針對(duì)機(jī)電一體化設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)分析

徐樹軍

摘要：機(jī)電一體化是微電子技術(shù)和機(jī)械工業(yè)的有機(jī)結(jié)合，涉及到的技術(shù)內(nèi)容較多，發(fā)展、更新的速度較快。機(jī)電一體化設(shè)計(jì)為滿足用戶需求必須將多種技術(shù)進(jìn)行相互滲透，緊跟時(shí)代的發(fā)展和科技水平的進(jìn)步，才能設(shè)計(jì)出性能優(yōu)異的機(jī)電一體化產(chǎn)品，為人們的生產(chǎn)、生活提供便利。

關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化；設(shè)計(jì)；關(guān)鍵技術(shù)

引言

在進(jìn)行機(jī)電一體化設(shè)計(jì)時(shí)，需要運(yùn)用到多種技術(shù)，其中傳感器用于傳遞外界信息，并對(duì)信息進(jìn)行計(jì)測(cè)量，機(jī)械是產(chǎn)品的骨骼，提供動(dòng)力源之后，通過計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制，用戶利用執(zhí)行元件進(jìn)行操作。所以設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)合理把握關(guān)鍵的技術(shù)，使各個(gè)部分之間環(huán)環(huán)相扣，進(jìn)而才能實(shí)現(xiàn)一體化操作。本文首先對(duì)當(dāng)前進(jìn)行機(jī)電一體化產(chǎn)品的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了簡(jiǎn)述，重點(diǎn)分析了設(shè)計(jì)當(dāng)中需要使用到了關(guān)鍵技術(shù)。

1機(jī)電一體化設(shè)計(jì)方法

1.1開發(fā)性設(shè)計(jì)

開發(fā)性設(shè)計(jì)是指對(duì)產(chǎn)品和技術(shù)進(jìn)行深度的挖掘和探索，通過對(duì)產(chǎn)品的各項(xiàng)性能的預(yù)期以及設(shè)計(jì)當(dāng)中各種類型的要求，通過想象、計(jì)算和模擬等過程，設(shè)計(jì)出新型的機(jī)電一體化產(chǎn)品。這種設(shè)計(jì)對(duì)于開發(fā)人員的專業(yè)要求較高，是初次設(shè)計(jì)時(shí)所采用的正向設(shè)計(jì)方法，實(shí)現(xiàn)起來的難度較高，設(shè)計(jì)周期較長(zhǎng)，創(chuàng)新性很強(qiáng)，是最原始的設(shè)計(jì)方法，也是開發(fā)新型產(chǎn)品的必備方法之一，設(shè)計(jì)的產(chǎn)品能夠有效助推機(jī)電工程整體的發(fā)展。

1.2逆向設(shè)計(jì)

逆向設(shè)計(jì)通常用于產(chǎn)品的外觀設(shè)計(jì)當(dāng)中，通過掃描技術(shù)，在原有的產(chǎn)品的基礎(chǔ)上進(jìn)行調(diào)整和改良，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行再設(shè)計(jì)。這種設(shè)計(jì)思路和正向設(shè)計(jì)的過程相反，通過模型重構(gòu)設(shè)計(jì)新產(chǎn)品能夠有效縮短設(shè)計(jì)所需的時(shí)間，提升設(shè)計(jì)效率，而且還有助于發(fā)現(xiàn)原始設(shè)計(jì)當(dāng)中存在的不足，是開發(fā)新型的機(jī)電一體化產(chǎn)品時(shí)經(jīng)常和正向設(shè)計(jì)合用的設(shè)計(jì)方法。

1.3變型設(shè)計(jì)

隨著各類機(jī)電一體化產(chǎn)品的不斷推陳出新，初次設(shè)計(jì)，或者說完全原創(chuàng)型的產(chǎn)品設(shè)計(jì)逐漸減少，變型設(shè)計(jì)相對(duì)更能滿足實(shí)際需要。這種設(shè)計(jì)以實(shí)現(xiàn)功能為目的，通過關(guān)系的推理，設(shè)計(jì)的變型，以及各種類型的變型設(shè)計(jì)手段，進(jìn)行大規(guī)模的產(chǎn)品設(shè)計(jì)、更新與定制，用更短的周期設(shè)計(jì)出性能相對(duì)穩(wěn)定的新型產(chǎn)品。

1.4適應(yīng)性設(shè)計(jì)

適應(yīng)性設(shè)計(jì)和變形設(shè)計(jì)在機(jī)電產(chǎn)品設(shè)計(jì)中占據(jù)了絕大多數(shù)，適應(yīng)性設(shè)計(jì)可以用于產(chǎn)品的更新?lián)Q代當(dāng)中，通過對(duì)原有產(chǎn)品的部分機(jī)械或電子部分進(jìn)行革新和調(diào)整，提高機(jī)電產(chǎn)品的使用性能，調(diào)整在使用過程當(dāng)中發(fā)現(xiàn)的缺點(diǎn)，滿足當(dāng)前的用戶需求，提高產(chǎn)品的適應(yīng)性和整體質(zhì)量。

2機(jī)電一體化設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)

2.1信息處理技術(shù)

信息處理技術(shù)是對(duì)機(jī)電設(shè)備整體進(jìn)行統(tǒng)籌控制的管理中樞，通常是通過計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)信息和數(shù)據(jù)的處理工作。在大部分的機(jī)電一體化設(shè)備當(dāng)中，信息處理是模擬計(jì)算機(jī)和數(shù)字計(jì)算機(jī)共同進(jìn)行的。所以無論是軟件還是硬件，對(duì)于機(jī)電設(shè)備而言都非常重要，元件的好壞決定了信息處理的速度，而信息處理的速度又在很大程度上決定了設(shè)備整體的運(yùn)行速度。所以在進(jìn)行計(jì)算機(jī)的配置時(shí)應(yīng)綜合考慮到軟件、硬件以及數(shù)據(jù)庫(kù)等方面的因素，嘗試使用當(dāng)前最新的智能處理、專家處理以及一些仿生學(xué)信息處理裝置，有助于提高機(jī)電一體化產(chǎn)品的使用性能。

