探討機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法

鄭念偉

摘要：在經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的過程中，科學(xué)技術(shù)現(xiàn)代化發(fā)展的現(xiàn)階段?？茖W(xué)技術(shù)的發(fā)展對(duì)國(guó)家的影響是巨大的，而根據(jù)科學(xué)技術(shù)的研發(fā)，相關(guān)技術(shù)需要以科學(xué)技術(shù)成果為起點(diǎn)，開發(fā)出適合相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)系統(tǒng)，為自身的發(fā)展謀求生機(jī)?？萍技夹g(shù)帶給社會(huì)的作用是多元化的，例如近年來(lái)興起的互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)，顛覆了社會(huì)群眾對(duì)科學(xué)技術(shù)的認(rèn)知，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的通用性，在各行各業(yè)的技術(shù)范圍里，都產(chǎn)生了極大的影響。這種影響是正面的，好處是多樣化的，社會(huì)群眾在互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的普及下，對(duì)自身生活品質(zhì)的要求發(fā)生了巨大的變化，過去傳統(tǒng)的技術(shù)已經(jīng)無(wú)法滿足當(dāng)今發(fā)展的需要，而機(jī)電一體化相關(guān)的技術(shù)系統(tǒng)，對(duì)機(jī)械制造技術(shù)的利用對(duì)現(xiàn)代的發(fā)展的影響是多面性的，如何利用智能微電腦技術(shù)提高機(jī)械制造的自動(dòng)化技術(shù)，成為了機(jī)電一體化和機(jī)械制造業(yè)首先要研究的發(fā)展戰(zhàn)略，為帶給現(xiàn)代社會(huì)的技術(shù)應(yīng)用，以及社會(huì)群眾的生活質(zhì)量的提高，應(yīng)合理地結(jié)合現(xiàn)代技術(shù)為自身的工業(yè)發(fā)展提供利好的條件，不斷地發(fā)展。

關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化;系統(tǒng)設(shè)計(jì);方法

1 機(jī)電一體化關(guān)鍵技術(shù)

機(jī)電一體化技術(shù)是符合現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展需要，對(duì)機(jī)械、電子等行業(yè)的發(fā)展起到重要技術(shù)支持，其主要關(guān)鍵技術(shù)有傳感器技術(shù)、電子控制技術(shù)。傳感技術(shù)在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用對(duì)提高其產(chǎn)品的靈敏度等起到重要作用，比如在工業(yè)機(jī)器人中的應(yīng)用傳感器技術(shù)，讓機(jī)器人的感覺和視覺都有進(jìn)一步提升，提高了機(jī)器人在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中的運(yùn)輸能力，在機(jī)械操作的過程中，能更加科學(xué)有效的感覺機(jī)械零部件，能更加科學(xué)準(zhǔn)確的完成工作。電子控制技術(shù)在數(shù)控機(jī)床等生產(chǎn)過程中常用的技術(shù)職業(yè)，利用現(xiàn)代電子技術(shù)對(duì)機(jī)床生產(chǎn)進(jìn)行控制，改變傳統(tǒng)的人控制，大大提高了工作效率，同時(shí)對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量提升也起到促進(jìn)作用。

2 機(jī)電一體化的應(yīng)用領(lǐng)域方向

2.1 應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床領(lǐng)域

自從世界上第一臺(tái)數(shù)控銑床問世以來(lái)，數(shù)控機(jī)床制造業(yè)就不斷向前發(fā)展。如今，數(shù)控機(jī)床在結(jié)構(gòu)、功能、操作和控制精度上都有較大的優(yōu)勢(shì)，且大容量存儲(chǔ)器的應(yīng)用和軟件的模塊化設(shè)計(jì)極大的提高數(shù)控機(jī)床的性能，使一臺(tái)機(jī)床能夠擁有同時(shí)完成多個(gè)不同的獨(dú)立加工作業(yè)任務(wù)。在數(shù)控機(jī)床中應(yīng)用機(jī)電一體化，可使其生產(chǎn)產(chǎn)品的質(zhì)量更高，效益更好，對(duì)于促進(jìn)數(shù)控機(jī)床的發(fā)展和提升在該領(lǐng)域的發(fā)展水平具有重要意義。

