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摘要:现代技术革命总是伴随着学科间的交叉和大综合,通过这种交叉和综合总是能够推动工业技术的飞速发展,当前微电子技术和计算机技术的结合就推动了机械工业的技术变革,这就使得机械的加工、结构、功能等方面都会产生较大的变化,机械加工有电气化已经进入了机电一体化时代,工业生产到了极大的提高。从当前科学技术的反战大趋势来看,机电一体化是个必然趋势,也是科技革命的必然产物,机电一体化的发展必将影响传统机械、电气工业化工生产,逐步引领工业产业结构向智能化、自动化、高效能的方向发展。本文主要分析机电一体化技术的应用及发展趋势。
关键词:机电一体化;技术;应用;发展趋势;
近些年随着新型微电子技术、新材料技术和数字化技术的快速发展,作为未交叉学科的机电一体化技术也随之快速发展,作为跨学科技术每一个学科的发展都会带动该项技术的改革,近些年机电一体化更是向智能化和微型化、仿生物性能等方向发展,逐渐渗透到机械加工等等各行各业。
一、概述
1.机电一体化渊源。机电一体化作为一门新兴的学科领域,其起步发展较晚。随着电子技术和计算机技术的快速发展,其逐渐与传统的机械技术交汇融合,形成了早期的机电一体化技术。随着计算机技术的迅猛发展,机电一体化技术展现了蓬勃的生命力,它代表着机械工业技术革命的前沿方向。新环境下,机电一体化技术已经综合了机械技术、微电子技术、信息技术、自动控制技术、传感测试技术、电力电子技术、接口技术及软件编程技术等群体技术,正朝着以实现高功能、高质量、高精度、高可靠性、低能耗等诸方面技术要求的最佳功能价值系统工程技术方向发展。
2.机电一体化技术现状。机电一体化技术在一定程度上代表着一个国家在高端装备制造业领域的技术水平。特别是随着机电一体化越来越成为制造产业发展的主导,其在国家经济和社会发展的基础工业中扮演着越来越重要的角色。因此,必须对其发展给予足够重视。目前,引领机电一体化技术发展前沿的主要是美日及西欧国家。日本在智能传感器、智能工业机器人及柔性制造技术方面处于领先
地位。我国作为发展中大国,与西方先进国家相比,在机电一体化技术方面存在底子薄、基础差和发展不均衡等问题。但是经过自主创新发展,目前我国在先进数控技术、工业自动化控制仪表等多个领域实现了跨越式发展,已经达到世界先进水平。
二、机电一体化技术的应用
1.数控机床领域。数控机床及相应的数控技术已经有几十年的发展历程,技术难度有显著提高,无论在结构、功能、操作还是控制精度上。其中总线式、模块化、紧凑型的结构最具有代表性,这种结构应用多个CPU、多个主总线,结构复杂。此外还有开放性设计,这种设计使硬件体系和功能模块具有层次性和兼容性,可以大大提高用户的使用效益。WOP 技术和智能化。根据车间实际作业状况,可以通过系统完成编程。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆同时可以仿真加工过程,并实现在线诊断控制、模糊诊断等智能系统。随着一体化技术的成熟,如大容量存储器的出现和软件的模块化设置,使数控功能极大丰富,同时使得+0+ 系统的控制功能也加强了。全方位
满足技术要求,比如只有一台机床的情况下,也可以顺利完成多个加工要求,并实现刀具使用检测、物料流通、机械手等的集成,统一到系统中。在系统中,分出多级网络,这样实现了构成复杂加工系统的作业能力。这种数控装置以单板、单片机作为控制中心,并由专用芯片及模板组成。
2.柔性制造系统(FMS)领域。计算机化的制造系统被称作柔性制造系统,包括计算机、数控机床、机械手、料盘、搬运车辆和自动化仓库等。可以依照生产要求,及时、准确地进行生产,这种灵活的生产方式可应用于多品种、中小批量、设计更改频繁的离散零件的批量生产。
