機電一體化技術論文范文

導語：如何才能寫好一篇機電一體化技術論文，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公文云整理的十篇范文，供你借鑒。

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[論文摘要]機電一體化產品的功能是通過其內部各組成部分功能的協調和綜合來共同實現的。

一、機電一體化的基本概念

機電一體化是在以機械、電子技術和計算機科學為主的多門學科相互滲透、相互結合過程中逐漸形成和發展起來的一門新興邊緣技術學科，而機電一體化產品是在機械產品的基礎上，采用微電子技術和計算機技術生產出來的新一代產品。機電一體化技術同時也是工程領域不同種類技術的綜合及集合，它是建立在機械技術、微電子技術、計算機和信息處理技術、自動控制技術、電力電子技術、伺服驅動技術以及系統總體技術基礎之上的一種高新技術。與傳統的機電產品相比，機電一體化產品具有下述優越性。

（一）使用安全性和可靠性提高。機電一體化產品一般都具有自動監視、報警、自動診斷、自動保護等功能。在工作過程中，遇到過載、過壓、過流、短路等電力故障時，能自動采取保護措施，避免和減少人身和設備事故，顯著提高設備的使用安全性。

（二）生產能力和工作質量提高。機電一體化產品大都具有信息自動處理和自動控制功能，其控制和檢測的靈敏度、精度以及范圍都有很大程度的提高，通過自動控制系統可精確地保證機械的執行機構按照設計的要求完成預定的動作，使之不受機械操作者主觀因素的影響，從而實現最佳操作，保證最佳的工作質量和產品的合格率。同時，由于機電一體化產品實現了工作的自動化，使得生產能力大大提高。例如，數控機床對工件的加工穩定性大大提高，生產效率比普通機床提高5～6倍。

（三）使用性能改善。機電一體化產品普遍采用程序控制和數字顯示，操作按鈕和手柄數量顯著減少，使得操作大大簡化并且方便、簡單。機電一體化產品的工作過程根據預設的程序逐步由電子控制系統指揮實現，系統可重復實現全部動作。高級的機電一體化產品可通過被控對象的數學模型以及外界參數的變化隨機自尋最佳工作程序，實現自動最優化操作。

（四）具有復合功能并且適用面廣。機電一體化產品跳出了機電產品的單技術和單功能限制，具有復合技術和復合功能，使產品的功能水平和自動化程度大大提高。機電一體化產品一般具有自動化控制、自動補償、自動校驗、自動調節、自動保護和智能化等多種功能，能應用于不同的場合和不同領域，滿足用戶需求的應變能力較強。例如，電子式空氣斷路器具有保護特性可調、選擇性脫扣、正常通過電流與脫扣時電流的測量、顯示和故障自動診斷等功能，使其應用范圍大為擴大。

（五）調整和維護方便。機電一體化產品在安裝調試時，可通過改變控制程序來實現工作方式的改變，以適應不同用戶對象的需要以及現場參數變化的需要。這些控制程序可通過多種手段輸入到機電一體化產品的控制系統中，而不需要改變產品中的任何部件或零件。對于具有存儲功能的機電一體化產品，可以事先存入若干套不同的執行程序，然后根據不同的工作對象，只需給定一個代碼信號輸入，即可按指定的預定程序進行自動工作。機電一體化產品的自動化檢驗和自動監視功能可對工作過程中出現的故障自動采取措施，使工作恢復正常。

機電一體化技術和產品的應用范圍非常廣泛，涉及到工業生產過程的所有領域，因此，機電一體化產品的種類很多，而且還在不斷地增加。按照機電一體化產品的功能，可以將其分成下述幾類。

①數控機械類。主要產品包括數控機床、機器人、發動機控制系統以及全自動洗衣機等。這類產品的特點是執行機構為機械裝置。

②電子設備類。主要產品包括電火花加工機床、線切割機、超聲波加工機以及激光測量儀等。這類產品的特點是執行機構為電子裝置。

③機電結合類。主要產品包括自動探傷機、形狀自動識別裝置、CT掃描診斷機以及自動售貨機等。這類產品的特點是執行機構為電子裝置和機械裝置的有機結合。④電液伺服類。主要產品為機電液一體化的伺服裝置，如電子伺服萬能材料試驗機。這類產品的特點是執行機構為液壓驅動的機械裝置，控制機構是接受電信號的液壓伺服閥。

⑤信息控制類。主要產品包括傳真機、磁盤存儲器、磁帶錄像機、錄音機、復印機等。這類產品的主要特點是執行機構的動作由所接收的信息類信號來控制。除此之外，機電一體化產品還可根據機電技術的結合程度分為功能附加型、功能替代型和機電融合型三類。

二、機電一體化產品的構成及特點

機電一體化產品的功能是通過其內部各組成部分功能的協調和綜合來共同實現的。從其結構來看，機電一體化產品具有自動化、智能化和多功能的特性，而實現這種多功能一般需要機電一體化產品具備五種內部功能，即主功能、動力功能、檢測功能、控制功能和執行功能，而實現這些功能的各個組成部分及其技術就構成了機電一體化產品的總體或系統。

（一）機械系統。機電一體化產品的機械系統包括機身、框架、機械傳動和聯接等機械部分。這部分是實現產品功能的基礎，因此對機械結構提出了更高的要求，需在結構、材料、工藝加工及幾何尺寸等方面滿足機電一體化產品高效、多功能、可靠、節能和小型輕量等要求。

（二）動力系統。動力系統為機電一體化產品提供能量和動力功能，去驅動執行機構工作以完成預定的主功能。動力系統包括電、液、氣等動力源。機電一體化產品以電能利用為主，包括電源、電動機及驅動電路等。

（三）傳感與檢測系統。傳感器的作用是將機電一體化產品在運行過程中所需要的自身和外界環境的各種參數轉換成可以測定的物理量，同時利用檢測系統的功能對這些物理量進行測定，為機電一體化產品提供運行控制所需的各種信息。傳感與檢測系統的功能一般由測量儀器或儀表來實現，對其要求是體積小、便于安裝與聯接、檢測精度高、抗干擾等。

篇2

1.1礦井安全生產監測監控系統中的應用礦井安全生產監控系統是最能體現煤礦機電一體化的技術之一。我國監測監控技術應用較晚，20世紀80年代初，原國家煤炭部組織了對國外煤礦監控技術進行大規模的考察和引進工作，此舉大大促進了國內監控技術的發展。先后從波蘭、法國、德國、英國和美國等引進了一批安全監控系統(如DAN6400、TF200、MINOS和Senturion-200)，在部分煤礦中應用；在引進的同時，通過消化、吸收并結合我國煤礦的實際情況，研制出KJ2，KJ4等系統并通過了鑒定。20世紀90年代以來，緊跟世界監測監控系統的發展潮流，我國自行研制開發出了一批具有世界先進水平的監控系統，如煤炭科學研究總院重慶分院的KJ90系統、煤炭科學研究總院常州自動化研究所的KJ95系統等，它們的主要特點是:測控分站的智能化水平進一步提高；具有網絡連接功能；系統軟件采用了Windows操作系統。同時，在“以風定產，先抽后采，監測監控”12字方針和煤礦安全規程有關條款指導下，規定了我國各大、中、小煤礦的高瓦斯或瓦斯突出礦井必須裝備礦井監測監控系統。自此，大大小小的系統生產廠家如雨后春筍般的不斷出現，不僅為各煤礦提供了更多的選擇機會，且促進了各廠家在市場競爭條件下不斷提高產品質量和服務意識。經過多年的實踐表明，安全監測監控系統為煤礦安全生產和管理起到了十分重要的作用。

對我國現有煤礦監測監控系統及配套傳感器等設備的現場應用效果進行綜合評價，煤炭科學研究總院重慶分院的KJ90、天地科技股份公司常州自動化分公司的KJ95、煤炭科學研究總院撫順分院的KJF2000和北京瑞賽公司的KJ4，KJ2000等系統無論在軟硬件功能、穩定性和可靠性、專業技術服務能力、企業性質和生產規模等方面基本代表了我國煤礦監測監控系統的技術水平。

1.2礦井提升機中的應用礦井提升機是一種實現機電一體化較好的礦山大型設備，全數字化，交、直流提升機。特別是內裝式提升機，從結構上將滾筒和驅動合為一個整體，大大簡化了機械結構，是典型的機電一體化設備，充分體現了機械-電力電子-計算機-自動控制的綜合體。全數字提升機高度可靠，具有可重復性故障尋址、完整的診斷設施和自診斷功能，以及簡單而快速的通信功能；它采用總線方式，大大簡化電氣安裝；硬件配置簡單，互相兼容，零備件少；可以方便地實現軟啟動、軟件控制和改變瞬間加速度。

