1、1机电工程技术应用及其自动化问题分析摘要：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。 关键词：机电工程技术；应用及其自动化；问题 中图分类号：TH-39 文献标识码：A 文章编号： 引言： 机电一体化是当今自动化技术发展的最高阶段。也是微电子技术、计算机技术、信息技术、控制技术和精密机械技术等发展的必然产物，是以计算机为主
2、要特征的自动化技术。如果说机械系统处理的对象是运动、力、物质和能量，电子系统处理的对象是信息和知识，则机电一体化系统不仅有处理能量和物质的功能，而且还有处理信息和知识的能力。1.机电技术应用的内容含义 1.1 机器的构造及工作原料 2生产机器的构造一般都是由主体部位的发动机、曲柄连杆、配气、起动、传动、行驶、转向、制动等构成，要提高机器的工作效率，必须从其主体部位改善性能、减轻质重和提高运转精度等方面考虑。而传统机器产品一般以钢铁材料为主，已经不具备很强的市场竞争能力。要想改进机器的效率不但要从结构上加以改进，还应该多考虑利用非传统钢铁材料为主的生产概念，如用非金属复合材料，或者更高层次的金属
3、材料。当机器主体重量减轻了，方能实现驱动系统的功率的最大化，减少不必要的能量消耗，提高机器的工作效率。 1.2 提高弱电控制线路 提高弱电控制线路关键在于提高部件间的综合性能，可从电机、传感器、信息处理设备、软件等方面进行提高。 驱动机最为广泛使用的是电机，但其工作效率及响应速度还存在着诸多间题。我们面对此类问题要更为全面的发展新型的驱动单位，如驱动单元中装了编码器的电机以及控制专用组件、传感器等多位一机的伺服驱动单元。 传感器的问题集中在提高可靠性、灵敏度和精确度方面，提高可靠性与防干扰有着直接的关系。为了避免电干扰，目前有采用光纤电缆传感器的趋势。目前，对外部信息传感器来说主要发展非接触型
4、检测技术。微型计算机作为信息处理设备的主要设备，大大推进了机电技术应用与微电子学的进步。为进一步发展机电技术应用，必须提高信息处理设备的可靠性、准确性、快速性等特点，最大程度的提高处理速度，并3解决好抗干扰及其它可能出现的问题。除此之外，在与信息处理设备进去通信时，必须规范数据传递的格式，采用同一标准，这样不仅有利于信息传递和后续维修，而且可以简化设计流程。培养专业技术人才，除低开发成本、开发高速传递方式，以便解决日后更为大容量化的机器运作能力。 2.机电一体化的核心技术 机电一体化包括软件和硬件两方面技术。硬件是由机械本体、传感器、信息处理单元和驱动单元等部分组成。因此，为加速推进机电一体化
5、的发展，必须从以下几方面着手： 2.1 机械本体技术 机械本体必须从改善性能、减轻质量和提高精度等几方面考虑。现代机械产品一般都是以钢铁材料为主，为了减轻质量除了在结构上加以改进，还应考虑利用非金属复合材料。只有机械本体减轻了重量，才有可能实现驱动系统的小型化，进而在控制方面改善快速响应特性，减少能量消耗，提高效率。 2.2 传感技术 传感器的问题集中在提高可靠性、灵敏度和精确度方面，提高可靠性与防干扰有着直接的关系。为了避免电干扰，目前有采用光纤电缆传感器的趋势。对外部信息传感器来说，目前主要发展非接触型检测技术。2.3 信息处理技术 机电一体化与微电子学的显著进步、信息处理设备（特别是微型
6、计4算机）的普及应用紧密相连。为进一步发展机电一体化，必须提高信息处理设备的可靠性，包括模/数转换设备的可靠性和分时处理的输入输出的可靠性，进而提高处理速度，并解决抗干扰及标准化问题。 2.4 驱动技术 电机作为驱动机构已被广泛采用，但在快速响应和效率等方面还存在一些问题。目前，正在积极发展内部装有编码器的电机以及控制专用组件-传感器-电机三位一体的伺服驱动单元。 2.5 接口技术 为了与计算机进行通信，必须使数据传递的格式标准化、规格化。接口采用同一标准规格不仅有利于信息传递和维修，而且可以简化设计。目前，技术人员正致力于开发低成本、高速串行的接口，来解决信号电缆非接触化、光导纤维以及光藕器
