光機(jī)電一體化的發(fā)展和應(yīng)用VIP

1、 - 1 - 光機(jī)電一體化的發(fā)展和應(yīng)用 引言現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展極大地推動(dòng)了不同學(xué)科的交叉與滲透,引起了工程領(lǐng)域的技術(shù)改造與革命。在機(jī)械工程領(lǐng)域,由于微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展及其向機(jī)械工業(yè)的滲透所形成的機(jī)電一體化,使機(jī)械工業(yè)的技術(shù)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品機(jī)構(gòu)、功能與構(gòu)成、生產(chǎn)方式及管理體系發(fā)生了巨大變化,使工業(yè)生產(chǎn)由“機(jī)械電氣化”邁入了“機(jī)電一體化”為特征的發(fā)展階段。 摘要工程機(jī)械自90年代以來(lái)發(fā)展速度加快應(yīng)用也愈來(lái)愈廣。我國(guó)由于經(jīng)濟(jì)形勢(shì)走上快車道工程機(jī)械的應(yīng)用非常廣泛工程機(jī)械的研究得到了高度重視。本文從工程機(jī)械發(fā)展的幾個(gè)趨勢(shì)和各種工程機(jī)械的分析來(lái)闡述我國(guó)工程機(jī)械發(fā)展的現(xiàn)狀和方向迄今為止世界各國(guó)都在大

2、力推廣機(jī)電一體化技術(shù)。在人們生活的各個(gè)領(lǐng)域已得到廣泛的應(yīng)用并以蓬勃的生機(jī)向前發(fā)展不僅深刻地影響著全球的科技、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和軍事的發(fā)展而且也深刻影響著機(jī)電一體化的發(fā)展趨勢(shì)。 關(guān)鍵詞歷史 、應(yīng)用 自90年代以來(lái)國(guó)外工程機(jī)械進(jìn)入了一個(gè)新的發(fā)展時(shí)期目前國(guó)外工程機(jī)械發(fā)展總的趨勢(shì)是發(fā)展快水平高。1、在廣泛應(yīng)用新技術(shù)的同時(shí)不斷涌現(xiàn)出新結(jié)構(gòu)和新產(chǎn)品。2、繼續(xù)完成提高整機(jī)可靠性。3、技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn)在于增加產(chǎn)品的電子信息技術(shù)含量在集成電路、微處理器、微型計(jì)算機(jī)及電子監(jiān)控技術(shù)等方面都有廣泛的應(yīng)用。4、努力完善產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化改善駕駛?cè)藛T的工作條件向節(jié)能、環(huán)保方向發(fā)展可靠性、安全性、舒適性、環(huán)保性得到了高度

3、重視。5、向大型化和微型化方向發(fā)展。如國(guó)外工程機(jī)械產(chǎn)品在集成電路、微處理器、微型計(jì)算機(jī)及電子監(jiān)控技術(shù)等方面都有廣泛的應(yīng)用一些節(jié)能新技術(shù)得到了推廣可靠性、安全性、舒適性、環(huán)保性能得到了高度重視并向大型化和微型化方向發(fā)展。借鑒國(guó)外工程機(jī)械產(chǎn)品的發(fā)展趨勢(shì)我國(guó)工程機(jī)械產(chǎn)品的發(fā)展走勢(shì)應(yīng)是大力發(fā)展機(jī)電一體化產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)裝載機(jī)工作狀態(tài)的自動(dòng)監(jiān)測(cè)和控制實(shí)現(xiàn)平地機(jī)的激光導(dǎo)平自動(dòng)控制實(shí)現(xiàn)在有毒、有危險(xiǎn)環(huán)境下工程機(jī)械作業(yè)的遙控;大力提高產(chǎn)品的質(zhì)量、可靠性和技術(shù)水平;大力發(fā)展品種;大力加強(qiáng)新技術(shù)的應(yīng)用改善駕駛員的工作條件。 一、光機(jī)電一體化技術(shù)在自己專業(yè)中的應(yīng)用 > - 2 - 隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展光機(jī)電一體化技

