng)有：數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人、汽車電子化產(chǎn)品、智能化儀器儀表、電子排版印刷系統(tǒng)、CAD／CAM系統(tǒng)等。典型的機(jī)電一體化元、部件有：電力電子器件及裝置、可編程序控制器、模糊控制器、微型電機(jī)、傳感器、專用集成電路、伺服機(jī)構(gòu)等。這些典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品的技術(shù)現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢(shì)、市場(chǎng)前景分析從略。2.1.4發(fā)展"機(jī)電一體化"面臨的形勢(shì)和任務(wù)機(jī)電一體化工作主要包括兩個(gè)層次：一是用微電子技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè),其目的是節(jié)能、節(jié)材,提高工效,提高產(chǎn)品質(zhì)量,把傳統(tǒng)工業(yè)的技術(shù)進(jìn)步提高一步；二是開(kāi)發(fā)自動(dòng)化、數(shù)字化、智能化機(jī)電產(chǎn)品,促進(jìn)產(chǎn)品的更新?lián)Q代。前者是面上的工作,普及工作；后者是提高工作,深層次工作。2.2機(jī)電一體化技術(shù)隨和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科技的進(jìn)步,越來(lái)越多的產(chǎn)品智能化、自動(dòng)化、網(wǎng)絡(luò)化,這些產(chǎn)品除了要用到機(jī)械驅(qū)殼,還需要用電路來(lái)控制,電的部分已經(jīng)不再是簡(jiǎn)單的開(kāi)關(guān)電路,而是用大規(guī)模的集成電路,單片機(jī)、傳感器、可編程控制器等智能元件被用來(lái)和設(shè)備的機(jī)械部分想結(jié)合。單純的機(jī)械活著單純的電子已經(jīng)不能適應(yīng)行業(yè)發(fā)展的需要,漸漸地就出現(xiàn)了機(jī)電一體化這個(gè)學(xué)科。機(jī)電一體化最早出現(xiàn)在1971年日本雜志《機(jī)械設(shè)計(jì)》的副刊上,到目前這個(gè)學(xué)科已經(jīng)逐漸成熟了。機(jī)電一體化技術(shù)包含六個(gè)部分,它們分別是：第一,機(jī)械技術(shù)。機(jī)械技術(shù)是機(jī)電一體化的基礎(chǔ),機(jī)械技術(shù)的著眼點(diǎn)在于如何與機(jī)電一體化技術(shù)相適應(yīng),利用其它高、新技術(shù)來(lái)更新概念,實(shí)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(jī)電一體化系統(tǒng)制造過(guò)程中,經(jīng)典的機(jī)械理論與工藝應(yīng)借助于計(jì)算機(jī)輔助技術(shù),同時(shí)采用人工智能與專家系統(tǒng)等,形成新一代的機(jī)械制造技術(shù)。第二,計(jì)算機(jī)與信息技術(shù)。其中信息交換、存取、運(yùn)算、判斷與決策、人工智能技術(shù)、專家系統(tǒng)技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)均屬于計(jì)算機(jī)信息處理技術(shù)。第三,系統(tǒng)技術(shù)。系統(tǒng)技術(shù)即以整體的概念組織應(yīng)用各種相關(guān)技術(shù),從全局角度和系統(tǒng)目標(biāo)出發(fā),將總體分解成相互關(guān)聯(lián)的若干功能單元,接口技術(shù)是系統(tǒng)技術(shù)中一個(gè)重要方面,它是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)各部分有機(jī)連接的保證。第四,自動(dòng)控制技術(shù)。其范圍很廣,在控制理論指導(dǎo)下,進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)后的系統(tǒng)仿真,現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試,控制技術(shù)包括如高精度定位控制、速度控制、自適應(yīng)控制、自診斷校正、補(bǔ)償、再現(xiàn)、檢索等。第五,傳感檢測(cè)技術(shù)。