7、的大容量化、小型化、标准化等问题。2.6 软件技术 软件与硬件必须协调一致地发展。为了减少软件的研制成本，提高生产维修的效率，要逐步推行软件标准化，包括程序标准化、程序模块化、软件程序的固化、推行软件工程等。 3.机电一体化技术的发展前景 纵观国内外机电一体化的发展现状和高新技术的发展动向，机电一体化将朝着以下几个方向发展： 3.1 智能化 智能化是机电一体化与传统机械自动化的主要区别之一，也是 21 世5纪机电一体化的发展方向。近几年，处理器速度的提高和微机的高性能化、传感器系统的集成化与智能化为嵌入智能控制算法创造了条件，有力地推动着机电一体化产品向智能化方向发展。智能机电一体化产品可以模
8、拟人类智能，具有某种程度的判断推理、逻辑思维和自主决策能力，从而取代制造工程中人的部分脑力劳动。 3.2 系统化 系统化的表现特征之一就是系统体系结构进一步采用开放式和模式化的总线结构。系统可以灵活组态，进行任意的剪裁和组合，同时寻求实现多子系统协调控制和综合管理。表现特征之二是通信功能大大加强，一般除 RS232 等常用通信方式外，实现远程及多系统通信联网需要的局部网络正逐渐被采用。未来的机电一体化更加注重产品与人的关系，如何赋予机电一体化产品以人的智能、情感、人性显得越来越重要。机电一体化产品还可根据一些生物体优良的构造研究某种新型机体，使其向着生物系统化方向发展。 3.3 微型化 微型机
9、电一体化系统高度融合了微机械技术、微电子技术和软件技术，是机电一体化的一个新的发展方向。国外称微电子机械系统的几何尺寸一般不超过 1cm3，并正向微米、纳米级方向发展。由于微机电一体化系统具有体积小、耗能小、运动灵活等特点，可进入一般机械无法进入的空间并易于进行精细操作，故在生物医学、航空航天、信息技术、工农业乃至国防等领域，都有广阔的应用前景。目前，利用半导体器件制造过程中的蚀刻技术，在实验室中已制造出亚微米级的机械元件。 63.4 模块化 模块化也是机电一体化产品的一个发展趋势，是一项重要而艰巨的工程。由于机电一体化产品种类和生产厂家繁多，研制和开发具有标准机械接口、电气接口、动力接口、信
10、息接口的机电一体化产品单元是一项复杂而重要的事，它需要制订一系列标准，以便各部件、单元的匹配和接口。机电一体化产品生产企业可利用标准单元迅速开发新产品，同时也可以不断扩大生产规模。 3.5 网络化 网络技术的飞速发展对机电一体化有重大影响，使其朝着网络化方向发展。机电一体化产品的种类很多，面向网络的方式也不同。由于网络的普及，基于网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾，而远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品。 3.6 绿色化 工业的发达使人们物质丰富、生活舒适的同时也使资源减少，生态环境受到严重污染，于是绿色产品应运而生。绿色化是时代的趋势，其目标是使产品从设计、制造、包装、运输、使用到报废
11、处理的整个生命周期中，对生态环境无危害或危害极小，资源利用率极高。机电一体化产品的绿色化主要是指使用时不污染生态环境，报废时能回收利用。绿色制造业是现代制造业的可持续发展模式。 4.结束语 综上所述，机电一体化技术是众多科学技术发展的结晶，是社会生产力发展到一定阶段的必然要求。它促使机械工业发生战略性的变革，7使传统的机械设计方法和设计概念发生着革命性的变化。大力发展新一代机电一体化产品，不仅是改造传统机械设备的要求，而且是推动机械产品更新换代和开辟新领域、发展与振兴机械工业的必由之路。 参考文献： 1李运华.机电控制M.北京航空航天大学出版社,2003. 2芮延年.机电一体化系统设计M.北京机械工业出版社,2004. 3王中杰,余章雄,柴天佑.智能控制综述J.基础自动化,2006(6). 4章浩,张西良,周士冲.机电一体化技术的发展与应用J.农机化研究,2006(7).
