淺談機(jī)電一體化技術(shù)在機(jī)械工程領(lǐng)域的應(yīng)用及展望

李坤明　岳鵬　李伯陽(yáng)

【摘??要】科技的進(jìn)步，促進(jìn)工程建設(shè)事業(yè)得到快速發(fā)展。在工程機(jī)械領(lǐng)域，隨著電工電子技術(shù)、傳感器技術(shù)、接口技術(shù)、信號(hào)變換技術(shù)等多項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展，工程機(jī)械的模式從傳統(tǒng)單一的機(jī)械電氣化逐步進(jìn)化為現(xiàn)代的機(jī)電一體化。本文就機(jī)電一體化技術(shù)在機(jī)械工程領(lǐng)域的應(yīng)用及展望展開探討。

【關(guān)鍵詞】機(jī)電一體化技術(shù);機(jī)械工程;應(yīng)用展望

引言

機(jī)電一體化技術(shù)就是機(jī)械技術(shù)與電子技術(shù)的結(jié)合，雖然此項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展在我國(guó)起步較晚，但已經(jīng)成為了我國(guó)非常重要的一項(xiàng)科學(xué)技術(shù)，并且由于對(duì)其研究的深化，機(jī)電一體化技術(shù)現(xiàn)已涉及到我國(guó)各大領(lǐng)域中并作出了相當(dāng)可觀的貢獻(xiàn)，尤其對(duì)于我國(guó)的機(jī)械工程領(lǐng)域，更是使其發(fā)生了翻天覆地的變化。

1機(jī)電一體化技術(shù)的概念

將機(jī)械技術(shù)與微電子技術(shù)有效結(jié)合形成的綜合性生產(chǎn)管理技術(shù)，就是機(jī)電一體化技術(shù)，將該技術(shù)應(yīng)用于工程機(jī)械領(lǐng)域，能夠促進(jìn)相關(guān)技術(shù)產(chǎn)品的優(yōu)化，促進(jìn)工程機(jī)械領(lǐng)域智能化水平的提升。機(jī)電一體化系統(tǒng)所使用的電子技術(shù)，能夠充分發(fā)揮工程機(jī)械結(jié)構(gòu)中的信息功能，促進(jìn)機(jī)械化裝置與電子設(shè)計(jì)軟件的有機(jī)融合。機(jī)電一體化包括硬件和軟件兩個(gè)部分，硬件部分主要是各單元之間的構(gòu)件，通過(guò)傳感器進(jìn)行相關(guān)信息的處理，隨著相關(guān)技術(shù)的不斷發(fā)展，傳感器的更新?lián)Q代十分迅速，為了滿足各類型傳感器的需求，信息變量通常是以數(shù)字化的形式出現(xiàn)的。在進(jìn)行單元數(shù)據(jù)的處理過(guò)程中，系統(tǒng)現(xiàn)將數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，在完成相關(guān)信息的處理之后，再根據(jù)相關(guān)要求實(shí)現(xiàn)對(duì)整體系統(tǒng)的有效控制。從中可以看出，信息的處理單元具備較多的控制功能，主要依靠執(zhí)行結(jié)構(gòu)接收信息，在進(jìn)行信息與指令的發(fā)生。在實(shí)際的發(fā)展過(guò)程中，機(jī)電一體化已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，隨著對(duì)該技術(shù)研究力度不斷加大，對(duì)于機(jī)械工程的發(fā)展的推動(dòng)作用會(huì)不斷提升。

2機(jī)電一體化系統(tǒng)的應(yīng)用特征

機(jī)電一體化技術(shù)是電子技術(shù)、機(jī)械技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等多種技術(shù)融合的產(chǎn)物，具有技術(shù)先進(jìn)性，在很多領(lǐng)域，機(jī)電一體化技術(shù)取得了理想的效果，促進(jìn)了行業(yè)的進(jìn)步。機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用特征主要體現(xiàn)在：（1）綜合性。機(jī)電一體化技術(shù)是多種技術(shù)融合的產(chǎn)物，具有學(xué)科交叉性，在機(jī)電一體化系統(tǒng)內(nèi)，包含的技術(shù)種類較多，這些技術(shù)可以充分發(fā)揮其各自的優(yōu)勢(shì)。（2）專業(yè)性。在機(jī)電一體化系統(tǒng)內(nèi)，學(xué)科基礎(chǔ)知識(shí)是重要的理論基礎(chǔ)，將理論與實(shí)踐加以綜合，使得機(jī)電一體化技術(shù)具有明顯的專業(yè)性。在機(jī)械工程領(lǐng)域，機(jī)電一體化技術(shù)通過(guò)機(jī)械整合，使得機(jī)械工程能夠具有較高的學(xué)科邏輯性。

