机电一体化接口技术

机电一体化接口技术（13篇）

1.机电一体化接口技术 篇一

四川农业大学继续教育学院 网络教育学院●毕业论文

机电一体化专业 毕业实习报告参考题目

一、论文参考题目

1、油菜收割机割台的改进与试验

2、设计所在工厂开发的一个新产品进行厂房、动力、设备、人员等进行规划设计

3、拖拉机的前景和发展研究

4、汽车拖拉机的制动系的故障分析

5、力（位）调节的特点及适应性研究

6、汽车拖拉机在农业生产中的应用研究

7、汽车电器设备的维修与维护技术的改进

8、汽车新技术在生产上的应用

9、汽车拖拉机运用技术的推广

10、农机化的现状及其发展研究

11、农业机械化与农业现代化的关系研究

12、农业机械化与“三农”问题的关系研究

13、某典型零件加工工艺设计与分析

14、机电一体化技术的应用与设计

15、Master CAM 程序的应用

16、数控加工及其在生产中的应用

17、现代CAD/CAM软件在生产中的应用

18、某地区农业机械化现状与发展的研究

19、对某地区农业机械适用性的研究 20、丘陵地区农业机械化模式的研究

21、某机械或机构的设计与计算、或试验与研究、或仿真与分析

22、机电技术在现代农业中的应用研究

23、设计一个1.5顿重轿车用千斤顶，要求小巧，简单，汽车后备箱备胎放置处能够存放

24、减速器及零部件的设计与计算、或者减速器及零部件的优化设计等

四川农业大学继续教育学院 网络教育学院●毕业论文

25、典型零件的加工工艺设计

26、基于Mastercam的典型零件的数控程序设计

27、某机械或装置的故障检测与维修

28、某种农具的设计、实验与维修

29、某种农产品的力学特性的研究 30、某液压系统的设计、故障检测与分析

2.机电一体化接口技术 篇二

近年来, 经济社会取得了很大的发展, 在科学技术方面也取得了很大的成绩, 科学技术的不断发展实现了不同学科之间的有效渗透和融合。科学技术的不断渗透和融合在研究方向方面会发生改变, 因而出现新的技术。例如, 机电一体化技术就是多种学科融为一体的学科。在机电一体化技术中包含着自动控制技术、机械技术、网络技术、计算机技术以及传感技术等, 因此, 在对机电一体化产品进行设计时, 要对多种学科之间的特性进行研究, 同时, 对这些特性之间的各种物理关系要进行清楚, 正确处理好各种关系, 对各个学科特性之间的耦合关系和内在联系进行正确分析, 能够更好的解决机电一体化产品在设计方面出现的问题。在这种情况下, 机电接口技术应运而生, 运用这项技术能够更好的将机电和其他领域技术融合在一起, 同时, 在这个过程中也能对出现的问题进行有效的解决, 并且将更好的机电产品研究出来。

1 机电接口技术的内涵

机电接口是机电一体化产品中控制微机和机械装置之间的接口, 其产生的基础是机电一体化技术。机电接口根据信息传递的方向不同可以分为控制输量输出接口和信息采集接口。机电一体化产品中比较常用的设备是传感器, 在信号输出时, 其通常采用的是模拟量的形式, 实现一些检测功能, 主要是对发电机的转速进行掌握, 同时, 对差动变压器的位置进行检测。但是, 在对控制量进行输出时还存在着一个特殊的形式, 就是数字系统。

机电接口技术是对机电系统中的各项组成技术和各项组成部分的子系统的连接问题进行研究, 其中包含着对电子技术、机械技术、信息技术等功能技术进行融合的综合系统, 这些系统在应用过程中实现了信息能量的融合和交互, 同时, 对机电系统的设计方面也实现了最优化。

机电接口包含着硬件以及软件两个部分, 机电系统在运行过程中和环境以及操作者之间建立了一种非常有效的连接, 相应的物理通道在运行过程中要进行能量和信息的输入、转换以及传递。系统信息在转换过程中, 要进行交互和调整, 并且对机电一体化组成技术要进行综合和协调, 促进各个系统能够形成整体, 保证各种功能能够实现。

现阶段, 机电接口主要分为智能接口、人机接口、机电接口和动力接口。智能系统在应用方面比较复杂, 不同的技术会形成不同的信息形式, 同时, 在使用过程中要根据不同的要求进行相应的改变, 智能接口在进行各种信息传递和转换的过程中, 要保证不同的技术和子系统能够有机的结合在一起, 形成一个完整的系统。人机接口是操作人员和机电系统之间存在的接口, 利用这个接口, 系统的运行状态能够很好的显示在操作者的眼前, 同时, 操作者能够对系统进行很好的监控, 系统在运行过程中实现了更加人性化的操作。机电接口的主要作用就是有效的连接各种驱动系统, 同时, 能够将驱动信号转换为执行结构要求的信号, 在转换过程中满足了传感器的要求。动力接口能够将动力源和机电系统进行有效的连接, 然后给机电系统一定的驱动动力。在机电系统中, 动力存在着不同的类型, 包括交流电、直流电和液压等, 系统在运行过程中动力的类型不同, 与之相应的动力接口形式也要不同, 这样才能保证系统运行的可靠性。

2 机电一体化发展现状

所谓机电一体化指的是将电子技术与机械技术有机地结合在一起并运用的一种综合技术, 在综合应用的过程中需要运用到机械, 自动监控、接口、传感测试、信息、电力电子以及电力等多项技术。伴随科学技术的不断发展, 计算机技术已经逐渐得到普及, 并广泛应用于各个领域与行业中, 在各领域与各行业中, 机电一体化的运用也逐渐增多。比如机床、量具、低压电器、机器人、量仪、电动传动装置、军事装备、电站控制系统、焊接设备、急用电器等都对机电化一体技术进行了较为广泛的应用, 在这种状况下, 机电一体化也正朝着网络化、微型化、智能化、模块化、绿色化、系统化等方向发展。

3 机电接口技术对机电一体化发展的影响

近年来, 我国的经济得到了快速发展, 这种情况下, 人们的生活水平也得到了明显的提高, 人们对一些事物的要求也在不断提高。经济的快速进步离不开科学技术的发展, 传统的机械技术在应用方面已经慢慢出现了不能满足人们日益增长的技术需求。在这种情况下, 机电一体化技术应运而生, 其中包含了电子技术、机械技术以及信息技术, 机电一体化技术的出现更加符合时代发展的需求。机电一体化技术刚刚开始发展时, 其只是将电子技术和机械技术进行了简单的融合, 在接口方面非常的方便和简单。但是, 随着科学技术的发展和经济建设的不断要求, 机电一体化技术也在不断的发展。现在, 机电一体化技术已经不再是简单的机电一体化产品, 而是慢慢发展成为了一个复杂的系统, 在系统内部的接口也越来越复杂。目前, 对机电一体化技术的各项组成技术的研究已经实现了深入和成熟发展, 但是, 研究人员在工作中要对各项组成技术进行简单的研究也不能更好的保证系统的运行, 因此, 要对其复杂性进行很好的重视。机电一体化技术具有一定的复杂性, 在对其进行研究时不能只是单纯的研究其系统设计以及相应的集成理论, 这样没有实现对系统进行具体研究的目的。对机电接口技术进行研究能够更好的对机电一体化系统进行研究, 并且在设计方面也能更好的将相关的理论进行融合。机电一体化技术在不断发展过程中, 正在向着网络化、微型化、智能化以及系统化的方向发展, 在不断发展过程中其对接口的要求也越来越高, 要保证接口技术和系统技术进行融合, 在信息传递方面保证顺畅。

4 结束语

机电接口技术是指机电系统中各项组成技术和各项组成部分的连接接口, 其在连接过程中会出现很多的问题, 对这些问题进行研究能够更好的促进机电一体化技术的发展。在机电一体化系统中, 信息能量要进行不断的融合, 同时, 也实现了不断的交互, 这样能够实现机电系统设计的最优化。机电一体化是将电子技术和机械技术有机结合在一起的综合技术, 在综合过程中对机械技术、自动监控技术、接口技术、传感技术、信息技术以及电子技术进行了很好的运用, 对机电接口技术进行研究, 能够更好的推动机电一体化的发展, 同时, 也能更好的推动我国经济的发展。

参考文献

[1]霍志璞.机电系统虚实一体化的创新设计自动化理论与技术研究[D].青岛科技大学, 2012 (4) .

