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关键词: 机电一体化;应用现状;发展趋势
中图分类号:TH-39 文献标识码:A 文章编号:
近些年来,我国的计算机技术和微电子技术得到了长足的发展。在此基础上,这些技术被广泛应用到了机械工业领域,形成了机电一体化,不仅对机械工业的产品功能、构成和技术结构产生了重要影响,而且也给机械工业的生产方式及管理体系带来了巨大变化,使工业生产从“机械电气化”时代迈入了“机电一体化”阶段。在人们生活的各个领域已得到广泛的应用,不仅深刻影响着机电一体化的发展趋势,而且深刻地影响着全球的科技、经济、社会和军事的发展,并以蓬勃的生机向前发展[1,2]。
1 机电一体化概述
机电一体化的概念最早是1960年代末由日本安川电气公司提出,是将机械和电子技术集成结合起来所构成的系统的总称。作为一门新型学科,机电一体化已经建立起了一套自身的体系,并且随着科技的进步不断得到充实和更新。机电一体化的基本特征表现在:它从系统的视角出发,成功将微电子技术、机械技术、自动控制技术、信息技术、计算机技术、传感测控技术及电力电子技术的应用有机结合起来。作为一种系统工程技术,机电一体化通过对各功能单元进行合理布局与配置,使这些功能的高质量、高可靠性、低能耗价值得到了充分的体现,实现了优化系统的目的。一个所谓的机电一体化产品或机电一体化系统就由此产生。所以,“机电一体化”涵盖“技术”和“产品”两个方面[3]。需要特别指出的是,机电一体化技术并不是微电子技术、机械技术等新技术的简单拼凑,而是将以上技术群进行有机融合的综合技术。正是这一点,使机电一体化在概念上与机械电气化相区别。从发展历程看,尽管从纯技术发展到机械电气化,但这样的机械工程技术仍属传统机械。进入到机电一体化阶段后,其中的微电子装置不仅具有了和某些机械部件一样的功能,而且还具备了诸如自动处理信息、自动检测、自动调节与控制等许多新的功能。形象地说,机电一体化产品不仅可以替代人力去完成许多机械劳动,实现人手和肢体的延伸,而且还拥有了智能化特征,实现了感官与头脑的延伸。这一点也在功能上将机电一体化与机械电气化区别开。这个定义强调它将扮演越来越重要的角色机电整合。它在复杂的非线性上下文包括电脑和数字信号处理器(dsp),它存储和处理信息、通讯和互联网,这发送信息,以及各种计算机辅助设计(CAD)软件[4]。
2 国内机电一体化技术应用现状
当前我国正处于市场经济的发展阶段,尽管较之以往我们的机电产品出口取得了显著的成绩,但是仍然不能忽视存在的问题。正确对待机遇和挑战,思考并解决当前存在的问题无疑会有助于提高我国机电技术产品的水平和性能,对于完善我们的市场经济制度也大有裨益。从促进产业结构调整,推动完整的机电一体产业形成的角度看,我们的机电一体化面临以下两点任务:其一,要进一步推动传统工业技术升级,实现节能高效,这就需要对传统产业进行微电子技术改造。其二,大张旗鼓地开发自动化、数字化、智能化机电产品,促进产品的更新换代[5,6]。
首先,在技术政策上,要对能耗高、效率低下、不符合环保标准的传统产业进行限制,加快对落后产品的淘汰。同时,要鼓励对传统产业实施机电一体化技术改造。
其次,我国机电一体化产业覆盖面广,发展迅速,而我们的财力、人力和物力是有限的,产业的规划和发展不可能面面俱到,所以我们应建立机电一体化行业“协会”性质的统管合作机构,并赋予其职能,既有利于深入的行业调查,指导行业布点布局的调整,发展重点项目,又有助于制定出纵览全局的“机电一体化”发展计划和战略规划,以避免开发上重复、生产上撞车。
再次,通过“协会”的有效组织和广泛宣传,一来可以建立行业信息平台,及时分享更多的行业内部信息,二来可以增加产业在社会上的认知,使行业内外都重视和支持“机电一体化”的发展,既可以吸引外商到我国投资发展“机电一体化”的眼球,又可以更加方便合理调配资源。同时,尽管人民币升值短期内会减缓我国机电产品出口,但对技术贸易来讲,却可以利用此时的时机,大量引进相关产业的先进技术,反哺自身加工业,提高企业的利润空间。作为世界上最大的发展中国家,大力发展机电一体化技术,用微电子技术改造传统产业,开发数字化、智能化机电产品,既是振兴我国传统机电工业的新鲜血液和源动力,也是一条促使机电行业产业、产品结构调整日益完善的捷径[7,8]。
3 机电一体化技术发展趋势
Microelectro-mechanical系统(MEMS)一直是一个近年来热门研究领域。它也是一个快速增长的行业,它们的大小已经超过100亿美元,数以百万计的MEMS一直在等产品汽车安全气囊和喷墨打印机。MEMS技术已经应用到开发微型光学开关来处理高卷数据和话音通信的通信。MEMS本身是一个机电一体化极好的例子。作为另一个措施,表示的重要性小型化、美国政府投资270美元在2000年在国家纳米技术倡议关于人口统计学的改变,ASME报告中,“人口统计学是第二强大的力量改变世界的经济和社会。在未来40年,世界人口预计将将增长50%左右。婴儿潮一代将进入高级成熟度然后年老。“然后,报告触动了几个具体的方面包括欧洲和日本人口迅速老龄化趋势。虽然报告中没有讨论ASME,这种趋势将激励机电朝着人性化方向发展,如护理机器人的研发被称为人类友好的机电一体化。美国机械工程师协会(ASME)最近发表了一份报告,题为《机械工程在21世纪的发展趋势》,其内容主要介绍了从20世纪到21世纪机电一体化的进展和今后发展的趋势。它从以下四个类别描述了工程学的变革趋势:技术变革、人口变革、经济变革和社会变革。随着科技的进步,以下八个领域将会是机电一体化发展的主要途径:信息技术、微型化、材料科学、生物工程和医药、能源、运输、环境工程和制造业等[9,10]。
4 结论
在经济全球化趋势逐渐增强,市场竞争日趋激烈的当今社会,机电一体化的发展对优化本国的产业结构和发展本国经济具有至关重要的作用。机电制造思维是基于现代工程教育而逐步兴起和发展起来的。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和产物。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,机电一体化技术的发展前景也将越来越光明。总而言之,机电一体化技术作为机械技术,信息技术,电子技术和计算机技术的融合、发展与延伸,在经济社会不断建设发展的过程中占据着极为关键的地位。我们需要明确机电一体化技术未来发展方向,妥善处理机电一体化技术在发展过程中面临的问题与障碍,推动机电一体化时代的全面发展。
参考文献:
[1]安红杰.机电一体化技术的现状及发展趋势[J].黑龙江科技信息,2012,(1):37.