傳感檢測(cè)技術(shù)是系統(tǒng)的感受器官,是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制、自動(dòng)調(diào)節(jié)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。其功能越強(qiáng),系統(tǒng)的自動(dòng)化程序就越高?，F(xiàn)代工程要求傳感器能快速、精確地獲取信息并能經(jīng)受嚴(yán)酷環(huán)境的考驗(yàn),它是機(jī)電一體化系統(tǒng)達(dá)到高水平的保證。第六,伺服傳動(dòng)技術(shù)。包括電動(dòng)、氣動(dòng)、液壓等各種類型的傳動(dòng)裝置,伺服系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)電信號(hào)到機(jī)械動(dòng)作的轉(zhuǎn)換裝置與部件、對(duì)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能、控制質(zhì)量和功能有決定性的影響。機(jī)電一體化系統(tǒng)主要由五個(gè)部分組成：機(jī)械本體、檢測(cè)傳感部分、電子控制單元、執(zhí)行器和動(dòng)力源。機(jī)械本體包括機(jī)架、機(jī)械連接、機(jī)械傳動(dòng)等,它是機(jī)電一體化的基礎(chǔ),起著支撐系統(tǒng)中其他功能單元、傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的作用。與純粹的機(jī)械產(chǎn)品相比,機(jī)電一體化系統(tǒng)的技術(shù)性能得到提高、功能得到增強(qiáng),這就要求機(jī)械本體在機(jī)械結(jié)構(gòu)、材料、加工工藝性以及幾何尺寸等方面能夠與之相適應(yīng),具有高效、多功能、可靠和節(jié)能、小型、輕量、美觀的特點(diǎn)；檢測(cè)傳感部分包括各種傳感器及其信號(hào)檢測(cè)電路,其作用就是檢測(cè)機(jī)電一體化系統(tǒng)工作過(guò)程中本身和外界環(huán)境有關(guān)參量的變化,并將信息傳遞給電子控制單元,電子控制單元根據(jù)檢查到的信息向執(zhí)行器發(fā)出相應(yīng)的控制；電子控制單元又稱ECU〔ElectricalControlUnit,是機(jī)電一體化系統(tǒng)的核心,負(fù)責(zé)將來(lái)自各傳感器的檢測(cè)信號(hào)和外部輸入命令進(jìn)行集中、存儲(chǔ)、計(jì)算、分析,根據(jù)信息處理結(jié)果,按照一定的程度和節(jié)奏發(fā)出相應(yīng)的指令,控制整個(gè)系統(tǒng)有目的地進(jìn)行；執(zhí)行器的作用是根據(jù)電子控制單元的指令驅(qū)動(dòng)機(jī)械部件的運(yùn)動(dòng)。執(zhí)行器是運(yùn)動(dòng)部件,通常采用電力驅(qū)動(dòng)、氣壓驅(qū)動(dòng)和液壓驅(qū)動(dòng)等幾種方式；動(dòng)力源是機(jī)電一體化產(chǎn)品能量供應(yīng)部分,其作用是按照系統(tǒng)控制要求向機(jī)械系統(tǒng)提供能量和動(dòng)力使系統(tǒng)正常運(yùn)行。提供能量的方式包括電能、氣能和液壓能,以電能為主。第三章21世紀(jì)機(jī)電一體化3.1機(jī)電一體化技術(shù)近期發(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(lái)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(kāi)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(kāi)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(jué)、圖像處理、識(shí)別和測(cè)距等功能的電機(jī)一體控制單元等。