- 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品所采用|\4J
- 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 。