时间:2023-08-07 17:30:38
开篇:写作不仅是一种记录,更是一种创造,它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感,将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇机电一体化的基础,希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友,陪伴您不断探索和进步。
关键词:机械加工;机床;机电一体化
机电一体化又称机械电子学,其主要是指利用计算机技术,信息技术,机械技术,电子技术,控制技术和光学技术实现智能化、模块化、网络化、微型化和系统化加工。机电一体化实现了加工技术、加工质量和加工精度的优化,对制造行业具有重大的贡献,也是我国经济飞速发展的主要技术支持之一。近几年随着机电一体化的逐渐发展,对传统机械加工机床的改造工作正在逐渐推广和普及。为进一步提升传统机械加工机床机电一体化改造效率和质量,对其实施改造分析具有重要的意义和价值。
1机电一体化改造优势
随着机电一体化的逐渐推广和普及,人们对传统机械加工机床机电一体化的改造出现了不同的声音,其中有支持也有反对的[1]。就该种现象及机电一体化改造进行优势分析发现其具有以下几种优势。第一,智能化优势。对传统机械加工机床实施机电一体化改造的过程中会利用计算机控制软件,实现软件更新,在保障机电系统的基础上实现智能化操作。在改造的过程中利用智能化软件实现人操作和组合,具有自行判断、自行筛选等基本逻辑功能,从而实现人类自动控制危险因素的实际操作。因此,对传统机械加工机床实施机电一体化具有优化其智能化的作用。第二,个性化优势。机电一体化智能化优势是传统机械加工基础改造的必然趋势[2]。近几年随着社会经济体制和经济结构的逐渐转变,企业和人们对事物个性化的需求逐渐增加,进一步提升了对机械加工的个性化需求。而机电一体化改造能够实现结合实际发展需求,满足消费者个性化加工。在产品生产的过程中其微控系统根据市场调研需求自主的对产品实施升级方案制定,以满足智能个性化产品优势。第三,高速化优势。机电一体化改造的过程中对机床的运转速度改造是其中关键的一环。利用微控系统实现机床主轴转速的提升,可以在传统机械加工机床转速的基础上提高2倍左右,明前的加快了加工的速度,为整个机床加工生产效益的优化奠定了基础[3]。此外,随着纳米技术的逐渐应用,纳米机床机电一体化改造更是实现了高效率、高精度的机械加工。因此,机电一体化改造具有其高速化发展优势。第四,绿色环保优势。机电一体化改造不仅能够在技术、效率、性能等上实现传统机械加工机床优化,在其绿色环保上能够降低材料和燃料的使用,从而利用高新技术手段降低对环境的污染。随着绿色能源的创新和发展,以绿色能源为基础的机电一体化机械加工机床必将成为机械加工机床改造优化的主流趋势。
2传统机械加工机床机电一体化改造注意点
针对实践工作中对传统机械加工机床机电一体化改造的工作经验,结合理论知识和内容,提出未来在传统机械机电一体化改造的过程中需要从以下几方面注意处理。第一,在改造稳定性上。对传统机械加工机床实施改造的过程中需要在现有机械设备的基础上进行改造。由于传统的机械加工机床的加工一般采用的是焊接的方式,且材料的使用上一般是坚固的铸造件。经过改造之后需要将其改变为高性能和高精确度的结构。因此,在改造的过程中需要从其铸造件的性能出发,注重改造的整体性,在不破坏设备本身结构的基础上,保障机械加工机床的整体稳定性。第二,在设备为维修操作山。对传统机械加工机床实施改造的过程中在其设备维修改造上为了进一步实现机电一体化操作,也会对其维修性能实施改造,为改造后机电一体化机械加工机床的日常使用和维护提供保障。因此,在其维修改造的过程中必须对其维修周期和故障诊断性能实施计算机信息处理和逻辑程序编制,以保障设备维修操作的安全性和高效性[4]。第三,在技术运行改造上。在实施技术运行改造的过程中必须按照技术该噶发展方向速度对其进行改造,采用循序渐进的技术改造方案,从而保障实时提高设备自动化的效率和水平。在不断提升传统机械加工机床设备档次的基础上完成技术运行改造。尤其注意的是不能采用激进的方式进行技术运行改造,这样容易形成技术壁垒和技术脱档。第四,在工作效率和质量改造上。针对传统机械加工机床的工作效率和工作质量改造是在设备技术改造的基础上实现的。因此,在其改造的过程中需要从精度、专业、生产三方面完成整体工作效率和工作质量改进,这样才能够保障传统机械加工机床在实现机电一体化的基础上,充分的发挥机电一体化工作效率和工作质量的提升。第五,在改造成本上。针对改造成本实施成本控制也是传统机械加工机床机电一体化改造中需要注意的一点,可以采用分环节成本控制和材料成本控制的方式实现改造成本控制,在保障改造效率的前提下节约改造经费,降低企业成本,从未有效的提高机电一体化机械加工机床的市场竞争力。
3总结
通过本文中对传统机械加工机床机电一体化改造的优势分析们能够看出,机械加工机电一体化是未来我国机械加工技术的发展的必然趋势。未来我国在传统机械加工机床机电一体化改造的过程中需要对其改造稳定性、设备维修操作、技术运行、工作效率和质量、改造成本等方面对其进行优化,从而实现智能化、高效率、高质量、高性能的改造,以促进我国机械加工行业的整体发展,为我国经济建设奠定基础。
作者:李杰 单位:秦皇岛优益重工科技有限公司
参考文献:
[1]任敬卫.关于传统机械加工机床机电一体化改造的探析[J].时代教育,2016,19(01):199.
[2]赵占军.浅析传统机械加工机床机电一体化改造[J].通讯世界,2015,03(03):230-231.
【关键词】机电一体化设备保养维修
对于一个以机械加工为主的企事业而言,数控类机床、试验设备、测量设备已经微电子技术制造设备等机电一体化设备是其运转的重点。为此,很多大公司不惜花费昂贵的价格去购买先进的机电一体化设备。本文旨在从机电一体化的运行原理出发,谈及机电一体化设备的保养和维修问题。
一、机电一体化的概念及其工作原理
1.1机电一体化的概念
机电一体化指的是将电子技术融入到机械技术中,使电子技术和机械技术通过有机结合,以提供更佳性能的一种先进技术的总称。它最初是由美国开发,后经由日本大力宣传,“机电一体化”的名称才风行全国[1]。借助这种技术形成的机电一体化产品目前广泛运用于社会各个领域、行业,具有非常宽广的发展前景。
1.2机电一体化的工作原理
对于机电一体化的系统认识,比较集中地三种说法是丹麦理工大学的JacobB aur的“五块论”和挪威科技大学的BassamAHussein的“两个系统论”以及“广义功能论”。现在看来,这个“广义功能论”比较靠谱。它从广义的角度,认识机电一体化的运行原理。它认为机电一体化系统是凭借计算机作为中心,由中心计算机将从传感检测系统接收到的信息经过检测、处理后,向外界反馈信息,或是控制机械执行命令,完成相关操作。在这一过程中,子系统的的各驱动元件和执行元件悄悄运作,形成广义的执行机构。
二、机电一体化设备的保养与维修
机电一体化设备的顺利运转是保证有效生产,实现单位效益的关键。因此,大部分企业除了购买进口机电一体化设备外,还花费了大量的人力物力进行保养和维修。
2.1机电一体化设备的保养
2.1.1抓住生产休整期,进行有深度有质量的检修
经常进行检修,是保证机器顺利运转的一个有效措施。这一个措施有助于提前发现机器存在的问题,几时进行有效的整治。所以企业要抓住生产的休整期,对机器设备进行有深度有质量的检修。