這樣,在產(chǎn)品開(kāi)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(kāi)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(lái)的好處,因此,機(jī)電一體化產(chǎn)品無(wú)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(lái)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(lái)說(shuō)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)<MicroElectronicMechanicalSystems,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(lái),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(kāi)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(jué)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(guò)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(guò)軟、硬件將各個(gè)層次有機(jī)地聯(lián)系起來(lái),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(wú)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(lái)巨大變化,在物質(zhì)豐富的同時(shí)也帶來(lái)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。3.2我國(guó)"機(jī)電一體化"3.2.1國(guó)內(nèi)機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r20世紀(jì)80年代開(kāi)始,國(guó)內(nèi)機(jī)電一體化技術(shù)開(kāi)始興起,隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù),尤其是計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日益激烈,使產(chǎn)品的科技含量更高,更新?lián)Q代速度日益加快,人們對(duì)商品需求更加多樣和高品質(zhì)化,所以傳統(tǒng)的機(jī)械制造業(yè)正在發(fā)生十分深刻的轉(zhuǎn)變,對(duì)產(chǎn)品的品質(zhì)、成本要求逐漸提高,而且對(duì)于企業(yè)來(lái)說(shuō),對(duì)其自身的交貨期、成本控制等方面都提出了更好的要求。我國(guó)為了適應(yīng)市場(chǎng)需要,對(duì)制造業(yè)的這場(chǎng)巨大而深刻的革命十分關(guān)注,認(rèn)為其既是機(jī)遇,也是挑戰(zhàn),近年來(lái),我國(guó)在發(fā)達(dá)國(guó)家大量引進(jìn)機(jī)電一體化技術(shù),并且研發(fā)了一系列擁有我國(guó)獨(dú)立知識(shí)產(chǎn)權(quán)的機(jī)電一體化產(chǎn)品和技術(shù),所以,雖然我國(guó)的機(jī)電一體化技術(shù)與發(fā)達(dá)國(guó)家相比,仍有很大差距,但較之以前,具有更加系統(tǒng)化、智能化等方面的特點(diǎn)。3.2.2我國(guó)機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)機(jī)電一體化已經(jīng)成為從產(chǎn)品設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)、加工制造到產(chǎn)品銷售及使用維修等全過(guò)程的技術(shù)系統(tǒng),其技術(shù)體系各學(xué)科間不斷融合,其學(xué)科的界限性逐漸變淡甚至消失。生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大及最佳經(jīng)濟(jì)效果的追求,使先進(jìn)制造技術(shù)產(chǎn)生一系列技術(shù)與管理相結(jié)合的新的生產(chǎn)方式。計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、新材料技術(shù)、管理技術(shù)等的引入并與傳統(tǒng)制造技術(shù)相結(jié)合,使制造技術(shù)成為一個(gè)能駕馭生產(chǎn)過(guò)程的系統(tǒng)工程。發(fā)展先進(jìn)制造技術(shù)的目的在于實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔、靈活生產(chǎn),并取得理想的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。