3在工程機(jī)械領(lǐng)域的應(yīng)用

3.1在改造機(jī)床方面的應(yīng)用

在工程機(jī)械領(lǐng)域，數(shù)控機(jī)床是最為重要的機(jī)械設(shè)備之一，使用頻率高，數(shù)控機(jī)床在加工產(chǎn)品上對(duì)準(zhǔn)確度、精確度有著高標(biāo)準(zhǔn)，模具若產(chǎn)生偏差，會(huì)直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量。機(jī)電一體化技術(shù)本身對(duì)精確度有著高要求且擁有自我檢測(cè)系統(tǒng)，若把機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用于工程機(jī)械領(lǐng)域，則可以有效解決這一問題，提高精準(zhǔn)度，使機(jī)床朝智能化邁進(jìn)。

3.2在包裝機(jī)械中機(jī)電一體化的應(yīng)用

在很多工業(yè)與加工領(lǐng)域，包裝是其中的一項(xiàng)重要內(nèi)容。當(dāng)前，在技術(shù)快速發(fā)展的背景下，包裝工序都是借助于包裝機(jī)械來(lái)完成。包裝機(jī)械的結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜。傳統(tǒng)的包裝機(jī)械中，主要是通過(guò)電路控制的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)各種組件之間的連接的，這種連接與控制方式使得機(jī)械缺乏統(tǒng)一性，常常會(huì)產(chǎn)生較高的機(jī)械維修成本，且一些包裝機(jī)械出現(xiàn)故障以后，維修難度相對(duì)較大。而機(jī)電一體化下的包裝機(jī)械，大大提高了包裝機(jī)械的加工效率，并且在機(jī)械控制中，機(jī)電一體化表現(xiàn)出明顯的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，由于具有故障預(yù)警、自動(dòng)診斷等功能，使得包裝機(jī)械的故障概率大大降低，當(dāng)出現(xiàn)運(yùn)行異常時(shí)，機(jī)電一體化系統(tǒng)可以自動(dòng)進(jìn)行故障的定位，有效保障了維修的效率。因此，機(jī)電一體化包裝機(jī)械的功能更為完善，操作更為便捷。

3.3在紡織機(jī)械中機(jī)電一體化的應(yīng)用

紡織機(jī)械設(shè)備的繞線架大多要挑選自動(dòng)輸送形式，進(jìn)而讓繞線架和導(dǎo)軌間的頻率可以保持不變。在應(yīng)用正?；顒?dòng)后，速度感應(yīng)設(shè)備將信號(hào)傳遞至TPU，在TPU操作完成后在傳遞至PCC端，并在這基礎(chǔ)上確定最優(yōu)繞組比，保證信息高效傳輸。

3.4在實(shí)時(shí)監(jiān)控方面的應(yīng)用

機(jī)電一體化技術(shù)在機(jī)械工程中除了在機(jī)械上的具體運(yùn)用，還可以應(yīng)用在實(shí)時(shí)監(jiān)控技術(shù)。在我國(guó)過(guò)去較為傳統(tǒng)的機(jī)械工程方面，因?yàn)槁浜笏詿o(wú)法在機(jī)械操作的同時(shí)具備實(shí)時(shí)監(jiān)控的能力，導(dǎo)致機(jī)械工程的操作人員安全問題，及自身的整體質(zhì)量都無(wú)法得到控制與保障。而此時(shí)將機(jī)電一體化技術(shù)有效的應(yīng)用在機(jī)械工程的一系列環(huán)節(jié)中，則可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控的能力，只要機(jī)械工程在生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)生故障及問題就會(huì)立即引發(fā)機(jī)電一體化的報(bào)警系統(tǒng)，并且還能即可定位其出現(xiàn)故障的地方同時(shí)進(jìn)行分析，很大程度上降低了技術(shù)人員的維修難度及維修效率，機(jī)械工程的安全性能也得到了更多方位的保障。