在我國“九五”計劃期間，國產全數字化直流提升機已成為各煤礦提升機的首選機型。我國研制成功的具有自主知識產權的全數字化直流提升機的核心部分ASCS是由雙CPU構成的計算機系統。除此之外，我國還用SIMADYND和S7研制成功了第一臺交-交變頻器供電的交流提升機。2000年11月，該系統在焦作古漢山礦投入運行，情況良好。提升機由于采用了計算機技術，其安全保護系統更為完善。該系統的主要特點是:采用兩臺計算機裝置，每臺都有自己獨立的測量、傳感裝置和數據處理系統。這兩臺計算機同步工作，互相檢測，互為備用，對提升行程實現直接測量和間接測量容器位置相結合的方式，對兩者進行比較、校正，實現行程自動控制。由于采用了計算機對安全回路、制動回路、電源和驅動回路進行實時檢測，實現故障記憶，因此極大地提高了提升機安全性能。

1.3井下帶式輸送機中的應用在我國“八五”計劃期間，通過國家一條龍“日產萬噸綜采設備”項目的實施，極大地提高了帶式輸送機的技術水平，煤礦井下用大功率、長距離帶式輸送機的關鍵技術研究和新產品的研發也取得了很大的進步。如大傾角長距離帶式輸送機成套設備、高產高效工作面順槽可伸縮帶式輸送機等均填補了國內此項技術的空白，并對帶式輸送機的關鍵技術及其主要元部件進行了理論研究和產品開發，成功的研制了多種軟起動和制動裝置以及以PLC為核心的可編程電控裝置、驅動系統采用調速型液力偶合器和行星齒輪減速器，目前我國已經自行生產制造了多個品種和多種類型的帶式輸送機。

2結束語

隨著煤礦生產不斷向深部水平發展，對控制水平和規模的要求越來越高，從而又加速了機電一體化技術的發展和進步，目前各種高新技術的發展，如網絡、光纖、人工智能及生物工程等高新技術已滲入到機電一體化技術之中，使機電一體化產品功能更強大、性能更優越，使機電一體化產品功能越來越強，智能化程度也越來越高，因此采用新的機電一體化技術裝備的煤礦，能夠使企業獲得更加顯著的技術、經濟和社會效益，這也是一個煤礦企業循環促進不斷發展的過程。

摘要：機電一體化技術是微電子技術向傳統機械工程滲透而形成的融合機械工程、電氣工程、計算機技術、信息技術等為一體的新興綜合技術。它是企業信息化的重要支撐技術,是礦山綜合自動化的基礎。機電一體化技術在煤礦采、掘、運裝備的應用和推廣,極大地提升了我國煤礦生產的綜合實力,為實現高效、安全、潔凈、結構優化的煤炭工業生產打下了扎實的基礎。本文對煤礦機電一體化技術在我國的應用進行闡述。

關鍵詞：煤礦機電一體化技術

參考文獻：

[1]張莉.機電一體化技術在煤礦中的應用[J].山西煤炭干部管理學院學報.2007.(1):88.

[2]文廣.機電一體化技術在鋼鐵企業的應用與展望[J].機械.2003.30(1):62～64.

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傳統教學模式中，教師一般只借助口述與板書的形式來展示所要傳授的內容，而隨著時代的發展與科技的進步，信息技術觸發了教育方法的不斷革新，課堂教學變得更加方便與豐富，知識呈現變得容易。如課下教師可以借助網絡開設討論組，或者以創設留言板、網頁的形式，就學生感興趣的話題展開討論，學生也可以對不熟悉的問題進行詢問，教師將課上收集的問題統一回答與講解。例如，《機電一體化檢測系統》一節的相關知識比較復雜，為引導學生形成系統的知識網絡，教師可采用專題探究的教學形式，借助信息技術，引導學生展開系統的學習與分析。關于位移、速度、加速度、力、扭矩、流體壓強等方面的檢測存在多種檢測方法、檢測流程與檢測曲線，教師可運用信息技術結合實例展示在學生面前。同時，本章節的重難點內容，可借助校園網絡平臺，實施遠程授課，或者教師和學生實時進行網上溝通，使學生的學習不受時間與空間的限制，切實提升教學質量。

二、拓寬時空范圍，提升教學效率

信息技術能夠打破時空限制，把豐富的文字、圖片、音頻、視頻等資料集中起來，變微觀、抽象與遠程的知識為鮮活、生動、可感受的信息技術環境下的知識，從而節約了教學準備時間，提升了教學效率。例如，講授《電氣系統設計》一節的相關知識時，教師可借助信息技術，將電氣設計基本任務、基本內容、設計原理、中心環節，借助設計的實例展開分析與講解，使學生形成系統化的印象。還可以打造模擬的電氣設計實驗室系統，模擬特定條件下的設計環節，引導學生展開設計原件的選定、安裝方式與接線方式的實踐、組件裝配的設計等。從而促進學生將理論與實際結合，打破時空限制，強化學生的知識與技能、過程與方法、情感態度與價值觀的形成。

三、總結

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1.1有效提高煤礦生產的安全系數

在沒有引進機電一體化生產時媒礦工人需要深入幽暗潮濕的礦井進行日常作業并下所有的工作都需要人工完成,人工作強度大幾乎是超負荷運轉。長此以往不僅會對礦工的健康造成影響復雜多變的井下環境與突如其來的透水事故、瓦斯爆炸事故還會威脅到廣大礦工的人身安全。

1.2有效提高煤炭生產的效率

在煤炭開采過程中應用一體化的機電技術從根本上改變了煤炭企業的生產方式用機械取代人工將人力從繁重的機械勞動中解放出來實現人力資源的合理優化配置。不僅如此人力不同于機器人會有疲累感超時的高負荷工作會降低工人的生產效率不利于煤炭產量的提升。用機械取代人工后,只要定期對其進行養護維修機械就能長時間保持高強度勞動降低了不確定因素對生產造成的影響肩效提高了煤炭生產效率。

1.3有效提高煤礦企業的經濟效益

在煤礦生產中運用機電一體化技術,能夠有效節省人力開支8降低了生產成本還提高了煤炭產量,為企業創造了更多的經濟價值使煤炭開采企業的經濟效益得到大幅提升。企業盈利增長員工的福利待遇自然水漲船高這在一定程度上改善了煤礦井下作業人員的生活質量起到了“雙贏”的效果。

2煤礦機電技術一體化應用的具體體現

2.1帶式輸送機

帶式輸送機是煤炭企業機電一體化的重要組成部分,能幫助井下作業人員將已開采的煤炭運往地面,是煤炭生產不可或缺的幫手。在煤礦機電一體化的摸索過程中我國自行生產了多代帶式輸送機但大多都存在運輸容量小、運程距離短、運行效率低、易出現機械故障、穩定性得不到保障等問題對進一步提升采煤效率造成了阻礙。為了解決這一系列的問題我國科研機構充分考慮到礦井井下復雜多變的環境運用機電一體化技術將我國多年研究帶式運輸機的豐富經驗與煤礦運輸的實際需求結合起來研發了多種軟啟動、制動裝置肩效克服了傳統帶式運輸機的不足之處迎合了時展的需求。新型運輸機加大了運輸容量、增加了運程距離、提高了運行效率、降低了機械故障的發生幾率為確保煤礦開采工作順利進行打下了堅實的基礎。

2.2采煤機

將機電一體化技術運用于采煤機中莊要是通過改變采煤機牽引方式的方法達到延長設備使用壽命、增加安全性的目的。機電一體化技術能促使采煤機由老舊的液壓牽引方式向新型的電牽引式方向發展充分發揮其實際優勢提升采煤效率提高煤炭開采量。使用電牽引的新型采煤機能將運輸過程產生的阻力降到最低涅合制動發電裝置共同運作河以提高資源的合理利用效率盡量避免不必要的資源浪費。不僅如此機電一體化技術還能克服煤層坡度大且陡的不便通過在采煤機電動機加裝防滑裝置的方法崖面提升采煤機傳動軸的荷載能力。零件損耗是制約煤炭開采效率的重要原因液壓牽引方式會加快采煤機內各組成零件的損耗速度施工人員要通過不斷更換零部件或直接更換采煤機的方式確保煤炭開采效率無形中增加了開采成本不利于企業獲得經濟效益最大化。在采用機電一體化技術后,電動牽引方式完美解決了零件磨損的問題通過調節電控系統實現靈活簡便的操作不僅有效延長了采煤機的實際使用壽命節省了成本開支還提升了采煤安全系數保障了采礦人員的人身安全。除此之外,電動牽引式的采煤機還具有適用領域廣、小巧輕便、結構簡單等優勢能夠最大程度上將電能轉化為實際生產力為煤炭企業提高產量打下了堅實的基礎。

