机电一体化在现代机械制造业中的应用

朱喜文 裴刚

摘要：随着现代科学技术的不断发展，不同学科之间不断交叉与渗透，机电一体化将随着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逐渐形成并不断完善，并随着科学技术的日新月异，各种技术相互将越来越融合，未来机电一体化技术的发展将会更加的深化与进步。本文简述了其在机械制造中的应用及其发展趋势。

关键词：机电一体化；智能；技术；应用

1控技术的特点化

1.1精确快速高效，对于机械制造而言，由于涉及到的知识以及细节较多，精确、快速和高效是一直以来制造工作期望达到的目标。而数控技术中融合了高科技芯片以及强大的中央处理器，可以有效保证机械制造中的所有要求都能够得到满足，并且辅助改善机床自身的动态特性和静态特性，使机床自身的制造效率以及精准度进一步的提升。

1.2弹性化，弹性化产生的影响主要体现在两个方面，其一。针对数控系统的弹性化设

计处理，通过相应用户需要，设定具有自身特点的功能性，同时其涉及的范围较广，可以保证其操控的整体性；其二，群控系统的弹性化，在同一群控系统当中可以应急不同的生产需要，针对物料以及信息的传播进行相应的调整，这样可以是群控系统自身同一化的优点最大程度的发挥。

1.3工艺复合性和多轴化，一般按照统一的系统设定，对相应的生产和加工程序进行调整，针对各个机床生产之间的配合隋况，可以利用数控机床工艺复合的形式，对其生产和加工以减少各个机床之间的配合工作时间，能够有效的提升生产效率。

1.4实时智能化，传统的实时系统设定较为理想化，对其相关的运作以及调整没有一个明确的定义。而利用人工智能可以完成较为理想化的施工形态，可以有效的减少施工的时间。并且利用科学技术与人工智能结合在一起的方式，可以充分的完成人类的各种行为，可以大大的减少人员的使用。随着科学技术与人工智能的配合发展，对于当前的机械制造而言，其应用更加的实用化，并且随着专业人员的不断研究，是其技术更加完善。

2 机电一体化技术的应用

2.1 智能化控制技术

由于器械制造具有大型化、高速化和连续化的特点，传统的控制技术已不能满足需要，因此采用智能控制技术替代传统的技术。智能控制技术主要包括专家系统、模糊控制和神经网络等，智能控制技术广泛应用于机械制造的产品设计、生产、控制、设备与产品质量诊断等各个方面。

2.2 分布式控制系统

分布式控制系统采用一台中央计算机指挥若干台面向控制的现场测控计算机和智能控制单元。分布式控制系统可以是两级的、三级的或更多级的。利用计算机对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控制。

2.3 开放式控制系统

开放控制系统是目前计算机技术发展引出的新结构体系概念。“开放”意味着对一种标准的信息交换规程的共识和支持，按此标准设计的系统，可以实现不同厂家产品的兼容和互换，且资源共享。

2.4 计算机集成制造系统

机械制造的CIMS是将人与生产经营、生产管理以及过程控制连成一体，用以实现从原料，设计、加工到产品发货的整个生产过程全局和过程一体化控制。目前机械制造已基本实现了过程自动化，但这种“自动化孤岛”式的单机自动化缺乏信息资源的共享和生产过程的统一管理，难以适应现代企业生产的要求。

2.5 现场总线技术

现场总线技术（FiedBusTechnology）是连接设置在现场的仪表与设置在控制室内的控制设备之间的数字式、双向、多站通信链路。采用现场总线技术取代现行的信号传输技术，就能使更多的信息在智能化现场仪表装置与更高一级的控制系统之间在共同的通信媒体上进行双向传送。

2.6 交流传动技术

传动技术在机械制造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，数字技術的发展，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。

3 机电一体化技术发展趋势

3.1 数字化

微控制器及其发展奠定了机电产品数字化的基础，而计算机网络的迅速崛起，为数字化设计与制造铺平了道路。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、自诊断能力以及友好人机界面。数字化的实现将便于远程操作、诊断和修复。

3.2 智能化

即要求机电产品有一定的智能，使它具有人一样的逻辑思考、判断推理、自主决策等能力。例如在CNC数控机床上增加人机对话功能。随着模糊控制、神经网络、灰色理论、小波理论、混沌与分岔等人工智能技术的进步与发展，为机电一体化技术发展开辟了新天地。

3.3 模块化

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、动力接口、环境接口的机电一体化产品单元模块是一项复杂的工作。如研制具有集减速、变频调速电机一体的动力驱动单元；具有视觉、图像处理、识别和测距等功能的电机一体控制单元等。这样，在产品开发设计时，可以利用这些标准模块化单元迅速开发出新的产品。

3.4 网络化

远程控制终端设备作为机电一体化产品，现场总线和局域网技术使家用电器网络化成为可能，利用家庭网络把各种家用电器连接成以计算机为中心的计算机集成家用电器系统，使人们在家里可充分享受各种高技术带来的好处，因此，机电一体化产品无疑应朝网络化方向发展。

3.7 集成化

集成化既包含各种技术的相互渗透、相互融合和各种产品不同结构的优化，又包含在生产过程中同时处理加工、装配、检测、管理等多种工序。为了实现多品种、小批量生产的自动化与高效率，应使系统具有更广泛的柔性，使其性能最优、功能最强。

3.8 带源化

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。

4 结束语

随着时代的发展，科学技术不断进步，各种新理论、新技术不断涌现，各学科相互融合进一步深入，机电一体化技术的发展空间也将越来越广阔。

参考文献：

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[2]张以谟，井文才，葛宝臻.电信息技术的某些发展前沿.中国计量学院学报，2001，12（2）