[2]许勇.机电一体化系统方案生成及优选研究[D].上海交通大学, 2007 (6) .

3.机电一体化接口技术 篇三

【关键词】机电一体化;接口技术;人机接口;机电接口

机电一体化系统可分为机械和微电子系统两大部分,各部分连接须具备一定条件,这个联系条件通常称为接口。各分系统又由各要素(子系统)组成。本文以机电一体化控制系统(微电子系统)为例,将接口分为人机与机电接口两大类。

1.机电接口

由于机械系统与微电子系统在性质上有很大差别,两者间的联系须通过机电接口进行调整、匹配、缓冲,因此机电接口起着非常重要的作用:

(1)行电平转换和功率放大。一般微机的I/O芯片都是TTL电平,而控制设备则不一定,因此必须进行电平转换;另外,在大负载时还需要进行功率放大。

(2)抗干扰隔离。为防止干扰信号的串入,可以使用光电耦合器、脉冲变压器或继电器等把微机系统和控制设备在电器上加以隔离。

(3)进行A/D或D/A转换。当被控对象的检测和控制信号为模拟量时,必须在微机系统和被控对象之间设置A/D和D/A转换电路,以保证微机所处理的数字量与被控的模拟量之间的匹配。

1.1模拟信号输入接口

在机电一体化系统中,反映被控对象运行状态信号是传感器或变送器的输出信号,通常这些输出信号是模拟电压或电流信号(如位置检测用的差动变压器、温度检测用的热偶电阻、温敏电阻、转速检测用的测速发电机等)计算机要对被控对象进行控制,必须获得反映系统运行的状态信号,而计算机只能接受数字信号,要达到获取信息的目的,就应将模拟电信号转换为数字信号的接口——模拟信号输入接口。

1.2模拟信号输出接口

在机电一体化系统中,控制生产过程执行器的信号通常是模拟电压或电流信号,如交流电动机变频调速、直流电动机调速器、滑差电动机调速器等。而计算机只能输出数字信号,并通过运算产生控制信号,达到控制生产过程的目的,应有将数字信号转换成模拟电信号的接口——模拟信号输出接口。任务是把计算机输出的数字信号转换为模拟电压或电流信号,以便驱动相应的执行器,达到控制对象的目的。模拟信号输出接口一般由控制接口、数字模拟信号转换器、多路模拟开关和功率放大器几部分构成。

1.3开关信号通道接口

机电一体化系统的控制系统中,需要经常处理一类最基本的输入/输出信号,即数字量(开关量)信号包括:开关的闭合与断开;指示灯的亮与灭;继电器或接触器的吸合与释放;电动机的启动与停止;阀门的打开与关闭等。这些信号的共同特征是以二进制的逻辑“1”和“0”出现的。在机电一体化控制系统中,对应二进制数码的每一位都可以代表生产过程中的一个状态,此状态作为控制依据。

1.3.1输入通道接口

开关信号输入通道接口的任务是将来自控制过程的开关信号、逻辑电平信号以及一些系统设置开关信号传送给计算机。这些信号实质是一种电平各异的数字信号,所以开关信号输入通道又称为数字输入通道(DI)。由于开关信号只有两种逻辑状态“ON”和“OFF”或数字信号“1”和“0”,但是其电平一般与计算机的数字电平不相同,与计算机连接的接口只需考虑逻辑电平的变换以及过程噪声隔离等设计问题,它主要由输入缓冲器、电平隔离与转换电路和地址译码电路等组成。

1.3.2输出通道接口

开关信号输出通道的作用是将计算机通过逻辑运算处理后的开关信号传递给开关执行器(如继电器或报警指示器)。它实质是逻辑数字的输出通道,又称为数字输出通道(DO)。DO通道接口设计主要考虑的是内部与外部公共地隔离和驱动开关执行器的功率。开关量输出通道接口主要由输出锁存器、驱动器和输出口地址译码电路等组成。

2.人机接口

人机接口是操作者与机电系统(主要是控制微机)之间进行信息交换的接口。按照信息的传递方向,可以分为输入与输出接口两大类。机电系统通过输出接口向操作者显示系统的各种状态、运行参数及结果等信息;另一方面,操作者通过输入接口向机电系统输入各种控制命令,干预系统的运行状态,以实现所要求的功能。

2.1输入接口

2.1.1拨盘输入接口

拨盘是机电一体化系统中常见的一种输入设备,若系统需要输入少量的参数,如修正系数、控制目标等,采用拨盘较为方便,这种方式具有保持性。拨盘的种类很多,作为人机接口使用最方便的是十进制输入、BCD码输出的BCD码拨盘。BCD码拨盘可直接与控制微机的并行口或扩展口相连,以 BCD码形式输入信息。

2.1.2键盘输入接口

键盘是一组按键集合,向计算机提供被按键的代码。常用的键盘有:

(1)編码键盘,自动提供被按键的编码(如ASCII码或二进制码);

(2)非编码键盘,仅仅简单地提供按键的通或断(“0”或“1”电位),而按键的扫描和识别,则由设计的键盘程序来实现。前者使用方便,但结构复杂,成本高;后者电路简单,便于设计。

2.2输出接口

在机电一体化系统中,发光二极管显示器(LED)是典型的输出设备,由于LED显示器结构简单、体积小、可靠性高、寿命长、价格便宜,因此使用广泛。常用的LED显示器有7段发光二极管和点阵式LED显示器。7段LED显示器原理很简单,是同名管脚上所加电平高低来控制发光二极管是否点亮而显示不同字形的。点阵式LED显示器一般用来显示复杂符号、字母及表格等,在大屏幕显示及智能化仪器中有广泛应用。

3.结语

接口技术是研究机电一体化系统中的接口问题,使系统中信息和能量的传递和转换更加顺畅,使系统各部分有机地结合在一起,形成完整的系统。接口技术是在机电一体化技术的基础上发展起来的,随着机电一体化技术的发展而变得越来越重要;同时接口技术的研究也必然促进机电一体化的发展。从某种意义上讲,机电一体化系统的设计,就是根据功能要求选择了各部分后所进行的接口设计。接口的好与坏直接影响到机电一体化系统的控制性能,以及系统运行的稳定性和可靠性,因此接口技术是机电一体化系统的关键环节。■

【参考文献】

［１］费仁元,张慧慧,郑刚.机电接口技术的内涵和发展.北京工业大学学报.2003.(4).