4、術(shù)應(yīng)運(yùn)而生首先光機(jī)電一體化是機(jī)械技術(shù)光電技術(shù)電子技術(shù)及其計(jì)算機(jī)技術(shù)等群體技術(shù)的綜合運(yùn)用。而機(jī)械技術(shù)是光機(jī)電一體化的基本技術(shù)隨著高技術(shù)的應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域越來(lái)越受到渴求而機(jī)械技術(shù)今后的發(fā)展必然是朝著技術(shù)這方面而又機(jī)械技術(shù)的最終技術(shù)乃是光機(jī)電方面。光機(jī)電一體化在機(jī)械的應(yīng)用情況特別的廣可以說(shuō)光機(jī)電的發(fā)展是離不開(kāi)機(jī)械技術(shù)的基礎(chǔ)支撐。比如智能制造系統(tǒng)與精密測(cè)量技術(shù)該方向主要研究公差技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化精密測(cè)量與儀器領(lǐng)域。其中涉及的三維表面粗糙度自動(dòng)分析檢測(cè)儀完全是光機(jī)電的研究方向。光機(jī)電在這方面的應(yīng)用他別的廣對(duì)于光機(jī)電一體化單機(jī)產(chǎn)品(設(shè)備)應(yīng)采用簡(jiǎn)繁并舉、高低級(jí)并存的多層次發(fā)展途徑?？砂l(fā)展功能附加型的低級(jí)產(chǎn)品也可發(fā)展

5、功能替代型的中級(jí)產(chǎn)品還可發(fā)展機(jī)電融合型的高級(jí)產(chǎn)品成為前所未有的新一代產(chǎn)品。而機(jī)械技術(shù)的著眼點(diǎn)在于如何與機(jī)電一體化技術(shù)相適應(yīng)利用其它高、新技術(shù)來(lái)更新概念實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)上、材料上、性能上的變更滿足減小重量、縮小體積、提高精度、提高剛度及改善性能的要求。在機(jī)電一體化系統(tǒng)制造過(guò)程中經(jīng)典的機(jī)械理論與工藝應(yīng)借助于計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)同時(shí)采用人工智能與專家系統(tǒng)等形成新一代的機(jī)械制造技術(shù)。 二 光機(jī)電一體化系統(tǒng)的應(yīng)用背景 自電子技術(shù)一問(wèn)世,電子技術(shù)與機(jī)械技術(shù)的結(jié)合就開(kāi)始了,只是出現(xiàn)了半導(dǎo)體集成電路,尤其是出現(xiàn)了以微處理器為代表的大規(guī)模集成電路以后,"機(jī)電一體化"技術(shù)之后有了明顯進(jìn)展,引起了人們的廣泛注

6、意. “機(jī)電一體化”這個(gè)詞是日本安川電機(jī)公司在上世紀(jì)60年代末作商業(yè)注冊(cè)時(shí)最先創(chuàng)用的。當(dāng)時(shí)及70年代人們一直把機(jī)電一體化看作是機(jī)械與電子的結(jié)合。國(guó)內(nèi)早期將“機(jī)電一體化技術(shù)”與“機(jī)械電子學(xué)”并用近年來(lái)“機(jī)電一體化”更流行使用。 80年代信息技術(shù)嶄露頭角。微處理機(jī)的性能提高為更高級(jí)的機(jī)電一體化產(chǎn)品所采用典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品如數(shù)控機(jī)床、工業(yè)機(jī)器人和汽車的電子控制系統(tǒng)等。微機(jī)作為關(guān)鍵技術(shù)引入了飛行器系統(tǒng)后使機(jī)械-電子系統(tǒng)在高度控制、排氣控制、振動(dòng)控制和保險(xiǎn)氣袋等方面獲得廣泛應(yīng)用。 專業(yè)中的應(yīng)用 > - 3 - 從系統(tǒng)科學(xué)的觀點(diǎn)來(lái)看機(jī)電一體化產(chǎn)品又可稱之為機(jī)電一體化系統(tǒng)它是集機(jī)械元件和電子元件于一