對(duì)于國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家來(lái)說(shuō),由于其資金、技術(shù)和設(shè)備等方面的優(yōu)勢(shì)十分明顯,所產(chǎn)處的機(jī)電一體化產(chǎn)品不僅質(zhì)量較高,并能更好的適應(yīng)市場(chǎng)多樣化需求,使獲得最大的經(jīng)濟(jì)利益。但是,我國(guó)由于科技技術(shù)發(fā)展水平相對(duì)較低,需經(jīng)過(guò)一定時(shí)間后,其科技水平才能達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。所以,在科技實(shí)力方面,需要在引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)科技的前提下根據(jù)我國(guó)情況對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)和創(chuàng)新,并創(chuàng)造出具有我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的技術(shù)手段,而在市場(chǎng)經(jīng)營(yíng)和商業(yè)營(yíng)銷方面,要促進(jìn)商品品質(zhì)的提升和發(fā)展,并且要獨(dú)立研發(fā)適合中國(guó)國(guó)情的、具有中國(guó)特色的機(jī)電一體化產(chǎn)品,并對(duì)于是市場(chǎng)歡迎的高技術(shù)的機(jī)電一體化技術(shù)和產(chǎn)品,需要投入大量的資金和技術(shù)力量進(jìn)行開(kāi)發(fā),爭(zhēng)取利用這些商品擴(kuò)展市場(chǎng),并在技術(shù)方面有巨大突破,為我國(guó)機(jī)電一體化技術(shù)的綜合持續(xù)發(fā)展提供更大的技術(shù)支持和儲(chǔ)備。3.2.3工作面臨的形勢(shì)我國(guó)用微電子技術(shù)改造傳統(tǒng)工業(yè)的工作量大而廣,有難度我國(guó)用機(jī)電一體化技術(shù)加速產(chǎn)品更新?lián)Q代,提高市場(chǎng)占有率的呼聲高,有壓力。我國(guó)用機(jī)電一體化產(chǎn)品取代技術(shù)含量和附加值低,耗能、耗水、耗材高,污染、擾民產(chǎn)品的責(zé)任重,有意義。在我國(guó)工業(yè)系統(tǒng)中,能耗、耗水大戶,對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重的企業(yè)還占相當(dāng)大的比重。近年來(lái)我國(guó)的工業(yè)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)雖然幾經(jīng)調(diào)整,但由于多種原因,成效一直不夠明顯。這里面固然有上級(jí)領(lǐng)導(dǎo)部門的政出多門問(wèn)題,有企業(yè)的"故土難離""死守故業(yè)"問(wèn)題,但不可否認(rèn)也有優(yōu)化不出理想的產(chǎn)業(yè),優(yōu)選不出中意的產(chǎn)品問(wèn)題。上佳的答案早就擺在了這些企業(yè)的面前,這就是發(fā)展機(jī)電一體化,開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)有關(guān)的機(jī)電一體化產(chǎn)品。機(jī)電一體化產(chǎn)品功能強(qiáng)、性能好、質(zhì)量高、成本低,且具有柔性,可根據(jù)市場(chǎng)需要和用戶反映時(shí)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)過(guò)程做必要的調(diào)整、改革,而無(wú)須改換設(shè)備。這是解決機(jī)電產(chǎn)品多品種、少批量生產(chǎn)的重要出路。同時(shí),可為傳統(tǒng)的機(jī)械工業(yè)注入新鮮血液,帶來(lái)新的活力,把機(jī)械生產(chǎn)從繁重的體力勞動(dòng)中解脫出來(lái),實(shí)現(xiàn)文明生產(chǎn)。另外,從市場(chǎng)需求的角度看,由于我國(guó)研制、開(kāi)發(fā)機(jī)電一體化產(chǎn)品的歷史不長(zhǎng),差距較大,許多產(chǎn)品的品種、數(shù)量、檔次、質(zhì)量都不能滿足需求,每年進(jìn)口量都比較大,因此亟需發(fā)展。