4.机电一体化技术专业简介 篇四

机电一体化技术专业简介

机电一体化技术专业的建设立足于宁夏社会经济的发展需求，依据宁夏机电制造行业的职业岗位需求，以学生的职业岗位能力培养为目标，培养机电设备操作、机电设备装配、机电设备维修、机电设备管理等岗位，具有良好职业道德、较强专业技能和可持续发展能力的高素质技能型人才。

机电一体化技术专业师资力量雄厚，师资队伍结构合理，专职教师共21名，其中专业带头人2名，骨干教师6名，专业教师13名，具有“双师”素质教师17名，聘用行业、企业技术人才和能工巧匠为主的兼职教师25名，形成了一支职业能力较强，教育教学能力过硬，具有较高理论和实践教学水平的专兼结合的优秀教学团队。

5.《机电一体化技术》复习提纲 篇五

第一章绪论

1、机电一体化系统的基本功能要素有哪些？功能各是什么？

2、机电一体化的相关技术有哪些？

第二章 机械系统设计

1、各种机械特性（摩擦、阻尼、惯量）对系统性能有何影响。

2、各级传动比的最佳分配原则，对机电一体化系统的机械系统的特殊要求。

第三章 传感器检测及其接口电路

1、传感器主要静态性能指标及定义。

2、转速传感器 磁电式：结构、原理 接近开关：直流三线式NPN及PNP型输出形式负载的接法

3、数字滤波定义及特点，常用数字滤波的原理。

4、常用非线性补偿方法及原理。

5、标度变换定义及表达式。

6、差动放大器特点、电路图及输出电压的表达式。

7、程控增益放大器功能、原理图及原理。

4、画电路图说明多个应变式称重传感器串并联连接方式、优缺点。

第四章 机电一体化系统的执行元件（控制电机）

1、执行元件的分类。

2、可控硅的主要用途，单向可控硅导通和关断的条件。

3、单相半波可控硅整流电路、波形图及工作原理。

4、直流伺服电机优点，H型驱动电路及原理，PWM调速控制电路、波形图及基本原理。

5、步进电机三种通电方式及特点；步进电机按转子构成的分类；主要性能指标定义：步距角、最

高连续运转频率、矩－频特性。

6、交流电机分类、交流感应电机的转速特性及恒转矩控制方法；交—直—交变频器基本组成及基

本原理；SPWM变频调速基本原理。

第五章 工业控制计算机及其接口技术

1、常用工控机，对工业控制计算机系统的基本要求

2、CPU与外设之间为什么要设置接口

3、模拟量数据采集通道的常用结构形式、特点

4、TTL数字逻辑定义、电路特点、系列；CMOS电路特点

5、数据传输的三种I/O控制形式、特点

6、异步串行通信速率的表示、字符帧格式及每一部分的作用，RS-485串行通信的特点

7、数码管的动态及静态显示、原理。

第六章 系统抗干扰技术

1、形成干扰的条件、干扰的传播方式

6.机电一体化技术论文 篇六

1部分职业技术学校机电一体化教学体系中的问题分析

1.1专业课程体系设置不合理

现阶段，职业技术学校在开设机电一体化课程的时候，主要把课时安排在“机”、“电”上，但学生学习时间只有两年，再加上学习任务繁重，机械类课程设置较多，导致电类课时设置较少，使得相关人才培养无法达到预定目标，与机电一体化教学目标相违背。③在此种专业课程体系设置中，教学内容与实践脱离的现象非常严重，导致课程专业教学与实践操作教学未能达到预期目标。与此同时，在职业技术学校设置机电一体化课程时，培养学生职业能力是主要的教学目标，因此，在理论知识传授的基础上，也要重视学生综合素质及实践操作能力的培养。然而，在实际教学中，因为学校设备、师资力量等因素的制约，导致普遍存在着重理论、轻实践的问题，未能实现理论和实践的结合，因此，很多学生均未深入理解理论知识，只是了解知识的表层含义，尽管知识丰富，但却未能灵活运用。针对职业技术学校而言，其毕业生的就业方向主要为机床设备安装、机床设备调试、电气线路等有关工作，所以，要求学生具有较强的实践操作能力。倘若在学习中，未能接受良好的培训，就无法有效适应工作岗位的要求，进而出现一些弊端。

1.2专业教学内容不完善

现阶段，机电技术发展越来越快速，但机电一体化教学课程设置却未能跟上机电技术的发展步伐，导致教学效果不佳。④其一，职业技术学校机电一体化教材未能得以及时更换，内容相对老旧，并且教学设备不先进，导致部分教学内容无法落实。部分职业技术学校使用的依然是旧版教材，内容与现代社会脱节严重，学生根本无法学到先进知识，使其无法满足社会发展需求，进而被淘汰。其二，在机电一体化教学中，教师采用的教学方法比较单一，只是按照教材内容予以讲解，很少涉及项目教学，虽然学生能够学到丰富的理论知识，但却无法灵活运用。比如，在“电力拖动”教学中，教师讲解重点为电路工作原理、电路接线方式等，而未对元件选择、故障检修等内容进行讲解，造成学生应用能力较差，导致学生综合素质较低。在理论与实践教学中，如果教师没有充分结合工作岗位需求，非常容易导致学生知识面狭窄，实践操作能力较差，进而不符合用人单位的要求。

1.3机电一体化教学设备陈旧

现阶段，因为经济条件有限，许多职业技术学校的教学设备都比较老旧，特别是具有专业特点的实验设备，数量非常少。现阶段只有部分经济条件好的学校才会配备一些必要的数控机床，如加工中心、控制柜等，为PLC实训一体化的落实提供了可靠保障。通常而言，在机电一体化实践教学中，相关设备的作用非常重要，是有关教学活动得以落实的基础与前提，能够有效培养学生的专业技能与实践能力，如果相关设备配置不全，就会影响教学活动的开展，进而降低教学效果。⑤

1.4教师队伍素质需提升

在机电一体教学过程中，教师作为教学活动的主导，发挥着十分重要的作用，对教学质量有着很大的影响，所以，必须给予高度重视。为此，要想取得理想的教学效果，就要构建一支高素质、高水平的教师队伍。然而，现今许多职业技术学校的教师队伍素质均未达到相应的标准，普遍存在着教师知识体系陈旧、落后的问题，致使学生未能学到先进的知识，进而影响了学生的就业情况。同时，部分年轻教师均是刚毕业的学生，未从事过有关工作，也未对市场需求展开调研，进而导致实践教学效果不佳，使得学生很难满足实际工作的要求。

2职业技术学校机电一体化教学改革的建议

2.1构建标准合理的课程体系

在职业技术学校教学中，应积极构建中国式“校企双制”，从工作岗位的实际要求出发，加强和用人单位的沟通，深入研究用人单位对人才的需求，以工作要求为导向，以工作任务为载体，重新设置符合机电一体化教学的课程体系，以此取得良好的教学效果。⑥在设置课程体系的时候，必须对学生的基础知识予以充分考虑，以此设置符合学生学习特点的课程体系。在实际教学中，应以学生技术应用能力培养为课程设置目标，强化理论与实践的结合，突出专业教学的实用性与针对性，以此提高学生的综合素质。职业技术学校是用人单位技能操作岗位人才储备的重要场所，其发展与用人单位的认可与好评息息相关，所以，职业技术学校的教学目标与考核应和用人单位的要求相统一，将岗位职业能力要求作为构建核心，以技术应用能力与岗位技能为支撑，突出专业性，以此设置合理、科学的.课程体系，同时对教学设计、准备、组织、评价等环节予以改革，有效培养与提高学生的专业技能与职业能力，进而获取有关职业资格证书，更好的适应与完成工作岗位内容。