2.1.2将责任落实到个人,建立考核奖惩制度
只有将个人的责任明朗化,奖惩制度公开化,才能使每个人都身体力行,自觉地去保养机器设备,不损坏设备。
2.1.3控制大修预算,将费用费解给生产厂,实行目标管理
缩减大修预算,将缩减的费用分配到各大厂家,对各大厂家提出目标要求,保证机器的顺利运转。使厂家从心里上明白到保养好机器设备的重要性。
2.2机电一体化设备的维修
2.2.1建立完善的维修制度,进行科学的维修模式
机电一体化设备的工作原理是比较复杂的,进行维修前,必须要对机器设备的结构以及其工作运行原理有一个明确的把握。庖丁解牛之所以能够为人所接纳,就是因为庖丁把握住了一般事务的原理。同样的,对机电一体化的维修也要在这一基础上才能事半功倍。
2.2.2加强现场设施和基础设施管理
“管理”一词在机电一体化的维修中,不单单包含对人的管理,更重要的是对机器设备的管理。这种管理可以分为两个部分,其一是对现场设施的管理,一部机器的运行要求一定的场地环境,作为人要排除一切不利于机器运行或者是有损机器寿命的外部因素。其二是对基础设施的管理。维修有时候会需要一些新的配件,这个时候就必须要保证配件的及时供给,并且是有质量的供给。但是配件的供给又不能是随意化的,必须要按照程序来提出申请。
2.2.3加强人才培育,造就高素质维修人才
二十一世纪什么最缺?人才。一个好的维修人才可以保证机器的正常运转,能够最大限度地降低企业的损失,这就要求企业大力培养维修专业人才,提供优越的待遇留住人才[3]。
综上所述,机电一体化已经成为企业竞争的一项核心技术,机电一体化设备也成了一个企业保证生产、保证效益的关键。在保养和维修上,企业要注重基础设施的管理,注重日常的检修以及注重对维修人才的培养,把企业内部的工作人员调动起来,齐齐做好机电一体化设备的保养和维修,力保机电一体化设备的正常运转。
参考文献
[1]查向东.电工过程中的机电一体化应用案例二三例[J].中小企业管理与科技(下旬刊),2012,09:277-278
关键词:机电一体化;技术特征;发展方向
中图分类号:TH-39 文献标识码:A 文章编号:1673-8500(2013)01-0065-01
一、机电一体化的技术分类
1.网络计算机信息技术。各种信息资料之间交换、运算、存储、判断和决定以及专家系统和智能网络都是计算机信息处理技术。
2.机械技术。机电一体化的基础技术就是机械技术。它和机电一体化相互促进,完成了结构和功能上的改革,同时它的重量减轻,体积相对以前更小,精度也得到了提高,它的性能指标也更加的适应人类的需要,努力地利用高科技来更新着机电一体化的概念。
3.自动化技术。自动化技术是在自动控制理论的基础上,先进性系统的设计然后再经过仿真调试,它可以进行高精度和速度的控制,还能进行自我的调制、诊断和修补。
4.系统技术。系统技术是以整体趋势和目标为基础,利用整体概念组织和各种相关的技术,利用总分的观念来将整体分成为好多有一定关联的小单元,其中的接口技术是纽扣是实现各小部分进行连接的保证。
5.感应技术。现在的感应技术在社会生活中的应用十分普遍,机电一体化也应用了感应检测技术。要想实现系统的自动控制和自动调节,传感检测技术是必不可少的,它向人类的皮肤那样,是整个系统的感受器官,而且他的功能越是强大那么系统的自动化程度就越高。
二、机电一体化技术的特征
1.较小灵活,操作方便。机电一体化技术让工作人员可以改变原有的复杂繁琐的操作模式,可以灵活方便地按需控制和改变生产操作程序,它的动作可由程序一步一步控制实现,甚至实现操作全自动化和智能化。所以体积小,重量轻,适应性强,操作更方便是机电一体化技术的一个最明显的特征。
2.精度功能强大。现在社会的科技越来越发展,其中的准确度、精确度在各个领域都要求十分严格,机电一体化也在朝着这一特征努力,机电一体化控制水平得以提高,运算速度也更加快速,可以精确按预设动作,进行自行诊断、校正、补偿功能,可以减少误差,达到靠单纯机械方式所不能实现的工作精度。
3.软件功能的应用。机电一体化技术使得电子装置能按照人的意图进行自动控制、自动检测、信息采集及处理、调节、修正、补偿、自诊断、自动保护直至自动记录、显示、打印工作结果。通过改变程序,指令等软件内容而无需改动硬件部分就可变换产品的功能,使机械控制功能内容的确定和变化趋势向“软件化”和“智能化”。
4.产品可靠寿命长。传统机械装置由于运动部件之间产生的工作误差,会严重影响装置寿命、稳定性和可靠性。光机电一体化技术可以使装置的运动部件减少,磨损程度也会相对降低,如果没有了运动部件,那么机械磨损也将会消失。所以,装置提高了寿命,降低了故障,产品的可靠性和稳定性就会得到提高。
5.协调性提高。机电一体化是多种技术及多个部分的组合,要想让机电一体化技术及产品拥有系统性、完整性和科学性,那么各个组成部分之间就得有严格的要求,良好的配合默契,这就要求各种技术扬长避短,提高系统协调性。
三、机电一体化的发展方向
1.智能化。人工智能在机电一体化中越来越受到人们的重视,它是在理论得以控制上,让机电一体化的产品具有一定的智能,在这其中还有人工智能、计算机学、生命科学等一些新的思想和新的方法,它虽然不能达到人类那样的水平,但也可以进行一些简单的推理判断和逻辑决策。当然,要想真正的像人一样是不可能的,它只能进行低级智能或人的部分智能。
2.模块化。模块化的工程任重而道远。实现机电一体不仅可以利用标准单元迅速开发出新产品,还可以扩大生产规模,从这一点来说不管是对于任何机电一体化化的企业,模块化将带来一个美好的前景,并且它的潜力是无穷的。
3.网络化。网络技术的发展给社会各方面的发展都带来了巨大的变革,全球化的趋势也无可阻挡,机电一体化新产品无疑会畅销全球,而且网络化可以在一定基础上促进智能化的应用,他可以以计算机为中心把一系列的家用电器连成一个系统,让人们真切的感受到现代高科技带来的便利,因此机电一体化的网络化是发展的必然结果。
4、微型化。现在社会上大多数的产品都在走向微型化,机电一体化也是顺应时代的潮流。机电一体化正在向微型精确的方面发展它在生物医疗、军事、信息等方面具有不可比拟的优势。
5.绿色化。绿色环保是世界的主题,现在的环境状态是资源减少,生态环境受到严重污染,于是人们呼吁保护环境资源的呼声更加高涨,时展的要求是可以设计一不污染环境的绿色化的机电一体化产品,让绿色路线在产品中一路畅通,这也就成为了机电一体化最符合人类社会发展的一个发展方向。
6.人性化。人性化是各类产品的必然发展方向。机电一体化的产品在具有一定完整性能的基础上,对于外观设计以及它的外观视觉也有着相应的要求,这可以让产品与外在环境更加的适应,让人们使用产品更加的贴心,更加的自然,更接近生活习惯。
机电一体化与电子之间深度结合,并且与各种技术相互融合的趋势将越来越明显,机电一体化技术是国民经济发展所急需的优势学科方向。机电一体化技术的广阔发展前景也将越来越光明。所以要紧紧抓住人才需求变化的大趋势,准确定位,严谨制定人才培养计划,使教学紧跟机电一体化技术发展变化的趋势,为培养出符合机电一体化技术岗位实际需要的、高素质、强能力的合格人才。
参考文献:
[1]金志向.光机电一体化技术特征和发展趋势[J].科技咨询导报.2007,(15):34-35.
[2]张龙华.光机电一体化在现代技术中的应用与研究[J].科技信息.2010,(23):499.
[3]郝建军.浅谈光机电一体化技术的研究与发展[J].科技资讯.2011,(08):148.