2.3提升機

礦井提升機是當前煤炭生產過程中涉及到的所有機械設備中自動化水平最高的一個,已經實現了全數字化,內裝式提升機是機電一體化技術的典型代表,將驅動裝置與滾筒裝置整合在一起后,機械結構得到了極大簡化。在提升機中運用機電一體化技術后提升機能自主查詢機體故障來源定期進行“體檢”并自動記錄檢測結果為機械的維修、養護工作提供了必要的依據,同時也節省了人力成本。在其檢測到系統出現故障時會通過聲音提示的方式通知相關工作人員對其進行及時修護,以此確保提升機的正常運行。不僅如此全數字化的礦井提升機相對于傳統型號的提升機而言具有更簡單的硬件配置兼容性強皮全系數高所需的易損零部件較少,能瞬間提升加速度更靈活易控實際操作性更強。全數字化提升機具備良好的使用性能充分發揮出了計算機技術的優勢,能進一步完善系統檢測、自保工作,已經成為多地煤礦施工提升機的首選類型。

2.4電控液壓支架

由于我國電控液壓支架發展歷史較短肖前推行的國產電控液壓支架所用的控制系統較簡單應用范圍局限性過強遠不如其他國家研發的電控液壓支架性能優越。將液壓控制與計算機技術有機結合在一起,能將支架與頂板之間的距離控制在一個合理的范圍內肩效避免因反復摩擦造成的零部件磨損,以此達到延長電控液壓支架使用壽命的目的。

3結束語

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關鍵詞：移動電話；程控交換設備；出現的問題；維護技術

中圖分類號：TP3-4 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9599 (2011) 23-0000-01

Mobile PBX Equipment Problems and Maintenance Technical

Yan Ting

(School of Electrical Engineering,Northwest University for Nationalities,Lanzhou 730030,China)

Abstract:With the era of development,social progress,in the new historical conditions,particularly the rapid development of the telecommunications industry,labor services is far from able to meet the requirements of the development of telephone service and development speed.Therefore,the program-controlled switching technology came to the front of people,will be lagging behind the level of human services issues to give a good solution.Based on this,this paper analyzes the mobile PBX equipment problems,and related maintenance techniques to explore.

Keywords:Mobile phones;Program-controlled switching equipment;Problems;Maintenance technology

一、維護移動電話程控交換設備出現的問題

（一）維護控制設備的問題。無論是專業網管系統，還是多業務系統，對于問題的處理，不同系統之間都會出現程度不等的耦合性，這些程度不等的耦合性對控制系統來講，即是負擔，也會間接的影響到相關系統本身的處理能力和處理問題的靈活性，在某種程度上，還會對系統的復雜性和完整性產生不可估量的破壞。對于程控交換技術來講，其核心和關鍵在于控制設備，對于這個設備的維護管理將直接的影響到整個系統的運作，所以在具體的維護管理過程中，要全面綜合的考慮相關的問題。

（二）維護話路設備的問題。一般來講，對于話路設備的維護，主要是分兩路進行的，一路是關于交換網絡的維護，一路是關于接口電路的維護。對于接口設備來講，主要的問題表現在不統一的接口方面，因為借口是聯系各專業系統與業務支撐系統之間的通道，在專業系統和業務系統之間，主要的對應關系為多對一，接口的不統一就會造成系統間銜接的困難。除此之外，在電路設備中還有很多地方都比較容易出現問題，比如網絡驅動器、掃描器、中繼器、用戶電路等等，這些都應該成為進一步維護的對象。對于用戶電路設備來講，存在的主要問題就是設備和接線的穩定性，設置則是中繼器設備面臨的一個最主要的問題，對于中繼器的設置，設置工作開展前，首先需要保證成功設置了設備本身，在此之后，正確選擇與之對應的MAC地址及網絡名稱。對于掃描器來講，一個常見的問題在于維護過程中遇到的諸多麻煩，這一麻煩的來源在于掃描器本身的工作模式，對于掃描器來說，他們的主要工作模式為黑盒模式，這樣的工作模式使得源代碼難以看到。網絡驅動器，這個設備比較容易遇到的問題和麻煩在于匹配不一致。

二、維護技術

（一）維護設備技術及排除設備多發故障。（1）按照機型特點的不同，每個單獨的程控機房需要不同的、內容詳盡的設備維護流程圖，這個圖示能夠引導維護人員在搶修過程中，最大可能的發揮自己的功效和作用，能夠真正的獨擋一面。如果值班人員在值班的過程中，發現了長途線路故障，這種情況下，就可以將信息及時的傳遞給最近維護機房的人員，有利于維護工作的及時有效開展。（2）出現系統維護故障的時候，一般的作業原則在于，將相關的信息上報至對應的負責人，比如故障顯示、告警信息等等，方便負責人予以相關的研討，對具體的故障進行處理的過程中，要遵循先局內再局外，先本局再外局的次序和原則，結合故障本身的復雜情況，對排除故障進行時間層面上的合理科學的安排，如果故障維修的過程中，時間上超出了設置，就需要上報處理；在具體的故障排除過程中，應該要保持用戶正常的通話需求，完成修復之后，全面檢測設備的各項性能，而后交付使用。（3）對維護人員的要求：維護人員首先必須經歷了專業訓練，具備專業的操作技巧、操作能力和知識水平。遇到交換設備出現故障的狀況下，首先要排查本端交換系統，并對所有相關的排查工作予以全面的記錄，按照故障問題的不同，派遣不同的維護人員進行作業，確保維護工作能夠高水平、高質量的實現。

（二）維護移動電話程控交換設備以及具體的維護周期。通常需要從如下方面考量移動電話程控交換設備的維護周期和具體的維護工作。（1）報警系統每天都需要進行維護，報警系統的存在有助于相關檢測工作的順利完成和故障的及時發現。（2）設備終端清潔工作以及控制室內部的環境衛生，這個工作一般也要求每天都能夠很好的開展，這個不但是設備工作環境的具體要求，也是工作環境的最根本的衛生層面的保證。機架表面清潔、機房環境衛生以及交換機中繼線測試，這些的維護周期一般為每月一次。（3）測試用戶交換機的連選功能，連選功能直接的影響并關系到暢通的通話目的的實現，對于這個功能的維護，一般要求精度很高，具體的維護周期多設定為半年一次。（4）檢查電源端子的緊固情況，故障的發生，很多的時候，多是因為運行設備電源接線端的問題，這些問題的產生和存在造成了很多的麻煩，所以必須要對電源端子進行維護檢查，相關的檢查頻率多設定為年度一次。（5）每三個月需要對局間中繼線進行一次暢通測試。直接影響到移動電話用戶使用線路暢通度問題的在于程控交換機工作地端子至聯合接地間的電阻，對這個連接的維護檢查也是很重要的，一般為年度一次。

三、結論

總而言之，發明程控交換技術的最重目的在于快捷、自動、方便的處理相關的業務數據，減少人工作業的失誤，節約作業時間。伴隨著不斷發展壯大的電信事業，程控交換技術也得到了越來越廣泛的應用。相比于以前，現在的業務量有了很大的增加，這一情形對于程控交換設備來講，要求也就更多、更嚴，所以對于設備的維護也應該更好的開展。

參考文獻：

[1]張崴.振動趨勢與頻譜分析在大機組維護中的應用[J].設備管理與維修,2006,7

[2]金璐玫,涂海寧,夏芳臣,劉建勝.設備柔性維護系統建模[J].機電產品開發與創新,2004,3

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【論文摘要】：介紹了光機電一體化技術特征，研究了國內外技術現狀和發展趨勢，指出了未來發展前景和一些重要技術熱點。

近些年來，光機電一體化技術得到迅猛發展，在民用工業和軍事領域得到廣泛地應用。因此，光機電一體化技術成為當今機械工業技術發展的一個主要趨勢。

1.光機電一體化技術特征

光機電一體化系統主要由動力、機構、執行器、計算機和傳感器五個部分組成，相互構成一個功能完善的柔性自動化系統。其中計算機軟硬件和傳感器是光機電一體化技術的重要組成要素。與傳統的機械產品比較，光機電一體化產品具有以下技術特征。

1.1體積小，重量輕，適應性強，操作更方便

光機電一體化技術使得操作人員擺脫了以往必須按規定操作程序或節后頻繁緊張地進行單調重復操作的工作方式，可以靈活方便地按需控制和改變生產操作程序，任何一臺光機電一體化裝置的動作，可由預設的程序一步一步控制實現，甚至實現操作全自動化和智能化。

1.2功能增加，精度大幅提高

光機電一體化系統包括以激光、電腦等現代技術集成開發的自動化、智能化機構設備、儀器儀表和元器件。電子技術的采用使得包饋控制水平提高，運算速度加快，通過電子自動控制系統可精確按預設動作，其自行診斷、校正、補償功能可減少誤差，達到靠單純機械方式所不能實現的工作精度。同時，由于機械傳動部件減少，機械磨損及配合間隙等引起的誤差也大大減小。

