机电一体化技术的发展:
一、机电一体化技术发展的三个阶段
机电一体化技术的发展大体上可分为三个阶段。20世纪60年代以前为第一阶段,这一阶段称为初期阶段。特别是在二次世界大战期间,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。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,为机电一体化技术的发展奠定了技术基础。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。由于人工智能技术、神经网络技术及光纤通信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。
二、机电一体化向光机电一体化发展
随着科学技术的迅猛发展,特别是光电子技术的蓬勃发展,使机电一体化逐渐向光机电一体化方向发展。
光电子技术是在20世纪60年代激光技术问世之后,将传统光学技术与现代激光技术、光电转换技术、微电子技术、信息处理技术、计算机技术紧密结合在一起的一门高新技术,是获取光信息或者借助光来提取其他信息的重要手段。众所周知,21世纪是信息爆炸的世纪,随着高容量和高速度的信息发展,电子学和微电子学遇到其局限性。由于光子的速度比电子速度快得多,光的频率比无线电的频率高得多,使光予比电子具有更高的性能:超大容量(如一根比头发丝还细的光纤用一束激光,理论上可同时传递近100亿路电话和1000万路电视节目,一张光盘可以存储6亿多个汉字)、超高速度、高保密性(激光在光纤中传播几乎不漏光,无信息扩散)、抗干扰性强、更高精度、更高分辨率、信息的可视性、应用领域广等,为提高传输速度和载波密度,信息的载体由电子过渡到光子是发展的必然趋势,它会使信息技术的发展产生突破。目前,信息的探测、传输、存储、显示、运算和处理已由光子和电子共同参与来完成。此外,由于激光具有高相干性、高单色性、高方向性和高亮度的特点,能够在万亿分之一秒积聚数百万亿千瓦的功率,温度高达数千万摄氏度。这使它成为一种非常有效的加工方法而被广泛应用于手术、切割、焊接、清洗、打孔、刻槽、标记、三维雕刻、光化学沉积、快速成形、金属塑性成形等。
由于光电子技术的蓬勃发展和无与伦比的优点,以及光电子技术向机电一体化技术的不断融合,使机电一体化的内涵和外延得到不断地丰富和拓展。国内外许多专家学者已将机电一体化更名为光机电一体化,并且将光机电一体化技术誉为21世纪最具魅力的朝阳产业。
三、机电一体化技术的发展方向
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融合,它的发展和进步有赖于相关技术的发展和进步,其主要发展方向有数字化、智能化、模块化、网络化、微型化、集成化、人格化和绿色化。
(一)数字化
微处理器和微控制器的发展奠定了单机数字化的基础,如不断发展的数控机床和机器人;而计算机网络的迅速崛起,为数字化制造铺平了道路,如计算机集成制造。数字化要求机电一体化产品的软件具有高可靠性、可维护性以及自诊断能力,其人机界面对用户更加友好,更易于使用,并且用户能根据需要参与改进。数字化的实现将便于远程操作、诊断和修复。
(二)智能化
智能化是21世纪机电一体化技术发展的主要方向。赋予机电一体化产品一定的智能,使它模拟人类智能,具有人的判断推理、逻辑思维、自主决策等能力,以求得到更高的控制目标。随着人工智能技术、神经网络技术及光纤通信技术等领域取得的巨大进步,大量智能化的机电一体化产品不断涌现。现在,“模糊控制”技术已经相当普遍,甚至还出现了“混沌控制”的产品。
(三)模块化
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、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和有前途的事情。利用标准单元迅速开发出新的产品,缩短开发周期,扩大生产规模,将给企业带来巨大的经济效益和美好的发展前景。
机电一体化水平的提高,使纺织机械的分部传动得以实现,这也使模块化设计成为可能。不仅机械部分,就是电气控制部分也采用模块化的设计思想,各功能单元都采用插槽式的结构,不同功能模块的组合,就能满足千变万化的用户需求。模块化的产品设计,是今后技术发展的必然趋势。
(四)网络化
20世纪90年代,计算机技术的突出成就就是网络技术。各种网络将全球经济、生产连成一片,企业间的竞争也全球化。由于网络的普及和进步,基于网络的各种远程控制和状态监视技术方兴未艾,而远程控制的终端设备就是机电一体化产品。随着网络技术的发展和广泛运用,一些制造企业正向着更高的管理信息系统层次ERP(EnterpriseResourcePlanning,企业资源计划)迈进。
(五)微型化