关键词:机电一体化;电机控制;保护
近些年来,随着机电一体化技术的迅猛发展,人们也开始越来越广泛地重视对机电一体化中电机控制与保护的研究与探讨。尽管到目前为止,我国已经在此方面取得了很大的进展,而其中仍旧存在一定的不足,所以为了有效促进机电一体化的可持续发展,必须要进一步加强对电机控制与保护措施的研究。
1 机电一体化的概述
机电一体化即为将电子技术合理地应用在机构的信息处理功能、主功能、控制功能以及动力功能方面,使得机械装置能够与软件和电子化设计有机结合而组成的一种系统[1]。
在科技飞速发展的当代,机电一体化已逐渐发展为一门新型的自成体系的学科,其具有耗能较低、功能较多以及可靠性较高等特点,可以既可以合理地的配置多项技术,例如机械技术、计算机技术以及微电子技术等等,,而且还能够根据系统的基本功能以及优化组织目标进行操作,最终实现比较理想的目标。
2 机电一体化的发展情况
到目前为止,机电一体化已经历经了三个发展阶段:第一阶段为上世纪60年代之前。在此阶段,电机技术的发展并不成熟,只是处于初级发展阶段,电子技术与机械技术也没有得到深入地结合。然而此时,人们已开始应用电子技术的初步成果来逐渐实现对机械产品的优化,这为机电一体化的发展奠定了一定的基础。
第二阶段为上世纪70到80年期间。在此阶段,机电一体化获得了迅猛发展,这主要是因为计算机等技术、微型计算机以及大规模集成电路的发展为机电一体化的发展奠定了坚实的技术基础与物质基础。
这三阶段为上世纪90年代末。在此阶段,机电一体化技术逐渐向智能化发展,而且其也进一步地创建了比较完整的基础,并渐渐形成了一个比较系统化以及完整化的科学体系。
3 机电一体化中电机控制与保护存在的问题
3.1 电机控制保护装置无法满足应用需求
目前,在机电一体化应用中所运用的电机控制保护装置还不够完善,这主要是由于所应用的电机控制保护装置主要是基于电磁原理以及电热原理,而且是借助于熔断器的短路保护以及继电器的过载保护功能而实行操作的,但是这种零部件自身还不够完善,这也就造成机电的控制与保护能力不强,无法充分满足电机控制与保护的需求。为了解决这一问题,就需要在设计机电产品的时候,综合性、整体性地考虑保护、设计以及控制,进而实现电机控制与保护装置的系统化以及多样化。
3.2 井下机电设备应用方面存在的问题
目前,在井下机电设备的应用中还存在一些问题,这也就影响了电机控制与保护的功能与效果。其中最为薄弱的环节即为为鼠笼式异步电机,如果在此环节没有进行合理有效地应用,那么就会导致许多电机的运行故障的发生。这样就会严重影响到电机运行的安全性与稳定性,所以相关人员必须要充分重视井下机电设备的应用问题,并且将其与电机控制与保护有机地结合起来,从而为机电一体化的安全、稳定运行提供有力的保障。
4 解决问题的方法与建议
为了充分保证机电一体化系统的安全、稳定运行,可以采取以下的电机控制与保护措施。
4.1 准确检测电流与电压
电流与电压的检测是电机控制与保护装置在机电一体化应用中非常中重要的一项操作。其有利于逆变模块以及电机力矩等故障的正确诊断,然而采用普通的电流与电压传感器是难以实现此目标的,为了能够正确而又迅速地排除故障问题,应该选用IPM输出电压以及霍尔型电流互感器,这样才能更加科学、有效地检测IPM输出三相电流与电压,进而达到最终的目标。
4.2 合理控制阀门与速度
阀门与速度的控制是电机控制与保护装置应用中的重要问题之一。目前,我国主要是利用双环控制方案来解决这一问题。其中内环采用的是速度环,其主要是利用速度调节器合理地调节PWM波发生器的载波频率,从而实现对电机实际转速的控制以及调节[2]。外环主要是采用位置环,其主要在设定自身当前位置及速度的基础上,再利用速度给定发生器,将速度设定值提供给内环。因为在机电控制与保护装置的阀门与速度控制中,大流量的阀门执行机构在运行的过程中存在不同的速度阶段,例如减速、匀速以及加速等,与此同时,给定位置与实际位置也并不是确定不变的,这也就会大大增加了阀门与速度控制的难度,所以在对其进行调解的时候,要对阀门与给定阀门进行对比分析,此基础上再合理地调节速度。
5 结语
总而言之,随着计算机网络技术以及电子电力技术的飞速发展,我国的机电一体化技术也得到了越来越广泛的应用,并且也获得了良好的应用效果。然而当前在机电控制与保护方面还存在着一些问题,这也在一定程度上影响了我国机电一体化事业的发展。所以,必须要合理地分析与解决相关问题,努力降低电机控制与保护故障的发生率,并且要采取有效的措施,合理地排除相关的故障,从而充分保障机电一体化系统的稳定、安全运行,进而有效推动我国机电一体化的可持续发展。
参考文献:
[1]刘国平.机电一体化中的电机控制的探讨[J].电源技术应用,2013,06(07):78-79.
关键词:机电一体化;发展历史;三个阶段;发展趋势;智能化
中图分类号: TH-39 文献标识码: A
以电子计算机应用技术、信息技术等为代表的现代科技正在人类社会的各个领域逐广泛地渗透着。并带来了众多行业革命性质的变化,机电一体化也位列其中。
机电一体化不是机械装置与电子装置的简单组合, 而是在功能上取其所长,形成有机结合 , 以实现系统的最佳构成。其目的是增加系统的功能, 提高机电效率、可靠性和价格比, 可以很好地节省原材料和能源, 降低生产成本。随着机械技术和微电子技术的发展, 机电一体化的涵义也在不断发展。
一、机电一体化的核心技术
机械技术:是机电一体化的基础,机械技术的着眼点在于如何与机电一体化技术相适应,利用其高、新技术来更新概念,实现结构上、材料上、性能上变更,满足减小重量、缩小体积、提高精度、提高刚度及改善性能要求。
计算机与信息技术:其中信息交换、存取、运算、判断与决策、人工智能技术、专家系统技术、神经网络技术均属于计算机信息处理技术。
系统技术:即以整体概念组织应用各种相关技术,从全局角度和系统目标出发,将总体分解成相互关联的若干功能单元,接口技术是系统技术中一个重要方面,是实现系统各部分有机连接的保证。
自动控制技术:其范围很广,在控制理论指导下,进行系统设计,设计后的系统仿真,现场调试,控制技术包括如高精度定位控制、速度控制、自适应控制、自诊断校正、补偿、再现、检索等。
传感检测技术:是系统的感受器官,是实现自动控制、自动调节的关键环节。其功能越强,系统的自动化程序就越高。
二、机电一体化的历史发展
1、机电一体化的发展史
20 世纪60 年代以来,人们开始利用电子技术的初步成果来完善机械产品的性能。在第二次世界大战期间,战争刺激了机械产品与电子技术的结合,这些机电结合的军用技术,战后转为民用,对战后经济的恢复起到了积极的作用。当时机械技术与电子技术的结合还不可能广泛和深入发展,已经开发的产品也无法大量推广。
20 世纪80 年代末期,机电一体化在世界范围内得到比较广泛的承认;机电一体化技术和产品得到了极大发展;各国均开始对机电一体化技术和产品给予很大的关注和支持。
20 世纪90 年代后期,机电一体化进入深入发展时期。人工智能技术、神经网络技术及光纤技术等领域取得的巨大进步,为机电一体化技术开辟了发展的广阔天地。这些研究,使机电一体化进一步建立了坚实的基础,并且逐渐形成完整的学科体系。
我国是从20世纪80年代初才开始进行这方面的研究和应用。国务院成立了机电一体化领导小组,并将该技术列入“863计划”中。在制定“九五”规划和2010年发展纲要时充分考虑了国际上关于机电一体化技术的发展动向和由此可能带来的影响。
2、机电一体化的发展前景
现代科学技术的发展极大地推动了不同学科之间的交叉与渗透以及相互融合,引起了众多领域特别是工程领域的技术革新与革命。机电一体化正是这种集多种学科于一体的交叉学科,它的发展依赖但同时也促进了其他相关技术进步。
随着信息技术以更快的速度、更强的态势和更广的范围发展,未来机电一体化的发展前景也可窥见一斑。
3、机电一体化发展趋势
随着相关技术进步与发展,机电一体化主要发展方向有:数字化、智能化、模块化、微型化、网络化等等。
(1)数字化
微处理器的发展奠定了机电产品数字化的基础,如不断发展数控机床及机器人; 数字化要求机电一体化产品的软件具有高可靠性、易操作性、可维护性、自诊断能摘要力及良好人机界面,数字化的实现便于远距操作、诊断和修复。
(2)智能化
智能化是21世纪机电一体化技术的一个重要发展方向。人工智能在机电一体化的研究中日益得到重视,机器人与数控机床的智能化就是重要应用之一。这里所说的“智能化”是对机器行为的描述,是在控制理论的基础上,吸收人工智能、运筹学、计算机科学、模糊数学、心理学、生理学和混沌动力学等新思想、新方法,使它具有判断推理、逻辑思维及自主决策等能力,以求得到更高的控制目标。
(3)模块化
由于机电一体化产品种类和生产厂家众多,模块化技术可减少产品开发和生产成本,提高不同产品零部件通用化程度,提高产品装配性、维修性、扩展性等。利用这些模块可以迅速方便地设计和制造出多种新的机电一体化产品。
(4)微型化
微型化是精细加工技术发展的必然,也是提高效率的需要,由于微型化产品体积小、耗能少、运动灵活,可进入一般机械无法进入的空间,并易进行精细操作,因此在生物医疗、军事信息等方面具有不可比拟优势。
(5)网络化
20世纪90年代,计算机技术等的突出成就是网络技术。网络技术的兴起和飞速发展给科学技术、工业生产、政治、军事、教育等日常生活都带来了巨大的变革。各种网络将全球经济、生产连成一片,企业间的竞争也将全球化。机电一体化新产品一旦研制出来,只要其功能独到、质量可靠,很快就会畅销全球。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
(6)环保化
工业的发达给人们生活带来巨大变化。它在令我们的生活舒适的同时也造成了一定的危害,比如资源减少,生态环境受到严重污染。绿色产品概念在这种呼声下应运而生,绿色化是时代的趋势。绿色产品在其设计、制造、使用和销毁的生命过程中,符合特定的环境保护和人类健康的要求,对生态环境无害或危害极少,资源利用率极高。设计绿色的机电一体化产品,具有远大的发展前景。
三、发机电一体化发展策略
机电一体化和其它新技术一样, 机电一体化所用到的新技术都是其发展手段, 不是目的。由此看来,若要研究其学术水平、学术价值的最终标准只能从经济效益和社会效益出发, 其间包括直接的和间接的,当前的和长远的。
在我国大环境下,鉴于作为振兴传统机电行业新鲜动力的一体化技术的大力发展,机电一体化行业的发展任务可以概括如下:
不遗余力地开发机电一体化产品,促进机电产品的不断更新升级
当前,在信息化发展的大环境下,通过以上途径使机电一体产业的健康向上发展,并为我国经济发展方式的转变以及产业结构的调整做出积极的贡献成为了我国机电一体化发展的基本任务
2、用机电一体化相关技术改造传统产业
为此,应多方举措、合理推进、大力支持机电一体化的发展,具体措施如下:
(1)要加强统筹规划,合理协调发展。尽管我国从事机电一体化工作的研究单位和生产企业相对较多,但由于各个个体由于发展的立足点和出发点的区别,均有各自的发展规划及策略,整体来看,机电一体化行业发展缺乏足够的统筹安排,从而缺乏具有全局意义的计划与规划。因此,各主管部门有必要在进行调研、分析的基础上制定出一套适合行业自身发展态势的规划,从而进行宏观指导生产。
(2)要创优发展环境,营造良好发展氛围。
良好的环境是行业发展的基础,全社会上下一致的重视及认可是机电一体化发展的有利条件。所以尽可能地优化环境,尤其是机电一体化行业的投资环境,尽可能地为相关企业开辟绿色通道,调配有用资源成为了眼下需要着手进行的重要工作。同时在政策上进行大力支持,以使其能在更加良性的发展轨道上快速前进。
(3)是要加强行业管理,发挥协会等组织作用。行业协会的作用如今已经屡见不鲜,行业协会可以发挥更加灵动和契合实际的、适合个体的细化作用。我国有必要根据行业发展的特点,强化机电一体化行业的统筹机构,加强业协会的建设,明确职责,从而使其能更好地指导行业发展的进程。
结语:
综上所述,机电一体化是当今机械工业技术和产品发展的主要趋势。它的发展已经引起了机械工业以致社会巨大的变革。
参考文献:
[1].姜培刚,盖玉先,机电一体化系统设计,机械工业出版社。
机电一体化是现代科学技术发展的必然结果,本文简述了机电一体化技术的基本概要和发展背景。综述了国内外机电一体化技术的现状,分析了机电一体化技术的发展趋势。
关键词
机电一体化技术现状产品制造技术发展趋势
0.绪论
现代科学技术的不断发展,极大地推动了不同学科的交叉与渗透,导致了工程领域的技术革命与改造。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。
1.机电一体化概要
机电一体化是指在机构得主功能、动力功能、信息处理功能和控制功能上引进电子技术,将机械装置与电子化设计及软件结合起来所构成的系统的总称。
机电一体化发展至今也已成为一门有着自身体系的新型学科,随着科学技术的不但发展,还将被赋予新的内容。但其基本特征可概括为:机电一体化是从系统的观点出发,综合运用机械技术、微电子技术、自动控制技术、计算机技术、信息技术、传感测控技术、电力电子技术、接口技术、信息变换技术以及软件编程技术等群体技术,根据系统功能目标和优化组织目标,合理配置与布局各功能单元,在多功能、高质量、高可靠性、低能耗的意义上实现特定功能价值,并使整个系统最优化的系统工程技术。由此而产生的功能系统,则成为一个机电一体化系统或机电一体化产品。
因此,“机电一体化”涵盖“技术”和“产品”两个方面。只是,机电一体化技术是基于上述群体技术有机融合的一种综合技术,而不是机械技术、微电子技术以及其它新技术的简单组合、拼凑。这是机电一体化与机械加电气所形成的机械电气化在概念上的根本区别。机械工程技术有纯技术发展到机械电气化,仍属传统机械,其主要功能依然是代替和放大的体力。但是发展到机电一体化后,其中的微电子装置除可取代某些机械部件的原有功能外,还能赋予许多新的功能,如自动检测、自动处理信息、自动显示记录、自动调节与控制自动诊断与保护等。即机电一体化产品不仅是人的手与肢体的延伸,还是人的感官与头脑的眼神,具有智能化的特征是机电一体化与机械电气化在功能上的本质区别。
2.机电一体化的发展状况
机电一体化的发展大体可以分为3个阶段。20世纪60年代以前为第一阶段,这一阶段称为初级阶段。在这一时期,人们自觉不自觉地利用电子技术的初步成果来完善机械产品的性能。特别是在第二次世界大战期间,战争刺激了机械产品与电子技术的结合,这些机电结合的军用技术,战后转为民用,对战后经济的恢复起了积极的作用。那时研制和开发从总体上看还处于自发状态。由于当时电子技术的发展尚未达到一定水平,机械技术与电子技术的结合还不可能广泛和深入发展,已经开发的产品也无法大量推广。
20世纪70~80年代为第二阶段,可称为蓬勃发展阶段。这一时期,计算机技术、控制技术、通信技术的发展,为机电一体化的发展奠定了技术基础。大规模、超大规模集成电路和微型计算机的迅猛发展,为机电一体化的发展提供了充分的物质基础。这个时期的特点是:①mechatronics一词首先在日本被普遍接受,大约到20世纪80年代末期在世界范围内得到比较广泛的承认;②机电一体化技术和产品得到了极大发展;③各国均开始对机电一体化技术和产品给以很大的关注和支持。
20世纪90年代后期,开始了机电一体化技术向智能化方向迈进的新阶段,机电一体化进入深入发展时期。一方面,光学、通信技术等进入了机电一体化,微细加工技术也在机电一体化中崭露头脚,出现了光机电一体化和微机电一体化等新分支;另一方面对机电一体化系统的建模设计、分析和集成方法,机电一体化的学科体系和发展趋势都进行了深入研究。同时,由于人工智能技术、神经网络技术及光纤技术等领域取得的巨大进步,为机电一体化技术开辟了发展的广阔天地。这些研究,将促使机电一体化进一步建立完整的基础和逐渐形成完整的科学体系。
我国是从20世纪80年代初才开始在这方面研究和应用。国务院成立了机电一体化领导小组并将该技术列为“863计划”中。在制定“九五”规划和2010年发展纲要时充分考虑了国际上关于机电一体化技术的发展动向和由此可能带来的影响。许多大专院校、研究机构及一些大中型企业对这一技术的发展及应用做了大量的工作,不取得了一定成果,但与日本等先进国家相比仍有相当差距。
3.机电一体化的发展趋势
机电一体化是集机械、电子、光学、控制、计算机、信息等多学科的交叉综合,它的发展和进步依赖并促进相关技术的发展和进步。因此,机电一体化的主要发展方向如下:
3.1智能化
智能化是21世纪机电一体化技术发展的一个重要发展方向。人工智能在机电一体化建设者的研究日益得到重视,机器人与数控机床的智能化就是重要应用。这里所说的“智能化”是对机器行为的描述,是在控制理论的基础上,吸收人工智能、运筹学、计算机科学、模糊数学、心理学、生理学和混沌动力学等新思想、新方法,模拟人类智能,使它具有判断推理、逻辑思维、自主决策等能力,以求得到更高的控制目标。诚然,使机电一体化产品具有与人完全相同的智能,是不可能的,也是不必要的。但是,高性能、高速的微处理器使机电一体化产品赋有低级智能或人的部分智能,则是完全可能而又必要的。
3.2模块化
模块化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、环境接口的机电一体化产品单元是一项十分复杂但又是非常重要的事。如研制集减速、智能调速、电机于一体的动力单元,具有视觉、图像处理、识别和测距等功能的控制单元,以及各种能完成典型操作的机械装置。这样,可利用标准单元迅速开发出新产品,同时也可以扩大生产规模。这需要制定各项标准,以便各部件、单元的匹配和接口。由于利益冲突,近期很难制定国际或国内这方面的标准,但可以通过组建一些大企业逐渐形成。显然,从电气产品的标准化、系列化带来的好处可以肯定,无论是对生产标准机电一体化单元的企业还是对生产机电一体化产品的企业,规模化将给机电一体化企业带来美好的前程。
3.3网络化
20世纪90年代,计算机技术等的突出成就是网络技术。网络技术的兴起和飞速发展给科学技术、工业生产、政治、军事、教育义举人么日常生活都带来了巨大的变革。各种网络将全球经济、生产连成一片,企业间的竞争也将全球化。机电一体化新产品一旦研制出来,只要其功能独到,质量可靠,很快就会畅销全球。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。现场总线和局域网技术是家用电器网络化已成大势,利用家庭网络(homenet)将各种家用电器连接成以计算机为中心的计算机集成家电系统(computerintegratedappliancesystem,CIAS),使人们在家里分享各种高技术带来的便利与快乐。因此,机电一体化产品无疑朝着网络化方向发展。
3.4微型化
微型化兴起于20世纪80年代末,指的是机电一体化向微型机器和微观领域发展的趋势。国外称其为微电子机械系统(MEMS),泛指几何尺寸不超过1cm3的机电一体化产品,并向微米、纳米级发展。微机电一体化产品体积小、耗能少、运动灵活,在生物医疗、军事、信息等方面具有不可比拟的优势。微机电一体化发展的瓶颈在于微机械技术,微机电一体化产品的加工采用精细加工技术,即超精密技术,它包括光刻技术和蚀刻技术两类。
3.5绿色化
工业的发达给人们生活带来了巨大变化。一方面,物质丰富,生活舒适;另一方面,资源减少,生态环境受到严重污染。于是,人们呼吁保护环境资源,回归自然。绿色产品概念在这种呼声下应运而生,绿色化是时代的趋势。绿色产品在其设计、制造、使用和销毁的生命过程中,符合特定的环境保护和人类健康的要求,对生态环境无害或危害极少,资源利用率极高。设计绿色的机电一体化产品,具有远大的发展前途。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,报废后能回收利用。
3.6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。表现之二是通信功能的大大加强,一般除RS232外,还有RS485、DCS人格化。未来的机电一体化更加注重产品与人的关系,机电一体化的人格化有两层含义。一层是,机电一体化产品的最终使用对象是人,如何赋予机电一体化产品人的智能、情感、人性显得越来越重要,特别是对家用机器人,其高层境界就是人机一体化。另一层是模仿生物机理,研制各种机电一体花产品。事实上,许多机电一体化产品都是受动物的启发研制出来的。
4.结语
综上所述,机电一体化的出现不是孤立的,它是许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。当然,与机电一体化相关的技术还有很多,并且随着科学技术的发展,各种技术相互融合的趋势将越来越明显,机电一体化技术的广阔发展前景也将越来越光明。
5.参考文献
1.李建勇.机电一体化技术.北京:科学出版社,2004.