1.3部分硬件實現軟件化，智能化程度提高

傳統機械設備一般不具有自維修或自診斷功能。光機電一體化技術使得電子裝置能按照人的意圖進行自動控制、自動檢測、信息采集及處理、調節、修正、補償、自診斷、自動保護直至自動記錄、顯示、打印工作結果。通過改變程序，指令等軟件內容而無需改動硬件部分就可變換產品的功能，使機械控制功能內容的確定和變化趨勢向"軟件化"和"智能化"。

1.4產品可靠性得到提高，使用壽命增長

傳統的機械裝置的運動部分，一般都伴隨著磨損及運動部件配合間隙所引起的動作誤差，導致可動摩擦、撞擊、振動等加重，嚴格影響裝置壽命、穩定性和可靠性。而光機電一體化技術的應用，使裝置的可動部件減少，磨損也大為減少，像集成化接近開關甚至無可動部件、無機械磨損。因此，裝置的壽命提高，故障率降低，從而提高了產品的可靠性和穩定性。

1.5融合了多種學科新技術，衍生出許多功能更強、性能更好的新產品

光機電一體化產品的研究開發涉及到許多學科和專業知識，包括數學、物理學、化學、聲學、機械工程學、電力電子學、電工學、系統工程學、光學、控制論、信息論和計算機科學等。例如人們很熟悉的靜電復印機、彩色印像機等，就是一種由機、電、光、磁、化學等多種學科和技術復合創新的新型產品。光機電一體化技術將光電子技術、傳感器技術、控制技術與機械技術各自的優勢結合起來，衍生出許多功能更強、性能更好的新一代技術裝備。

1.6產品系統性增強，各部分系統間協調性要求提高

光機電一體化是一門學科的邊緣科學技術，多種技術的綜合及多個部分的組合，使得光機電一體化技術及產品更具有系統性、完整性和科學性。其各個組成部分在綜合成一個完整的系統中相互配合有嚴格的要求，這就要求各種技術揚長避短，提高系統協調性。

2.研究現狀和發展趨勢

2.1研究現狀

自從我國實行改革開放以來，科技領域急起直追，我國的光機電一體化技術已取得明顯的成效，數控產品有了很大的提高，尤其是經濟型靈敏數控裝置發展很快，是我國特有的經濟實用產品，不但適用國內市場的需要，部分產品還隨主機配套出口。國內的機械產品采用可編程控制器（PC）和微電子技術控制設備也越來越多，覆蓋面也日益擴大，從紡織機械、軸承加工設備、機床、注塑機到橡膠輪胎成型機、重型機械、輕工業機械都是如此，我國自行研制和生產的光機電設備，在質量上也有重大突破，為今后的推廣應用打下了良好的基礎。

2.2發展趨勢

光機電一體化技術已經滲透到各個學科、領域，成為一種新興的學科，并逐漸成為一種產業，而這些產業作為新的經濟增長點越來越受到高度重視。從世界科學技術的發展情況來看，光機電一體化技術的未來技術熱點主要包括：

（1）激光技術

1）高單色性，利用激光高單色性作精密測量時，可極大地提高測量精度和量程。

2）高方向性，因具有很遠距離傳輸光能和傳輸控制指令的能力，從而可以進行遠距離激光通信、激光測距、激光雷達、激光導航以及遙控。

3）高亮度性，利用激光的高亮度特性，中等亮度激光束在焦點附近可產生幾千到幾萬度的高溫，可使照射點物體熔化或汽化，對各種各樣材料和產品進行特種加工。

4）相干性，由于激光速頻率單一、相位方向相同。適用于激光通信、全息照相、激光印刷以及光學計算機的研制，而在實際運用中也會通過一些激光技術改變激光輻射的特性，應用范圍更廣。

（2）傳感檢測技術

1）激光準直，能夠測量平直度、平面度、平行度、垂直度，也可以做三維空間的基準測量。

2）激光測距，其探測距離遠，測距精度高，抗干擾性強，體積小，重量輕，但受天然影響大。

3）光纖探測器，在目標很小，間隔受限或危險的環境中，最常選用的是光纖探測器。

其他還有激光打孔、刻槽=標記、光化學沉積等加工技術。

（3）激光快速成型技術

激光快速成型是利用計算機將復雜的三維物體轉化為二維層，將熱塑性塑料粉末或膠粘襯底片材紙張燒結，由點、線構造零件的面（層），然后逐層成型。激光快速成型技術可使新產品及早投放市場，極大地提高了汽車生產企業對市場的適應能力和產品的競爭能力。

（4）光能驅動技術

利用光致變形材料可制作光致動器和光機器人。現已研制成功一種光致動器，其工作原理是將光照在形狀記憶合金上，反復地通、斷使材料伸縮，再利用感溫磁性體的溫度特性，將材料末端吸附在襯底上。利用材料本身的伸縮和端部的吸附特性，加上光的通斷便能實現所要求的動作。實驗驗證，該致動器能可在頂面步行。這種狀態目標處于初級階段，如果能發現具有優異光作用特性的動態物質，則可使光能驅動技術廣泛應用。

3.結語

技術上的改革和與之相配套的技術支持是創新技術的基礎。開發光機電一體化產品有不同的層次和靈活的自由度。在機械技術中恰當地引入電子技術，產品的面貌和行業的面貌就可以迅速發生巨大變化。產品一旦實現光機電一體化，便具有很高的功能水平和附加價值，將給開發生產者和用戶帶來巨大的社會經濟效益。

參考文獻

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[2]梁進秋.微光機電系統國內外研究進展.光機電信息，2000（8）

[3]宋云奪編譯.光機電一體化業的未來.光機電信息，2003（12）

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（一）定位與培養目標不同根據人才培養分類，可分為學術型人才、技術技能型人才。教育部副部長魯昕在2014年中國發展高峰論壇表示，我國將實行兩類人才、兩種模式的高考，即技術技能型人才和學術型人才的兩種高考模式。技術技能型人才又分為工程師、高級技工，以及高素質勞動者三種。在高職教育體系中，高職專科的機電一體化專業定位為機電行業培養技術技能型人才，即高級技工和高素質勞動者，包括機電設備的安裝維修，機電設備的操作與維護等工作。隨著產業結構的升級和科學技術的高速發展，以及生產服務第一線崗位技術含量的革新和提高，對技術技能型人才提出了更高的要求。魯昕指出之前的職業教育只講技能，隨著信息技術的發展和產業升級，技能需以技術為基礎。應用本科機電相關專業作為本科層次的職業教育，就是應該在高職專科機電一體化專業基礎上，培養具有較強的理論基礎、實踐技能和應用能力的更高層次的技術技能型人才，能夠適應產業結構升級和科技水平發展對就業崗位所帶來的各種變化。目前，應用本科作為職業本科教育，其定位比較模糊，在人才培養、科學研究和社會服務三者關系上，過分強調科研研究，強調理論教學，沒有突出社會服務的方向，更多地定位于教學科研型大學，許多應用本科院校一心向往建成“一流本科院校”。應用本科目前的定位主要是受當今社會“重學術輕技能”思想觀念和等級觀念的約束和束縛，也是社會對大學的評價機制和考核標準所造成的。由于應用本科的定位模糊，因此，應用本科機電相關專業的定位也相應的比較模糊，造成了應用本科機電相關專業在培養目標上偏向學術型人才的培養，體現在教學過程中，則表現為注重學生理論知識的培養和考核，忽視學生應用能力的培養和考核。應用本科機電相關專業在定位和培養目標上，與職業教育的定位和培養目標是有很大差距的，這是制約高職專科機電一體化專業與應用本科機電相關專業實現有效銜接的一個重要因素。正是由于應用本科本身的定位和培養目標與高等職業教育的差距，使得目前機電一體化專業高職專科與應用本科的銜接，不管采用哪種方式進行銜接，都存在一定的缺陷。

（二）應用本科機電專業實踐教學不足高等職業教育強調學生職業應用能力的培養。高職專科機電一體化專業，通過工學結合、校企合作、頂崗實習等方式，培養學生具備從事機電一體化設備的操作、組裝、調試、維護維修等能力。應用本科機電相關專業以學科為導向，主要通過課堂講授為主，教學效果考核往往以筆試為主，培養學生的能力通過灌輸理論知識來實現。由于應用本科院校的定位以及培養目標與高等職業教育的要求存在一定的差距，以及應用本科院校在教學過程中長期以來形成的慣性，使得應用本科機電相關專業在教學過程中出現“重理論、輕實踐”的現象。應用本科機電相關專業在教學過程中，強調理論教學，輕視實踐。應用本科機電相關專業在實踐教學方面不重視，實踐條件不足，造成培養出來的學生應用能力不強。這是應用本科機電相關專業教學過程中存在的問題之一，也是妨礙高職專科機電一體化專業與應用本科機電相應專業有效銜接的重要因素之一。