2.2完善教学场地与设备

在机电一体化教学中，教学场地与设备会对教学效果产生很大的影响。为此，在实际教学中，为了确保教学质量，一定要建立一体化的教学场地，配备相应的设备，以此确保教学活动的全面落实。在实际教学中，应加强实训一体化体系的构建，明确“教、学、做”的要求，保证模拟教学全面展开，从而完全“四位一体”的实训基地，即“教学、生产、培训、鉴定”，有效增强学生的理论水平及实践能力。⑦与此同时，在场地、资金等因素的限制下，致使一些职业技术学校未能构建完善的实训一体化体系，此时，应遵循资源共享、互惠互利的原则，积极和用人单位沟通，设立校外实习基地，从而为学生提供一个实践的平台，进而提高学生灵活运用所学知识的能力。

2.3创建多元教学方法

(1)采用多种教学方法与手段。在机电一体化教学中，具有信息量大、理论性强、抽象等特点，教学内容相对枯燥、乏味，所以，在教学方法与手段上，应重视实训、多媒体、现场教学的结合，以此培养学生的综合素质。比如，在学习“按钮和接触器双重连锁正反转”这一内容的时候，以往教师需要利用3-5分钟的时间将电路原理画在黑板上，在此过程中，学生非常容易走神，导致教学效果不佳，但是如果采用动画演示的方式展现电路原理，再加上教师的讲解，就可以充分吸引学生的注意力，不仅可以节省画图时间，还可以在短时间内讲清电路各种元件等，进而让学生掌握相关知识。(2)加强实践教学。在实践教学中，主要包括课程设计、实验等环节。因为机电一体化课程的实践性非常强，在开展教学活动的时候，一定要注重理论与实践的结合，从而让学生充分掌握相关知识，达到预期的教学目标。比如，在实际教学中，教师可以根据学生的具体情况设置实训方案，让学生根据教学内容予以实践，以此培养学生的知识应用能力，进而使其更好的适应工作岗位要求。

2.4强化师资队伍建设

在职业技术学校机电一体化课程教学中，要想取得理想的教学效果，就要重视“双师型”教师队伍的建设。⑧因此，学校可以组织一些优秀青年教师到用人单位实习，并且对其教学能力与职业技能进行定期考核，或聘请用人单位的专家到校兼任教师，以此提高教学质量。与此同时，学校也应鼓励教师继续进修，利用一些课余时间到用人单位参观学习，积累实践经验，进而在讲课的时候，能够更好的融会贯通，加深学生的印象，让学生可以深入理解教学内容，并且可以灵活运用，以此实现理论与实践的结合，为学生毕业后成功就业奠定坚实的基础。

3结语

综上所述，随着现代社会的快速发展，机电行业市场越来越繁荣，对机电技术人才的要求也越来越高，进而要求职业技术学校进行教育改革，创新教学模式，以此培养复合型机电技术人才，更好的满足社会与市场的发展要求。为此，在机电一体化教学中，一定要构建标准合理的课程体系，完善教学场地与设备，创建多元教学方法，强化师资队伍建设，从而达到预期的教学目标。

作者:董文学 单位:钟山县职业技术学校

注释:

①袁建锋.基于中职机电技术应用专业项目一体化教学模式构建的分析[J].广东科技,20xx(24):170-170,146.

②伍映红.优化中职机电一体化教学体系[J].广东教育(职教版),20xx(6):106-107.

③林灵,刘昌铭.机电一体化教学存在的问题及改革措施[J].新课程下旬,20xx(11):459.

④唐凤.基于一体化教学方式培养高职学生化学综合能力的实验研究[D].湖南师范大学,20xx.

⑤张群宣.“教学做”一体化教学在电气控制技术中的应用体会[J].广东科技,20xx(24):166-167.

⑥钱晓静.关于机电一体化教学中项目教学法的应用研究[J].课堂内外教师版,20xx(9):54-54,56.

⑦崔婷婷.浅析信息技术在中职机电一体化教学中的应用[J].中国信息技术教育,20xx(2):111-111.

7.机电一体化接口技术 篇七

机械和微电子系统是机电一体化系统的两个部分, 通过一定的条件将各部门连接起, 而这个条件一般称为接口。本文主要是将微电子系统作为案例, 也就是机电一体化控制系统, 并将其接口分成两类, 即人机和机电。

一论述机电接口技术

输出信号在机电一体化系统中被指是电流信号或者是模拟电压, 它能够方便计算机可以及时地调控。通过模拟信号输入接口的运用, 将那些被控对象运行状态通过信号的形式反映出来, 这些信号的都是经由传感器或变送器输出。将一些用来检测的器件, 比如说温敏电阻或者是差动变压器等, 安置在模拟信号输入接口处。

二机电接口

虽然机械系统在性质上和微电子系统有着很大的不同, 但是两个系统的联系需要经过机电系统的缓冲、匹配和调整, 所以机电接口发挥着重要的影响。

(1) 放大功率和电平转换。

微机系统中的I/O芯片通常都是TTL电平, 但是控制设备却不一定, 所以需要通过电平来进行转换。此外还需要放大功率来应对大负载的时候。

(2) 隔离干扰信号。

为了能够避免一些窜入的干扰信号, 对他们的隔离, 可以将微机系统和控制设备通过继电器、脉冲变压器或光电耦合器来设置在电器上。

(3) A/D和D/A电路转换。

当检测出被控对象或者微机系统的控制信号显示为模拟量的时候, 需要对两者进行A/D和D/A电路转换, 从而使得微机系统的数字量相匹配于被控对象的模拟量。

众所周知, 将来源于一些系统设置的开关信号或者逻辑电平信号或者控制过程中的开关信号向计算机传输, 这是开关信号输入通道接口的任务。这些开关信号的特征主要是由数字信号“1”和“0”或者是逻辑状态“ON”和“OFF”来进行转变, 而他所要考虑的重点则是电平的平稳性。分析微机的I/O芯片性能, , 在输入通道接口处采取合适的技术来确保电流的稳定性。在开关信号输出通道处采用接口技术, 利用计算机智能化进行控制将信号传输给开关执行器, 使得其作用得到发挥。对输出通道内部和外部所共有的隔离和驱动开关执行器的功率进行考虑, 是设计开关信号输出通道接口需要注意的事项。输出口地址译码电路、驱动器和输出锁存器等共同构成开关量输出通道接口。所以在技术使用的时候, 需要以依照机电的数据特点和性能来对技术程序进行合理地设计。

1.模拟信号输入接口。

将那些被控对象运行状态通过模拟电压或者电流信

号的形式反映出来, 这些信号的都是经由传感器或变送器输出。计算机只能够对数字信号进行接收, 要想获取信息, 所以计算机要进行控制被控对象并将应当将运行的状态信号反映出来, 就需要通过模拟信号输入接口, 将模拟信号转变成数字信号。

2.模拟信号输出接口。

模拟电压或电流信号在机电一体化系统中通常是指对生产过程进行控制的执行器的信号, 比如说滑差电动机调速器、直流电动机调速器、交流电动机变频调速等。计算机通过运算将其输出的数字信号转变成控制信号, 从而对生产过程进行控制, 所以应该有模拟信号输出接口, 从而能够将数字信号转变成模拟电信号, 这也是模拟信号输出接口的任务, 使得相应的执行器能够更加方便驱动, 实现对对象的控制。控制接口、数字模拟信号转换器、多路模拟开关和功率放大器是构成模拟信号输出接口的重要组成部分。