3.3我國(guó)"機(jī)電一體化"工作的任務(wù)我國(guó)在機(jī)電一體化方面的任務(wù)可以概括為兩句話：一句話是廣泛深入地用機(jī)電一體化技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)；另一句話是大張旗鼓地開(kāi)發(fā)機(jī)電一體化產(chǎn)品,促進(jìn)機(jī)電產(chǎn)品的更新?lián)Q代。總的目的是促進(jìn)機(jī)電一體產(chǎn)業(yè)的形成、為我國(guó)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整作貢獻(xiàn)。總之,機(jī)電一體化技術(shù)既是振興傳統(tǒng)機(jī)電工業(yè)的新鮮血液和源動(dòng)力,又是開(kāi)啟我國(guó)機(jī)電行業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整大門的鑰匙。3.4我國(guó)發(fā)展"機(jī)電一體化"的對(duì)策3.4.1加強(qiáng)統(tǒng)籌安排,協(xié)調(diào)發(fā)展計(jì)劃目前,我國(guó)從事"機(jī)電一體化"研究開(kāi)發(fā)及生產(chǎn)的單位很多。各自都有一套自己的發(fā)展策略。各單位的計(jì)劃由于受各自立足點(diǎn)、著眼點(diǎn)的限制,難免只考慮局部利益,各主管部門的有關(guān)計(jì)劃和規(guī)劃,也有統(tǒng)一考慮不足,統(tǒng)籌安排不夠的問(wèn)題,同時(shí)缺少綜觀全局的有權(quán)威性的發(fā)展計(jì)劃和戰(zhàn)略規(guī)劃。因此,建議各主管部門責(zé)成有關(guān)單位在進(jìn)行深入調(diào)查研究、科學(xué)分析的基礎(chǔ)上,制定出統(tǒng)管全局的"機(jī)電一體化"研究、開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)計(jì)劃和規(guī)劃,避免開(kāi)發(fā)上重復(fù),生產(chǎn)上撞車!3.4.2強(qiáng)化行業(yè)管理,發(fā)揮"協(xié)會(huì)"作用當(dāng)前,我國(guó)"機(jī)電一體化"較熱,而按目前的行業(yè)劃分方法和管理體制,"政出多門"是難哆的。因此,我國(guó)有必要明確一個(gè)"機(jī)電一體化"行業(yè)的統(tǒng)管機(jī)構(gòu),根據(jù)目前國(guó)家政治體制改革和經(jīng)濟(jì)體制改革的精神,以及機(jī)電一體化行業(yè)特點(diǎn),我們建議,盡快加強(qiáng)北京機(jī)電一體化協(xié)會(huì)的建設(shè),賦予其行業(yè)管理職能。"協(xié)會(huì)"要進(jìn)一步擴(kuò)大領(lǐng)導(dǎo)機(jī)構(gòu)——理事會(huì)的代表層面和復(fù)蓋面,要加強(qiáng)辦公室、秘書處的建設(shè)；要通過(guò)其精明干練的辦事機(jī)構(gòu)、經(jīng)濟(jì)實(shí)體,組織"行業(yè)"發(fā)展計(jì)劃、戰(zhàn)略規(guī)劃的擬制；指導(dǎo)行業(yè)布點(diǎn)布局的調(diào)整,進(jìn)行發(fā)展突破口的選擇,抓好重點(diǎn)工程的試點(diǎn)和有關(guān)項(xiàng)目的發(fā)標(biāo)、招標(biāo)工作……3.4.3優(yōu)化發(fā)展環(huán)境、增大支持力度優(yōu)化發(fā)展環(huán)境指通過(guò)宣傳群眾,造成一種社會(huì)上下、企業(yè)內(nèi)外都重視、支持"機(jī)電一體化"發(fā)展的氛圍,如盡快為外商到我國(guó)投資發(fā)展"機(jī)電一體化"產(chǎn)業(yè)提供方便；盡可能為興辦開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)機(jī)電一體化產(chǎn)品的高新技術(shù)企業(yè)開(kāi)綠燈；盡力為開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)機(jī)電一體化產(chǎn)品調(diào)配好資源要素等。增大支持力度,在技術(shù)政策上,要嚴(yán)格限制耗電、耗水、耗材高的傳統(tǒng)產(chǎn)品的發(fā)展,對(duì)未采用機(jī)電一體化技術(shù)落后產(chǎn)品限制強(qiáng)制淘汰；大力提倡用機(jī)電一體化技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)進(jìn)行改造,對(duì)有關(guān)機(jī)電一體化技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)乾地改造,對(duì)有關(guān)技術(shù)開(kāi)發(fā)、應(yīng)用項(xiàng)目?jī)?yōu)先立項(xiàng)、優(yōu)先支持,對(duì)在技術(shù)開(kāi)發(fā)、應(yīng)用中做出貢獻(xiàn)的單位領(lǐng)導(dǎo)、科技人員進(jìn)行表彰獎(jiǎng)勵(lì)等。