《机械工程专业英语》翻译李光布饶锡新主编华中科技大学出版社Lesson14 CAM1.introductionComputer-aided manufacturing involves the use of ……………………计算机辅佐制造的含义是：使用计算机和计算机技术来协助产品制造的所有环节，其中包括加工工艺和生产的辅助设计、加工、生产计划制定、管理和质量控制等！由CAD开发的数据库首先被存储，然后由CAM做进一步的处理，转化为对生产设备和材料处理设备进行操作和控制所必须的数据和命令，对产品的质量进行自动的检测和测试！ CAD\CAM的出现对制造业有很大的影响，标准化生产的发展和设计努力、试验和原型工作的减少。
它已经较大的减少了消耗和提高生产效率成为可能。
例如，波音777客机完全被用计算机（无纸的设计），在两千个工作站连接着8台计算机，这个飞机由CAD\CAM软件建造，没有原形或像以前的模型所要求的建立，这个开发的花费大约在60亿。
通过工业社会的历史，许多发明取得专利，并且整个新技术在发展，华特的零件互换性概念、瓦特的蒸汽机和福特的装配线是一部分发展却是最显著的在我们的工业时期，像我们知道的那样，这些发展的每一个都影响了制造业，并且赢得了他们个人应受认可在我们的历史课本中。
或许数字计算机技术是唯一比以前技术更快、更大影响制造业的发展。
在计算机辅助设计或计算机辅助制造中交互式计算机制图起着重要的作用，通过使用交互式计算机制图，设计人员可开发被设计产品的图形图像，同时储存这些生成图形图像的电子数据，图像可以以二维三维的实体的形式表现出来，交互式计算机制图图像是由点、线、圆和曲线这些基本的几何元素构成的这些图像一旦创建他们可以通过放大缩小旋转和移动在内的各种各样的方式轻松的来编辑和操交互式计算机制图系统的典型硬件结构包括计算机、显示器、软盘启动器、、硬盘或两者兼备以及输入设备、如键盘、绘图仪和打印机。
这些设备伴随这些软件是现代设计人员用来开发和记录他们设计产品的工具。
Lesson18 mechatronicsMechatronics is an engineering field which，together with intelligent ……………………机电一体化是一个工程领域，它和智能结构、机器人技术、微机电系统等一样都是机电工程高科技领域的一部分。
机电一体化表现为集成混合系统，除了机械结构和运动传输机械，该系统还包括一些电子部件，如在计算机控制下的传感器和执行器。
机电一体化是一个设计混合计算机集成机电系统的工程领域。
混合系统建模、虚拟原型、半实物仿真实验都是用于机电一体化系统设计的技术手段。
传统的机械系统只有机械设备组成。
对于怀特的蒸气机，蒸气能通过一个转动的轴转变为机械能，蒸气的输入速度被一个飞球设备控制。
这就是对速度进行机械反馈控制的实例。
在20世纪，电能和电信号在工业生产中成为可用的，且被证明能高效的转换为机械能，同时能更容易的作为检测、控制的信号进行传输。
在过去的数十年里，数字计算机（例如个人计算机和嵌入式微处理器）取代了先前用于信号传输的模拟设备。
因此，大多数提供运动和力的系统（例如运载工具、控制器等）开始融合机械、电力、电子和数字部件。
事实上，当今大多数系统都是混合系统。
这种混合系统设计要求来自各个领域的知识。
机电一体化的目的是在选择系统元件，分析信号能量传递和转化，调整集成化系统性能时提供有关的机械的、电的、电子的和数字元件有关的知识。
机械工程师要处理关于电子计算机工程设计的文献，同时电子计算机工程师也要了解机械结构（像机械设计）这类的文献。
混合系统设计要求机电一体化专业人士。
机电一体化中的电、机械、结构和电子元件作为一个集成的系统，他们利用实时计算机进行监控操作。
混合系统集成需要能量的传递和转化，例如电能转化为机械能，从而使能量的输出不断调速并与操作指令和计算机控制相一致。
用一个时尚术语来说，这就是为什么智能能量使用一个初级能量源并且调节它的输出速度来作为最终使用的必要条件。
在汽车的例子中作为初级能量的汽油储存在油箱里并在汽化器中进行调节来服从司机对加速器踏板的控制。
车速是通过改变汽油的流量来进行限制的。
给出汽油固定的气体系数，流量的变化将改变由汽油产生的能量变化，这些能量通过汽油在汽缸内燃烧传递到发动机曲柄。
因为这是在司机的控制之下，这就是一个智能的能量输出（或者，因为容易驾驶而智能）。
机电一体化系统不仅能量是不断变化的，信号也是这样。
系统的集成需要传感器将自然易变的模拟信号转变成可以传递信息的数字信息。
感应产生的能量消耗与信息传递容量无关。
分离数字设备（通常是计算机）、传感器和调节器一起需要模数和数模信号的转换。
监控算法大部分都是通过计算机执行的。
操作者发出的脉冲或模拟信号形成的命令需要从信号形式转换成能量形式。
在汽车上，司机的速度命令从心理形成到加速度踏板的位置信号，然后到汽油的流量控制，最后形成发动机对输出能量的调速。
从信号命令到可调节能量的转换形式使用了气体流苏的控制。
由于气体的特定能量系数是常数，所以，从它随时间变化的流速的乘积可以得到所需要的可调节的能量输出。
在机电一体化系统中，能量传递、转换和调节，信号传递，数模模数转换和信号稳定处理作为集成混合系统的方面。
机电一体化出现在系统设计、制造和操作过程中。
在设计阶段常使用系统建模、虚拟原型和硬件回路实验来实现系统集成。
类似的，建模和模拟工具可能用在类似真实的测试来证明产品的改变和经销计划是合理的。