7、體的復(fù)合系統(tǒng)。 信息技術(shù)驅(qū)使機(jī)械系統(tǒng)在不同程度上利用數(shù)據(jù)庫(kù)連洗衣機(jī)和其他消費(fèi)品也用上了數(shù)據(jù)庫(kù)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。這樣對(duì)機(jī)電一體化的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法的探索、成型和系統(tǒng)集成以及并行工程設(shè)計(jì)和控制的實(shí)施日顯重要。此外光學(xué)也進(jìn)入了機(jī)電一體化產(chǎn)生了“光機(jī)電一體化”的新領(lǐng)域。 進(jìn)入90年代通信技術(shù)進(jìn)入了機(jī)電一體化機(jī)器可像機(jī)器人系統(tǒng)那樣遙控和虛擬現(xiàn)實(shí)多媒體等技術(shù)緊密聯(lián)系的計(jì)算機(jī)控制的網(wǎng)絡(luò)化機(jī)電一體化日益普及。 三光機(jī)電一體化的工作原理 是在激光技術(shù)與微型計(jì)算機(jī)為代表的微電子技術(shù)迅速發(fā)展向機(jī)電工業(yè)領(lǐng)域迅猛滲透與機(jī)電技術(shù)深度結(jié)合的現(xiàn)代工業(yè)的基礎(chǔ)上綜合應(yīng)用機(jī)械技術(shù)微電子技術(shù)信息技術(shù)自動(dòng)控制技術(shù)傳感控制技術(shù)電力電子技術(shù)接口技術(shù)及

8、軟件編程技術(shù)等群體技術(shù)從系統(tǒng)的觀點(diǎn)出發(fā)根據(jù)系統(tǒng)功能目標(biāo)和優(yōu)化組織結(jié)構(gòu)目標(biāo)以智能動(dòng)力結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)和感知組成要素為基礎(chǔ)在高功能高質(zhì)量、高精度、高可靠性、低能耗意義上實(shí)現(xiàn)多種技術(shù)功能復(fù)合的系統(tǒng)工程技術(shù)。 14生物技術(shù) 生物技術(shù)是指基因的分離、擴(kuò)增、重組、轉(zhuǎn)化與突變體篩選DNA分子標(biāo)記以及細(xì)胞的克隆快速繁殖脫毒、組織培養(yǎng)、胚胎移植、胚胎切割和單克隆抗體等技術(shù)。 . 四 .光機(jī)電一體化系統(tǒng)組成與分析 五大組成要素 一個(gè)機(jī)電一體化系統(tǒng)中一般由結(jié)構(gòu)組成要素、動(dòng)力組成要素、運(yùn)動(dòng)組成要素、感知組成要素、智能組成要素五大組成要素有機(jī)結(jié)合而成。 機(jī)械本體結(jié)構(gòu)組成要素是系統(tǒng)的所有功能要素的機(jī)械支持結(jié)構(gòu)一般包括有機(jī)身、框架、支撐、聯(lián)接等。 為更高級(jí)的機(jī)電一體化產(chǎn)品所采用|4J0 - 4 - 動(dòng)力驅(qū)動(dòng)部分動(dòng)力組成要素依據(jù)系統(tǒng)控制要求為系統(tǒng)提供能量和動(dòng)力以使系統(tǒng)正常運(yùn)行。 測(cè)試傳感部分感知組成要素對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行所需要的本身和外部環(huán)境的各種參數(shù)和狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)并變成可識(shí)別的信號(hào)傳輸給信息處理單元經(jīng)過(guò)分析、處理后產(chǎn)生相應(yīng)的控制信息。 控制及信息處理部分職能組成要素將來(lái)之測(cè)試傳感部分的信息及外部直接輸入的指令進(jìn)行集中、存儲(chǔ)、分析、加工處理后按照信息處理結(jié)果和規(guī)定的程序與節(jié)奏發(fā)出相應(yīng)的指令控制整個(gè)系統(tǒng)有目的的運(yùn)行。 執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)組成要素根據(jù)控制及信息處理部分發(fā)出的指令完