（三）課程體系銜接存在問題課程體系是高職專科、應用本科各自的定位和人才培養目標的具體表現。高職專科機電一體化專業定位為機電行業職業技能型人才的培養，以實用為主，必需、夠用為度，主要培養機電行業的技能型人才，即高級機電維修維護技工和高素質機電設備操作者。應用本科機電相應專業應該在高職專科機電一體化專業基礎上，培養具有較強的理論基礎、實踐技能和應用能力的更高層次的機電行業的技術技能型人才。機電一體化專業高職專科與應用本科相應專業進行有效銜接時，應該對相應的課程體系進行設計，使其滿足機電一體化專業高職專科生進入應用本科相應專業后，能夠繼續有效地進行學習。目前，專接本模式，課程基本與高職專科相同，不同的是教材不一樣，一個是高職高專的教材，一個是本科教材而已，基本上沒有相應的實踐教學。專轉本模式，應用本科相應專業的課程設置上，前兩年基本上是機械方面課程，后面兩年是電方面的課程，高職專科機電一體化專業學生進入本科后，主要就是進行電方面課程的學習。無論是專接本，還是專轉本模式，高職專科機電一體化專業學生在完成三年專科學業后，進入本科階段學習，課程銜接得不是很好，這是進行高職專科機電一體化專業與應用本科相應專業進行有效銜接需要解決的問題。

（四）教師素質由于許多應用本科院校定位于教學科研型大學，許多教師科研能力強，理論基礎扎實，許多教師都是直接引進博士畢業生，這些教師是在研究型或教學研究型環境下培養出來的，缺乏在生產服務第一線工作的經驗，沒有在企業經歷過職業鍛煉，因此造成部分教師職業應用能力不強的缺點。高職教育對教師素質的要求與一般學術型本科教育對教師素質的要求不同，高職教育強調教師的雙師素質，既要求教師具有扎實的理論水平，同時也要求教師具有職業背景，具有職業應用能力，否則怎么來教育、培養學生的應用能力？許多應用本科院校由于定位教學科研型，在人才引進和教師素質培養方面，注重教師人才的學術能力、科研能力。許多應用本科院校在人才引進方面明確要求引進博士，強調引進人才的學術能力，同時，應用本科院校對教師的考核以及職稱的評定都是強調學術能力，要求發表一定數量的高質量的學術論文以及一定的科研項目，而幾乎沒有對教師的職業應用能力等方面進行考核和評定。這些原因都造成了應用本科院校的教師們更愿意從事學術科研工作，形成了“重學術輕應用”的風氣。這些因素都是造成應用本科教師科研能力、學術能力強，而職業應用能力欠缺的原因。這是應用本科院校作為高等職業教育的組成部分存在的不足。機電一體化作為一名綜合了機械技術、微電子技術、電力電子技術、自動控制技術、傳感測試技術、軟件編程技術等多門技術的專業，更加強調學生的動手應用能力，包括機械圖紙繪制；機械設備的安裝、維護維修；電氣線路的設計、檢修；程序的設計、編寫等能力。因此從事機電一體化高職教育的教師更需要具備一定的應用能力。目前應用本科從事機電相關專業教學的教師應用能力的缺乏，是機電一體化專業高職專科與應用本科銜接的障礙之一。

二、解決問題的建議

將高職專科機電一體化專業與應用本科相應的機電專業進行銜接是社會發展、經濟轉型對機電應用型人才需求的必然要求，也是完善我國機電行業高等職業教育的需要。針對高職專科機電一體化專業與應用本科相應專業進行銜接存在的問題，提出一些建議和意見。

（一）應用本科應定位職業教育要想高職專科機電一體化專業與應用本科機電相應專業進行有效銜接，關鍵就是要將應用本科定位為高等職業教育。許多應用本科定位于教學研究型大學，甚至希望向一流本科學術型大學轉型，這同現在社會普遍對高等職業教育存在認識上的偏差有關，同時也與當前對高等教育的評價機制有關。由于歷史等一些原因，在社會上普遍存在“輕實踐、重理論”的思想，特別是本科院校，認為重視實踐，進行職業教育是低人一等的事情。這種思想不清除，應用本科就不可能真正向高等職業教育靠攏。應用本科的定位也與目前大學的評價機制有關。目前對大學的評價考核以及排名，主要關注的是學術成果，例如論文數量與質量，科研經費量，博士點、碩士點數量等。這就造成了許多應用型本科將學術研究放在重要的位置，將學術論文、科研課題數量作為考核教師標準。要想應用本科定位為高等職業教育，除了扭轉社會對高等職業教育的觀念，還必須對應用本科建立合理的評價和考核機制，國家加大對職業教育，特別是高層次職業教育的投入，可以對國民經濟發展起重大作用的一些應用本科在資金、教學資源等方面進行傾斜。對應用本科教師，建立合理的評價考核機制與職稱評定標準，加大對教師應用能力培養的考核，減少學術研究方面的考核，讓學校和教師的重心向應用能力培養，向技術技能教育轉移，使應用本科真正地定位于高等職業教育，使應用本科機電相關行業真正向職業應用型人才培養方向挺進。

（二）加大實踐教學量、改善實踐條件由于高職教育的關鍵是培養學生的職業應用能力，而培養學生的應用能力，不能只靠理論傳授，應該將理論與實踐結合，通過實驗、實訓、企業實習、校企合作等多種實踐方式，達到培養學生職業應用能力的目的。高職專科機電一體化專業基本上都是根據培養目標，設置了相應的實踐手段和方式來培養學生的應用能力。應用本科機電相關專業在培養學生應用能力方面還有所不足，主要也是受“重理論、輕實踐”的影響。應用本科院校機電相關專業作為機電行業高等職業教育的一部分，必須轉變思想，將定位轉移到學生應用能力培養方面上來，加強實踐實驗條件的建設，同時，通過實驗、實訓、企業實習、校企合作，建立校外實踐區。在實踐教學過程中，建立起一套完善的實踐教學評價體系，強調突出過程考核的重要性，激發學生學習的主動性。應用本科機電相關專業應加大實踐教學量，對機電設備的設計、操作、維護維修增加學生實踐機會，同時也應改善實踐條件，以便更好地培養學生的應用能力。

（三）課程體系銜接由于課程體系是人才培養目標的具體表現，高職專科機電一體化專業與應用本科機電相應專業作為機電行業高職教育的兩個階段，應該從整體上對課程體系進行銜接。應用本科機電相關專業應該對課程體系進行設計，使高職專科機電一體化專業學生進入本科階段后，能在原來基礎上繼續提高。針對專接本模式，應該設置好課程體系，而不是簡單采用相同的課程，不同教材，應該在滿足應用本科機電相關專業對學生應用能力和理論知識更高要求和需要的基礎上，進行統一的課程體系設計。針對專轉本模式，應用本科機電相應專業的課程設置上，應該從重視理論知識，向理論和實踐并重方向發展。由于應用本科機電相關專業的機械方面課程，以及電氣方面的一些基礎課程被安排在前兩年進行，因此，在課程設計上，可以對進入本科學習階段的高職專科機電一體化專業學生提供機械、電氣方面的選修課程，讓他們能補上這些課程。

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關鍵詞：機電一體化 機械制造 應用現狀發展趨勢

現代科學技術的不斷發展，極大地推動了不同學科的交叉與滲透，工程領域的技術改造與革命。在機械工程領域，由于微電子技術和計算機技術的迅速發展及其向機械工業的滲透所形成的機電一體化，使機械工業的技術結構、產品結構、功能與構成、生產方式及管理體系發生了巨大變化，使工業生產由“機械電氣化”邁入以“機電一體化”為特征的發展階段。

一、機電一體化概述

機電一體化是指在機構的主功能、動力功能、信息處理功能和控制功能上引進電子技術，將機械裝置與電子化設計及軟件結合起來所構成的系統的總稱。

機電一體化發展至今已經成為一門有著自身體系的新型學科，隨著科學技術的不斷發展，還將被賦予新的內容。但其基本特征可概括為：機電一體化是從系統的觀點出發，綜合運用機械技術、微電子技術、自動控制技術、計算機技術、信息技術、傳感測控技術及電力電子技術，根據系統功能目標要求，合理配置與布局各功能單元，在多功能、高質量、高可靠性、低能耗的意義上實現特定功能價值，并使整個系統最優化的系統工程技術。

二、機械制造技術的發展

在現代制造系統中，數控技術是關鍵技術，它集微電子、計算機、信息處理、自動檢測、自動控制等高新技術于一體，具有高精度、高效率、柔性自動化等特點，對制造業實現柔性自動化、集成化、智能化起著舉足輕重的作用。當前，數控技術正在發生根本性變革，由專用型封閉式開環控制模式向通用型開放式實時動態全閉環控制模式發展。在集成化基礎上，數控系統實現了超薄型、超小型化；在智能化基礎上，綜合了計算機、多媒體、模糊控制、神經網絡等多學科技術，數控系統實現了高速、高精、高效控制，加工過程中可以自動修正、調節與補償各項參數，實現了在線診斷和智能化故障處理；在網絡化基礎上，CAD/CAM與數控系統集成為一體。機床聯網，實現了中央集中控制的群控加工。