3.钢铁领域。在钢铁企业中,机电一体化体系是以微处理机为中间,把微机、工控机、数据通讯、显示装置、外表等技能有机的结合起来,选用拼装合并方法,为完成工程大体系的归纳一体化创造有力条件,增强体系操控精度、质量和可靠性。因为钢铁工业具有大型化、高速化和接连化的特色,传统的操控技能遇到了难以克服的艰难,因而十分有必要选用比如机电一体化的智能操控技能。机电一体化的智能操控技能首要包括专家体系、含糊操控和神经网络等,其广泛应用于钢铁企业的产品设计、生产、操控、设备与产品质量确诊等各个方面。
三、发展趋势
1.关注人工智能化发展。机电一体化在新时期的主要发展方向之一就是人工智能,也即是:从力学角度出发研究思路,使机器具备人的思维能力、决策能力,实现控制目的。此项技术的最典型运用就是数控机床、机器人。当然,机电一体化的人工智能并不能达到具备完全和人一样的智能,但是,完全且有必要使超速度、高性能的微处理器具备与人相似的智能。
2.注重单元标准化生产。由于机电一体化的产品构成相对复杂,所以在生产过程中,无法对机电一体化的产品做出严格的标准化管控,尤其是对机电一体化产品所具备的标准环境接口、动力接口等,因其生产厂家的众多而难以实现标准化。但是机电一体化新产品的开发需要单元标准化生产,同时标准化生产也能形成规模生产效益。为了实现单元标准化的生产,急需制定和完善各种具体标准。但是由于各方利益冲突,此类标准化在国际、国内上都难以制定出来,只能依靠相关企业逐渐形成并推广。
3.加强网络家电集成系统发展。计算机网络信息技术的广泛运用可以帮助人们解决很多问题,并可以快速的传递信息。全球经济因为互联网而变得更加紧密,也形成了全球化的企业竞争。每当研发出一种机电一体化的新产品,依靠新产品的独特功能、质量保证可以在全球范围进行销售。利用互联网技术进行远程监控逐渐兴起,其中就包括了机电一体化的一个新产品,即远程监控的终端设备。依靠现场总线和局域网技术,可以形成大范围的家电网络化。各种各样的家电产品通过家庭网络,组合成一个以计算机为核心的家电集成系统,使人们感受到高科技带来的简便和乐趣。因此,网络家电集成系统无疑是机电一体化未来发展的方向之一。
4.运用超精密技术。机电一体化技术的研发出现重大突破—微电子技术的出现。研究人员首先提出了”微电子机械系统“概念,是指机电一体化产品的尺寸小于1cm,以微米、纳米为发展方向。微机电一体化产品的主要特点有:体积微小、耗能超低、灵活,在军事、医疗等方面具有极大的发展空间。但目前微型技术是阻碍微机电一体化技术发展的重要问题。在实践中,精细加工是微机电一体化技术运用的具体表现,主要包含光刻技术、蚀刻技术。
5.研发绿色机电一体化产品。当今社会,环境保护一直是主题。为了防止环境的继续恶化,人们采取了很多措施。低碳生活便是措施之一。物质生活日益丰富,为之付出的代价则是资源的逐渐减少,生态环境污染严重。如今各国都在呼吁合理开发、利用环境资源,保护环境,因此绿色产品不断进入公众视野。绿色产品在设计、生产、使用、销毁的一系列过程中,符合人类健康和环境保护的要求,对生态环境危害极小或无危害,但资源的利用率确是极高,产品还可以回收利用。研发绿色机电一体化产品,是机电一体化未来发展的方向之一。
目前我国机电一体化已经形成了系统化的技术,其在不同领域的应用也相对比较广泛,因此,相关的建设单位要加强对于机电一体化技术的研究,将其发展成集网络化,智能化,微型化以及绿色化等集一身的技术,从而促进我国经济的发展。
参考文献:
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[3]黄恩勇. 浅谈机电一体化技术的应用与发展趋势[J]. 信息系统工程,2015,(4)
论文作者:陈德欢
论文发表刊物:《电力设备》2017年第35期
论文发表时间:2018/8/13
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