[2]刘莎,周泉.机电一体化的发展趋势分析[J].产业与科技论坛,2012,(3):108-109.
[3]黄恩勇.机电一体化的核心技术与发展前景分析[J].河南科技,2012,(1):79.
【关键词】煤矿企业机电一体化;意义;现状;发展
随着我国煤炭事业的发展,高产高效成为煤矿生产的最高目标,那么煤电技术的自动化和智能化对于煤炭生产来说是非常重要的。作为矿山综合自动化基础的煤矿机电一体化技术,它支撑着整个煤矿企业信息化建设,在煤矿生产的每个过程都起着积极的作用,这一技术对于提高我国煤矿生产的综合实力起到了很好的推动作用,为实现高效节能的煤炭工业生产打下了扎实的基础。
一、煤矿企业机电一体化的意义
机电一体化是将机械装置与电子化设计及软件结合所构成的系统的总称。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、信息技术以及软件编程技术等群体技术,合理配置与布局各功能单元,使整个系统最优化的系统工程技术。随着煤矿生产不断向深部水平发展,对控制水平和规模的要求越来越高,从而又加速了机电一体化技术的发展和进步,而采用新的机电一体化技术装备的煤矿,能够获得更加显著的技术、经济和社会效益,这是一个循环促进不断发展的过程。
首先,煤矿企业机电一体化技术对于提高煤炭企业的劳动效率起到了非常重要的意义。在煤炭企业的起步阶段,那时基本是手工作业,企业的生产状况非常落后,由于设备简单,每一个生产环节都是以手工作业为主,这样就造成了工人劳动强度大,劳动效率低的现象。但是随着科学的发展,机电技术的引入,煤企业生产逐步实现了一些机械化水平,可是由于不是非常先进,工人仍然处于劳动强度比较大的状态。当然,近几年,由于机电一体化技术迅速发展,并在煤炭企业中被大量运用,很多新型机电设备的投入使用生产彻底降低了工人的劳动强度,也改变了煤矿企业生产的作业模式,大大的提高了劳动生产率。其次,煤矿企业机电一体化对于提高了煤炭企业安全保障起着重要意义。由于煤炭企业的特殊性,它的工作性质存在一定的安全隐患。煤矿的安全工作直接关系到煤炭职工生命安全及身体健康,同时安全生产也关系到保护国家资源与财产不受损失。所以,在煤矿的机电系统中,在安全保护方面要求非常严格,保证设备的防爆性能,这样才能保证煤炭工业的顺利发展。另外,煤矿企业机电一体化对于提高企业经济效益,增加了群众劳动收入方面也起到了积极的意义。由于采用最先进的煤矿机电一体化技术,煤炭企业的劳动生产率提高了,煤炭产量也自然大大提升,那么企业的经济效益也在稳定中得到了提高,企业职工收入更是显著增加,生活水平得到改善。同时,由于煤炭企业的快速发展,它也为社会做出了很多的贡献,促进社会经济的发展。
二、我国煤炭企业机电一体化的发展现状
机电一体化技术是近几年中在企业中被大量采用个的技术,它是一门综合性的复合技术,它符合社会进步和科学发展规律,具有很强的优势。由于煤炭生产是一项非常复杂的工作,它是将数百、数千万吨煤炭从地层深处采掘、运送到地面,所以大量的机电设备应运而生,实现了这一目标。
近几年,随着我国经济的发展和科技的进步,我国煤矿机电一体化建设取得了很大进步。由于煤矿机电一体化水平不断增高,我国煤炭企业机电设备不再完全依赖进口设备的引入,有一部分设备已经能够国产化,并且在生产中取得了一定的成效。目前,中远距离遥控技术及部分机电一体化高端电器原件已经被应用到煤炭采掘机械中,采掘机械部分控制、自身检查检测及监控均已经实现了电脑程序化,这给采掘工作带来很大的便利性。随着计算机技术的快速发展,与之相关的技术也不断加入到机电一体化技术中来,于是信息流成为机电一体化的主要特色。当然,和机电相关的产品在性能和功能方面均实现了质的飞跃。煤炭企业将这些先进的技术应用于煤矿机械中,使煤炭生产又一次得到了质的飞跃。
三、当代煤矿企业机电一体化的发展
目前,在矿山开采生产中得到了广泛应用的机电设备,其主要特点是其拥有高可靠性、功率小、保护功能完备、维护简便等优良性能。但是,为了更好地适应综合自动化生产需要,今后的煤炭企业主要研究开发以微机为基础的矿井安全监控及专家系统应用,开发研制拥有自主知识产权的煤矿开采配套设备的核心装置,积极研制具有多种功能的煤矿机器人,以增加煤矿机械机电一体化产品的通信功能。虽然我煤炭企业在机电一体化上取得了不错的进步,但是今后煤矿企业机电一体化发展还要从以下几个方面着手:
第一是机电设备系统化。虽然,我国的大部分煤矿的机械设备部分采用先进的机电一体化技术,但这些设备还很零散,还没有形成系统化态势。而且这些先进的设备往往只有一些国有新建大中型煤矿才被采用,而很多传统的中小煤矿几乎还没有应用到这些设备:第二是机电设备程序化。目前,我国的机电一体化应用虽然已经比以前有了很大的进步,但是煤炭企业的机电装备上在程序化的应用却是很差,尤其与国际同行业相比差距更大:第三是机电设备环保化。今后煤矿企业开发优质、高效节能、环保、噪声低、低污染、低粉尘、可靠性强的技术设备,是煤炭企业机电一体化的发展趋势,也是我国煤矿采掘行业的发展趋势;第四是信息化。网络经济的迅速发展将改变企业的管理模式,使煤炭企业经营模式面临新的挑战。加入WTO以后,煤炭企业将面临更激烈、更残酷的国际竞争。为迎接双重挑战,国有重点煤炭企业需要尽快推进企业信息化进程。通过信息化建设,可以达到强化安全生产,宣传企业形象、减少内耗、提高内信息的传输速度都有极高的作用,这也是我国煤炭企业机电一体化的发展趋势。