微型化指的是机电一体化向微型化和微观领域发展的趋势。微型化是精密加工技术发展的必然,也是提高效率的需要。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。
(六)集成化
集成化既包含各种技术的相互渗透、相互融合,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。如特吕茨勒新型梳棉机就集成了一体化并条机IDF,可节省机台、简化工序、增加柔性、提高效率。
(七)人格化
机电一体化产品的最终使用对象是人,如何在机电一体化产品里赋予人的智能、情感和人性显得越来越重要,特别是以人为本的思想已深入人心的今天,机电一体化产品除了完善的性能外,还要求在色彩、造型等方面都与环境相协调,柔和一体,小巧玲珑,使用这些产品,对人来说还是一种艺术享受,如家用机器人的最高境界就是人机一体化。
(八)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。21世纪的主题词是“环境保护”,绿色化是时代的趋势。绿色产品在其设计、制造、使用和销毁的过程中,要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小,资源利用率最高。
机电一体化的发展方向体现在智能化、自动化、集成化、精益化、绿色化的方面,具体如下:
1、智能化:通过智能传感器、控制器等技术,实现机械系统的自主感知、自主控制和自主决策。
2、自动化:通过自动化控制系统,实现机械系统的自动化操作和生产流程的自动化控制。
3、集成化:通过机械、电子、计算机等技术的集成,实现生产流程的信息化和数据化管理。
4、精益化:通过优化生产流程、提高生产效率和降低成本,实现企业的精益化管理。
5、绿色化:通过节能减排、环保技术等手段,实现机械系统的环保和可持续发展。
机电一体化介绍:
机电一体化是指将机械系统、电子技术和计算机技术相结合,通过智能化、自动化、集成化等手段,实现机械系统的智能化、自动化和高效化的技术和工程领域。机电一体化是现代制造业和工业自动化发展的重要方向之一,是推进工业现代化和提高生产效率的关键技术之一。
机电一体化的主要应用领域包括:机器人、自动化装备、智能制造系统、自动化生产线、自动化控制系统等。在这些领域中,机电一体化技术可以实现生产过程的自动化、智能化和高效化,提高生产质量、降低成本、提高生产效率和保障生产安全。
光机电一体化技术已经渗透到各个学科、领域,成为一种新兴的学科,并逐渐成为一种产业,而这些产业作为新的经济增长点越来越受到高度重视。
从世界科学技术的发展情况来看,光机电一体化技术的未来技术热点主要包括:
1、激光技术
1)高单色性,利用激光高单色性作精密测量时,可极大地提高测量精度和量程。
2)高方向性,因具有很远距离传输光能和传输控制指令的能力,从而可以进行远距离激光通信、激光测距、激光雷达、激光导航以及遥控。
3)高亮度性,利用激光的高亮度特性,中等亮度激光束在焦点附近可产生几千到几万度的高温,可使照射点物体熔化或汽化,对各种各样材料和产品进行特种加工。
4)相干性,由于激光速频率单一、相位方向相同。适用于激光通信、全息照相、激光印刷以及光学计算机的研制,而在实际运用中也会通过一些激光技术改变激光辐射的特性,应用范围更广。
2、传感检测技术
1)激光准直,能够测量平直度、平面度、平行度、垂直度,也可以做三维空间的基准测量。
2)激光测距,其探测距离远,测距精度高,抗干扰性强,体积小,重量轻,但受天然影响大。
3)光纤探测器,在目标很小,间隔受限或危险的环境中,最常选用的是光纤探测器。其他还有激光打孔、刻槽=标记、光化学沉积等加工技术。
机电一体化发展方向如下:学生毕业后可在相应的企事业单位从事机电设备的运行、维修、安装、调试、机电一体化设备的设计、改造以及生产管理、技术管理等工作。
1、工厂里面做设计或者维护
工厂里面做设计或者维护现在好多工厂都是自动化生产线,需要专业的技术人员去维护。而这特别适合机电一体化专业生,维护的工作比较轻松好上手。如果不想做维护,也可以在这些企业的设计部门从事设计或者生产销售等岗位。一般食品、包装企业的需求量很大。
2、生产模具调控设备
比如五金、机械加工、塑料、电子厂等等都需要用到一些机械模具,学习了机电一体化专业就可以负责机床的程序编控、调控维护等工作。
3、管理岗位
一般这个岗位需要的都是机电一体化高学历人才,或者你自身比较优秀,具备管理能力也可以。管理销售岗位也是需要懂本专业业务的。
4、电脑绘图
电脑绘图比较适合女生来做,不管是在机械设计、制造与装备行业、或者是模具制造业,轻工、家用电器、电子制造业等等都需要信息处理、电脑绘图。
5、教育工作
如果进一步深造,有机会也可以在学校里面任教,负责传道授业。在学校的工作会比较轻松,没有那么大的压力,毕竟是自己熟悉的环境。