2.李运华.机电控制.北京:北京航空航天大学出版社,2003.
3.高钟毓.机电控制工程.北京:清华大学出版社,2002.
现代科学技术的发展极大地推动机械工业领域的技术改造与革命。在机械工业领域,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”的发展阶段。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。
1 机电一体化概述
机电一体化是指在机构的主功能、动力功能、信息处理功能和控制功能上引进电子技术,将机械装置与电子化设计及软件结合起来所构成的系统的总称。
机电一体化发展至今已经成为一门有着自身体系的新型学科,随着科学技术的不断发展,还将被赋予新的内容。但其基本特征可概括为:机电一体化是从系统的观点出发,综合运用机械技术、微电子技术、自动控制技术、计算机技术、信息技术、传感测控技术及电力电子技术,根据系统功能目标要求,合理配置与布局各功能单元,在多功能、高质量、高可靠性、低能耗的意义上实现特定功能价值, 并使整个系统最优化的系统工程技术。由此而产生的功能系统,则成为一个机电一体化系统或机电一体化产品。因此,“机电一体化”涵盖“技术”和“产品”两个方面。机电一体化技术是基于上述群体技术有机融合的一种综合技术,而不是机械技术、微电子技术及其它新技术的简单组合、拼凑。这是机电一体化与机械加电气所形成的机械电气化在概念上的根本区别。机械工程技术由纯技术发展到机械电气化,仍属传统机械,其主要功能依然是代替和放大的体系。但是,发展到机电一体化后,其中的微电子装置除可取代某些机械部件的原有功能外,还被赋予许多新的功能,如自动检测、自动处理信息、自动显示记录、自动调节与控制、自动诊断与保护等。也就是说,机电一体化产品不仅是人的手与肢体的延伸,还是人的感官与头脑的延伸,智能化特征是机电一体化与机械电气化在功能上的本质区别。
2 当前机电一体化技术主要的应用领域
2.1 数控机床 数控机床及相应的数控技术经过40 年的发展,在结构、功能、操作和控制精度上都有迅速提高,具体表现在: 总线式、模块化、紧凑型的结构,即采用多CPU、多主总线的体系结构;开放性设计,即硬件体系结构和功能模块具有层次性、兼容性、符合接口标准,能最大限度地提高用户的使用效益;WOP技术和智能化。系统能提供面向车间的编程技术和实现二、三维加工过程的动态仿真,并引入在线诊断、模糊控制等智能机制;大容量存储器的应用和软件的模块化设计,不仅丰富了数控功能,同时也加强了CNC系统的控制功能;能实现多过程、多通道控制;系统的多级网络功能,加强了系统组合及构成复杂加工系统的能力。
2.2 柔性制造系统(FMS) 柔性制造系统是计算机化的制造系统,主要由计算机、数控机床、机器人、料盘、自动搬运小车和自动化仓库等组成。它可以随机地、实时地、按量地按照装配部门的要求,生产其能力范围内的任何工件,特别适于多品种、中小批量、设计更改频繁的离散零件的批量生产。
2.3 交流传动技术 传动技术在钢铁工业中起作至关重要的作用。随着电力电子技术和微电子技术的发展,交流调速技术的发展非常迅速。由于交流传动的优越性,电气传动技术在不久的将来由交流传动全面取代直流传动,数字技术的发展,使复杂的矢量控制技术实用化得以实现,交流调速系统的调速性能已达到和超过直流调速水平。现在无论大容量电机或中小容量电机都可以使用同步电机或异步电机实现可逆平滑调速。交流传动系统在轧钢生产中一出现就受到用户的欢迎,应用不断扩大。
3 机电一体化的发展状况
依据新时代先进的科学技术,我国机电企业迈向了智能化的飞跃,从而实现了自动化操作手段。在当今机电工程施工领域,机电一体化电子信息技术,通过电脑一手掌控,其发展的主要动力来自于当今时代先进的科学技术,并且结合计算机软硬件所构成的一个智能化系统。机电一体化系统的出现,一方面,机电施工工程实现科学规范化管理,另外,给新时代机电企业创造了更大的经济价值,传统的机电施工工程管理相比,机电一体化更可靠、更安全,对我国机电企业在未来的发展意义非凡。
2机电一体化向智能化迈进的发展历程
2.1数控机床。与西方发达国家相比,我国机电企业出现较晚,随着我国建筑行业规模不断扩大,机电企业的发展是确保实现高质量建筑工程的必然要求。在我国机电一体化的出现,一开始受数控机床技术的影响,在20世纪中期,人们的日常生活开始触及电子应用设备,电子应用设备是推动机械产物必然发展的需求,由于当时电子应用设备实际操作受限,其机械化产物质量达标还不能得到保证,因此,机电一体化的运作还不能广泛地应用在我国机电企业中。2.2微电子技术。在20世纪中期,机电一体化应用数控机床技术领域存在着较大的问题,不能满足当今时代机电工程施工的具体要求,所以,仍需要借助其他技术进一步实现机电一体化。微电子科学技术的出现,给机电一体化的发展带来了新的希望,随着我国机电工程规模不断扩大,对其施工技术的要求也在不断增加,这一时代机电。一体化应用微电子技术,推动了机电一体化顺利实施,微电子技术的出现,将我国机电工程带到了一个崭新的发展领域,其各项技术的共同运行促使机电一体化技术的正常运行。2.3可编程控制器的出现在20世纪中后期阶段,机电一体化技术的发展迈向了较为成熟阶段,先前的微电子技术虽然在一定程度上能为机电一体化技术的发展奠定基础,随着新时代的发展,机电一体化技术实际应用领域越来越多,微电子技术还不能完全满足机电一体化技术在任何情况之下解决所有问题,因此,在这一时期,出现了可编写程序的控制器,该控制器主要功能是通过可编写的特点使之自动化操作,应用该控制器最早的国家是美国,美国汽车制造行业中将该控制器应用得十分充分。随着机电控制器技术的不断成熟,在我国机电施工的过程中大量应用该控制器,技术的不断成熟,并且通过大量实践应用将新时代研制出的新型机电控制器大量投入到生产过程。随着这项技术的成熟,国家为了更好地控制新时代研制出的新型机电控制器,制定了很多关于该领域技术相应的管理条例,从宏观角度上来看,机电一体化技术的发展经历了从单一到复杂的过程,从单一的结构体演变成各个复杂的系统,在机电一体化技术的功能方面,不但实现了自动化机电一体化技术,同时赋予机电一体化技术智能化特点。当今时代,机电一体化技术具有远程控制操作端,使新型机电一体化技术实现便捷化转换,而且通过远程控制端信息快速传达各个接收端,接收端在接收信息后的第一时间通过新时代信息处理技术快速筛选和整理,新时代机电一体化技术在研发领域更偏向于它的实际应用价值,形成了新时代机电一体化系统。2.4激光光电子技术。随着新时代社会科技水平的不断提高,机电一体化规模不断扩大,可控制的编程器已经不能完全满足新时代机电企业的发展,为了更好地迎合当代机电一体化企业可以更好地向智能化推进,激光光电子技术的出现,将机电一体化智能化推向了至高点,利用当下十分先进的激光技术,借用光电子在激光中的优势,而且光电子技术能够在可编程操控基础之上,能够进一步优化先前所有用于机电一体化所有技术,完善整个智能化过程,从根本上改变机电一体化智能化发展的很多干扰因素,摆脱不必要因素的影响,确保在激光光电子技术的支撑之下,更加快速高效地实现机电一体化智能化发展。总而言之,利用当下十分先进的激光技术,我国机电企业可以抓住这一优势,对光电子在激光技术的支撑之下,能够让机电企业一体化智能化推进目标更快实现,机电企业应根据当今社会机电行业发展的趋势,并且一直关注当下社会先进的科学技术,利用新时代先进的科学技术和机电一体化企业发展的趋势的动态,并且根据自身企业在社会发展过程中的发展趋势,将机电一体化和新时代先进的科学技术巧妙地融合在一起,研制出更为先进的机电一体化技术,迎合新时代社会发展的趋势,重点研究机电一体化向智能化发展需要的哪些前提条件,并根据自身机电企业发展的优势,加强机电一体化相关技术的研究,研制出高质量高效率机电一体化向智能化发展的先进技术,以确保我国机电企业在未来发展中能够一直处于世界前沿水平。
