2022年机电一体化技术应用与发展前景.docx
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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 盐城生物工程高等职业技术学校机化电一体题目: 机电一体化技术的应用与进展前景姓 名:朱成龙指导老师:李辉年 06月 07日2022摘要 : 机电一体化是一种复合技术, 是机械技术与微电子技术、信息技术相互渗透的产物 , 是机电工业进展的必定趋势;文章简述了机电一体化技术的基本结构组成和主要应用领域 , 并指出其进展趋势;关键词 : 机械工业;机电一体化;数控;模块化名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 49 页精选学习资料 - - - - - - - - - 现代科学技术的进展极大地推动了不同学科的交叉与渗透 ,引起了工程领域
2、的技术改造与革命;在机械工程领域 , 由于微电子技术和运算机技术的快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、生产方式及治理体系发生了庞大变化, 使工业生产由“ 机械电气化” 迈入了“ 机电一体化” 为特点的进展阶段;一、机电一体化的核心技术名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 49 页精选学习资料 - - - - - - - - - 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 ,为加速推动机电一体化的进展 , 必需从以下几方面着手; 一 机械本体技术机械本体必需从改
3、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 料;只有机械本体减轻了重量, 仍应考虑利用非金属复合材 , 才有可能实现驱动系统的小型化 , 进而在掌握方面改善快速响应特性, 削减能量消耗,提高效率; 二 传感技术传感器的问题集中在提高牢靠性、灵敏度和精确度方面 ,提高牢靠性与防干扰有着直接的关系;为了防止电干扰 ,目前有采纳光纤电缆传感器的趋势;对外部信息传感器来说 ,目前主要进展非接触型检测技术; 三 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 特殊是微型运算机 的普及应用紧密相连;为进一步进展机电一体化 ,
4、必需提高信息处理设备的牢靠性, 包括模 / 数转换名师归纳总结 设备的牢靠性和分时处理的输入输出的牢靠性, 进而提高第 3 页,共 49 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 处理速度 , 并解决抗干扰及标准化问题; 四 驱动技术电机作为驱动机构已被广泛采纳, 但在快速响应和效率等方面仍存在一些问题;目前 , 正在积极进展内部装有编码器的电机以及掌握专用组件 驱动单元; 五 接口技术- 传感器 - 电机三位一体的伺服为了与运算机进行通信 , 必需使数据传递的格式标准化、规格化;接口采纳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
5、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 维以及光藕器的大容量化、小型化、标准化等问题; 六 软件技术 软件与硬件必需和谐一样地进展;为了削减软件的研制成本, 提高生产修理的效率, 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;一、机电一体化的核心技术1. 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,满意减小重 量、缩小体积、提高精度、提高刚度及改善性能要求;名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 49 页精
6、选学习资料 - - - - - - - - - 2. 运算机与信息技术:其中信息交换、存取、运算、判定 与决策、人工智能技术、专家系统技术、神经网络技术均 属于运算机信息处理技术;3. 系统技术:即以整体概念组织应用各种相关技术,从全 局角度和系统目标动身,将总体分解成相互关联的如干功 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;4. 自动掌握技术:其范畴很广,在掌握理论指导下,进行 系统设计,设计后的系统仿真,现场调试,掌握技术包括 如高精度定位掌握、速度掌握、自适应掌握、自诊断校 正、补偿、再现、检索等;5. 传感检测技术:是系统的感受器官,是实现自动掌握、
7、自动调剂的关键环节;其功能越强,系统的自动化程序就 越高;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、掌握质量和功能有打算性的影名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 49 页精选学习资料 - - - - - - - - - 响;二、机电一体化技术的主要应用领域 一 数控机床数控机床及相应的数控技术经过40年的进展 , 在结构、功能、操作和掌握精度上都有快速提高 , 详细表现在 : 1、总线式、模块化、紧凑型的结构 总线的体系结构;, 即采纳多 c pu 、多主2、开放性设计 , 即硬件体系