3.4.4突出發(fā)展重點(diǎn),兼顧"兩個(gè)層次"機(jī)電一體化產(chǎn)業(yè)復(fù)蓋面非常廣,而我們的財(cái)力、人力和物力是有限的,因此我們?cè)谧C(jī)電一體化產(chǎn)業(yè)發(fā)展時(shí)不能面面俱到、平鋪直敘,而應(yīng)分清主次,大膽取舍,有所為,有所不為。要注意抓兩個(gè)層次上的工作。第一個(gè)層次是"面上"的工作,即用電子信息技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)進(jìn)行改造,在傳統(tǒng)的機(jī)電設(shè)備上植入或嫁接上微電子<計(jì)算機(jī)>裝置,使"機(jī)械"和"電子"技術(shù)在淺層次上結(jié)合。第二個(gè)層次是"提高"工作,即在新產(chǎn)品設(shè)計(jì)之初,就把"機(jī)械"與"電子"統(tǒng)一起來(lái)進(jìn)行考慮,使"機(jī)械"與"電子"密不可分,深度結(jié)合,生產(chǎn)出來(lái)的新產(chǎn)品起碼正做到機(jī)電一體化。第四章機(jī)電一體化系統(tǒng)機(jī)電一體化系統(tǒng)可分為機(jī)械和微電子系統(tǒng)兩大部分,各部分連接須具備一定條件,這個(gè)聯(lián)系條件通常稱為接口。各分系統(tǒng)又由各要素<子系統(tǒng)>組成。本文以機(jī)電一體化控制系統(tǒng)<微電子系統(tǒng)>為例,將接口分為人機(jī)與機(jī)電接口兩大類。4.1機(jī)電接口由于機(jī)械系統(tǒng)與微電子系統(tǒng)在性質(zhì)上有很大差別,兩者間的聯(lián)系須通過(guò)機(jī)電接口進(jìn)行調(diào)整、匹配、緩沖,因此機(jī)電接口起著非常重要的作用:<1>行電平轉(zhuǎn)換和功率放大。一般微機(jī)的I/O芯片都是TTL電平,而控制設(shè)備則不一定,因此必須進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換;另外,在大負(fù)載時(shí)還需要進(jìn)行功率放大;<2>抗干擾隔離。為防止干擾信號(hào)的串入,可以使用光電耦合器、脈沖變壓器或繼電器等把微機(jī)系統(tǒng)和控制設(shè)備在電器上加以隔離;<3>進(jìn)行A/D或D/A轉(zhuǎn)換。當(dāng)被控對(duì)象的檢測(cè)和控制信號(hào)為模擬量時(shí),必須在微機(jī)系統(tǒng)和被控對(duì)象之間設(shè)置A/D和D/A轉(zhuǎn)換電路,以保證微機(jī)所處理的數(shù)字量與被控的模擬量之間的匹配。1、模擬信號(hào)輸入接口。在機(jī)電一體化系統(tǒng)中,反映被控對(duì)象運(yùn)行狀態(tài)信號(hào)是傳感器或變送器的輸出信號(hào),通常這些輸出信號(hào)是模擬電壓或電流信號(hào)<如位置檢測(cè)用的差動(dòng)變壓器、溫度檢測(cè)用的熱偶電阻、溫敏電阻、轉(zhuǎn)速檢測(cè)用的測(cè)速發(fā)電機(jī)等>計(jì)算機(jī)要對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行控制,必須獲得反映系統(tǒng)運(yùn)行的狀態(tài)信號(hào),而計(jì)算機(jī)只能接受數(shù)字信號(hào),要達(dá)到獲取信息的目的,就應(yīng)將模擬電信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的接口——模擬信號(hào)輸入接口。2、模擬信號(hào)輸出接口。在機(jī)電一體化系統(tǒng)中,控制生產(chǎn)過(guò)程執(zhí)行器的信號(hào)通常是模擬電壓或電流信號(hào),如交流電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速、直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速器、滑差電動(dòng)機(jī)調(diào)速器等。