3.5在降低工作強(qiáng)度的應(yīng)用

在傳統(tǒng)的工程機(jī)械施工過(guò)程中，需要應(yīng)用大量的機(jī)械設(shè)備，部分設(shè)備的體積較大，人工操作難度較高，會(huì)在一定程度上增加施工的難度，從而增加工作人員的工作強(qiáng)度和工作量，不利于工作效率的提升。隨著機(jī)電一體化在該領(lǐng)域的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了較多設(shè)備的半自動(dòng)化或自動(dòng)化操作，相關(guān)技術(shù)人員只需要進(jìn)行簡(jiǎn)單的控制就能夠完成相關(guān)操作，在很大程度上提升了工作效率和工作質(zhì)量。在當(dāng)今的機(jī)械工程操作過(guò)程中，更注重的是員工的機(jī)械操作，傳統(tǒng)的操作方式很容易導(dǎo)致工作人員的疲乏，造成操作失誤的情況出現(xiàn)，而機(jī)電一體化能進(jìn)一步減少人工操作的步驟，降低操作失誤的概率，為工作準(zhǔn)確度的提升奠定了良好基礎(chǔ)。

4機(jī)電一體化未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)

4.1網(wǎng)絡(luò)化

在網(wǎng)絡(luò)信息科技不斷進(jìn)步的社會(huì)環(huán)境中，我國(guó)逐漸步入了一個(gè)全新的發(fā)展階段，各行各業(yè)已開始引入網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，機(jī)電一體化技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)信息科技的互相融合是未來(lái)社會(huì)發(fā)展的必然方向。

4.2微型化、袖珍化

從目前的機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展方向上看，未來(lái)機(jī)電一體化技術(shù)會(huì)朝著微型化、袖珍化的方向不斷演變。將納米技術(shù)和機(jī)械技術(shù)有機(jī)結(jié)合，提高工業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量，壓縮時(shí)間成本，取得事倍功半的效果。

4.3智能化

在現(xiàn)代化的社會(huì)中，人們的生活越來(lái)越朝著智能化的方向在發(fā)展，在機(jī)械工程領(lǐng)域中機(jī)電一體化技術(shù)最突出的優(yōu)勢(shì)就是實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械工程設(shè)備的智能化監(jiān)控，所以在未來(lái)的發(fā)展中，機(jī)械一體化技術(shù)的智能效果也會(huì)更加的顯著，并且像神經(jīng)剛落技術(shù)這樣科學(xué)智能化的技術(shù)也會(huì)為機(jī)電一體化技術(shù)的未來(lái)發(fā)展開創(chuàng)新的天地。

4.4綠色化

節(jié)能環(huán)保是現(xiàn)階段我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的基本戰(zhàn)略，因此機(jī)電一體化還需要朝著綠色化的方向發(fā)展，在對(duì)該技術(shù)開發(fā)的過(guò)程中，除了需要滿足工程的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，還需要結(jié)合低碳經(jīng)濟(jì)的理念，盡可能減少對(duì)環(huán)境的破壞。不僅能夠有效維持生態(tài)平衡，還能夠加強(qiáng)廢棄物的利用，推動(dòng)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。隨著時(shí)代的不斷進(jìn)步，機(jī)電一體化技術(shù)逐漸成熟，其性能也會(huì)不斷優(yōu)化，將該技術(shù)與資源節(jié)約有效結(jié)合，能夠減少成本的投入，促進(jìn)企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益的提升。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在現(xiàn)代化機(jī)械工程領(lǐng)域的發(fā)展中，機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展是極為重要的，兩者之間往往相輔相成。同時(shí)機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用于機(jī)械工程領(lǐng)域不僅能夠?qū)ζ浒l(fā)展起到重要作用，還能通過(guò)未來(lái)的研究成為我國(guó)機(jī)械工程整體提升的推動(dòng)者。

參考文獻(xiàn)：

[1]方春濤.淺談機(jī)電一體化技術(shù)在機(jī)械工程上的應(yīng)用[J].南方農(nóng)機(jī)，2018，49（15）：153.

[2]袁穎.機(jī)電一體化技術(shù)在機(jī)械工程領(lǐng)域的應(yīng)用及展望[J].湖北農(nóng)機(jī)化，2019（12）：12.

[3]龔超.工程機(jī)械中機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用[J].科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新，2019（8）：67.

（作者單位：西北工業(yè)大集團(tuán)）