3对新时代机电一体化向智能化发展的思考
当今时代,社会飞速发展,带动了我国各行各业的不断发展,机电一体化智能化的发展趋势是我国新时代顺应社会发展的必然要求,新时代机电一体化发展以其智能化的存在优势,是一个控制机电领域的系统组织,依靠新时代微电子技术,在机电一体化设备的制作过程中,其数字化管理系统实现过程利用微电子控制器更简单地解决了这一问题。当今时代数控机床技术不断成熟,计算机应用系统飞速发展,给新时代机电一体化技术数字化系统奠定了基础,并且通过计算机先进的技术实现虚拟化管理和集成管理。在我国机电行业的发展中,机电一体化技术是实现机电产品数字化属性的重要手段。在20世纪末,最早将机电一体化推向智能化迈进的国家是西方很多发达国家,机电一体化智能化推进不但给这些发达国家创造巨大的经济价值,并且将机电一体化这一伟大的智能成果推向了世界前沿。比如:像很多可编程的控制器可以促使机电一体化向智能化迈进所生产的机电产品拥有数字化管理系统,当今时代,电子信息技术尤为发达,在机电一体化数字化管理系统中,更加有力地提升了机电一体化数字化管理系统的数字化创造。新时代下,机电一体化已经向智能化推进,随着时间的推移,机电一体化向智能化推进的步伐在潜移默化的影响着我们国家。
4结语
当今时代快节奏的生活越来越普遍存在于我们的生活之中,机电一体化向智能化推进符合新时代生活理念,机电一体化向智能化可以推进的过程大体分成几个阶段,首先在数控机床技术的出现,机电一体化向智能化推进有了一点起色,接着微电子技术和可编程的控制器将机电一体化智能化推向了十分成熟阶段,为机电一体化智能化数字系统奠定了发展基础,光电子技术的出现将机电一体化智能化迈进推向了最高端,是新时代先进科学技术的必然发展产物,随着机电一体化智能化技术的不断发展,机电一体化技术在我国慢慢的发展起来。
作者:王涛 单位:陕西交通建设集团公司西长分公司
参考文献
[1]苏迅文.机电一体化技术的现状与发展趋势[A].石家庄市翰坤文化艺术有限公司,2015年第九届杂文学术研讨会论文集[C].2015:2.
关键词:机电一体化;发展趋势;人才培养模式
中图分类号:G712 文献标识码:A 文章编号:1001-828X(2012)02-0-01
机电一体化技术是集机械、电子、数控、检测、驱动技术于一体的关于机电设备设计、制造、使用、维修的技术,涉及面广,岗位众多。机电一体化专业也是全国高职学院开办最多的专业之一,且已经有了较完整的教学体系和教学模式。但随着近几年高校扩招,生源质量有所下降,再加上企业对人才需求的不断变化,企业希望所招聘的人员能直接上岗,不愿意花太多的时间、财力、物力进行岗前培训。而现在仍用精英教育的培养目标、课程设置、教学模式,显然不适合现在的大众化教育阶段,现行培养模式大都注重理论的培养,缺乏实践教学,毕业生对岗位的适应性较差。另外,现在各校为提高就业率,过早地启动了就业工作,并将企业引人学校进行现场招聘,整个就业招聘达半年之久,对教学影响较大。因此,有必要对机电一体化专业的人才培养方案和教学模式进行更深人的探索,建立更为科学合理的培养模式。
一、机电一体化人才培养模式思考
随着社会和高等教育发展步伐的加快,我国高等教育也有精英教育阶段进入了大众教育阶段,社会对人才的需求呈现多样化特征,尤其是在机电一体化专业对既有扎实理论基础又有较强实践动手能力的应用型人才需求更为迫切,而大多高职院校培养模式还是建立在精英教育人才培养模式的基础上,这就很难适应当今社会的发展和市场的人才需求愿望,甚至出现了大学生一毕业就失业的尴尬局面,结合机电一体化专业的特点,发现成功的人才培养模式的根本点在于是否能脚踏实地,是否能在教育的基础上综合协调国家、用人单位、学生和学校四方的利益,是否切实可行。
二、机电一体化人才培养模式要求
高职院校学生的学科基础较差,心理素质、人文综合素质等都参差不齐,人才培养模式的构建应结合学生特点和专业要求进行,机电一体化专业人才培养应重视实践,强化应用,凸显技能,培养应用型技能人才,具体要求:(一)要让学生掌握好基础理论知识,广度上知识面要宽,深度上知识要扎实。(二)改革教学模式提高实践教学的比例,充分体现“以学生为主体,以能力培养为中心”的教育的宗旨。(三)加强实训基地的建设,改革实训教育模式,使技能训练和技能证书有机结合。(四)加强校企合作,要求教育能面向市场,立足就业,培养“就业心态好,动手能力强,上岗适应快”的学生。
三、机电一体化人才培养模式探索
(一)知识结构构建
高职院校机电一体化专业培养工作在第一线的技术人才,这就要求学生动手能力要强,解决现场时间问题的能力要具备,这就要求知识结构的重心应在基础知识上,基本原理上,加强基础知识的学习是应对多变环境的一个重要策略,基础知识是本源性的知识,学生掌握了基础知识才能举一反三,因此机电一体化专业人才培养要重基础,兼顾专业,二者合理安排,相辅相成,并能在实践转化为学生的能力。
(二)能力结构的构建
能力是指保证一个人能顺利进行实际活动的稳固心理特征的综合。机电一体化专业应用型人才的能力应该包括学习知识的能力、运用知识的能力、创新能力和职业能力。高职院校学生知识基础不高,心理素质尚未成熟,自控能力较差,因此在能力培养中应以教师主导为主,想法设法激发学生学习的兴趣,提高学生学习的主动性、能动性。课程设置以学生为中心体现实用,运用实验、实训、实践等手段让学生自己动手将所学知识进行验证、讨论、理解,并能运用所学知识分析、解决在此过程中出现的问题,从而真正达到学以致用的目的。同时机电一体化专业所涉及的设备、产品更新换代比较快,这就需要学生具备一定的创新能力,而此能力的培养应注重学生自信心的培养和个性的发展,让学生扬长避短,为了能使学生在毕业上岗后能尽快得到企业的认可,职业能力的培养也必不可缺,开设就业、职业类课程应作为人才培养基本内容和必要补充。
(三)师资队伍的构建
人才的培养不仅要求学校校舍、教学设备、设施等硬件不断更新,而且还要求教师教育观念、教学方法,专业知识不断更新,尤其是机电一体化专业对教师实践能力和实践经验有较高的要求,以教师为主导的高职教育,教师显得尤为重要,也是人才培养不可或缺的基础,因此实施“双师型”工程,制订相应的“双师型”目标计划,构建合理的师资队伍人才培养的重要一环。
结束语
当今产品科技含量愈来愈高,机械电子产品越来越多的改变着我们的生活,社会的发展,科技的进步,对机电一体化人才的需求也在增加,要求变的更高,传统的人才培养模式已经不能顺应潮流,机电一体化专业人才培养模式的改革应该朝着培养复合型、应用型、实践型人才的目标进行。这样才能更好地适应企业与社会对人才的需求要求。
参考文献:
[1]王怀奥,徐智跃.机电一体化专业人才培养方向的探讨[J].浙江工商职业技术学院学报,2007(03).
[2]刘涛.机电一体化专业课程体系改革与学生能力培养的关系[J].现代企业育,2008(02).