随着社会的需要,煤炭企业的地点一体化技术要向更深层次的水平发展,这样会更有利于促进从这一技术的发展和进步。目前各种高新技术的发展,使机电一体化产品功能更强大、性能更优越,使机电一体化产品功能越来越强,智能化程度也越来越高,因此采用新的机电一体化技术装备的煤矿,能够使企业获得更加显著的技术、经济和社会效益,这也是一个煤矿企业循环促进不断发展的过程。
参考文献
在日常的工作生活中,人们时常会听到机电一体化这一概念或见到机电一体化的应用实例,几乎所有的制造业都或多或少应用了该技术,不同行业间机电一体化具体含义不尽相同。机电一体化是以以往的机械技术作为基础,结合自控技术、光学技术、微电子技术、计算机技术等高新技术,使机械设备的生产模式更具先进性与时代感。无论是传统的生产制造业还是新兴行业,机电一体化技术的应用在很大程度上提高了生产效率与管理水平。具体到煤炭生产行业,综合采煤设备的机电一体化技术指在煤炭生产过程中,将机电一体化技术应用在采煤设备上,提高采煤设备的运行水平,进而提高煤炭生产的效率。同时该技术的应用实现了煤炭开采高度自动化,把工作人员从繁重且危险的作业环境中解放出来,提高了煤炭生产安全性。
2综合采煤设备机电一体化现状
由于机电一体化技术在采煤设备上地应用,大大提高了煤炭生产企业的产煤效率,因此国内外许多煤炭生产企业对采煤设备的机电一体化相当重视。但是在我国的煤炭生产行业中,机电一体化的研发与应用相比一些发达国家起步较晚,这主要是因为我国现代化进程起步较晚且发展缓慢,从而导致煤炭开采技术相对落后的局面。机电一体化技术在采煤设备上的应用起始于上世纪五十年代末,因电子科学的发展与成熟,人们试图将机电技术应用在传统的生产制造设备中,以提高机械设备的生产效率。在煤炭生产实践中对机电一体化技术的应用,使人们能够发现该技术应用在产煤设备上时多存在的诸多问题,这些问题的解决进一步促进了采煤设备机电一体化技术的成熟。与此同时,计算机信息技术也在这一时期形成并得到迅猛地发展。上世纪七、八十年代起,人类社会发展到了计算机时代,计算机信息技术的应用革新了综合采煤设备机电一体化技术的大部分环节,这使得采煤设备的机电一体化技术得到更快地发展,机电一体化技术在采煤设备中的应用层次更为深入。作为机电一体化技术重要的组成部分,计算机技术的应用大大提高了煤炭生产企业的产煤效率。借助计算机技术,综合采煤设备的机电一体化进入了一个全新的发展期。另一方面,伴随着现代科学技术水平的不断提高,综合采煤设备的机电一体化技术得到进一步完善。尤其是近年来,智能化技术的出现及应用使综合采煤设备机电一体化技术在自动化控制上更为突出,进一步提高了采煤设备机电一体化的技术水平。与此同时,智能化技术与计算机技术的有效结合,使综合采煤设备机电一体化更为全面高效。综合采煤设备机电一体化作为机电一体化技术在具体生产实践应用的重要组成部分,其技术水平是同机电一体化的整体发展水平相同步的。虽然在国内外的煤炭生产企业中,采煤设备都应用了机电一体化技术,但国内煤炭生产企业在该技术的技术水平和应用层次上相比发达国家仍然存在着一定差距。不过随着经济实力提升和科技投入增加我国采煤设备的机电一体化技术在一些方面还是有所突破和建树的,例如mgd150nw型采煤机的研发与应用,不仅大大提高了煤炭的生产量,而且使煤炭生产的安全性得到增强。
3综合采煤设备机电一体化发展的趋势
虽然机电一体化技术的应用提高了煤炭开采企业煤炭生产的效率,但仍然有很多方面需要进行完善。针对这些缺陷或不足,以及相关研究的进展可以看到采煤设备机电一体化有着以下几方面的发展趋势。
3.1综合采煤设备机电一体化的发展更趋智能化
如上文所述,智能化技术作为一门新兴技术,在二十世纪中期形成并发展起来。由于形成时间较晚,技术发展与实践应用时间较短,因此智能化技术还存在着诸多的问题与缺陷。智能化技术的发展虽然还不是十分成熟,但是可以预见成熟的智能化技术运用到产煤设备上,将会极大提高煤炭企业煤炭生产的效率与煤炭生产量,对该技术在煤炭综合采煤设备机电一体化的应用前景行业内普遍比较看好。因此煤矿企业应加大力度解决智能化技术本身所存在的一些问题以及如何与综合采煤设备机体一体化相衔接的问题。
3.2综合采煤设备机电一体化的发展更趋系统化
目前煤炭生产企业机电一体化技术的应用范围愈加广泛、应用层次更为深入,同时综合采煤设备机电一体化所涉及应用的技术类型也更为多样,比如计算机技术、智能化技术等。技术类型的多样性使得综合采煤设备的操作更为困难,因此研究人员试图将这些有着差异性的技术与设备进行整合,以形成一个便于人们操控的系统,进而使存在一定差异的多种技术在煤炭开采与生产中发挥出更大的作用。要实现多种类型的技术与设备的协调运行还存在一定的难度,目前仍然没有很好的办法解决这个问题,也没有哪个煤炭生产企业在综合采煤设备机电一体化中应用多种不同类型的设备与技术的情况下,能够实现对综合采煤设备的高效操作与有效控制。可以看到,该技术的解决对于提高煤炭企业煤炭开采的效率与煤炭的生产量的积极作用,因而系统化也是是综合采煤设备机电一体化未来一个重要的发展趋势。