2.2機(jī)械技術(shù)

機(jī)械是機(jī)電設(shè)備的骨骼，是實(shí)現(xiàn)機(jī)電設(shè)備各項(xiàng)功能的基礎(chǔ)性技術(shù)，內(nèi)部構(gòu)件的形狀大小、相互之間的間距，以及運(yùn)轉(zhuǎn)之后可能出現(xiàn)的問題，都是機(jī)電設(shè)備設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮的內(nèi)容。產(chǎn)品的大部分功能都是通過機(jī)械技術(shù)來進(jìn)行實(shí)現(xiàn)的，雖然機(jī)械技術(shù)不具備智能型，但是對(duì)于精準(zhǔn)度的要求較為嚴(yán)格，是不容出現(xiàn)數(shù)據(jù)錯(cuò)誤，失之毫厘差之千里的技術(shù)類型。如今進(jìn)行機(jī)械部分設(shè)計(jì)的技術(shù)已經(jīng)推陳出新，設(shè)計(jì)階段即可模擬機(jī)電設(shè)備運(yùn)行時(shí)的狀態(tài)，節(jié)省了模擬生產(chǎn)和小批量試驗(yàn)生產(chǎn)的步驟，能夠更好的把握設(shè)計(jì)時(shí)的各項(xiàng)數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度和元件設(shè)計(jì)的合理性。機(jī)械技術(shù)的推進(jìn)，要求設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)優(yōu)先使用新型的制圖工具，結(jié)合新型的技術(shù)材料，加工較為精細(xì)、壽命較長(zhǎng)、適用于不同環(huán)境的元件和設(shè)備，讓機(jī)械技術(shù)為機(jī)電一體化設(shè)備提供堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

2.3自動(dòng)控制技術(shù)

自動(dòng)化系統(tǒng)和設(shè)備在當(dāng)期的機(jī)電一體化產(chǎn)品當(dāng)中占據(jù)著重要地位，自動(dòng)控制技術(shù)是從理論到實(shí)踐都貫穿始終的現(xiàn)代化技術(shù)之一。主要可以用于對(duì)設(shè)備的運(yùn)行當(dāng)中的故障檢測(cè)，動(dòng)態(tài)調(diào)整當(dāng)前的設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，以及矯正、補(bǔ)償、自適應(yīng)和檢索等方面的自動(dòng)控制。自動(dòng)控制技術(shù)能夠減少機(jī)電設(shè)備操作時(shí)的技術(shù)含量，通過周期性的自檢，及時(shí)排查設(shè)備可能出現(xiàn)的問題，避免設(shè)備突然停機(jī)，減少人工操作。自動(dòng)控制技術(shù)通常會(huì)和上文中提到的信息處理技術(shù)一同使用，通過智能的信息處理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)信息的處理和判斷，并根據(jù)實(shí)際的情況進(jìn)行自動(dòng)控制。當(dāng)前的技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)的自動(dòng)控制類型較多，如工業(yè)機(jī)器人、無人搬運(yùn)車、自動(dòng)加工設(shè)備、辦公設(shè)備、制冷設(shè)備等等。不但是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)，而且也是未來發(fā)展的方向，自動(dòng)控制需要考慮到控制的實(shí)用性和即時(shí)性，為設(shè)備處理各種情況建立起相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)，在經(jīng)過反復(fù)的試驗(yàn)和調(diào)整之后，能夠明顯提升機(jī)電設(shè)備使用方的工作效率。

2.4檢測(cè)與傳感技術(shù)

檢測(cè)與傳感技術(shù)在機(jī)電一體化中，體現(xiàn)在傳感器和信號(hào)檢測(cè)裝置的設(shè)計(jì)當(dāng)中。傳感器就好比人體當(dāng)中收集各類感受的器官，將外部當(dāng)中的信息收集之后，通過信號(hào)的發(fā)送向中央處理器，也就是信息處理系統(tǒng)進(jìn)行傳輸，是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的重要環(huán)節(jié)。檢測(cè)的準(zhǔn)確性和傳感氣的即時(shí)性都會(huì)對(duì)信息處理和后續(xù)工作的判斷產(chǎn)生直接的影響，機(jī)電設(shè)備能否在不同的環(huán)境下，高效傳輸準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，是檢測(cè)與傳感技術(shù)需要解決的首要問題。

上述技術(shù)的使用應(yīng)當(dāng)從整體的設(shè)計(jì)理念出發(fā)，為滿足系統(tǒng)整體的目標(biāo)，先將系統(tǒng)拆分為不同的技術(shù)組成部分，妥善處理各個(gè)部分之間的關(guān)系，把握其內(nèi)在的聯(lián)系，最終將分散的各個(gè)部分貫通起來，形成有機(jī)的整體。

結(jié)語

機(jī)電一體化發(fā)展的速度飛快，為用戶提供了自動(dòng)化、數(shù)字化、智能化的各種類型的現(xiàn)代產(chǎn)品，能夠隨著科技的發(fā)展而不斷進(jìn)步。合理把握并及時(shí)更新機(jī)電一體化設(shè)計(jì)當(dāng)中所使用的關(guān)鍵技術(shù)，能夠提高設(shè)計(jì)的實(shí)用性、創(chuàng)新性和有效性，設(shè)計(jì)出更令人滿意的機(jī)電一體化產(chǎn)品。

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