关键词:机电一体化技术;智能制造;应用
对于我国的工业发展来说,机电一体化技术发挥着十分重要的作用。该项技术有着较强的综合性,其结合了电子、计算机、机械与信息技术中的一系列优势,对生产设备进行了有机组合,再通过信息化设备对生产设备实施控制,使工业生产效率得到了很大程度的提升。而将机电一体化应用在智能制造当中也是未来智能制造发展的主要方向,在进行智能制造时强化对机电一体化的应用水平能够进一步提高企业生产力、产品质量以及产品科技含量,有着十分关键的意义。
1机电一体化技术概述
机电一体化技术对于我国的生产、加工技术的研发与创新来说,发挥着不可替代的作用。在应用机电一体化技术时,能够缓解由于人工操作所带来的一系列问题,同时在进行技术参数、技术功能等变更的过程中,可以依照科学的路线以及方式来进行完善,进而推动我国机械制造的发展。(1)在应用机电一体化技术进行机械制造时,不仅能够满足机械制造的基础框架,还能够结合不同企业的需求以及模式,对技术方案进行完善。比如,对于日常用品的加工与生产来说,应用机电一体化技术可以让设备自动运行,特别是对于一些需要加急生产的产品,通过机电一体化技术能够在进行参数调整是使设备保持在可承受范围之内,缓解了由于极端生产对设备形成的压力,不仅有效减少了设备损耗,还能够充分发挥机电一体化技术的功能,进而实现稳定、顺利的生产。(2)机电一体化的操作难度较低。现阶段,大部分技术模式都是朝着“傻瓜式技术”的方向发展,这样能够保证技术人员在执行时,能够更好地按照相关规范与标准进行操作。这对于今后的产品优化与技术创新都可以带来更大的帮助,机电一体化本身的发展趋势也会更加明确。当前,机电一体化技术可以与大部分产业进行结合。
2智能制造概述
随着我国科技水平的不断提升,智能制造技术的发展取得了很大进步,以现阶段的社会发展角度来看,智能制造一般包括智能制造技术和及智能制造系统。智能制造技术一般是指技术人员通过计算机模拟系统来对某一系统进行分析与决策,能够节省大量的时间以及人力,研究人员利用计算机系统就能够进行充分的分析,同时确保了研发的可靠性与生产的时效性。智能制造系统也就是一种人机一体化智能系统,其主要是由人类专家以及智能机器人自称。在应用智能制造系统时,主要利用计算机来进行,通过人类专家对智能活动的分析与构思来代替制造工程中的人力与脑力活动。智能制造系统是智能制造技术的延伸,是集网络化、自动化技术于一体的制造系统,使整个子系统实现智能化运转。
3机电一体化技术在智能制造中的应用
3.1传感技术的应用
在智能制造当中应用机电一体化技术是非常重要的,同时机电一体化技术可以为智能制造提供更广阔的发展前景,在各个方面都能够有针对性的进行改善。而在机电一体化当中,传感技术占据着十分关键的位置,同时传感技术有着非常明显的优势,那就是有着极强的精确性以及灵敏性。在应用传感技术时,可以有效避免外界其他信号的干扰,同时能够进一步的提升智能生产水平。而普通传感器与之相比,所发挥的效果并不理想,同时在应用的过程中还一定要建立相互匹配的传感器网络系统,这有这样才能够进行信息的对接与传输。但是通过传感技术,就能够直接和智能制造进行融合,以此来降低设计的难度以及标准,并且还能够为企业节约更多的成本。
3.2在数控领域中的应用
对于数控领域的机电一体化技术操作来说,其步骤是相对复杂的,对于操作中的一些细节要求也更加严格。如果在数控领域中应用机电一体化技术的过程中工作人员不重视流程与细节,就会使其中的智能制造过程出现事故,使得设备产生一系列故障,严重的还会为企业带来极大的经济损失。因此,对于数控领域来说,在应用机电一体化技术时,企业一定要将操作人员的培训工作做到位,进而加强操作人员的素质水平与专业能力,同时对机电一体化技术予以相应的重视。可以结合相应的惩罚机制,如果由于自身的操作失误或者马虎而造成了问题与设备故障,需要有操作人员承担,根据问题的大小来进行相应的处罚,进而提高工作人员的工作注意力,降低设备故障的发生率。
3.3自动生产控制的应用
在进行自动生产控制的过程中,企业在进行产品生产时,通常会出现由于人为因素影响而导致的产品精度以及质量不达标的情况。而通过对机电一体化技术的应用,能够对生产活动进行现代化的控制干涉,以此来推动产品产生实现自动化以及智能化,提高工作效率。而在进行产品生产的过程中一旦发生了问题,就会借助自动生产控制来实施干预,来保证产生工作技术步入正轨。现阶段,应用自动生产控制较为普遍的行业主要有香烟、饮料生产等,由于这类产品生产有着重复性强、生产力大的特点,同时对于产品品质的要求较高,因此通过自动生产控制能够在确保产品质量的基础上进行大量生产。另一方面,对于智能制造中机电一体化技术应用的研究文章发现,自动生产过程的跟踪控制系统属于一种新进的自动生产控制系统,其在应用的过程中能够对产品生产过程进行合理的控制,对相关的信息进行整理与分析,保障产品生产过程中能够按照这些参数进行规范、标准的自动化作业,保证产品生长的效率以及质量,进而推动相关企业经济效益的提升。
4结束语
综上所述,在工业生产行业的发展过程当中,智能制造发挥着十分重要的作用。智能制造可以进行工业生产的自动化、智能化管理,以此来提高生产效益及产品质量,进而提高了企业的经济效益和社会效益。而对于智能制造来说,应用机电一体化技术也是非常有必要的,机电一体化技术水平会对智能制造的功能有着很大影响。因此,有关企业一定要对相关工作予以重视,进而为智能制造今后的发展打下坚实的基础。
参考文献
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[2]董新.对智能制造中机电一体化技术应用的几点探讨[J].产业科技创新,2020,2(08):65-66.
关键词:机电一体化;概念;现状;发展趋势
一、机电一体化的概念与由来
人类进入了一个新的世纪──21世纪。回顾过去的20世纪,人类的经济和科学技术发展成果超过了过去所有世纪的总和。传统的学科正在脱胎换骨,新的学科不断问世,技术的融合程度比任何一次技术革命都高。机电一体化技术产生于这一背景之下,自然符合科技发展的规律,也是机械学科发展的必然结果。“机电一体化”这一技术术语最初来源于日本学术界,他们根据英文的Mechanics(机械学)和Electronics(电子学)两词,组合出Mechantronics一词,日文谐音记作“夕力卜口二少又”,其表意汉字为“机电一体化”,Mechantronics一词从学科角度可以翻译为“机械电子学”,我国科技界也经常直接使用“机电一体化”作为汉语的表达词汇。
一般认为,机电一体化是以机械学、电子学和信息科学为主的多门技术学科在机电产品发展过程中相互交叉、相互渗透而形成的一门新兴边缘性技术学科。这里面包含了三重含义:首先,机电一体化是机械学、电子学与信息科学等学科相互融合而形成的学科。其次,机电一体化是一个发展中的概念,早期的机电一体化就像其字面所表述的那样,主要强调机械与电子的结合,即将电子技术“溶入”到机械技术中而形成新的技术与产品。随着机电一体化技术的发展,以计算机技术、通信技术和控制技术为特征的信息技术“渗透”到机械技术中,丰富了机电一体化的含义,现代的机电一体化不仅仅指机械、电子与信息技术的结合,还包括光(光学)机电一体化、机电气(气压)一体化、机电液(液压)一体化、机电仪(仪器仪表)一体化等;最后,机电一体化表达了技术之间相互结合的学术思想,强调各种技术在机电产品中的相互协调,以达到系统总体最优。换句话说,机电一体化是多种技术学科有机结合的产物,而不是它们的简单叠加。
二、机电一体化的发展现状
与其它科学技术一样,机电一体化技术的发展也经历了一个较长期的过程。有学者将这一过程划分为萌芽阶段、快速发展阶段和智能化阶段三个阶段,这种划分方法真实客观地反映了机电一体化技术的发展历程。
“萌芽阶段”指20世纪60年代以前的时期。在这一时期,人们在机械产品的设计与制造过程中总是自觉或不自觉地应用电子技术的初步成果来改善机械产品的性能,特别是在第二次世界大战期间,战争刺激了机械产品与电子技术的结合,出现了许多性能优良的军事用途的机电产品。这些机电结合的军用技术在战后转为民用,对战后经济的恢复和技术的进步起到了积极的作用。那时研制和开发从总体上看还处于自发状态。由于当时电子技术的发展尚未达到一定水平,机械技术与电子技术的结合还不可能广泛和深入发展,已经开发的产品也无法大量推广。