3.3综合采煤设备机电一体化的发展更趋环保化
当下众多领域都在提倡生产的环保性,而这种生产方式也必将影响到机电一体化在采煤设备上的应用。不管是在煤炭开采或者煤炭运输的过程中,煤矿企业都要注重对生态环境的保护,将煤炭的开采与生产对环境与生态所造成的危害降到最低程度,不能只盲目的注重生产而忽略了生态环境的保护。因此综合采煤设备机电一体化技术在技术性能不断提高的条件下,其环保性能必然也会成为该技术发展的重点。
4结束语
关键词:智能控制;机电一体化;应用
社会的飞速发展,经济的不断进步,人民对于生活质量的要求越来越高,社会的进步对于生产力也提出了更高的要求,为了满足现阶段社会对于智能控制技术的需求,我们应当更加注意高科技在生产力方面的运用问题。机电一体化领域是现代生产力发展的主要贡献者,更加需要通过科技进行改善。本文针智能控制及其在机电一体化系统中的应用现状,结合我国的国情进行了探讨。
一、智能控制现状以及出现的问题
(一)智能控制的现状
近些年随着科学技术的迅猛发展,高科技已经渗入到社会生活的各个方面,高科技为人们的生活带来极大的快捷,其中智能控制及其在机电一体化系统中的运用最为广泛,智能控制作为高科技的产物之一,智能控制在无人干预的情况下能够自主的驱动智能机器实现自动控制技术,从20世纪80年代以来,计算机技术和信息技术的快速发展,推动了控制科学和工程研究的相互渗透,只能控制系统的发展将引领潮流,成为人们生活中不可或缺的技术。在实际的操作过程中,我们可以发现机电一体化系统的有效运作是一个非常复杂的运作过程,在机电领域中,机电一体化系统涉及众多领域与众多专业学科知识,这就需要一个高素质的人才能控制,而且不仅是要有高素质、高技能,还要对设备有极高的责任感,对设备有保护意思,能够确保设备能够正常的工作。智能控制技术可以通过计算机网络的编程对机电一体化设备进行自动化运作控制,智能控制技术可以很好的控制机电一体化工作,能够代替人进行工作,这种复杂烦琐的工作,人类工作极易产生错误,智能控制技术还能降低失误率,在企业工作室实现电气设备自动化的运作,能够提高工作效率,还能减少人力资源成本。
(二)智能控制在机电一体化系统中的应用
智能控制技术在机电一体化控制中的应用中,在故障诊断和电气事故过程有很重要的作用,我们知道,模糊理论、神经网络、专家系统技术是智能控制技术重要的组成部分,在实际的工作过程中,机电一体化容易出现故障,而且一出现故障将会对企业造成巨大的经济损失,所以在工作之前都要对机电一体化设备进行检查,智能控制技术在机电一体化设备中应用后,能准确的检查出机电一体化设备的故障,能够提前检查出机电一体化设备存在的故障,避免在生产的过程中出现不可挽救的事故,智能控制技术通过迷糊理论和神经网络的有效配合,能够巧妙地解决机电一体化设备存在的问题,并且大大的提高工作效率。
二、智能控制在机电一体化系统中的应用效果
(一)智能控制在建造行业的应用
在建造行业中,智能化控制主要表现在两个方面:第一、合理利用照明灯方面。智能控制技术主要通过互联网辅助控制,对制造行业每一个时段的照明系统进行控制,主要控制照明的时间和照明系统。第二、在冬季对空调进行智能控制。冬季的智能控制和夏季的不同,在冬季需要将空调的风阀进行智能的调节,来保证室内空气的温度,同时减少对电的消耗。智能控制技术在现代科技领域中是一门新的技术科学,对于计算机技术来讲是最重要的组成部分之一,智能控制系统主要是以计算机理论作为重要基础,同时它还与许多专业学科有关联。智能控制系统功能已经从愿望变成了现实,智能控制技术已经在现实生活中运用,具体有以下几个方面:第一、数控的采集和处理功能。数控的采集和处理这个功能可以实现智能控制技术对于机电一体化设备的开关量和模拟量的数控进行采集和处理,还可以对处理过的数控进行储存。第二、系统运行监视以及时间报警功能。这个功能不仅可以监控机电一体化系统的主要设备的模拟数量,还可以监控设备的开关量状态,这个功能具有事故事故报警的功能,对于发生的事情进行报警,以便于发生故障时工人能够及时的补救,防止错过最佳补救时间。第三、操作控制功能。智能控制技术在机电一体化控制中可以借助键盘或者鼠标控制断路器,还可以对开关进行电动隔离,对电流进行调整。
(二)智能控制在数控领域中的应用
数控领域的操作步骤比较烦琐,操作过程相对于其他操作系统也比较严格,因此在操作的过程中很容易出现问题,操作的过程一旦出现了问题就会引起很大的故障,造成不可估计的损失。智能控制技术的引入能够将数控领域的日常复杂的操作变得简单,并且能提高操作的效率和准确性,保证系统运行安全。现阶段,随着经济技术的飞速发展,智能控制技术也逐步成熟,国家电网和广州电网等等的电网公司都相继运用了智能控制技术,智能控制技术建设的智能电网在实际的运作中取得了非常好的效果,这样的技术应当大力推进,国家应当积极的重视,社会各界也应当加大对这类技g的支持,为社会的进步贡献一份薄利。在数控领域,还可以利用遗传进化算法,找到最佳的数控系统加工路径,运用只能控制中的预算和预测功能,在数控在高速加工的时候能够控制数控的综合运动,现阶段数控系统对其性能有很高的要求,不仅要求可靠性、精准度,还要求有高速的运算能力。所以,为了实现这些功能,在数控领域必须应用只能控制,运用智能控制降低数控领域工作的复杂性。