而計(jì)算機(jī)只能輸出數(shù)字信號(hào),并通過(guò)運(yùn)算產(chǎn)生控制信號(hào),達(dá)到控制生產(chǎn)過(guò)程的目的,應(yīng)有將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬電信號(hào)的接口——模擬信號(hào)輸出接口。任務(wù)是把計(jì)算機(jī)輸出的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬電壓或電流信號(hào),以便驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的執(zhí)行器,達(dá)到控制對(duì)象的目的。模擬信號(hào)輸出接口一般由控制接口、數(shù)字模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換器、多路模擬開(kāi)關(guān)和功率放大器幾部分構(gòu)成。3、開(kāi)關(guān)信號(hào)通道接口。機(jī)電一體化系統(tǒng)的控制系統(tǒng)中,需要經(jīng)常處理一類最基本的輸入/輸出信號(hào),即數(shù)字量<開(kāi)關(guān)量>信號(hào)包括:開(kāi)關(guān)的閉合與斷開(kāi);指示燈的亮與滅;繼電器或接觸器的吸合與釋放;電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)與停止;閥門的打開(kāi)與關(guān)閉等。這些信號(hào)的共同特征是以二進(jìn)制的邏輯"1"和"0"出現(xiàn)的。在機(jī)電一體化控制系統(tǒng)中,對(duì)應(yīng)二進(jìn)制數(shù)碼的每一位都可以代表生產(chǎn)過(guò)程中的一個(gè)狀態(tài),此狀態(tài)作為控制依據(jù)。<1>輸入通道接口。開(kāi)關(guān)信號(hào)輸入通道接口的任務(wù)是將來(lái)自控制過(guò)程的開(kāi)關(guān)信號(hào)、邏輯電平信號(hào)以及一些系統(tǒng)設(shè)置開(kāi)關(guān)信號(hào)傳送給計(jì)算機(jī)。這些信號(hào)實(shí)質(zhì)是一種電平各異的數(shù)字信號(hào),所以開(kāi)關(guān)信號(hào)輸入通道又稱為數(shù)字輸入通道<DI>。由于開(kāi)關(guān)信號(hào)只有兩種邏輯狀態(tài)"ON"和"OFF"或數(shù)字信號(hào)"1"和"0",但是其電平一般與計(jì)算機(jī)的數(shù)字電平不相同,與計(jì)算機(jī)連接的接口只需考慮邏輯電平的變換以及過(guò)程噪聲隔離等設(shè)計(jì)問(wèn)題,它主要由輸入緩沖器、電平隔離與轉(zhuǎn)換電路和地址譯碼電路等組成。<2>輸出通道接口。開(kāi)關(guān)信號(hào)輸出通道的作用是將計(jì)算機(jī)通過(guò)邏輯運(yùn)算處理后的開(kāi)關(guān)信號(hào)傳遞給開(kāi)關(guān)執(zhí)行器<如繼電器或報(bào)警指示器>。它實(shí)質(zhì)是邏輯數(shù)字的輸出通道,又稱為數(shù)字輸出通道<DO>。DO通道接口設(shè)計(jì)主要考慮的是內(nèi)部與外部公共地隔離和驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)執(zhí)行器的功率。開(kāi)關(guān)量輸出通道接口主要由輸出鎖存器、驅(qū)動(dòng)器和輸出口地址譯碼電路等組成。4.2人機(jī)接口人機(jī)接口是操作者與機(jī)電系統(tǒng)<主要是控制微機(jī)>之間進(jìn)行信息交換的接口。按照信息的傳遞方向,可以分為輸入與輸出接口兩大類。機(jī)電系統(tǒng)通過(guò)輸出接口向操作者顯示系統(tǒng)的各種狀態(tài)、運(yùn)行參數(shù)及結(jié)果等信息;另一方面,操作者通過(guò)輸入接口向機(jī)電系統(tǒng)輸入各種控制命令,干預(yù)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài),以實(shí)現(xiàn)所要求的功能。1、輸入接口。<1>撥盤輸入接口。撥盤是機(jī)電一體化系統(tǒng)中常見(jiàn)的一種輸入設(shè)備,若系統(tǒng)需要輸入少量的參數(shù),如修正系數(shù)、控制目標(biāo)等,采用撥盤較為方便,這種方式具有保持性。撥盤的種類很多,作為人機(jī)接口使用最方便的是十進(jìn)制輸入、BCD碼輸出的BCD碼撥盤。BCD碼撥盤可直接與控制微機(jī)的并行口或擴(kuò)展口相連,以BCD碼形式輸入信息。<2>鍵盤輸入接口。鍵盤是一組按鍵集合,向計(jì)算機(jī)提供被按鍵的代碼。