三人机接口

操作者与机电系统两者交换信息的接口称为人机接口。输入接口和输出接口是根据信息传递的方向来进行划分的。机电系统将其各种情况、运行数据及结果等信息通过输出接口向操作者显示出来。另外操作者将敢于系统的状态和各项控制指令输入机电系统中, 这是通过输入接口实现的。从而使其所要求的功能得到实现。

操作者实现和机电系统交换信息的接口就是人机接口。治理的机电系统主要是指控制微机。机电系统将其各种情况、运行数据及结果等信息通过输出接口向操作者显示出来。那么操作者就可以适时地控制这些状态, 使得其功能需求得到实现。输入接口和输出接口是在人机接口中需要注意的。输入接口主要是经过一定的输入元件设备的借助来进行输入的操作的。这样就能够直接连接控制微机的并行口或扩展口, 信息的输入形式是BCD码。输出接口中典型的输出设备通常是发光二极管显示器, 也就是我们日常生活中所说的LED。

1.输入接口

(1) 拨盘输入接口。

机电一体化系统中最常见的输入设备就是拨盘了, 像一些控制目标、修正系数等一些少量的参数的输入时, 这样系统采用拨盘就比较偏离, 这样的形式有一定的保持性。破盘有很多的类型, 其中BCD码输出的BCD码拨盘和十进制输入是人机接口最方便使用的。这样就能够直接连接控制微机的并行口或扩展口, 信息的输入形式是BCD码。

(2) 键盘输入接口。

键盘就是将按键的集合, 将被按键的代码提供给计算机。其中编码键盘和非编码键盘是最常用的键盘。像以ASCII码或二进制码为代表的将被按键的编码自动提供出, 这就是编码键盘。这个使用方便, 但是有复杂的结构, 耗费高成本。只有按键的通或断 (“0”或“1”电位) 的提供就是非编码键盘, 通过对键盘程序的设计来扫描和识别按键。这个有着简单的电路, 设计方便。

2.输出接口。

输出接口中典型的输出设备通常是发光二极管显示器, 也就是我们日常生活中所说的LED。它广泛地被使用是由于其拥有简单的结构, 小体积、很高的可靠性、长的寿命和便宜的价格。7段发光二极管和点阵式LED显示器是最常用的LED显示器

四结语

8.机电一体化技术及其应用研究 篇八

关键词：机电一体化技术；机电一体化技术的应用

一、机电一体化技术简介

（一）机电一体化技术的概念及其由来

七十年代初,美国首先研制出第一台工业机器人（Robot），这是一种集精密机械与计算机控制系统于一身的新产品。后来，日本消化、吸收了美国机器人技术，并把机器人大面积推到工业应用中去。人们认识到这是一门既非传统机械学或通常电子学所能完整描述的学科和技术，于是给它起名为“Mechatronics”,是取自机械学“Mechanics”和电子学“Electronics”两个词的各半而成，日本汉字叫“机电一体化”，正好适合中国汉字使用，于是便衍生出“机电一体化技术”、“机电一体化产品”等名词。

由此可见，机电一体化技术是将电子器件的信息处理和控制功能附加或融合在机械装置中的一种复合化技术，即将机械技术、电工电子技术、微电子技术、信息技术、传感器技术、接口技术、信号变换技术等多种技术进行有机地结合，并综合应用到实际中去的综合技术。

（二）机电一体化五大要素

一个机电一体化系统一般由结构、动力、运动、感知、职能等五大组成要素有机结合而成。

结构组成要素，即机械本体，是系统的所有功能要素的机械支持结构。

动力组成要素，即动力驱动部分，是依据系统控制要求，为系统提供能量和动力以使系统正常运行。

感知组成要素，即测试传感部分，对系统的运行所需要的本身和外部环境的各种参数和状态进行检测，并变成可识别的信号，传输给信息处理单元，经过分析、处理后产生相应的控制信息。

职能组成要素，即控制及信息处理部分，将来之测试传感部分的信息及外部直接輸入的指令进行集中、存储、分析、加工处理后，按照信息处理结果和规定的程序与节奏发出相应的指令，控制整个系统有目的的运行。

运动组成要素，即执行机构，根据控制及信息处理部分发出的指令，完成规定的动作和功能。

（三）机电一体化四大原则

构成机电一体化系统的五大组成要素其内部及相互之间都必须遵循结构耦合、运动传递、信息控制与能量转换四大原则。

接口耦合：两个需要进行信息交换和传递的环节之间，由于信息模式不同，如数字量与模拟量不同，串行码与并行码不同，连续脉冲与序列脉冲不同等，而无法直接传递和交换，必须通过接口耦合来实现。而两个信号强弱相差悬殊的环节之间，也必须通过接口耦合后，才能匹配。变换放大后的信号要在两个环节之间可靠、快速、准确的交换、传递，必须遵循一致的时序、信号格式和逻辑规范才行，因此接口耦合时就必须具有保证信息的逻辑控制功能，使信息按规定的模式进行交换与传递。

运动传递：是构成机电一体化系统各组成要素之间不同类型运动的变换与传输以及以运动控制为目的的优化。

信息控制：在系统中，所谓智能组成要素的系统控制单元，在软、硬件的保证下，完成信息的采集、传输、储存、分析、运算、判断、决策，以达到信息控制的目的。对于智能化程度高的信息控制系统还包含了知识获得、推理机制以及自学功能等知识驱动功能。

能量转换：两个需要进行传输和交换的环节之间，由于模式不同而无法直接进行能量的转换和交流，必须进行能量的转换，能量的转换包括执行器，驱动器和他们的不同类型能量的最优转换方法及原理。

二、机电一体化技术的应用

随着机电一体化技术的不断发展，其应用渗透的领域越来越多。在这里我们主要从以下几个方面来谈一谈它的应用情况。

（一）机电一体化技术在现代机械制造业中的应用

传统机械制造业是建立在规模经济的基础上，靠企业规模、生产批量、产品结构和重复性来获得竞争优势的，而先进的机械制造业则是以信息为主导，采用先进生产模式、先进制造系统、先进制造技术和先进组织管理形式的全新的机械制造业，其特征是全球化、网络化、虚拟化、智能化以及环保协调的绿色制造。现代制造业集成了现代科学技术的发展，充分利用电子计算机技术，使制造技术提高到新的高度。

（二）机电一体化技术在饮料行业中的应用

机电一体化技术的广泛应用使复杂的包装工艺检测过程、在线检测和控制、包装材料和成品的自动检测、工况参数的检测显示和控制、对多样化成品的包装、输送等自动控制和监测管理等都变得简单可靠。实现机电一体化操作的设备可以根据预先设定的工艺参数自动运作。检测装置可以检测分级机构是否按照预设的参数对水果分级；状态检测诊断系统自动检测生产线是否在设定温度下完成榨汁、杀菌和包装以及监测过滤器被果渣堵塞的状况，判断清洗和更换过滤器的时间等等。不仅保证了合理的出汁率，还保证了果汁的良好品质。

（三）机电一体化技术在煤矿行业中的应用

1.在线监控、自动报警及故障自诊,即对煤矿机械的电动机、传动系统、工作装置、制动系统和液压系统等的在线运行状态监控，出现故障能动报警并准确地指出故障的部位，从而改善操作员的工作条件，提高机器的工作效率，简化设备维护检查工作，降低使用维修费用，缩短停机维修时间，延长设备的使用寿命。

2.节能降耗，提高生产效率。例如井下使用的胶带输送机、通风机、提升机等，使用变频起动、PLC控制系统，节电量就为30%左右,同时生产效率也大大提高。

3.自动化或半自动化程度的提高?。煤矿机械实现自动化或半自动化控制，可以减轻操作者的劳动强度，提高生产效率，并减少因操作者的经验不足对作业精度的影响。

三、结束语

机电一体化技术的应用是社会生产力发展到一定阶段的必然要求，它是许多科学技术发展的结晶。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广阔。

参考文献：

[1]芮延年.机电一体化系统设计[M].北京：机械工业出版社，2004.