三、总结
智能控制技术对于现代人来讲,是人类智力技术的代替、延伸和发展,在当前的生产和控制力下,智能控制技术发挥了极大的作用,为人们的生产和生活提供了高质量的服务。总而言之,智能控制控制技术在机电一体化中能够广泛应用,无论是数控领域还是机器人领域,智能控制都能实现传统的机械自动化技术无法实现的功能。
关键词:机电一体化技术;机械工程领域;应用
1对机电一体化涵义的阐述
机电一体化技术凸显综合性的特征,融合多种学科的关键技术,主要涉及机械、电子等技术领域。凸显全面性与综合性,具体分析,机电一体化主要关注的是机械设备的生产以及信息技术在数据处理中的作用,重视对机械设备以及相关电子器材的探索和研究,目的是更好地支持工业自动化的发展,为其提供坚实的技术保障。机电一体化发展实践中,重点集中在信息与产品的组成,主要是关注传感、信息以及机械技术的全面发展。之所以推广机电一体化技术,主要是在传统生产技术的基础上,逐渐渗透在生产环节中,加快产品创新,促进改革,是工业自动化发展的必然。
2机电一体化的发展现状
我国在工业生产技术方面存在着一定的问题,其制造水平与发达国家之间存在较大的差距。但是我国拥有强大的经济市场,这对于机电一体化的发展起到了一定的促进作用。当今,世界上的经济竞争十分的激烈,我国在工业制造方面面临着巨大的挑战,只有将我国的机电一体化技术融入到工业行业的制造中来才会提高我国科技的技术含量,打破传统的工业行业中存在的成本高、技术含量较低的不良现象。机电一体化的发展经历了三个重要的时期。最初的阶段是简单的机械与电子的融合,在机电一体化的最初阶段人们只是具有了电子与机械相结合来运用的简单的构想,只是停留在理论思想方面并没有采取一定的措施来实现电子与机械的相互融合。第二段时期主要是技术的发展阶段。这个阶段出现了很多的理论思想,虽然电子技术随着社会的快速发展也取得了一定的进展但是把理论思想应用在实践中也仍然不能实现电子技术与机械技术的相互融合。第三阶段就是电子技术朝着智能化的发展方向而发展。当今社会,我国的科学技术得到迅速的发展。计算机信息技术、红外线感应技术等无不在提醒着我们这是一个智能化的世界。计算机信息技术、红外线感应技术在一定程度上推动了机电一体化技术的发展,为机电一体化提供了相应的知识理论。目前,机电一体化在社会市场经济的刺激下已经实现了在各个行业中的应用。世界上的各个国家都在为机电一体化的发展提供了人力、物力和财力,其最终的目标就是希望通过机电一体化来实现自己国家的工业化快速发展。
3机电一体化技术在机械工程领域中的应用
3.1机电一体化技术在改造机床上的应用
数控机床对工作台和机床上的刀具的运动要求很严格,必须保证它们精确的运动路线,偏差率要控制在允许的范围内,保证被加工件的精确性。由于开环伺服系统结构简单、故障易诊断、排除、维修简单和易调整等特性,并且价格低廉,因此被广泛的使用。滚珠丝杠副具有传动效率高、摩擦损失小、运动很平稳等优点,将滚珠丝杠适当的正向拧紧一下,就可以消除螺母和丝杠的间隙;如果反向拧紧,就可以将空间的死区消除,达到精确定位。鉴于以上的优点在选用机构传动方式时总是选用滚珠丝杠副传动。随着科技发展,今天的数控机床都采用微机对数据和信息进行处理,按功能需要和技术要求选用。如果机床存在误差需要调整,要尽可能保留原来的操作系统,在改动最少的前提下对机床进行调整,降低改造成本。做到用最少的代价、最少的改动取得最好的收益。
3.2机电一体化技术在包装机械方面应用
包装机械,机械部分一般多采用传统的凸轮构造、控制连杆等机构,控制系统用控制电路、控制连杆组成,结构复杂、维修困难,调试和操作非常不便。包装机械采用机电一体化技术之后,由于控制系统采用了微机、专业计算机,控制系统形成了模块化管理,使之前庞大、复杂的传统传感技术和传动技术的设备体积大大缩小,设备的零件也越来越精密,能源的消耗也大大减少,做到节能环保,在一定程度上增加了企业效益。
3.3机电一体化在产品开发上的突出特点
当今社会人们的需求越来越高,对产品智能化需求逐渐增多。因此,产品实现机电一体化是必然趋势,这不仅能够将产品的功能提升还能够将产品种类变的多样化,能够使用微电子技术实现某一种产品的特定功能,满足市场上的特殊需求。机电一体化在产品开发上的突出特点就是实现了普通产品向智能化方向的转变,提高了产品的科技含量,促进机械工程中产品的价值,这也提高了生产企业的竞争能力。
4结语
机电一体化技术已经成为推动机械工程领域不断完善的重要方面。改善了传统机械行业的发展状态,同时促进科学技术在不同领域中的应用。使不同行业之间的联系更加的密切。机电一体化技术融合了信息技术、机械技术等多种学科。机电一体化技术能够为社会创造更多的经济价值和影响,正在改变着机械工程领域发展。使机械工程领域在激烈的市场竞争中占据重要的位置。机电一体化技术在机械工程领域中的应用将保证企业经济稳定提升。
参考文献:
[1]杨乐新.机电一体化技术在机械工程上的应用及发展趋势[J].山东工业技术,2015(22):169.