常用的鍵盤有:1>編碼鍵盤,自動(dòng)提供被按鍵的編碼<如ASCII碼或二進(jìn)制碼>;2>非編碼鍵盤,僅僅簡(jiǎn)單地提供按鍵的通或斷<"0"或"1"電位>,而按鍵的掃描和識(shí)別,則由設(shè)計(jì)的鍵盤程序來(lái)實(shí)現(xiàn)。前者使用方便,但結(jié)構(gòu)復(fù)雜,成本高;后者電路簡(jiǎn)單,便于設(shè)計(jì)。2、輸出接口。在機(jī)電一體化系統(tǒng)中,發(fā)光二極管顯示器<LED>是典型的輸出設(shè)備,由于LED顯示器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、可靠性高、壽命長(zhǎng)、價(jià)格便宜,因此使用廣泛。常用的LED顯示器有7段發(fā)光二極管和點(diǎn)陣式LED顯示器。7段LED顯示器原理很簡(jiǎn)單,是同名管腳上所加電平高低來(lái)控制發(fā)光二極管是否點(diǎn)亮而顯示不同字形的。點(diǎn)陣式LED顯示器一般用來(lái)顯示復(fù)雜符號(hào)、字母及表格等,在大屏幕顯示及智能化儀器中有廣泛應(yīng)用。第五章一體化常見(jiàn)問(wèn)題及解決機(jī)電一體化是在機(jī)械的主功能、動(dòng)力功能、信息功能和控制功能上引進(jìn)微電子技術(shù),并將機(jī)械裝置與電子裝置用相關(guān)軟件有機(jī)結(jié)合而構(gòu)成的系統(tǒng)。機(jī)電一體化系統(tǒng)投入工業(yè)應(yīng)用環(huán)境運(yùn)行時(shí),系統(tǒng)總會(huì)受到電網(wǎng)、空間與周圍環(huán)境干擾。若系統(tǒng)抵御不住干擾的沖擊,各電氣功能模塊將不能進(jìn)行正常的工作,微機(jī)系統(tǒng)往往會(huì)因干擾產(chǎn)生程序"跑飛",傳感器模塊將會(huì)輸出偽信號(hào),功率驅(qū)動(dòng)模塊將會(huì)輸出畸變的驅(qū)動(dòng)信號(hào),使執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作失常,最終導(dǎo)致系統(tǒng)產(chǎn)生故障,甚至癱瘓。5.1干擾源從干擾竄入系統(tǒng)的渠道來(lái)看,系統(tǒng)所受到的干擾源分為供電干擾、過(guò)程通道干擾、場(chǎng)干擾等。1、供電干擾大功率設(shè)備會(huì)造成電網(wǎng)的嚴(yán)重污染,使得電網(wǎng)電壓大幅度地漲落、浪涌,大功率開(kāi)關(guān)的通斷,電動(dòng)機(jī)的啟停等原因,電網(wǎng)上常常出現(xiàn)很高的尖峰脈沖干擾。據(jù)統(tǒng)計(jì),電源的投入、瞬時(shí)短路、欠壓、過(guò)壓、電網(wǎng)竄入的噪聲引起CPU誤動(dòng)作及數(shù)據(jù)丟失占各種干擾的90％以上。2、過(guò)程通道干擾過(guò)程通道干擾主要來(lái)源于長(zhǎng)線傳輸。當(dāng)系統(tǒng)中有電氣設(shè)備漏電,接地系統(tǒng)不完善,或者傳感器測(cè)量部件絕緣不好等；及各通道的傳輸線如果處于同根電纜或捆扎在一起,尤其是將信號(hào)線與交流電源線處于同一根管道時(shí),產(chǎn)生的共?；虿钅ｋ妷憾紩?huì)影響系統(tǒng),使系統(tǒng)無(wú)法工作。3、場(chǎng)干擾系統(tǒng)周圍的空間總存在著磁場(chǎng)、電磁場(chǎng)、靜電場(chǎng),如太陽(yáng)及天體輻射；廣播、、通訊發(fā)射臺(tái)的電磁波；周圍中頻設(shè)備發(fā)出的電磁輻射等。這些場(chǎng)干擾會(huì)通過(guò)電源或傳輸線影響各功能模塊的正常工作,使其中的電平發(fā)生變化或產(chǎn)生脈沖干擾信號(hào)。5.2抗供電干擾的措施1、配電系統(tǒng)的抗干擾抑制供電干擾首先從配電系統(tǒng)上采取措施,其次可采用分立式供電方案,就是將組成系統(tǒng)各模塊分別用獨(dú)立的變壓、整流、濾波、穩(wěn)壓電路構(gòu)成的直流電源供電,這樣就減少了集中供電的危險(xiǎn)性,而且也減少了公共阻抗以及公共電源的相互耦合,提高了供電的可靠性,也有利于電源散熱。另外,交流電的引入線應(yīng)采用粗導(dǎo)線,直流輸出線應(yīng)采用雙絞線,扭絞的螺距要小,并盡可能縮短配線長(zhǎng)度．2、利用電源監(jiān)視電路在配電系統(tǒng)中實(shí)施抗干擾措施是必不可少的,但這些仍難抵御微秒級(jí)的干擾脈沖及瞬態(tài)掉電,特別是后者屬于惡性干擾,可能產(chǎn)生嚴(yán)重的事故。因