[2]吴儒兴.浅谈机电一体化技术及其应用[J].机电技术，1994，（03）.

[3]陈菊华.浅析机电一体化技术及其应用[J].中国科技信息，2008，（05）.

9.机电一体化接口技术 篇九

关键词 机电一体化技术；机电工程；煤矿；应用

中图分类号 TD 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2012)021-0169-01

煤炭是一种重要的经济能源，我国又是煤炭大国，因此煤炭工业的迅猛发展，对于我国国民经济建设来说意义。随着科学技术的不断发展，对煤矿机械的性能要求也在不断提高，电子（微机）控制装置在煤矿机械上的应用将更加广泛。结构将更加复杂、维护也将更加专业化。由于，新的机电一体化技术在各个煤矿企业的煤炭生产过程中得到应用与推广，更促进了新的机电一体化技术的发展。

1 机电一体化技术

机电一体化技术主要是通过微电子技术并融合机械工程、电气工程和计算机信息技术等新兴高科技为一体的综合技术。并且不断的融合传统机械、微电子及自动控制技术、促进了机电一体化技术的发展与进步。新的机电一体化技术更是融合了高科技技术，比如自动化控制、传感产品等进一步加强了新的机电一体化的向着智能化、信息化、便捷化、简单化、整体化发展。新的机电一体化技术应用在煤矿机电工程中大大改善了传统的煤炭产业，降低了煤矿机电生产的劳动强度与工作的环境，提高了生产过程的安全系数。与此同时，新的机电一体化技术还进一步调整了煤矿生产过程的产品结构，降低了能源消耗、实现了环保。

2 机电一体化技术应用的发展趋势

从新的机电一体化技术的应用可以看出：新的机电一体化技术及其设备通过智能化、系统化、程序化等特征和便携、简单易操作、方便维护、性能安全等优势被广泛应用在煤矿生产的各个方面，提高了煤矿机电工程中的生产质量及生产水平，也带来了可观经济及社会效益。目前，我国的机电一体化技术应用在煤矿机电中工程中，与世界先进水平还存在一些差距。

所以，新的机电一体化在今后的发展趋势，就是今后要大力研究具备独立自主知识产权的先进技术，不断提高煤矿的开采质量完善煤矿开采等一系列配套设备。其次，加增机电一体化技术的网络化、信息化等功能，进一步提高煤矿机电工程生产的自动化水平。大力研发在煤矿机电工程中的微处理技术，更好的监测各个设备运行的状况。

3 机电一体化技术在煤矿机电工程中的应用

新的机电一体化技术应用在煤矿机电工程中，其应用之一就是提高矿井的机械运输水平。由于煤矿生产发展的需要，要求现代化、运输能力强的机械化采煤运煤装置及设备。目前，世界先进的水平及一些煤矿业机电话水平比较高的国家，在矿井下主要采用的是带式运输及直流式交流变频的装置进行驱动。这些设备主要以电子器件等作为技术的核心。另外，通过大巷强力带式运输机，也能改善传播的煤矿井下生产及运输，促进数煤矿井下的生产运输日益皮带化，先进化。

目前，我国在矿井的机械运输中，矿井提升机是最能体现新的机电一体化技术的大型设备，大多数煤矿企业都采用了交流提升机，并运用转子串电阻进行调速，同时在电控系统中还采用了接触器系统继电器，进行控制。而采用了可控制的编程器而拖动发电机的直流提升机，即使由可控硅进行供电，但是一般通过模拟量来完成控制操作。程序设计比较简单，不需要比较复杂的输入及输出接口等装置，抵外界干扰的能力比较强，并且能在恶劣的环境中长期运转。另外一种内装式提升机，把滚筒和驱动联合成一个整体，简化了传统煤矿矿井提升机的机械结构，更好的运用了新的机电一体化技术中的电力电子及计算机技术，提高了矿井提升机的自动化及控制能力的综合体。因此内装式提升机不仅可以进行软启动、软控制、瞬间改变加速度，而且还可以进行自我诊断。

新的机电一体化技术应用在煤矿机电工程中，其应用之二就是实现了综合机械化。传统的煤矿机电工程中机械化的综合能力不强。我国的一套综合机械化的设计和运用是在大同矿务局并一直沿用到80年代后。通过新的机电一体化技术，我国煤矿机电工程中的综合机械化采煤技术又有了新的发展和重大的突破，进一步推动了煤矿开采自动化。运用新的机电一体化技术，煤矿采煤机经过液压牵引而逐步转由电牵引，液压支架的控制系统逐步应用高科技走向信息化、网络化，同时通过电液控制、自动化移架，用微机监控装置进行工作面运输机械的监测，实现了以计算机为核心的自动化控制。因此，新的机电一体化技术应用在煤矿机电工程中，提高了综合机械化采煤的设备及其能力，使设备间的协调更加安全、操作系统更加完善、可靠性更强。

新的机电一体化技术应用在煤矿机电工程中，其应用之三就是提高了传感器技术。在煤矿机电工程中，对于煤矿矿井安全的生产监控系统来说，好的传感器是影响其监控效果的关键。而新的机电一体化技术大大提高了传感器的不足，改善其稳定性比较差，使用期限比较短等不足，提高了传感器现场实际的应用率。通过新的机电一体化技术中的计算机技术的应用，加强了网络化，使机电工程中的软硬件技术进一步发展，在提高了传感器的同时，还提升了整个监控系统的运行速度及运行质量，经过光缆等传输介质，信息媒体可以传送声像，促进了煤矿机电工程中的监控系统的大发展。

新的机电一体化技术应用在煤矿机电工程中，其应用之四就是提高了整个煤矿机电工程的性能。众所周知，新的机电一体化技术，主要通过功能强大的计算机进行运算，提供大量数据的同时提高了存贮的空间，并且体积更小功效更大，同时新的机电一体化技术使得机电工程设备中的产品具有更强的通信能力，各个通信模块的开放性更强，更加智能化。在有设备干扰的情况下也能自动化处理各类故障并采集相关的数据参数进行分析。因此，在机电一体化的应用中，为了不断的适应新的环境与科技的发展，越来越多的先进技术被引入进来。比如，光纤、 红外线及雷达等。这些新的高科技技术应用机电一体化中，加大了煤矿机电工程的煤矿机电一体化进程。并且，随着我国科学技术的进一步发展，自我研发的煤矿机电一体化的设备及产品越来越多，其创作的价值也会越来越大。

4 总结

综上，通过分析机电一体化技术、机电一体化技术应用的发展趋势、机电一体化技术在煤矿机电工程中的应用可以看出：新的机电一体化技术作为煤矿开采及煤矿综合生产的基础，大大促进了煤矿机电的自动化及信息化，更加有利于煤矿企业自身的发展及建设。并且通过新的机电一体化技术应用在煤矿机电工程的机械运输、实现综合机械化、提高传感器技术、加强整体煤矿机电工程的性能的分析中，我们可以得出，新的机电一体化技术作为煤矿机电工程发展的重要技术支撑，提供微电子及自动控制技术，通过充分的应用及融合新兴的高科技技术，煤矿机电工程的一体化技术大大推动了我国煤矿生产综合能力。因此，新的机电一体化技术将会更好的实现高效生产、安全生产、机械化采煤等煤矿机电工程的新目标。同时，促进我国煤炭工业走向安全、高效、节能、洁净、优化的发展之路。从而在提高我国煤矿机电工程发展水平的同时，进一步提高了煤矿生产的经济和社会效益。

参考文献

[1]张帆.机电一体化技术在煤矿的应用与发展趋势研究[J].民营科技,2010,10.