【关键词】机电一体化 应用 发展趋势
一、机电一体化的产生与应用
20世纪60年代以来,人们利用电子技术的初步成果来完善机械产品的性能,刺激了机械产品与电子技术的结合。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。20世纪80年代末期,各国均开始对机电一体化技术给以很大的关注。20世纪90年代后期,机电一体化技术向智能化方向迈进。目前,机电一体化已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。
二、机电一体化的发展现状
机电一体化的发展大体可以分为三个阶段。20世纪60年代以前为第一阶段,在这一时期,人们利用电子技术的初步成果来完善机械产品的性能。但当时电子技术的发展尚未达到一定水平,C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~80年代为第二阶段。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。
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。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展露头脚,出现了光机电一体化和微机电一体化等新分支;另一方面,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,更为机电一体化技术开辟了发展的广阔天地。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。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也做了大量的工作,虽然取得了一定成果,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
(一)智能化趋势。智能化是21世纪机电一体化技术发展的一个重要方向。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、计算机科学、模糊数学、生理学和混沌动力学等新思想,使它具有判断推理、逻辑思维、自主决策等能力。
(二)模块化趋势。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。不过这样可利用标准单元迅速开发出新产品,也可以扩大生产规模,制定各项标准,以便各部件、单元的匹配和接口。
(三)人性化。机电一体化产品的最终使用对象是人,如何给机电一体化产品赋予人的智能、情感和人性显得愈来愈重要,机电一体化产品除了完善的性能外,还要在色彩、造型等方面与环境相协调,使用这些产品,对人来说还是一种艺术享受。
(四)网络化趋势。网络技术的兴起和飞速发展给科学技术、工业生产等领域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。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,因此机电一体化产品朝着网络化方向发展是为大势所趋。
(五)微型化趋势。微型化指的是机电一体化向微型机器和微观领域发展的趋势。微型化产品泛指几何尺寸不超过1cm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,具有不可比拟的优势。
(六)绿色化趋势。科技的发展给人们的生活带来巨大变化,在物质丰富的同时也带来资源减少、生态环境恶化的问题。绿色产品概念在这种情况下应运而生。绿色产品是指低能耗、低材耗、低污染、舒适、协调而可再生利用的产品。在其设计、制造、使用和销毁时应符合环保和人类健康的要求。
(七)带源化。是指机电一体化产品自身带有能源,如太阳能电池、燃料电池和大容量电池。由于在许多场合无法使用电能,因而对于运动的机电一体化产品,自带动力源具有独特的好处。带源化是机电一体化产品的发展方向之一。
四、典型机电一体化产品的发展
目前我国是全世界机床拥有量最多的国家(近320万台),但数控机床只占约5%且大多数是普通数控(发达国家数控机床占10%)。近些年来数控机床为适应加工技术的发展,在以下几个技术领域都有巨大进步。
(1)高速化。由于高速加工技术普及,机床普遍提高了各方面的速度。车床主轴转速有3000~4000r/min提高到8000~10000r/min;铣床和加工中心主轴转速由4000~8000r/min提高到12000~40000r/min以上;快速移动速度由过去的10~20m/min提高到120m/min;在提高速度的同时要求提高运动部件起动的加速度,由过去一般机床的0.5G(重力加速度)提高到1.5G~2G,最高可达15G;
(2)高精度化。数控机床的定位精度已由一般的0.01~0.02mm提高到0.008左右;亚微米级机床达到0.0005mm左右;纳米级机床达到0.005~0.01um;最小分辨率为1nm(0.000001mm)的数控系统和机床已问世。
(3)复合加工,新结构机床大量出现,如5轴5面体复合加工机床,5轴5联动加工各类异形零件。同时派生出各种新颖的机床结构,包括6轴虚拟轴机床,串并联绞链机床等。
结束语:综上所述, 经过20多年的发展,机电一体化技术已经成为当今世界最热门、最重要的技术发展方向之一,并影响到几乎全部的工业行业。我国从80年代初对机电一体化技术和产品开始予以重视,先后在国家科技攻关计划、863高科技计划和国家自然科学基金中列专项对机电一体技术加以研究,并取得了一系列重大科技成果。1990年,国家将用电子技术改造传统产业列为“八五”及本世纪后十年发展全民经济的重要战略技术措施,机电一体化技术的推广应用已取得相当进展。
参考文献:
[1]李建勇.机电一体化技术[M].北京:科学出版社,2004.
关键词:机电一体化技术;军事装备;自动化技术;发展
1 引言
机电一体化技术有效地结合了机械技术和自动化控制技术,促进了现代军事装备的发展[1]。随着现代科技进步,军事装备设计及生产中要充分发挥机电一体化技术优势,推进相关领域的发展,使我国军事装备行业取得较好的发展态势[2]。由于军事装备有着特殊要求,在军事装备设计及制造中都对机电一体化技术有着诸多要求,这就需要加强机电一体化技术的研究,不断地的在军事装备行业推广该技术的应用[3]。本文主要结合现代军事装备的发展,结合机电一体化的基本原理,分析了军事装备一体化技术及其应用,为军事装备应用机电一体化技术提供指导。