2.2 應(yīng)用于機(jī)器人領(lǐng)域

機(jī)器人在我國(guó)的工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用非常普遍，特別是在汽車制造業(yè)、電子電氣行業(yè)以及鑄造行業(yè)發(fā)揮了重要的作用，它的廣泛應(yīng)用極大地提高了生產(chǎn)效率，減少了經(jīng)濟(jì)成本。由于大部分行業(yè)需要更加精密的產(chǎn)品，所以對(duì)工業(yè)機(jī)器人的設(shè)計(jì)精度要求較高，在工業(yè)機(jī)器人每一個(gè)制造過程中都對(duì)其精度有較高的要求，如今應(yīng)用機(jī)電一體化技術(shù)，采用伺服電機(jī)并安裝編碼器對(duì)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)角度進(jìn)行檢測(cè)，將編碼器里的反饋數(shù)據(jù)發(fā)送至伺服驅(qū)動(dòng)器，校對(duì)并使旋轉(zhuǎn)角度正確，保證了其運(yùn)動(dòng)精度[2]0此外，機(jī)器人控制也是機(jī)器人制造業(yè)的一項(xiàng)關(guān)鍵能力，為提高機(jī)器人的性能，降低機(jī)器人的成本，仍然需要進(jìn)行大量的研究并引入新的功能。

2.3 應(yīng)用于分布式控制系統(tǒng)

分布式控制系統(tǒng)，也被稱為集散控制系統(tǒng)，它可以對(duì)生產(chǎn)程序進(jìn)行指揮和分別控制，它把器件的控制權(quán)下發(fā)到底層控制器，通過底層控制器和上位機(jī)的通訊來(lái)實(shí)現(xiàn)控制。如今，大型企業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化能力越來(lái)越高，集散控制系統(tǒng)也應(yīng)運(yùn)而生，通過結(jié)合機(jī)電一體化技術(shù)，集散控制系統(tǒng)已經(jīng)具有很高的可靠性、開放性、靈活性以及協(xié)調(diào)性，減少了不必要的信號(hào)損失。

一般認(rèn)為分布式控制系統(tǒng)的發(fā)展大概分為四個(gè)階段。第一個(gè)階段的典型產(chǎn)品是在1975年到1980年期間美國(guó)霍尼韋爾公司研發(fā)的TDC2000，由過程控制單元、數(shù)據(jù)采集裝置、CRT操作站、監(jiān)控計(jì)算機(jī)和數(shù)據(jù)高速公路五部分組成;第二個(gè)階段的典型產(chǎn)品則是在1980年到1985年期間由霍尼韋爾公司研發(fā)的TDC3000，由局部網(wǎng)絡(luò)LAN、多功能控制器、增強(qiáng)型操作站EOS、通用操作站US、網(wǎng)間連接器GW、系統(tǒng)管理模塊SMM和主計(jì)算機(jī)HC組成;而在1985年到1990年，分布式控制系統(tǒng)發(fā)展迅速，在硬件更新了許多新技術(shù)，采用了制造自動(dòng)化協(xié)議（MAP）標(biāo)準(zhǔn)，解決了一直存在的自動(dòng)化孤島問題，將分布式控制系統(tǒng)發(fā)展推向第三階段;1990年以后，霍尼韋爾公司推出更加智能的TPS控制系統(tǒng)，采用了更加開放的硬件工作站，實(shí)現(xiàn)了更為高級(jí)的集中管理能力解決方法，分布式控制系統(tǒng)也進(jìn)入現(xiàn)在的第四階段。

