機電工程技術應用及其自動化問題研究

【摘 要】現(xiàn)代科學技術的發(fā)展極大地推動了不同學科的交叉與滲透，引起了工程領域的技術改造與革命。在機械工程領域，由于微電子技術和計算機技術的迅速發(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)的技術結構、產品機構、功能與構成、生產方式及管理體系發(fā)生了巨大變化，使工業(yè)生產由“機械電氣化”邁入了“機電一體化”為特征的發(fā)展階段。

【關鍵詞】機電工程技術；應用及其自動化；問題

機電一體化是當今自動化技術發(fā)展的最高階段。也是微電子技術、計算機技術、信息技術、控制技術和精密機械技術等發(fā)展的必然產物，是以計算機為主要特征的自動化技術。如果說機械系統(tǒng)處理的對象是運動、力、物質和能量，電子系統(tǒng)處理的對象是信息和知識，則機電一體化系統(tǒng)不僅有處理能量和物質的功能，而且還有處理信息和知識的能力。

1.機電技術應用的內容含義

1.1機器的構造及工作原料

生產機器的構造一般都是由主體部位的發(fā)動機、曲柄連桿、配氣、起動、傳動、行駛、轉向、制動等構成，要提高機器的工作效率，必須從其主體部位改善性能、減輕質重和提高運轉精度等方面考慮。而傳統(tǒng)機器產品一般以鋼鐵材料為主，已經不具備很強的市場競爭能力。要想改進機器的效率不但要從結構上加以改進，還應該多考慮利用非傳統(tǒng)鋼鐵材料為主的生產概念，如用非金屬復合材料，或者更高層次的金屬材料。當機器主體重量減輕了，方能實現(xiàn)驅動系統(tǒng)的功率的最大化，減少不必要的能量消耗，提高機器的工作效率。

1.2提高弱電控制線路

提高弱電控制線路關鍵在于提高部件間的綜合性能，可從電機、傳感器、信息處理設備、軟件等方面進行提高。

驅動機最為廣泛使用的是電機，但其工作效率及響應速度還存在著諸多間題。我們面對此類問題要更為全面的發(fā)展新型的驅動單位，如驅動單元中裝了編碼器的電機以及控制專用組件、傳感器等多位一機的伺服驅動單元。

傳感器的問題集中在提高可靠性、靈敏度和精確度方面，提高可靠性與防干擾有著直接的關系。為了避免電干擾，目前有采用光纖電纜傳感器的趨勢。目前，對外部信息傳感器來說主要發(fā)展非接觸型檢測技術。

微型計算機作為信息處理設備的主要設備，大大推進了機電技術應用與微電子學的進步。為進一步發(fā)展機電技術應用，必須提高信息處理設備的可靠性、準確性、快速性等特點，最大程度的提高處理速度，并解決好抗干擾及其它可能出現(xiàn)的問題。除此之外，在與信息處理設備進去通信時，必須規(guī)范數(shù)據(jù)傳遞的格式，采用同一標準，這樣不僅有利于信息傳遞和后續(xù)維修，而且可以簡化設計流程。培養(yǎng)專業(yè)技術人才，除低開發(fā)成本、開發(fā)高速傳遞方式，以便解決日后更為大容量化的機器運作能力。

2.機電一體化的核心技術

機電一體化包括軟件和硬件兩方面技術。硬件是由機械本體、傳感器、信息處理單元和驅動單元等部分組成。因此，為加速推進機電一體化的發(fā)展，必須從以下幾方面著手：

2.1機械本體技術

機械本體必須從改善性能、減輕質量和提高精度等幾方面考慮。現(xiàn)代機械產品一般都是以鋼鐵材料為主，為了減輕質量除了在結構上加以改進，還應考慮利用非金屬復合材料。只有機械本體減輕了重量，才有可能實現(xiàn)驅動系統(tǒng)的小型化，進而在控制方面改善快速響應特性，減少能量消耗，提高效率。

2.2傳感技術

傳感器的問題集中在提高可靠性、靈敏度和精確度方面，提高可靠性與防干擾有著直接的關系。為了避免電干擾，目前有采用光纖電纜傳感器的趨勢。對外部信息傳感器來說，目前主要發(fā)展非接觸型檢測技術。

2.3信息處理技術

機電一體化與微電子學的顯著進步、信息處理設備（特別是微型計算機）的普及應用緊密相連。為進一步發(fā)展機電一體化，必須提高信息處理設備的可靠性，包括模/數(shù)轉換設備的可靠性和分時處理的輸入輸出的可靠性，進而提高處理速度，并解決抗干擾及標準化問題。

2.4驅動技術

電機作為驅動機構已被廣泛采用，但在快速響應和效率等方面還存在一些問題。目前，正在積極發(fā)展內部裝有編碼器的電機以及控制專用組件-傳感器-電機三位一體的伺服驅動單元。

2.5接口技術

為了與計算機進行通信，必須使數(shù)據(jù)傳遞的格式標準化、規(guī)格化。接口采用同一標準規(guī)格不僅有利于信息傳遞和維修，而且可以簡化設計。目前，技術人員正致力于開發(fā)低成本、高速串行的接口，來解決信號電纜非接觸化、光導纖維以及光藕器的大容量化、小型化、標準化等問題。

2.6軟件技術

軟件與硬件必須協(xié)調一致地發(fā)展。為了減少軟件的研制成本，提高生產維修的效率，要逐步推行軟件標準化，包括程序標準化、程序模塊化、軟件程序的固化、推行軟件工程等。

3.結束語

綜上所述，機電一體化技術是眾多科學技術發(fā)展的結晶，是社會生產力發(fā)展到一定階段的必然要求。它促使機械工業(yè)發(fā)生戰(zhàn)略性的變革，使傳統(tǒng)的機械設計方法和設計概念發(fā)生著革命性的變化。大力發(fā)展新一代機電一體化產品，不僅是改造傳統(tǒng)機械設備的要求，而且是推動機械產品更新?lián)Q代和開辟新領域、發(fā)展與振興機械工業(yè)的必由之路。

【參考文獻】

[1]李運華.機電控制[M].北京航空航天大學出版社，2003.

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