20世纪70年代到80年代为第二阶段,称之为“快速发展阶段”。在这一时期,人们自觉地、主动地利用3C技术的成果创造新的机电一体化产品,3C技术的发展,为机电一体化的发展奠定了技术基础。大规模、超大规模集成电路和微型计算机的迅猛发展,为机电一体化的发展提供了充分的物质基础。这个时期的特点是:①mechatronics一词首先在日本被普遍接受,大约到20世纪80年代末期在世界范围内得到比较广泛的承认;②机电一体化技术和产品得到了极大发展;③各国均开始对机电一体化技术和产品给以很大的关注和支持。
从20世纪90年代开始的第三阶段,称之为“智能化阶段”。在这一阶段,机电一体化技术向智能化方向迈进,其主要标志是光学、通信技术等领域进入机电一体化,同时,由于人工智能技术、神经网络技术及光纤技术等领域取得的巨大进步,为机电一体化技术开辟了发展的广阔天地。这些研究,将促使机电一体化进一步建立完整的基础和逐渐形成完整的科学体系。
我国是从20世纪80年代初才开始在这方面研究和应用。国务院成立了机电一体化领导小组并将该技术列为“863计划”中。在制定“九五”规划和2010年发展纲要时充分考虑了国际上关于机电一体化技术的发展动向和由此可能带来的影响。许多大专院校、研究机构及一些大中型企业对这一技术的发展及应用做了大量的工作,并取得了一定成果,但与日本等先进国家相比仍有相当差距。
三、机电一体化的发展趋势
随着计算机技术的迅猛发展和广泛应用,机电一体化技术获得前所未有的发展,成为一门综合计算机与信息技术、自动控制技术、传感检测技术、伺服传动技术和机械技术等交叉的系统技术,目前正向光机电一体化技术(Opto-mechatronics)(Opto-mechatronics)(Opto-mechatronics)方向发展,应用范围愈来愈广。
机电一体化技术具体包括以下内容:
(1)机械技术机械技术是机电一体化的基础,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。
(2)计算机与信息技术
其中信息交换、存取、运算、判断与决策、人工智能技术、专家系统技术、神经网络技术均属于计算机信息处理技术。
(3)系统技术
系统技术即以整体的概念组织应用各种相关技术,从全局角度和系统目标出发,将总体分解成相互关联的若干功能单元,接口技术是系统技术中一个重要方面,它是实现系统各部分有机连接的保证。
(4)自动控制技术
其范围很广,在控制理论指导下,进行系统设计,设计后的系统仿真,现场调试,控制技术包括如高精度定位控制、速度控制、自适应控制、自诊断校正、补偿、再现、检索等。
(5)传感检测技术
传感检测技术是系统的感受器官,是实现自动控制、自动调节的关键环节。其功能越强,系统的自动化程序就越高。现代工程要求传感器能快速、精确地获取信息并能经受严酷环境的考验,它是机电一体化系统达到高水平的保证。
(6)伺服传动技术包括电动、气动、液压等各种类型的传动装置,伺服系统是实现电信号到机械动作的转换装置与部件、对系统的动态性能、控制质量和功能有决定性的影响。
四、结语
综上所述,机电一体化的出现不是孤立的,它是许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。当然,与机电一体化相关的技术还有很多,并且随着科学技术的发展,各种技术相互融合的趋势将越来越明显,机电一体化技术的广阔发展前景也将越来越光明。
参考文献:
[1]李建勇.机电一体化技术.北京:科学出版社,2004.
[2]潘忠堂.浅析传感器技术是机电一体化的一项关键技术.机械电子工程,1998(1):13-17,39
[3]冯正进.机电一体化技术进展.工业工程,2000(1):1-4
【关键词】机电产品;一体化设计;计算机辅助技术
机电一体化技术是建立在机械技术、微电子技术、计算机信息技术、自动控制技术、传感技术、电子技术和伺服驱动技术等现代高新技术群体基础上的一种高新技术。它突出的特点是将机械产品中融入了过去所没有的新技术,将电子元件信息处理及自动控制功能整合到机械设备中,因此得到了一种在过去依靠单一技术无法实现的效果。
一、机电一体化工程
机电一体化设计要突出以下特点。在设计产品时,只依赖一种技术无法实现的情况下,要进行电子与机械技术有机的结合开展设计,在设计产品中实现了机电一体化时要对技术方案开展评估,在电子元件与机械设备匹配的情况下,选择最优的技术方案。
机电产品的性能必须通过机电配合才能实现这两种技术相互联系、相互补充。只依靠电子元件或者泪L械装置无法完成,要考虑机械装置和电子元件控制,即软、硬件相互结合,才能实现多种技术共存。另外,在设计产品的同时要考虑产品成本、可靠性、精度、市场需求情况等要求。
机电一体化的设计通常要经过开发设计阶段和适应性设计阶段等。开发设计是在没有任何参照的情况下开发设计产品,并满足性能要求,设计人员要有丰富的想象力和扎实的理论基础及市场经验。适应性设计阶段,对原有的产品设计,进行修改,完善功能和局部改进,使开发设计产品的性能、功能有所提高。另外,通过改变外型尺寸、速度、精度等参数来增加产品性能比,来满足用户的需要。在进行机电一体化设计时要充分利用计算机技术,如用Auto cad程序设计及借助计算,分析、模拟、优化等设计方案,来提高产品设计的效率及精度。在设计时要充分考虑产品的用途、性能、成本等因素,要设计出经济实用、可靠、技术新、消耗少的产品来满足市场需求。
二、机电一体化设计探讨
机电由于专业上的差异,因此在设计方法上有很大的不同。传统的机械设计往往是在前人的经验基础上,着重于形象思维。因而较多的工作是在图纸的设计上,并力求在图纸设计阶段不断论证完善。而电路设计建立在实验的基础上,组成线路的元器件比较规格化、标准化、并且在一个电路板上换几个元器件比较容易。决不象机械改变其中的零部件周期长、浪费大。因此机电设计有一定的灵活性,电设计更注重的是逻辑思维。
由于机电之间的差异,所以在现代科技迅猛发展的今天,特别是机电一体化产品的研制,传统的方法是很难适应的。因此讨论机电一体化设计方法有一定的现实意义。
1、相似物理模型
电子学、机械学都是建立在物理学的基础上,而纵观自然科学的发展过程两者之间有血缘关系。早期的力学研究推动了电路理论研究,电子学的许多概念都残留有机械学的痕迹。如MKB机械振动系统可以模拟成为LCR电路系统。此外旋转运动系统、热传导系统、液压系统等基本上也都能摸拟成LCR电路系统、其状态方程一致。所以对于机电一体化模型,我们可以据此相似原理把一个电系统或一个机系统均抽象成一个物理系统处理,这对实体系统的分析非常简便。再用状态变量法抽象出数学模型即状态变量方程。然后再借助于计算机分析、计算、处理或直接控制。
2、系统寻优原则
机电一体化的核心是如何融为一体因此机电一体化设计应从整体上研究,其总体指标、功能应力求以最简单的手法实现复杂的功能。亦即要从系统角度优化使机电有机结合到恰到好处。作为一门学科,二个单一技术有时也许是很平常的,但多种这样的技术的融合,往往会导致惊人的结果。如美国阿波罗登月计划,没有一项突破性技术,却是一项卓越的成功的系统工程。所以系统总体设计之初,总的功能指标的实现途径、保证方法的寻优是机电一体化设计的关键。机电一体化系统设计应把
3、相似简图分析法
无论是电路设计还是机械设计其主要表达形式都是工程图纸。分析两者之间的异同,显然电路注重功能分析,机械更注重结构分析。电路主要原理上亦即逻辑上能走通.参数的修改调整方便灵活。尤其是集成电路的发展更加明显。而机械是在形象思维的基础上大量结构的组合,修改比较麻烦。显然电路的这种两单符号的表达与功能分析法是比较有利的。其原因是其标准化工作好。如元器件都有一定的规范。尤其集成电路的发展使电路浓缩,使电路模块化,更利于设计与分析。而机械除了紧固件及其中某些液压与气动元件外,大都只是设计上的标准化。即便是其中的液压与气动元件也没形成系列化。因此笔者认为研究机电一体化设计方法有必要在逐渐促使机械部件标堆化的基础上创立一种类似电路元器件或液气元件的相似简图。这样便能简洁明了的表达机电一体化系统方案,易分析,修改,便于优化设计。
三、结束语
机电一体化技术和产品将是今后技术装备中十分重要的部分,微电子技术的突飞猛进带来了不少奇迹,但是这一新技术潜在的最大成就,将是机械技术与微电子技术的融合。从总体水平上看,我国机电产品设计、制造、测试水平与先进工业国家相比还有相当大的差距。尤其是产品的设计工作已成为整个生产体系中的薄弱环节,远远不能适应产品结构的改变、产品更新换代的周期缩短以及产品竞争加剧的趋势,许多技术密集型的机电产品难参与国际竞争。国外专家们曾预言,到了八十年代中期以后,若企业仍不在计算机辅助技术系统领域投资,则到了九十年代以后其产品将会完全丧失竞争能力。所以,我们必须充分利用对外开放的有利条件,引进国外先进技术,加速我国计算机辅助技术的发展,促进机电产品设计一体化技术的应用。
【参考文献】