三、機電一體化的發展狀況

機電一體化的發展大體可以分為三個階段：

(1).20世紀60年代以前為第一階段，這一階段稱為初級階段。在這一時期，人們自覺不自覺地利用電子技術的初步成果來完善機械產品的性能。特別是在第二次世界大戰期間，戰爭刺激了機械產品與電子技術的結合，這些機電結合的軍用技術，戰后轉為民用，對戰后經濟的恢復起到了積極的作用。那時，研制和開發從總體上看還處于自發狀態。

由于當時電子技術的發展尚未達到一定水平，機械技術與電子技術的結合還不可能廣泛和深入發展，已經開發的產品也無法大量推廣。

(2).20世紀70-80年代為第二階段，可稱為蓬勃發展階段。這一時期，計算機技術、控制技術、通信技術的發展，為機電一體化的發展奠定了技術基礎。大規模、超大規模集成電路和微型計算機的出現，為機電一體化的發展提供了充分的物質基礎。這個時期的特點是：mechatronics一詞首先在日本被普遍接受，大約到20世紀80年代末期在世界范圍內得到比較廣泛的承認；機電一體化技術和產品得到了極大發展；各國均開始對機電一體化技術和產品給予很大的關注和支持。

(3).20世紀90年代后期，開始了機電一體化技術向智能化方向邁進的新階段，機電一體化進入深入發展時期。一方面，光學、通信技術等進入機電一體化，微細加工技術也在機電一體化中嶄露頭腳，出現了光機電一體化和微機電一體化等新分支。

我國是從20世紀80年代初才開始進行這方面的研究和應用。國務院成立了機電一體化領導小組，并將該技術列入“863計劃”中。在制定“九五”規劃和2010年發展綱要時充分考慮了國際上關于機電一體化技術的發展動向和由此可能帶來的影響。許多大專院校、研究機構及一些大中型企業對這一技術的發展及應用做了大量的工作，取得了一定成果。但與日本等先進國家相比，仍有相當差距。 轉貼于 中國論文下載中心

四、機電一體化的發展趨勢

機電一體化是集機械、電子、光學、控制、計算機、信息等多學科的交叉綜合，它的發展和進步依賴并促進相關技術的發展。機電一體化的主要發展方向大致有以下幾個方面：

1.智能化

智能化是21世紀機電一體化技術的一個重要發展方向。人工智能在機電一體化的研究中日益得到重視，機器人與數控機床的智能化就是重要應用之一。

2.模塊化

模塊化是一項重要而艱巨的工程。由于機電一體化產品種類和生產廠家繁多，研制和開發具有標準機械接口、電氣接口、動力接口和環境接口等的機電一體化產品單元是一項十分復雜但又非常重要的事情

3.網絡化

網絡化由于網絡的普及，基于網絡的各種遠程控制和監視技術方興未艾，而遠程控制的終端設備本身就是機電一體化產品。

4.微型化

微型化興起于20世紀80年代末，指的是機電一體化向微型機器和微觀領域發展的趨勢。國外稱其為微電子機械系統(MEMS)，泛指幾何尺寸不超過1cm3的機電一體化產品，并向微米、納米級發展。微機電一體化產品體積小，耗能少，運動靈活，在生物醫療、軍事、信息等方面具有無可比擬的優勢。

5.環保化

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關鍵詞：機電一體化機械設計工程自動化

中圖分類號：TH-39文獻標識碼：A文章編號：1672-3791(2012)02(c)-0000-00

進入20世紀60年代以來，微電子技術、信息技術、自動化技術得到了迅猛發展，以信息技術為中心，極大地提高勞動生產率和工作效率為重要目標。測量與控制技術、計算機技術和通信技術，三者結合在一起，構成完整的信息系統。在這種新技術革命的影響和沖擊下，機電業發生了深刻的變化。機電一體化的共性關鍵技術是；精密機械技術、伺服傳動技術、傳感檢測技術、信息處理技術、白動控制技術以及系統總體技術。但是區分機電一體化或非機電一體化的機械系統，其核心是計算機控制的伺服控制系統，其他的都是與此匹配的重要部分現有機械產品的電子化必須采用系統科學的觀點和綜合集成的技巧，使機械、電子設備和軟件之間相互適應和匹配，發揮各自的優勢，才能促進工業產品和消費產品向自動化方向發展。

1 機械機電一體化技術及其應用

機電一體化系統的形式多種多樣，其功能也各不相同。一個較完善的機電一體化系統應包括以下幾個基本要素：機械本體、動力單元、傳感檢測單元、執行單元、驅動單元、控制及信息處理單元。隨著機電一體化產品技術性能、水平和功能的提高，機械本體需在機械結構、材料、加工工藝以及幾何尺寸等方面都應適應產品高效、多功能、可靠、節能、小型、輕量、美觀等要求。動力單元動力單元的功能是按照機電一體化系統的控制要求，為系統提供能量和動力以保證系統正常運行。機電一體化的顯著特征之一是用盡可能小的動力輸入獲得盡可能大的功能輸出。與一般的同類型機械裝置相比，機電一體化系統中的機械部分精度要求更高，結構更簡單，功能更強大，性能更優越，同時還要有更好的可靠性、維護性和更新穎的結構。零部件要求模塊化、標準化、規格化，還有許多新的課題要加以研究和運用，如對結構進行優化設計，采用新型復合材料以使機械系統既減輕重量、縮小體積，同時又不降低機械的靜、動剛度，采用高精度導軌、精密滾珠絲杠、高精度主軸軸承和高精度齒輪等，以提高關鍵零部件的精度和可靠性；開發新型復合材料以提高刀具、磨具的質量；通過零部件的模塊化和標準化設計，提高其互換性和維護性等。因此機械技術的出發點在于如何與機電一體化技術相適應，利用其他高新技術來更新概念，實現結構上、材料上、性能上以及功能上的變革。

2 信息處理與自動控制技術及其應用

機電一體化系統中主要采用丁業控制機(包括可編程控制器，單、多回路調節器，單片微控制器，總線式丁業控制機，分布式計算機測控系統)進行信息處理。計算機應用及信息處理技術已成為促進機電一體化技術發展和變革的最重要因素。隨著社會和經濟發展，對信息交流的需求越來越大，這就需要信息傳輸，即通信技術，圍繞如何提高傳輸速度、減少誤碼率等進行的。為了共享資源、提供分布式功能和集中管理，可通過通信設備和線路，將不同地理位置具有獨立處理功能的多個計算機連接起來，運用功能完善的網絡軟件按照網絡協議進行數據通信，組成計算機網絡系統。計算機技術、通信技術和計算機網絡技術的發展為信息處理技術提供了技術保障。

控制與信息處理單元像是對其他要素和它們之間的連接進行有機的統一控制一樣，其功能是將來自傳感器的信息和各種命令進行集中處理，根據處理結果，按照一定的規則發出相應的控制信號，控制各要素或子系統連接成為一個有機整體，使各個功能環節有目的地協調一致運動，并達到預期的性能，從而形成機電一體化的系統工程。各子系統之間必須通過控制信息進行聯系才能協調統一的運動，進行有規則地物質和能量的交換和轉移。因此，控制與信息處理單元是機電一體化系統的核心單元，一般由計算機、可編程控制器、數控裝置以及各種邏輯電路等組成。信息處理技術包括信息的交換、存取、運算、判斷和決策。自動控制技術包括高精度位置控制、速度控制、自適應控制、自校正等技術。自動控制就是依據自動控制原理對具體控制裝置或系統在設計之后進行系統仿真，現場調試，最后使研制的系統可靠地投入運行，尤其是計算機技術高速發展，使得自動控制技術與計算機技術的結合越趨密切，因此自動控制技術是機電一體化技術中十分重要的關鍵技術。

3 伺服驅動技術及其發展

電動機伺服驅動方式在數控系統中的運用非常廣泛，交直流伺服電動機驅動主要用在閉環伺服數控系統中。由于變頻技術的進步，交流伺服電動機驅動技術取得突破性進展，為機電一體化系統提供了高質量的伺服驅動單元，極大地促進了機電一體化技術的發展。步進電動機驅動主要用在開環伺服數控系統中。對機電一體化系統的動態性能、控制質量和功能來說，伺服驅動技術具有決定性的作用。液壓伺服系統(如液壓馬達、脈沖液壓缸等)具有工作穩定、響應速度快、輸出力矩大等特點，特別是在低速運行時其性能更突出，但液壓系統需要增加液壓泵等動力源，設備復雜、體積大、維修難及污染環境；而電氣伺服系統(如步進電動機、直流伺服電動機等)具有控制靈活、費用較小、可靠性高等優點，但低速時輸出力矩不夠大。由于近年來變頻技術的進步，交流伺服驅動技術取得突破性進展，為機電一體化系統提供了高質量的伺服驅動單元，極大地促進了機電一體化技術的發展。

4 結論與展望

機電一體化技術需要很多部門、產業的配合和支持，才能取得滿意的結果。我們不僅要對機電一體化的各項相關技術進行全面深入的了解，還要能從系統工程的概念人手，通過系統總體設計來使各個相關技術形成有機的結合，并且要注意研究和解決技術融合過程中所產生的新問題，只有這樣才能滿足機電一體化高速發展的需要。機電一體化概論都很好，如果整個系統不能很好地協調，則它仍然不可能可靠地正常運行。隨著科技的進步和社會經濟的發展，機電一體化技術正在不斷地深人到各個領域，并且迅猛地向前推進，特別是制造工業對機電一體化技術提出了許多新的更高的要求。機電一體化的發展趨勢應為：在性能上向高精度、高效率、高性能、智能化方向發展；在功能上向小型化、輕型化、多功能方向發展；在層次上向系統化、復合集成化的方向發展。

參考文獻

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[3] 梁國文. 機電一體化在工程機械上的應用與發展[J]. 建筑機械, 1999,(08) .

