机电一体化的应用及其发展趋势.doc

论机电一体化技术的应用及其发展趋势--摘要：机电一体化是一种复合技术是机械技术与微电子技术、信息技术互相渗透的产物是机电工业发展的必然趋势。本文简述了机电一体化技术的基本结构组成和主要应用领域并指出其发展趋势。关键词：机械工业机电一体化数控模块化现代科学技术的发展极大地推动了不同学科的交叉与渗透引起了工程领域的技术改造与革命。在机械工程领域由于微电子技术和计算机技术的迅速发展及其向机械工业的渗透所形成的机电一体化使机械工业的技术结构、产品机构、功能与构成、生产方式及管理体系发生了巨大变化使工业生产由“机械电气化”迈入了“机电一体化”为特征的发展阶段。一、机电一体化的核心技术机电一体化包括软件和硬件两方面技术。硬件是由机械本体、传感器、信息处理单元和驱动单元等部分组成。因此为加速推进机电一体化的发展必须从以下几方面着手：（一）机械本体技术机械本体必须从改善性能、减轻质量和提高精度等几方面考虑。现代机械产品一般都是以钢铁材料为主为了减轻质量除了在结构上加以改进还应考虑利用非金属复合材料。只有机械本体减轻了重量才有可能实现驱动系统的小型化进而在控制方面改善快速响应特性减少能量消耗提高效率。（二）传感技术传感器的问题集中在提高可靠性、灵敏度和精确度方面提高可靠性与防干扰有着直接的关系。为了避免电干扰目前有采用光纤电缆传感器的趋势。对外部信息传感器来说目前主要发展非接触型检测技术。（三）信息处理技术机电一体化与微电子学的显著进步、信息处理设备（特别是微型计算机）的普及应用紧密相连。为进一步发展机电一体化必须提高信息处理设备的可靠性包括模/数转换设备的可靠性和分时处理的输入输出的可靠性进而提高处理速度并解决抗干扰及标准化问题。（四）驱动技术电机作为驱动机构已被广泛采用但在快速响应和效率等方面还存在一些问题。目前正在积极发展内部装有编码器的电机以及控制专用组件-传感器-电机三位一体的伺服驱动单元。（五）接口技术为了与计算机进行通信必须使数据传递的格式标准化、规格化。接口采用同一标准规格不仅有利于信息传递和维修而且可以简化设计。目前技术人员正致力于开发低成本、高速串行的接口来解决信号电缆非接触化、光导纤维以及光藕器的大容量化、小型化、标准化等问题。（六）软件技术软件与硬件必须协调一致地发展。为了减少软件的研制成本提高生产维修的效率要逐步推行软件标准化包括程序标准化、程序模块化、软件程序的固化、推行软件工程等。二、机电一体化技术的主要应用领域（一）数控机床数控机床及相应的数控技术经过40年的发展在结构、功能、操作和控制精度上都有迅速提高具体表现在：1、总线式、模块化、紧凑型的结构即采用多CPU、多主总线的体系结构。2、开放性设计即硬件体系结构和功能模块具有层次性、兼容性、符合接口标准能最大限度地提高用户的使用效益。3、WOP技术和智能化。系统能提供面向车间的编程技术和实现二、三维加工过程的动态仿真并引入在线诊断、模糊控制等智能机制。4、大容量存储器的应用和软件的模块化设计不仅丰富了数控功能同时也加强了CNC系统的控制功能。5、能实现多过程、多通道控制即具有一台机床同时完成多个独立加工任务或控制多台和多种机床的能力并将刀具破损检测、物料搬运、机械手等控制都集成到系统中去。6、系统的多级网络功能加强了系统组合及构成复杂加工系统的能力。7、以单板、单片机作为控制机加上专用芯片及模板组成结构紧凑的数控装置。（二）计算机集成制造系统（CIMS）CIMS的实现不是现有各分散系统的简单组合而是全局动态最优综合。它打破原有部门之间的界线以制造为基干来控制“物流”和“信息流”实现从经营决策、产品开发、生产准备、生产实验到生产经营管理的有机结合。企业集成度的提高可以使各种生产要素之间的配置得到更好的优化各种生产要素的潜力可以得到更大的发挥。（三）柔性制造系统（FMS）柔性制造系统是计算机化的制造系统主要由计算机、数控机床、机器人、料盘、自动搬运小车和自动化仓库等组成。它可以随机地、实时地、按量地按照装配部门的要求生产其能力范围内的任何工件特别适于多品种、中小批量、设计更改频繁的离散零件的批量生产。（四）工业机器人第1代机器人亦称示教再现机器人它们只能根据示教进行重复运动对工作环境和作业对象的变化缺乏适应性和灵活性；第2代机器人带有各种先进的传感元件能获取作业环境和操作对象的简单信息通过计算机处理、分析做出一定的判断对动作进行反馈控制表现出低级智能已开始走向实用化；第3代机器人即智能机器人具