2 现代军事装备机电一体化技术应用特点
现代军事装备在新世纪呈现出新的特点,对装备的各项指标有了新的要求。机电一体化技术能够提升军事装备的先进性,在军事装备领域有着广泛的应用。军事装备机电一体化技术应用特点:
(1)自动化
由于军事装备运行涉及复杂的操作过程,并且对于操作人员的操作技术有着严格要求。采用机电一体化技术避免了人为操作技术的影响,使军事装备在运行中采用预定设计的程序,达到自动化运转的效果。
(2)高可靠性
由于军事装备对可靠性有着严格要求,可靠性直接决定了军事装备的实战性能。应用机电一体化技术能够保证装备的正常运行,由于在操作中应用各种电子控制设备,改变了传统采用线路控制的局面,就可以在很大程度上简化军事装备的控制结构,提高其自身可靠性。
(3)高准确性
由于采用诸多辅助工作系统,例如弹道修正系统,自动瞄准系统和自动跟踪系统,大大提升了军事装备的准确性,保证其在工作中保持良好的准准确性。机电一体化技术为现代军事装备提供了模块化的功能辅助,增加其工作准确性。
3 现代军事装备机电一体化技术应用分析
机电一体化技术是在现代军事装备中应用主要包括装备生产控制和武器装备性能,具体内容如下:
3.1 军事装备生产机电一体化分析
装备生产水平决定了军事装备实际性能,加工生产也是现代装备的核心环节。为了提高生产设备的技术,机电一体化技术逐渐取代了传统的人为操控,具体包括:
(1)生产工艺控制分析
在进行生产先进装备零部件时,利用自动生产规划,建立自动化的生长线,实现物料的自动传输,在特定的位置进行监控物料传输,并相应的按照生产工序启动和停止相关操作。在生产系统组态、PLC配置、元器件选型等方面要准确合理,充分发挥PLC、计算机的功能,大力应用先进的计算机网络等先进技术。
(2)加工控制参数分析
机电一体化技术能够对系统参数进行监控,并执行相应的操作。具体包括:第一,温度控制。温度传感器能够收集温度信息,利用PLC的模拟量模块,通过PID调节输出信号给调功器;第二,液位控制。PLC通过液位变送器采集现场水位信号,将其传送给相应控制电磁阀。第三,真空控制。在线检测和LCD组态画面显示真空度,采用现场及远控操作方式实现真空泵的启/停控制。
3.2 军事装备功能机电一体化分析
现代军事装备呈现高度的自动化,这与应用机电一体化有着密切关系。在军事装备设计中应用机电一体化技术主要包括:
(1)弹药自动填充系统
现代军事装备强调弹药的自动填充,实现不同型号和不同数量弹药的快速传递,达到在战场把握战机的目的。在武器装备设计中就需要根据功能设计相应的执行机构,利用机电一体化技术进行弹药分类、传输和填充。
(2)自动导向系统
针对远程性打击武器,往往需要精确制导,这就要求导弹发射机构必须能够建立自动导向系统,依靠卫星发射信号执行相应的动作。武器自动导向系统应用机电一体化技术进行精密调节,控制各个机构的运转,达到精确打击的要求。
(3) 自动化装备
随着现代武器的发展,自动化装备成为部队发展的关键技术,例如,无人机侦探,自动化机器人,自动化运输装置等。这些装备均是依靠机电一体化技术,按照设计的功能完善部队作用,提高部队的战斗能力。
4 结束语
机电一体化技术促进了现代装备技术发展,使武器装备呈现高程度的自动化。同时,在生产现代装备中,机电一体化技术能够保证生产效率和质量。军事装备必须紧密结合机电一体化技术,将最新的研究成果应用到武器装备。
参考文献
[1]潘丽霞.论机电一体化技术的现状及发展趋势[J].山西科技,2010(4).
关键词:智能控制;机电一体化;控制技术
智能控制技术是控制理论发展的新阶段,主要用来解决那些用传统方法难以解决的复杂系统的控制问题。常用的智能技术包括模糊逻辑控制、神经网络控制、专家系统、学习控制、分层递阶控制、遗传算法等。以智能控制为核心的智能控制系统具备一定的智能行为。随着机电一体化的发展,机电一体化系统对控制的技术水平要求越来越高,原来的控制技术已经不能满足机电一w化系统的要求,因此,人们开始将目光投向发展比较迅速的智能控制,期望通过智能控制,达到机电一体化系统的控制目的。
一、智能控制的发展趋势分析
智能控制具有较强的组织能力和学习能力,其在机电一体化系统的发展是当前智能控制发展的重要趋势。现阶段在我国比较常见的机电一体化技术有遗传算法、专家算法、神经网络等,这些方法在实际的应用过程中是相互依存的。近年来,随着我国智能控制系统的广泛发展,已经进入到了智能化阶段。但是机电一体化系统的智能控制是一门新的技术,然而,随着计算机的普及和发展,智能控制必将迎来一个新的发展时期。智能掌控体系和以往使用的掌控体系并非排斥的关系,智能掌控中一般都有平时使用的掌控,并且智能掌控也会使用这些平时掌控的最根本的措施解决一些低端问题,同时还会对平常的掌控技术进行扩张,并且智能掌控体系拥有很强的学习、组织还有适应性能,可以战胜生产背景所拥有的不稳定以及复杂行因素,最终进行实用的掌控。
二、智能控制在机电一体化系统中的应用
从20世纪90 年代后期开始,机电一体化就开始向智能控制方向发展,这开辟了机电一体化系统的新篇章。机电一体化的未来发展必将是以智能化为发展方向的,智能控制的优劣直接影响着机电一体化的整体水平。目前,智能控制运用的主要方法为遗传算法控制、神经网络控制、模糊系统控制、专家系统控制、分级递阶控制、组合智能控制、混沌控制、集成智能控制、小波理论等等。前四种方法在机电一体化系统中有着广泛的使用。智能控制的基础为运筹学、人工智能、计算机科学和控制理论。
(一)数据领域中的应用
随着科学技术的发展,我国机电数控领域中的机电一体化对智能控制提出了更高的要求,这不仅仅需要数控技术完成很多的智能化控制,还需要根据科学技术的发展来不断的延伸、扩展,从而达到智能控制、智能监控的目标。比如,对其中难以确定的算法利用智能控制方法在机电一体化系统中进行处理,再利用推理的规则将一些信息故障加以推行,从而来获得一些指导性的建议。
(二)机械制造过程中的应用