8、结构和功能模块具有层次性、兼容性、符合接口标准 益;, 能最大限度地提高用户的使用效3、w o p 技术和智能化;系统能供应面对车间的编程技术和实现二、三维加工过程的动态仿真 模糊掌握等智能机制;, 并引入在线诊断、4、大容量储备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 c n c 系统的掌握功能;5、能实现多过程、多通道掌握, 即具有一台机床同时完成多个独立加工任务或掌握多台和多种机床的才能 , 并将刀具破旧检测、物料搬运、机械手等掌握都集成到系统中去;6、系统的多级网络功能, 加强了系统组合及构成复杂加工名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 4
9、9 页精选学习资料 - - - - - - - - - 系统的才能;7、以单板、单片机作为掌握机 结构紧凑的数控装置;, 加上专用芯片及模板组成 二 运算机集成制造系统cimsc im s的实现不是现有各分散系统的简洁组合, 而是全局动态最优综合;它打破原有部门之间的界线 , 以制造为基干来掌握“ 物流” 和“ 信息流”, 实现从经营决策、产品开发、生产预备、生产实验到生产经营治理的有机结合;企业集成度的提高可以使各种生产要素之间的配置得到更好的优化 的潜力可以得到更大的发挥;, 各种生产要素 三 柔性制造系统 fms 柔性制造系统是运算机化的制造 系统 , 主要由运算机、数控机床、机器人、料
10、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、按量地依据装配部门的要求, 生产其才能范畴内的任何工件, 特殊适于多品种、中小批量、设计更换频繁的离散零 件的批量生产; 四 工业机器人第1代机器人亦称示教再现机器人, 它们只能依据示教进行重复运动 , 对工作环境和作业对象的变化缺乏适应性和灵活性;第 2代机器人带有各种先进的传感元件, 能猎取作业名师归纳总结 环境和操作对象的简洁信息, 通过运算机处理、分析, 做出第 7 页,共 49 页肯定的判定 , 对动作进行反馈掌握, 表现出低级智能, 已开- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 始走向有用
11、化;第3代机器人即智能机器人, 具有多种感知功能 , 可进行复杂的规律思维、判定和决策 独立行动 , 与第 5代运算机关系亲密;三、机电一体化技术的进展前景, 在作业环境中纵观国内外机电一体化的进呈现状和高新技术的进展动向 ,机电一体化将朝着以下几个方向进展; 一 智能化智能化是机电一体化与传统机械自动化的主要区分之一 ,也是 21世纪机电一体化的进展方向;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掌握算法制造了条件, 有力地推动着机电一体化产品向智能化方向进展;智能机电一体化产品可以模拟 人类智能 , 具有某种程度的判定推理、规律思维和自主决 策才能 ,
12、 从而取代制造工程中人的部分脑力劳动; 二 系统化 系统化的表现特点之一就是系统体系结构进一步采纳开放式和模式化的总线结构;系统可以敏捷组态, 进行任意的剪裁和组合 , 同时寻求实现多子系统和谐掌握和综合治理表现特点之二是通信功能大大加强, 一般除 r s232 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 正逐步被采纳;将来的机电一体化更加留意产品与人的关系, 如何给予机电一体化产品以人的智能、情感、人性显名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 49 页精选学习资料 - - - - - - - - - 得越来越重要;机电一体化产品仍可依据一些生物体优良的构造讨
13、论某种新型机体 展; 三 微型化, 使其向着生物系统化方向发微型机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进展方向;国外称微电子机械系统的几何尺寸一般不超过1cm 3, 并正向微M、纳 M级方向进展;由于微机电一体化系统具有体积小、耗能小、运动敏捷等特点 的空间并易于进行精细操作, 可进入一般机械无法进入 , 故在生物医学、航空航天、信息技术、工农业乃至国防等领域 , 都有宽阔的应用前景;目前 , 利用半导体器件制造过程中的蚀刻技术 , 在试验室中已制造出亚微 M级的机械元件; 四 模块化模块化也是机电一体化产品的一个进展趋势, 是一项重要而艰难的工
14、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快速开发新产品 ,同时也可以不断扩大生产规模; 五 网络化名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 49 页精选学习资料 - - - - - - - - - 网络技术的飞速进展对机电一体化有重大影响 , 使其朝着网络化方向进展;机电一体化产品的种类很多 , 面对网络的方式也不同;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