篇10

畢業論文

一、機電一體化技術發展歷程及其趨勢

自電子技術一問世,電子技術與機械技術的結合就開始了,只是出現了半導體集成電路,尤其是出現了以微處理器為代表的大規模集成電路以后,"機電一體化"技術之后有了明顯進展,引起了人們的廣泛注意.

(一)"機電一體化"的發展歷程

1.數控機床的問世,寫下了"機電一體化"歷史的第一頁;

2.微電子技術為"機電一體化''''''''帶來勃勃生機;

3.可編程序控制器、"電力電子"等的發展為"機電一體化"提供了堅強基礎;

4.激光技術、模糊技術、信息技術等新技術使"機電一體化"躍上新臺階.(二)"機電一體化"發展趨勢

1.光機電一體化.一般的機電一體化系統是由傳感系統、能源系統、信息處理系統、機械結構等部件組成的.因此,引進光學技術,實現光學技術的先天優點是能有效地改進機電一體化系統的傳感系統、能源(動力)系統和信息處理系統.光機電一體化是機電產品發展的重要趨勢.

2.自律分配系統化——柔性化.未來的機電一體化產品,控制和執行系統有足夠的“冗余度”，有較強的“柔性”，能較好地應付突發事件，被設計成“自律分配系統”。在自律分配系統中，各個子系統是相互獨立工作的，子系統為總系統服務，同時具有本身的“自律性”，可根據不同的環境條件作出不同反應。其特點是子系統可產生本身的信息并附加所給信息，在總的前提下，具體“行動”是可以改變的。這樣，既明顯地增加了系統的適應能力(柔性)，又不因某一子系統的故障而影響整個系統。

3.全息系統化——智能化。今后的機電一體化產品“全息”特征越來越明顯，智能化水平越來越高。這主要收益于模糊技術、信息技術(尤其是軟件及芯片技術)的發展。除此之外，其系統的層次結構，也變簡單的“從上到下”的形勢而為復雜的、有較多冗余度的雙向聯系。

4.“生物一軟件”化—仿生物系統化。今后的機電一體化裝置對信息的依賴性很大，并且往往在結構上是處于“靜態”時不穩定，但在動態(工作)時卻是穩定的。這有點類似于活的生物：當控制系統(大腦)停止工作時，生物便“死亡”，而當控制系統(大腦)工作時，生物就很有活力。仿生學研究領域中已發現的一些生物體優良的機構可為機電一體化產品提供新型機體，但如何使這些新型機體具有活的“生命”還有待于深入研究。這一研究領域稱為“生物——軟件”或“生物系統”，而生物的特點是硬件(肌體)——軟件(大腦)一體，不可分割。看來，機電一體化產品雖然有向生物系統化發展趨，但有一段漫長的道路要走。

5.微型機電化——微型化。目前，利用半導體器件制造過程中的蝕刻技術，在實驗室中已制造出亞微米級的機械元件。當將這一成果用于實際產品時，就沒有必要區分機械部分和控制器了。屆時機械和電子完全可以“融合”，機體、執行機構、傳感器、cpu等可集成在一起，體積很小，并組成一種自律元件。這種微型機械學是機電一體化的重要發展方向。

三、典型的機電一體化產品

機電一體化產品分系統(整機)和基礎元、部件兩大類。典型的機電一體化系統有：數控機床、機器人、汽車電子化產品、智能化儀器儀表、電子排版印刷系統、cad／cam系統等。典型的機電一體化元、部件有：電力電子器件及裝置、可編程序控制器、模糊控制器、微型電機、傳感器、專用集成電路、伺服機構等。這些典型的機電一體化產品的技術現狀、發展趨勢、市場前景分析從略。

四、北京發展“機電一體化”而臨的形勢和任務

機電一體化工作主要包括兩個層次：一是用微電子技術改造傳統產業，其目的是節能、節材，提高工效，提高產品質量，把傳統工業的技術進步提高一步；二是開發自動化、數字化、智能化機電產品，促進產品的更新換代。

前者是面上的工作，普及工作；后者是提高工作，深層次工作。

(一)北京“機電一體化”工作面臨的形勢

1.北京用微電子技術改造傳統工業的工作量大而廣，有難度

(1)在700余家北京市屬工業系統的企業中，有60%以上的企業用微電子技術改造機床設備、工業窯爐、風機電泵、生產過程的任務還未完成需要量的一半。

(2)北京工業系統還有2000余臺機床設備亟需用微電子技術進行改造；在已改造的近6500臺機床設備中，大約有15%需進一步改造。

(3)北京工業系統尚有近250座工業爐窯亟需用電子信息技術進行改造；且610座已改造過的工業爐窯也很有進一步應用模糊技術進行二次改造的必要。

(4)北京工業系統cad應用還有較大差距。目前，北京工業品設計，cad應用率僅17%(而美、日等國已超過85%；國內先進地區也超過了30%)；cad的覆蓋率才達到11%(而全國cad應用工程領導小組指出，“八五”期間大中型企業要達到35%，中小型骨干企業要達到15%—20%；到“九五”時，按國務委員宋健的要求，基本上要甩掉繪圖板)。

(5)北京工業系統共有改造價值的各種風機電泵裝機容量50萬千瓦，尚49萬多千瓦用變調速技術進行改造的任務，占總任務量的99.5%左右。

(6)工業是全市能源消耗大戶。1992年，北京工業系統占全市能耗總量的59.5%。而北京是一個能源嚴重缺乏的城市，1992年北京工業系統萬元產值能耗折合標煤為2.47噸，比上海的1.57噸高57%，比天津的2.15噸高14%，比先進的工業化國家高近9倍。因此，北京工業系統節能降耗的任務非常重，而電力電子技術是節能降耗的王牌。

2.北京用機電一體化技術加速產品更新換代，提高市場占有率的呼聲高，有壓力。北京市的工業產品大約有3萬種，每年約開發試制新產品3000種，更新周期很長。由于更新換代速度跟不上市場變化的需要，影響了北京工業產品的競爭能力。

1993年，北京市工業系統生產的機電一體化產品約837種，在當年生產的產品品種總數中僅占7.8%左右。其中：機械局系統主要產品約1200種，機電一體化產品不到150種機電一體化產品所占比例僅4%強；儀器儀表總公司系統主要產品350種，機電一體化產品210種，機電一體化產品所占比例為60%；輕工系統主要產品總數為649種，機電一體化、智能化產品15種，機電一體化、智能化產品所占比例約2.3%；汽車工業總公司系統平均每輛汽車的總成本為3.5萬元，每輛汽車平均裝用電子產品的費用約300元，不是總成本的1%；與國外約28%的先進水平相差甚遠；與國內先進水平相差一半左右。

3.北京用機電一體化產品取代技術含量和附加值低，耗能、耗水、耗材高，污染、擾民產品的責任重，有意義。在北京工業系統中，能耗、耗水大戶，對環境污染嚴重的企業還占相當大的比重，且不少地處城區和近郊區。近年來北京的工業結構、產品結構雖然幾經調整，但由于多種原因，成效一直不夠明顯。這里面固然有上級領導部門的政出多門問題，有企業的“故土難離”“死守故業”問題，但不可否認也有優化不出理想的產業，優選不出中意的產品問題。上佳的答案早就擺在了這些企業的面前，這就是發展機電一體化，開發和生產有關的機電一體化產品。機電一體化產品功能強、性能好、質量高、成本低，且具有柔性，可根據市場需要和用戶反映時產品結構和生產過程做必要的調整、改革，而無須改換設備。這是解決機電產品多品種、少批量生產的重要出路。同時，可為傳統的機械工業注入新鮮血液，帶來新的活力，把機械生產從繁重的體力勞動中解脫出來，實現文明生產。

