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1、 - 1 - 光机电一体化的发展和应用 引言现代科学技术的发展极大地推动了不同学科的交叉与渗透,引起了工程领域的技术改造与革命。在机械工程领域,由于微电子技术和计算机技术的迅速发展及其向机械工业的渗透所形成的机电一体化,使机械工业的技术结构、产品机构、功能与构成、生产方式及管理体系发生了巨大变化,使工业生产由“机械电气化”迈入了“机电一体化”为特征的发展阶段。 摘要工程机械自90年代以来发展速度加快应用也愈来愈广。我国由于经济形势走上快车道工程机械的应用非常广泛工程机械的研究得到了高度重视。本文从工程机械发展的几个趋势和各种工程机械的分析来阐述我国工程机械发展的现状和方向迄今为止世界各国都在大
2、力推广机电一体化技术。在人们生活的各个领域已得到广泛的应用并以蓬勃的生机向前发展不仅深刻地影响着全球的科技、经济、社会和军事的发展而且也深刻影响着机电一体化的发展趋势。 关键词历史 、应用 自90年代以来国外工程机械进入了一个新的发展时期目前国外工程机械发展总的趋势是发展快水平高。1、在广泛应用新技术的同时不断涌现出新结构和新产品。2、继续完成提高整机可靠性。3、技术发展的重点在于增加产品的电子信息技术含量在集成电路、微处理器、微型计算机及电子监控技术等方面都有广泛的应用。4、努力完善产品的标准化、系列化和通用化改善驾驶人员的工作条件向节能、环保方向发展可靠性、安全性、舒适性、环保性得到了高度
3、重视。5、向大型化和微型化方向发展。如国外工程机械产品在集成电路、微处理器、微型计算机及电子监控技术等方面都有广泛的应用一些节能新技术得到了推广可靠性、安全性、舒适性、环保性能得到了高度重视并向大型化和微型化方向发展。借鉴国外工程机械产品的发展趋势我国工程机械产品的发展走势应是大力发展机电一体化产品实现装载机工作状态的自动监测和控制实现平地机的激光导平自动控制实现在有毒、有危险环境下工程机械作业的遥控;大力提高产品的质量、可靠性和技术水平;大力发展品种;大力加强新技术的应用改善驾驶员的工作条件。 一、光机电一体化技术在自己专业中的应用 - 2 - 随着科学技术的快速发展光机电一体化技术应运而
4、生首先光机电一体化是机械技术光电技术电子技术及其计算机技术等群体技术的综合运用。而机械技术是光机电一体化的基本技术随着高技术的应用在各个领域越来越受到渴求而机械技术今后的发展必然是朝着技术这方面而又机械技术的最终技术乃是光机电方面。光机电一体化在机械的应用情况特别的广可以说光机电的发展是离不开机械技术的基础支撑。比如智能制造系统与精密测量技术该方向主要研究公差技术标准化精密测量与仪器领域。其中涉及的三维表面粗糙度自动分析检测仪完全是光机电的研究方向。光机电在这方面的应用他别的广对于光机电一体化单机产品(设备)应采用简繁并举、高低级并存的多层次发展途径。可发展功能附加型的低级产品也可发展功能替代
5、型的中级产品还可发展机电融合型的高级产品成为前所未有的新一代产品。而机械技术的着眼点在于如何与机电一体化技术相适应利用其它高、新技术来更新概念实现结构上、材料上、性能上的变更满足减小重量、缩小体积、提高精度、提高刚度及改善性能的要求。在机电一体化系统制造过程中经典的机械理论与工艺应借助于计算机辅助技术同时采用人工智能与专家系统等形成新一代的机械制造技术。 二 光机电一体化系统的应用背景 自电子技术一问世,电子技术与机械技术的结合就开始了,只是出现了半导体集成电路,尤其是出现了以微处理器为代表的大规模集成电路以后,机电一体化技术之后有了明显进展,引起了人们的广泛注意. “机电一体化”这个词是日本
6、安川电机公司在上世纪60年代末作商业注册时最先创用的。当时及70年代人们一直把机电一体化看作是机械与电子的结合。国内早期将“机电一体化技术”与“机械电子学”并用近年来“机电一体化”更流行使用。 80年代信息技术崭露头角。微处理机的性能提高为更高级的机电一体化产品所采用典型的机电一体化产品如数控机床、工业机器人和汽车的电子控制系统等。微机作为关键技术引入了飞行器系统后使机械-电子系统在高度控制、排气控制、振动控制和保险气袋等方面获得广泛应用。 专业中的应用 - 3 - 从系统科学的观点来看机电一体化产品又可称之为机电一体化系统它是集机械元件和电子元件于一体的复合系统。 信息技术驱使机械系统在不
7、同程度上利用数据库连洗衣机和其他消费品也用上了数据库驱动系统。这样对机电一体化的系统设计方法的探索、成型和系统集成以及并行工程设计和控制的实施日显重要。此外光学也进入了机电一体化产生了“光机电一体化”的新领域。 进入90年代通信技术进入了机电一体化机器可像机器人系统那样遥控和虚拟现实多媒体等技术紧密联系的计算机控制的网络化机电一体化日益普及。 三光机电一体化的工作原理 是在激光技术与微型计算机为代表的微电子技术迅速发展向机电工业领域迅猛渗透与机电技术深度结合的现代工业的基础上综合应用机械技术微电子技术信息技术自动控制技术传感控制技术电力电子技术接口技术及软件编程技术等群体技术从系统的观点出发根
8、据系统功能目标和优化组织结构目标以智能动力结构运动和感知组成要素为基础在高功能高质量、高精度、高可靠性、低能耗意义上实现多种技术功能复合的系统工程技术。 14生物技术 生物技术是指基因的分离、扩增、重组、转化与突变体筛选DNA分子标记以及细胞的克隆快速繁殖脱毒、组织培养、胚胎移植、胚胎切割和单克隆抗体等技术。 . 四 .光机电一体化系统组成与分析 五大组成要素 一个机电一体化系统中一般由结构组成要素、动力组成要素、运动组成要素、感知组成要素、智能组成要素五大组成要素有机结合而成。 机械本体结构组成要素是系统的所有功能要素的机械支持结构一般包括有机身、框架、支撑、联接等。 为更高级的机电一体化产
9、品所采用|4J0 - 4 - 动力驱动部分动力组成要素依据系统控制要求为系统提供能量和动力以使系统正常运行。 测试传感部分感知组成要素对系统的运行所需要的本身和外部环境的各种参数和状态进行检测并变成可识别的信号传输给信息处理单元经过分析、处理后产生相应的控制信息。 控制及信息处理部分职能组成要素将来之测试传感部分的信息及外部直接输入的指令进行集中、存储、分析、加工处理后按照信息处理结果和规定的程序与节奏发出相应的指令控制整个系统有目的的运行。 执行机构运动组成要素根据控制及信息处理部分发出的指令完成规定的动作和功能。 - 5 - 参考文献 1. 机电一体化技术 李建永 北京科学出版社2004 2. 机电控制 李运华 北京北京航空航天大学出版社2003 3. 微光机电系统国内外研究进展光机电信息 梁进秋 2000 4. 宋云夺编译 光机电一体化业的未来 光机电信息 2003