2.4 關(guān)于機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)方向

關(guān)于機(jī)電一體化系統(tǒng)的研發(fā)，在專業(yè)的設(shè)計(jì)理念上來(lái)講，運(yùn)用實(shí)際的專業(yè)技術(shù)知識(shí)，對(duì)技術(shù)設(shè)計(jì)入員的設(shè)計(jì)工作邏輯來(lái)講，是相當(dāng)復(fù)雜具有挑戰(zhàn)性的，因此，在實(shí)際的研究范圍里，先要切入簡(jiǎn)單的內(nèi)容，以充分掌握基礎(chǔ)性內(nèi)容為基礎(chǔ)，才能更清晰地對(duì)復(fù)雜的環(huán)節(jié)、設(shè)計(jì)流程的方向，運(yùn)用在實(shí)際的設(shè)計(jì)工作里，設(shè)計(jì)工作一般分為：橫向方塊方法和縱向分層法。橫向分塊法的大概含義就是：針對(duì)不同的系統(tǒng)板塊按照一定的標(biāo)準(zhǔn)幅度劃分到統(tǒng)一模塊的范圍里進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)，在當(dāng)下的模塊下完成相關(guān)的設(shè)計(jì)工作之后，會(huì)進(jìn)行相連的模式，對(duì)板塊進(jìn)行區(qū)分，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)生成設(shè)計(jì)模塊。這種化整為零的方法非常直觀并且易于操作進(jìn)行。在考慮機(jī)械系統(tǒng)與電子技術(shù)有機(jī)結(jié)合的設(shè)計(jì)中，通常會(huì)通過替代法、融合法、組合法。所謂的縱向分層法也是立足于系統(tǒng)整體，按照相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，將機(jī)電一體化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)層次設(shè)計(jì)與相關(guān)的企業(yè)組織結(jié)構(gòu)相應(yīng)對(duì)應(yīng)，根據(jù)不同技術(shù)領(lǐng)域的設(shè)計(jì)任務(wù)，都必須要交給專業(yè)的部門來(lái)完成操作，使用客觀的設(shè)計(jì)理念以及保持微觀的戰(zhàn)術(shù)思維設(shè)計(jì)方法，對(duì)科學(xué)技術(shù)的有機(jī)利用，開展出專業(yè)的設(shè)計(jì)方案。

3 機(jī)電一體化技術(shù)系統(tǒng)的開發(fā)思維

通過對(duì)目前的機(jī)械工程技術(shù)和自動(dòng)化軟件工程理論的了解，采用相關(guān)的生命周期算法實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)電一體化系統(tǒng)技術(shù)的工程研發(fā)工作。機(jī)電一體化自動(dòng)化系統(tǒng)開發(fā)的總體設(shè)計(jì)流程、元器件的細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)和零件設(shè)計(jì)，技術(shù)改革設(shè)計(jì)和工藝效果設(shè)計(jì)，這些與設(shè)計(jì)工作密不可分的細(xì)節(jié)步驟分為：（1）方案落實(shí)和測(cè)試過程;（2）初期建設(shè)設(shè)計(jì);（3）細(xì)節(jié)的設(shè)計(jì)。

4 機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

行業(yè)的發(fā)展需要科技的支持，機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展是現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的需要，同時(shí)其它行業(yè)的快速發(fā)展需要機(jī)電一體化技術(shù)不斷更新，以適合現(xiàn)代企業(yè)發(fā)展需要。人工智能技術(shù)的應(yīng)用，現(xiàn)在工業(yè)發(fā)展都需要向智能化方向發(fā)展，智能化方向發(fā)展是現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展根本，機(jī)電一體化技術(shù)在機(jī)械、電子行業(yè)的發(fā)展，尤其現(xiàn)代工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用，讓工業(yè)發(fā)展越來(lái)越智能化，符合現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展需要。機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展前景美好，為現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展提供了技術(shù)支持，同時(shí)根據(jù)行業(yè)發(fā)展需要，機(jī)電一體化技術(shù)向智能化、微型化、模塊化方向發(fā)展。

總之，機(jī)電一體化技術(shù)是未來(lái)制造業(yè)發(fā)展的一大突破點(diǎn)，也是未來(lái)機(jī)械行業(yè)發(fā)展重要著力點(diǎn)，結(jié)合現(xiàn)代人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等智能技術(shù)的機(jī)電一體化技術(shù)有著非常廣闊的發(fā)展空間。

參考文獻(xiàn)

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