机电一体化是机械制造过程中一个重要的过程,当前在我国较为先进的机电一体化就是将智能控制与计算机技术系统的结合起来,从而引导机电系统向智能化方向发展。其最终的目标就是为了利用计算机技术来代替一定的人力劳动,从而来减轻人类的工作压力。同时,智能控制利用计算机网络系统计算的方法对机电一体化制造的现状进行了模拟,通过计算机将机械制造所收集到的有关信息数据进行处理,从而改善机械设备控制中的参数数据。机械制造的智能控制包括:对机械设备运行的控制、机械故障的诊断、智能传感器等。
(三)建造行业中的应用
在建造行业中的智能化控制中,其应用主要表现在下面二个方面:一是在照明灯方面合理运用,它主要是通过互联网辅助控制的方法,对制造行业中每一个时段的照明系统进行控制,其中主要表现在对照明系统、照明时间的控制上;二是,对冬季使用的空调进行智能控制,冬季和夏季空调的模式是不同的,所以必须通过比例积分调节器闭环的方式来将模式进行调整,这样可以智能地将空调的风阀进行调节,从而保证建筑内空气的温度,同时还能够减少能量的消耗。
(四)机电一体化系统中的应用
机电一体化系统是当前推动我国工业化发展的重要技术手段。智能控制作为当前科学技术发展的必然趋势,因此智能控制在机电一体化系统中发挥着重要的作用,机电一体化系统中的智能控制有下面几个方面的作用: 优化流程:多数智能控制系统运用的是模块设计的方法,其中设计到了很多方面,如果单一的采用群控系统,对于相同的系统完全可以借助各种操作流程,从而保证系统的调整能够满足相关的要求;提高程序的控制力度:机电一体化系统中的操作程序是智能控制的主要指令,根据加工产品的实际情况来编写程序从而来提高机电的智能控制水平; 改进加工:在机电一体化系统中的智能控制可以很大程度上行缩短加工的时间,减少劳动力。提高精度:精度对于机电一体化的智能控制来说是衡量技术的一个重要指标,直接影响了企业生产效率的高低。和传统的设备相比,智能控制融合了计算机技术,促进了智能控制的精度。实现了智能控制的加工效果,机电通过智能控制提高了多控制加工的需求,可以有效地减少劳动力,优化加工程序。
三、结束语
【关键词】机电一体化;课程;现状
计算机等电子技术的广泛应用,为制造业注入了生机。如今,机电一体化产业以其特有的技术带动性、融合性和广泛适用性,逐渐成为高新技术产业中的主导产业,成为新世纪经济发展的重要支柱之一。在此背景下,各职业学校纷纷开设机电一体化专业,以满足社会对该专业人才的需求。据笔者初步调查,浙江省办有工科类专业的职业学校几乎都开设了机电一体化专业。与此同时,“高薪急聘数控操作人才”之类的招聘广告屡见不鲜,从人才市场和企业反馈的信息也表明,社会对高质量机电一体化专业人才的需求量很大。从近些年机电一体化专业毕业生数量上看,应基本能缓解当地企业对该专业人才的急需,不至于供需严重失衡,问题出在供非所求。职业学校内部在该专业培养目标与定位、专业建设与课程设置、实习实训内容及条件等方面存在问题。因此,机电一体化专业建设与课程体系的再构建,是当前亟待解决的问题。
一、机电一体化技术的界定
1、内涵
传统意义上的机电一体化,主要指机械与电工电子及电气控制这两方面的一体化,并且明显偏重于机械方面。当前科技发展的态势特别注重学科间的交叉、融合以及电子计算机的应用,机电一体化技术就是利用电子技术、信息技术(主要包括传感器技术、控制技术、计算机技术等)使机械实现柔性化和智能化的技术。机械技术可以承受较大载荷,但不易实现微小和复杂运动的控制,而电子技术则相反,不能承受较大载荷,却容易实现微小运动和复杂运动的控制,使机械实现柔性化和智能化。机电一体化的目标是将机械技术与电子技术实现完美结合,充分发挥各自长处,实现互补。与其相关的学科应包括机械工程学科、检测与控制学科、电子信息学科三大块内容。
2、本质
机电一体技术的本质是将电子技术引入机械控制中,也就是利用传感器检测机械运动,将检测信息输入计算机,计算得到能够实现预期运动的控制信号.由此来控制执行装置。开发计算机软件的任务,就是通过输入计算机的检测信息,计算得到能够实现预期运动的控制信号。另外,若是一件真正意义上的机电一体化产品,则其应具备两个明显特征:一是产品中要有运动机械;二是采用了电子技术,使运动机械实现柔性化和智能化。
3、作用与系统
采用机电一体化技术的最大作用是扩展新功
能,增强柔性。首先,它是众多自动化技术中最重要的一种,如实现过程自动化(PA,即连续体自动化)、机械自动化(FA,即固体自动化)、办公自动化(OA,即信息自动化)等。其次,机电一体化技术又是按照用户个人的特殊需求来制造、提品这一当今最高级供贷方式的关键技术。一个机电一体化的系统主要是由机械装置、执行装置、动力源、传感器、计算机这五个要素构成,如机器人就是一个十分典型的机电一体化系统。
二、机电一体化专业建设与课程体系现状分析
1、专业定位模糊,需准确定位
由教学计划可看出,目前职业学校机电一体化专业基本上按“既懂机又会电”来定位,但实际上机械与电子本身各自为两大学科,内容十分丰富,涉及面非常广,让一名职业学校生在短短的三年时间里系统地掌握两大学科的理论知识和技能,是不现实的,也没有这个必要。前述的理想化定位,往往造成“机不太懂、电也不太通”的尴尬局面,失去了该专业应有的特色,达不到培养目标。从理论上来说,其定位应以机为主、电为辅,或者电为主、机为辅均可。由于许多机械类专业如机械制造及自动化等一般也强化了电子和计算机等方面的应用,使它们没多大差异,体现不出自己的特色,实际上行不通。因此,机电一体化专业应定位在“以电为主、机为辅,机、电、计算机三足鼎立”为宜。
2、双师型教师队伍力量薄弱
由于种种原因,目前高职机电一体化专业“双师型”教师比例仍很低,专业理论教师不能指导实训教学,实训教师基础理论薄弱,不能讲授专业理论课的现象还较普遍,必须采取加强培训或从企业聘任兼职教师等途径加以解决。
3、教学实验、实训条件落后,实践训练水平有待提高
总体看来,各职业学校虽具备一些专业基础课、专业课的实验条件,但基本上都是以验证性、演示性为主,很少具有本专业的综合性、设计性实验,缺乏融合机与电为一体的大型综合性实验或综合性课程,影响了专业技能和工程实践能力的提高。教学实训设施也大大落后于当今企业,实践训练水平不高,应采用与企业合作等方式尽快提升层次。
4、适应新技术发展的课程体系有待构建
现行的机电一体化专业课程体系,明显偏重于机械方面,这与当前该专业所处于的“机、电、计算机”三大块内容三足鼎立的实际格局很不适应。因此,在课程体系构建时应突出电气控制、计算机应用的地位。