[2]程升涛.机电一体化产品在煤矿行业中的应用[J].自动化与仪器仪表,2010,05.

[3]卜燕萍,曾静.浅析机电一体化的进程与智能化趋势[J].益阳职业技术学院学报,2008,02.

[4]欧阳娟.机电一体化技术在现代机械制造业中的应用[J].中国新技术新产品,2010,12.

10.谈机电一体化技术 篇十

1 机电一体化技术的发展历程

“机电一体化”这个词是日本安川电机公司在20世纪60年代末作商业注册时最先创用的。当时及70年代, 人们一直把机电一体化看作是机械与电子的结合。国内早期将“机电一体化技术”与“机械电子学”并用, 近年来“机电一体化”更流行使用。

20世纪80年代, 信息技术崭露头角。微处理机的性能提高, 为更高级的机电一体化产品所采用, 典型的机电一体化产品如数控机床、工业机器人和汽车的电子控制系统等。微机作为关键技术引入了飞行器系统后, 使机械—电子系统在高度控制、排气控制、振动控制和保险气袋等方面获得广泛应用。信息技术驱使机械系统在不同程度上利用数据库, 连洗衣机和其他消费品也用上了数据库驱动系统。这样, 对机电一体化的系统设计方法的探索、成型和系统集成以及并行工程设计和控制的实施日显重要。此外, 光学也进入了机电一体化, 产生了“光机电一体化”的新领域。

进入20世纪90年代, 通信技术进入了机电一体化, 机器可像机器人系统那样遥控和虚拟现实多媒体等技术紧密联系的计算机控制的网络化机电一体化日益普及。有些机电一体化机械可两用, 有的在性能上更是多用途的, 尤其是微传感器和执行器技术的发展, 和半导体技术以光刻为基础的方法以及和传统机电一体化微型化方法的结合, 开创了以精密工程和系统集成为特点的机电一体化新分支“微机电一体化”。虽然微加工方法尚未成熟, 但将逐渐成为集成控制系统的一个组成部分。

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, 机电一体化进入深入发展时期。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发展趋势都进行了深入研究。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巨大进步, 为机电一体化技术开辟了发展的广阔天地。这些研究, 将促使机电一体化进一步建立完整的基础和逐渐形成完整的科学体系。

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。在制定“九五”规划和2010年发展纲要时充分考虑了国际上关于机电一体化技术的发展动向和由此可能带来的影响。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做了大量的工作, 都取得了一定成果, 但与日本等先进国家相比仍有相当差距。

2 机电一体化技术的应用

2.1 数控机床。

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。

2.1.1 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48m/min, 60m/mni, 80m/min, 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;直线电机在机床上开始使用, 主轴上大量采用内装式主轴电机。

2.1.2 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。

数控中两轴以上插补技术大大提高, 纳米级插补使两轴联动出的圆弧都可以达到1u的圆度, 插补前多程序预读, 大大提高了插补质量, 并可进行自动拐角处理等。

2.1.3 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, 采用特殊机械结构, 数控的特殊运算方式, 特殊编程要求。

2.1.4 使用各种高效特殊功能的刀具使数控机床“如虎添翼”。

如内冷转头由于使高压冷却液直接冷却转头切削刃和排除切屑, 在转深孔时大大提高效率。加工刚件切削速度能达1000m/min, 加工铝件能达5000m/min。

2.1.5 数控机床的开放性和联网管理。

数控机床的开放性和联网管理已是使用数控机床的基本要求, 它不仅是提高数控机床开动率、生产率的必要手段, 而且是企业合理化、最佳化利用这些制造手段的方法。因此, 计算机集成制造、网络制造、异地诊断、虚拟制造、并行工程等等各种新技术都在数控机床基础上发展起来, 这必然成为21世纪制造业发展的一个主要潮流。

2.2 自动机械与自动生产线。

在国民经济生产和生活中广泛使用的各种自动机械、自动生产线及各种自动化设备, 是当前机电一体化技术应用的又一具体体现。如:2000~80000瓶/小时的啤酒自动生产线;18000~120000瓶/小时的易拉罐灌装生产线;各种高速香烟生产线;各种印刷包装生产线;邮政信函自动分捡处理生产线;易拉罐自动生产线;FEBOPP型三层共挤双向拉伸聚丙烯薄膜生产线等等, 这些自动机或生产线中广泛应用了现代电子技术与传感技术。如可编程序控制器, 变频调速器, 人机界面控制装置与光电控制系统等。我国的自动机与生产线产品的水平, 比10多年前跃升了一大步, 其技术水平已达到或超过发达国家20世纪80年代后期的水平。使用这些自动机和生产线的企业越来越多, 对维护和管理这些设备的相关人员的需求也越来越多。

3 机电一体化技术的发展趋势

以微电子技术、软件技术、计算机技术及通信技术为核心而引发的数字化、网络化、综合化、个性化信息技术革命, 不仅深刻地影响着全球的科技、经济、社会和军事的发展, 而且也深刻影响着机电一体化的发展趋势。专家预测, 机电一体化技术将向以下几个方向发展:

3.1 光机电一体化方向。

一般机电一体化系统是由传感系统、能源系统、信息处理系统、机械结构等部件组成。引进光学技术, 利用光学技术的先天特点, 就能有效地改进机电一体化系统的传感系统、能源系统和信息处理系统。

3.2 柔性化方向。

未来机电一体化产品, 控制和执行系统有足够的“冗余度”, 有较强的“柔性”, 能较好地应付突发事件, 被设计成“自律分配系统”。在这系统中, 各子系统是相互独立工作的, 子系统为总系统服务, 同时具有本身的“自律性”, 可根据不同环境条件做出不同反应。其特点是子系统可产生本身的信息并附加所给信息, 在总的前提下, 具有“行动”是可以改变的。这样, 既明显地增加了系统的能力 (柔性) , 又不因某一子系统的故障而影响整个系统。

3.3 智能化方向。

今后的机电一体化产品“全息”特征越来越明显, 智能化水平越来越高。这主要得益于模糊技术与信息技术 (尤其是软件及芯片技术) 的发展。

3.4 仿生物系统化方向。

今后的机电一体化装置对信息的依赖性很大, 并且往往在结构上处于“静态”时不稳定, 但在动态 (工作) 时却是稳定的。这有点类似于活的生物:当控制系统 (大脑) 停止工作时, 生物便“死亡”, 而当控制系统 (大脑) 工作时, 生物就很有活力。就目前情况看, 机电一体化产品虽然有仿生物系统化方向发展的趋势, 但还有一段很漫长的道路要走。

3.5 微型化方向。

目前, 利用半导体器件制造过程中的蚀刻技术, 在实验室中已制造出亚微米级的机械元件。当这一成果用于实际产品时, 就没有必要再区分机械部分和控制器部分了。那时, 机械和电子完全可以“融合”机体, 执行结构、传感器、CPU等可集成在一起, 体积很小, 并组成一种自律元件。这种微型化是机电一体化的重要发展方向。

摘要：机电一体化技术是跨学科技术, 近年来发展迅速。其发展趋势是光机电一体化、柔性化、智能化、仿生物系统化、微型化。

关键词：机电一体化技术,信息技术,发展趋势

参考文献

[1]戴勇.高职机电一体化技术专业课程开发[M].北京:机械工业出版社, 2004.[1]戴勇.高职机电一体化技术专业课程开发[M].北京:机械工业出版社, 2004.