经营战略的发展包括建模模拟和实验。
运转策略的发展包括了建模、模拟和测试。
信号集成和能量传递出现在机电一体化系统也是在硬件回路实验中特别是信号转换成能量形式是一个共同的观点。
事实上，机电一体化提供了一个理论背景和对硬件回路实验的技术解决。
图3.1是基于计算机的模拟控制过程的概要原理图。
在图3.1中过程的变化量通过变换器检测成为一定的信号并从模拟信号整流成数字信号让后传送给计算机。
具有数字输出的变换器（例如光学编码器）可以直接与计算机数字输出相邻。
计算机执行实时监控和信号分析并有两种形式输出，一种输出为了操作者的控制，另一种只是为了系统模拟的展示。
用于控制的指令传送给操作者，信号首先从数字形式转换成模拟形式。
那个指令也可以是操作指令，可以用在开环控制系统，或者计算机指令（基于变换器的过程信号），适用于闭环控制系统。
开环和闭环控制指令都是传送给司机的信号，这些信号调整支持传动装置的输入能量的供应。
Lesson21 open-loop control and close-loop controlControl system are everywhere around us。
However，not any type……………………控制系统在我们身边是无处不在的。
但是，并不是任何一种控制系统都具有自动化的特征。
通常，自动化特征由反馈输出变量与命令信号进行比较来获得。
当一个系统没有反馈结构时称之为开环系统，这是最简单且最经济的控制系统类型。
遗憾的是，开环控制系统缺乏准确性和多功能性，故只能用于一些简单的场合。
若系统有一个或多个反馈路径则称为闭环系统。
人体可能是现存的最复杂、最完善的反馈控制系统。
人体可认为具有多输入输出，，能执行高复杂动作的控制系统，开环控制系统不对实际输出结果和理想输出结果进行比较来决定控制行为。
反而用一个标准设置---曾由一些校准过程或估计来决定---来获得预计结果。
步枪子弹的发射是一个开环控制系统的例子。
预期结果是子弹到靶心的方向，实际结果是子弹沿发射的枪的方向。
当步枪瞄准靶心扣动扳机后就发生了开环控制，一旦子弹离开枪管它就全靠自己运行：如果突然有一阵强风吹来，它的方向就会改变且不能纠正的可能。
电动洗衣机是另一种典型的开环控制系统，因为洗衣时间完全由人工操做的估计和判断来决定。
实际上自动电子洗衣机应能连续的检测衣服的清洁度，当达到预期的清洁度时能自动停止。
开环控制的主要优势在于比闭环控制便宜：它不需要测量实际结果。
由于不需要对偏差进行纠正动作因此控制器比较简单。
开环控制的劣势是不能对油意外干扰引起的误差进行纠正。
操作工经常必须通过手动调整慢慢修正偏差。
在这种情况下，操作工通过提供反馈信号实际上实现了闭环开环控制系统缺乏更高的精度和适应性就在于从输出到输入的反馈信号的缺失。
为了更精确的控制，控制信号应与输入的差值成比例而且输出必须返回系统镜像误差修正。
参考信号Wr设定了需要的空转速度。
发动机在空转时，速度应该和参考值Wr一致，任何变化和负载转矩Tl都会被速度传感器和偏差探测器检测到。
控制器根据这个变化提供一个信号来调整阀门开度以达到修正偏差的目的。
反馈是检测实际结果与预期结果的差值并用这个差值驱动实际结果趋近预期结果的动作。
为了解释人体是一个反馈控制系统，让我们来看一个接近桌子上的物体的列子。
眼睛作为传感设备不断的反馈收的位置，手和物体的距离就是偏差，这个偏差随着手接粗到物体最终变为0，这是一个闭环控制的典型例子。
但是如果告诉一个人去接近物体然后蒙上他的眼睛，他可能通过估计物体存在的位置来接近物体。
物体在一定宽度范围内消失时很可能的。
蒙上眼睛，反馈路径就被破坏，人体就变成了开环系统。
当为了控制的目的而引入反馈时，它的存在就很容易识别。
但是在用一种固定方式来观测一个我们认为原本没有反馈的现实的系统具有反馈时，这里面具有很多条件。
通常，当一个系统中存在固定次序的因果关系时，我们就认为存在反馈。
这个观点不可避免的要承认许多人们认为没有反馈的系统存在反馈。
Lesson 22 sensor technologyA sensor is adevice which produces……………………Because they convert one quantity to another，sensors often ……………………因为他们将一种变量变换成另一种，传感器也经常等价于转换器。
模拟传感器产生一个信号，譬如电压，它与已知变量成比例。
数字传感器有数字或数字显示的输出，它可以直接和电脑转换传输。
模数转换器可用于连接模拟传感器和电脑。
相似的，光电传感单元根据被阻挡的光束能检测到一个机器部件，一个物理阻碍物或者是一个空间中的障碍物的存在。
一个接近传感器（它感知并检测它与一个障碍物或一台机器上的移动部件之间的距离）可以依靠声音，磁学，电容或光学。
其它驱动器连接这个障碍物并且采取适当的行动（通常通过机械电子的手段），传感器对于智能机器人的控制来讲必不可缺，并且发展出一些与人类相似的能力（智能传感器如下所示）智能传感器有实现逻辑功能的能力，完成双向通讯，并且做出决策和采取合适的动作，做决策所必要的输入和知识可以被集成到一个智能传感器中，例如，一个带有传感器的电脑芯片可以通过自动编程在一个切削刀具失效掉落时自动关闭切削刀具，同样的，一个智能传感器可以通过检测像距离，热度和噪音等量来防止一个移动的机器人或机械手意外地接触到一个障碍物或人。