另外，從市場需求的角度看，由于我國研制、開發機電一體化產品的歷史不長，差距較大，許多產品的品種、數量、檔次、質量都不能滿足需求，每年進口量都比較大，因此亟需發展。

(二)北京“機電一體化”工作的任務

北京在機電一體化方面的任務可以概括為兩句話：一句話是廣泛深入地用機電一體化技術改造傳統產業；另一句話是大張旗鼓地開發機電一體化產品，促進機電產品的更新換代。總的目的是促進機電一體產業的形成、為北京產業結構和產品結構調整作貢獻。

1.北京應用機電一體化技術改造傳統產業的工作重點

(1)大力采用模糊技術，工業爐窯改造應上新臺階

國內外成功的范例表明，應用模糊技術改造工業爐窯比單純用計算機和pid技術好的多。因此，我們建議今后北京在改造工業爐窯時要大力推廣應用模糊技術，到2000年，對應該進行改造但尚未改造的近250座工業爐窯要用模糊技術等先進電子信息技術改造完畢，其中采用模糊技術改造要在80%。

(2)積極采用數控技術，機床高備改造要達新水平

對機床設備的改造重點應放在經濟型數控系統的推廣應用上。根據需要和可能，到1995年，北京應該改造的機床設備(8420臺)的改造率要達80%以上，到本世紀末要改造完畢。

(3)努力推廣變頻調速技術，風機電泵改造要攀新高度

風機、電泵采用變頻調速后一般可節電20%以上，效果十分顯著。因此，在今后幾乎，北京要把交流變頻調速技術的推廣應用作為重點來抓。到1995年，應該采用變頻調速技術改造的風機、電泵要改造完60%；到本世紀末，北京的風機、電泵和其它調速電機要普遍；采用先進的變頻調速技術。

(4)優先應用cad／cam技術，工業設計水平提高要有新目標

北京工業產品更新換代慢，設計工作跟不上需求變化是重要原因之一。目前，北京工業系統cad的應用率為17%，cad的覆蓋率為11%，到1995年應分別達到20%和15%，本世紀末，要力爭分別達到55%和45%。

2.北京機電一體化產品開發的奮斗目標

(1)總體目標：到1995年全市的機電一體化產品數應不少于800種，2000年，應不少于2000種，機電產品的機電一體化率分別達到25%和60%。

(2)單項目標：

·機床數控化率：1995年，產量數控化率達5%，產值數控化率達16%；2000年，分別達12%和40%。

·汽車電子化程度：1995年，平均每輛汽車上裝用和電子產品的費用不少于1000元，在整車成本中所占比例不低于3%；到2000年分別不少于3000元，不低于8%。

·plc的開發生產能力：“八五”期間，開發能力要穩居全國首位；“九五”北京要成為全國主要的plc生產基地之一。

·“電力電子”開發生產能力：“八五”期間掌握第二代電力電子器件的批量生產技術和第三代電力電子器件的開發技術。“九五”期間第三代電力電子器件的生產要形成經濟批量。在電力電子產品應用方面，“八五”期間，開關電源、高頻電源、逆變電源要成為拳頭產品；交流變頻調速裝置要達到批量生產程度；高頻電子鎮流器要能出口創匯；“九五”，北京要形成一個具有電力電子器件、電力電子裝置研制、生產、開發、推廣綜合配套能力的高新技術產業。

·模糊控制器的開發生產能力：“八五”要把北京建成全國模糊技術控制器的開發生產基地，開發出用于工業爐窯改造，壓力、溫度、流量控制的模糊技術控制系統典型產品來；交逐步將模糊技術應用于家用電器中。1995年，空調器、洗衣機、電冰箱、吸塵器、電風扇等家用電器產品模糊控制器的普及率要分別達到15、20%、5%、15%、8%左右。到本世紀末，北京家用電器模糊技術普及率要達到50%以上。

·其它機電一體化產品的開發生產能力：微機控制多色印刷機要穩居全國第一；電子醫療儀器的開發、生產爭取在“八五”有較大突破，“九五”在品種和產量上全國領先；在“八五”期間，以30萬千瓦汽輪發電機組為代表的發電設備要形成綜合配套能力，打出規模效益來；數字化、智能化儀器儀表，自動化裝置要上品種、上批量……

總之，機電一體化技術既是振興傳統機電工業的新鮮血液和源動力，又是開啟北京機電行業產品結構、產業結構調整大門的鑰匙。如果北京完成好上面所建議的“機電一體化”發展兩方面的目標，那么，到本世紀末，北京就會形成一個銷售額超過200億元的機電一體化產業。其中，數控機床、機電一體化印刷系統、新型電子醫療設備和數字化智能化儀器儀表等機電一體化裝備銷售額可超過150億元；“電力電子”的銷售額可超過20億元；plc模糊控制器等銷售額可超過15億元；汽車電子化、自動化智能化輕工民用電器產品銷售額可超過25億元。機電一體化產業不僅是北京高新技術產業的主力軍，也是機電行業停工、待產、明虧、潛虧企業的出路所在。

五、北京發展“機電一體化”的對策

(一)加強統籌安排，協調發展計劃

目前，北京地區從事“機電一體化”研究開發及生產的單位很多。各自都有一套發展策略和計是。同時，市政府各有關委、辦、局(總公司)也有不少相應的發展計劃與規劃。各單位的計劃由于受各自立足點、著眼點的限制，難免只考慮局部利益，市政府各主管部門的有關計劃和規劃，也有統一考慮不足，統籌安排不夠的問題，全市缺少綜觀全局的有權威性的發展計劃和戰略規劃。因此，建議市政府責成有關機構在進行深入調查研究、科學分析的基礎上，制定出北京統管全局的“機電一體化”研究、開發、生產計劃和規劃，避免開發上重復，生產上撞車!

(二)強化行業管理，發揮“協會”作用

目前，北京“機電一體化”較熱，而按目前的行業劃分方法和管理體制，“政出多門”是難哆的。因此，北京有必要明確一個“機電一體化”行業的統管機構，根據目前國家政治體制改革和經濟體制改革的精神，以及機電一體化行業特點，我們建議，盡快加強北京機電一體化協會的建設，賦予其行業管理職能。

“協會”要進一步擴大領導機構——理事會的代表層面和復蓋面，要加強辦公室、秘書處的建設；要通過其精明干練的辦事機構、經濟實體，組織“行業”發展計劃、戰略規劃的擬制；指導行業布點布局的調整，進行發展突破口的選擇，抓好重點工程的試點和有關項目的發標、招標工作……

(三)優化發展環境、增大支持力度

優化發展環境指通過宣傳群眾，造成一種社會上下、企業內外都重視、支持“機電一體化”發展的氛圍，如盡快為外商到北京投資發展“機電一體化”產業提供方便；盡可能為興辦開發、生產機電一體化產品的高新技術企業開綠燈；盡力為開發、生產機電一體化產品調配好資源要素等。

增大支持力度，在技術政策上，要嚴格限制耗電、耗水、耗材高的傳統產品的發展，對未采用機電一體化技術落后產品限制強制淘汰；大力提倡用機電一體化技術對傳統產業進行改造，對有關機電一體化技術對傳統產業乾地改造，對有關技術開發、應用項目優先立項、優先支持，對在技術開發、應用中做出貢獻的單位領導、科技人員進行表彰獎勵等。

在經濟政策上，要多給機電一體化科研攻關課題、開發應用項目利用科技專項基金和科技三項費用的機會；銀行發設貸款要多向機電一體化技術改進、生產合資和機電一體化產業規模化建設項目上傾斜；成立“機電一體化”發展基金，支持機電一體化生產發展等。

(四)突出發展重點，兼顧“兩個層次”

機電一體化產業復蓋面非常廣，而我們的財力、人力和物力是有限的，因此我們在抓機電一體化產業發展時不能面面俱到、平鋪直敘，而應分清主次，大膽取舍，有所為，有所不為。要注意抓兩個層次上的工作。第一個層次是“面上”的工作，即用電子信息技術對傳統產業進行改造，在傳統的機電設備上植入或嫁接上微電子(計算機)裝置，使“機械”和“電子”技術在淺層次上結合。第二個層次是“提高”工作，即在新產品設計之初，就把“機械”與“電子”統一起來進行考慮，使“機械”與“電子”密不可分，深度結合，生產出來的新產品起碼正做到機電一體化。

我們認為，北京“機電一體化”發展，當務之急，重中之重是：

抓緊開發生產gto、gtr、vdmos等新型電力電子器件及其應用裝置——交流變頻調速器、逆變焊機、高頻電子鎮流器等，用電力電子技術進行的節能、節材為主要目的的技術改造；

抓緊推廣應用經濟型數控系統，改造機床設備；開發生產低、中檔數控系統；