15、掌握的终端设备本身就是 机电一体化产品; 六 绿色化 工业的发达使人们物质丰富、生活舒服的同时也使资源减少, 生态环境受到严峻污染, 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、使用到报废处理的整个生命周期中, 对生态环境无危害或危害微小 , 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连续进展模式;综上所述 , 机电一体化是众多科学技术进展的结晶 , 是社会 生产力进展到肯定阶段的必定要求;它促使机械工业发生 战略性的变革 , 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
16、力进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创新领域、进展与振兴机械工业的必由之路;二、机电一体化的进展进程1. 数控机床问世:自从1952年美国第 1台数控铣床问世至名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 49 页精选学习资料 - - - - - - - - - 今已 50个年头;我国数控机床制造业在80岁月曾有过高速进展阶段,特殊是在 1999年后,国家向国防工业及关键民用工业部门投入大量技改资金,使数控设备制造市场一派富强;2. 微电子技术的进展:我国的集成电路产业起步于 1965年,经过 30多年进展,已初步形成包括设
17、计、制造、包装业共同进展的产业结构;3. 可编程序掌握器(PLC)的应用于工业:上世纪60岁月后期,美国汽车制造业开发一种 Modular DigitalController(MODICON)取代继电掌握盘;MODICON是世界上第一种投入商业生产的 PLC.70岁月是PLC崛起,并第一在汽车工业获得大量应用;80岁月是它走向成熟,全面采纳微电子及微处理器技术;90岁月又开始了 PLC的第三个进展时期;90岁月后期进入了第四阶段;其特点是:在保留 PLC功能的前提下,采纳面对现场总线网络的体系结构,采纳开放的通信接口,如以太网、高速串口;采纳各种相关的国际工业标准和一系列的事实上的标准;从而使
18、PLC和 DCS这些原先处于不同硬件平台的系统,正随着运算技术、通信技术和编程技术的进展,趋向于建立同一硬件平台,运用同一个操作系统、同一个名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页,共 49 页精选学习资料 - - - - - - - - - 编程系统,执行不同的DCS和 PLC功能;这就是真正意义上的 EIC 三电一体化;4. 激光技术、模糊技术、信息技术等新技术的显现:以激 光技术为首的光电子技术是将来信息技术进展的关键技 术,它集中了固体物理、波导光学、材料科学、微细加工 和半导体科学技术的科研成就,成为电子技术与光子技术 自然结合与扩展、具有猛烈应用背景的新兴交叉学科,对
19、于国家经济、科技和国防都具有重要的战略意义;三、机电一体化向智能化迈进20世纪 90岁月后期,各主要发达国家开头了机电一体化技 术向智能化方向迈进的新阶段;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 露头角,显现了光机电一体化和微机电一体化等新支;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进展趋势都进行了深化研 究;同时,由于人工智能技术、神经网络技术及光纤技术 等领域取得的庞大进步,为机电一体化技术开创了进展的 宽阔天地,也为产业化进展供应了坚实的基础;将来机电 一体化的主要进展方向有:名师归纳总结 - - - - - -
20、 -第 12 页,共 49 页精选学习资料 - - - - - - - - - 1. 智能化:是 21世纪机电一体化技术进展的一个重要进展 方向,是在掌握理论的基础上,吸取人工智能、运筹学、运算机科学、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,使它具有判定推理、逻 辑思维、自主决策等才能,以求得到更高的掌握目标;2. 网络化: 20世纪 90岁月,运算机技术等的突出成就是网 络技术;机电一体化新产品一旦研制出来,只要其功能独 到,质量牢靠,很快就会畅销全球;因此,机电一体化产 品无疑将朝着网络化方向进展;3. 微型化:兴起于20世纪 80岁月末,指的是机电一体化向微
21、型机器和微观领域进展的趋势;国外称其为微电子机械系统( MEMS),泛指几何尺寸不超过1立方厘 M的机电一体化产品,并向微 M、纳 M级进展;微机电一体化产品体 积小、耗能少、运动敏捷,在生物医疗、军事、信息等方 面具有不行比拟的优势;4. 绿色化: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;绿色产品在其设计、制造、使用和销毁的生命过程中,符合特定的环境爱护和 人类健康的要求,对生态环境无害或危害极少,资源利用名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页,共 49 页精选学习资料 - - - - - - - - - 率极高;设计绿色的机电一体化产品,具有远
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- 2022 机电 一体化 技术 应用 发展前景
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