[2]顾京.现代机床设备[M].北京:化学工业出版社, 2001.[2]顾京.现代机床设备[M].北京:化学工业出版社, 2001.

11.论机电一体化技术的应用 篇十一

智能化是机电一体化技术发展的一个重要发展方向。人工智能在机电一体化的研究领域日益得到重视,机器人与数控机床的智能化就是重要应用。 智能化是在控制理论的基础上,吸收人工智能、运筹学、计算机科学、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。高性能的微处理器使机电一体化产品赋有低级智能或人的部分智能是完全可能的。

2.2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、电气接口、动力接口、环境接口的机电一体化产品十分复杂。如研制集减速、智能调速、电机于一体的动力单元,具有视觉、图像处理、识别和测距等功能的控制单元,以及各种能完成典型操作的机械装置。这样,可利用标准单元迅速开发出新产品,同时也可以扩大生产规模。这需要制定各项标准,以便各部件、单元的匹配和接口。规模化将给机电一体化企业带来前所未有的机遇。

2.3微型化

微型化兴起于20世纪80年代末,指的是机电一体化向微型机器和微观领域发展的趋势。国外称其为微电子机械系统,泛指几何尺寸不超过1cm3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,在生物医疗、军事、信息等方面具有不可比拟的优势。

2.4绿色环保化

绿色环保产品在其设计、制造、使用和销毁的生命过程中,符合特定的环境保护和人类健康的要求,对生态环境无害或危害极少,资源利用率极高。设计绿色环保的机电一体化产品,具有广阔的发展前途。

2.5系统化

系统化的表现特征之一就是系统体系结构进一步采用开放式和模式化的总线结构。系统可以灵活组态,进行任意的剪裁和组合,同时寻求实现多子系统协调控制和综合管理。表现特征之二是通信功能大大加强,除常用通信方式外,实现远程及多系统通信联网需要的局部网络正逐渐被采用。未来的机电一体化更加注重产品与人的关系,如何赋予机电一体化产品以人的智能、情感、人性显得越来越重要。机电一体化产品还可根据一些生物体优良的构造研究某种新型机体,使其向着生物系统化方向发展。

2.6网络化

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,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,机电一体化产品逐步向网络化方向发展，

2.7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与复合,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。首先可将系统分解为若干层次,使系统功能分散,并使各部分协调而又安全地运转,然后再通过软、硬件将各个层次有机地联系起来,使其性能最优、功能最强。

2.8人性化

12.机电一体化技术课本重点总结整理 篇十二

2、机电一体化产品：是新型机械与微电子器件，特别是微处理器、微型机相结合而开发出来的新一代电子化机械产品。

3、机电一体化系统包括：机械本体、能源部分、测试传感部分、执行机构、、驱动装置、控制及信息处理单元

4、产品分类：发展水平：功能附加型初级系统，功能代替型中级系统，机电融合性高级系

统；

应用范围：民用机电产品，产业机电产品，办公机电产品

5、常见的伺服驱动元件：电液马达，油缸，步进电动机，交、直流伺服电动机，伺服阀

6、传统机械：由动力件、传动件、执行件和电气控制部分组成

7、机械传动系统要求：满足伺服控制要求：精度、稳定度、快速响应性（影响参数：系统的阻尼比、固有频率）

动力学特性：1）负载变化：工作负载、惯性负载、摩擦负载

2）传动系统惯性：转动惯量（取决于质量和尺寸参数）

3）传动系统固有频率：远离控制系统工作频率

4）传动系统摩擦：静摩擦力尽可能小，动摩擦力尽可能小的正斜率。若为负斜率易产生爬行，降低精度，减小寿命

5）传动间隙：产生回程误差和传动误差，影响系统的传动精度和运行平稳性

8、转动惯量大的影响：使机械负载增大，使系统响应速度变慢，降低灵敏度，固有频率下降，容易产生谐波

9、圆柱体转动惯量：J=1/8md2

直线运动物体L。丝杠驱动m工作台，折算到丝杠上J=m(L。/2π)2

齿条驱动工作台折算到r。齿轮上J=mr。2

传动齿轮

J电=（1/i2）J丝

（i 减速比）

GD2=4Gj

10、静摩擦力f，动摩擦力（库仑摩擦力fc、粘性摩擦力B.V）

滑动摩擦导轨：低速运动稳定性差，易产生爬行现象；

滚动摩擦导轨：与静压摩擦导轨不产生爬行，但有微小超程

摩擦力与机械传动部件的弹性变形产生位置误差，反向时，位置误差形成反转误差

11、黏性摩擦阻尼：一方面使系统功耗增大，磨损增加，使系统响应速度下降；另一方面，可改善系统的响应特性，减小振幅

12、系统刚度越大，固有频率越高，超出系统频带越宽，不易产生共振

提高刚度，增加闭环系统的稳定性，对开环系统无影响

13、频率Wn=

Wn

传动死区：也称失动量（齿侧间隙越小，系统刚度越大，失动量越小）

14、误差：传动误差和回程误差

齿隙滞迟回线

传动误差：输入轴单向回转时，输出轴转角的实际值相对与理论值的变动量（各组成部件不可能制造装配绝对准确，有温度变形和弹性变形）

回程误差：输入轴由正向回转变反方向回转时，输出轴在转角上的滞后量

注： 1）传动误差和回程误差对转角而言 2）回程误差不一定只在反向时才有意义—超前量 减小传动误差措施：1）适当提高零部件本身的精度，2）合理设计传动链，减小零部件制造装配误差对传动精度影响 3）采用消隙机构，以减少或消除回程误差 1）减小传动误差：高精度齿轮

减小回程误差：较小侧隙或零侧隙，“负侧隙”—传动效率下降；

较小中心距误差（提高末级精度

2）合理选择传动形式

直齿轮，斜齿轮，蜗轮蜗杆，锥齿轮

合理确定传动级数和分配各级传动比

传动比从高速级开始逐级递增，增加末级传动比

合理布置传动

精度低的传动机构布置在高速轴上 3）螺旋传动间隙消除

齿轮齿侧间隙消除：

刚性消除法（调整后，齿侧间隙不能自动补偿）

丝杠螺母间隙调整

柔性消除法（调整后，齿侧间隙可以自动补偿）

15、齿轮传动优点：瞬时传动比为常数，传动精确，可做到零侧隙、无回差、强度大，能承受重载，结构紧凑，摩擦率小，效率高

16、传动分配原则

1）最小等效转动惯量原则：小功率传动

前大后小

大功率传动

前小后大

2）质量最小原则：小功率传动，主动小齿轮模数、齿数、齿宽均相等

大功率传动，前大后小

3）输出轴转角误差最小原则 ：前小后大

三项原则选择时：a、提高传动精度和减小回程误差为主的减速齿轮传动链选3）设计

b、运行平稳，启停频繁伺服减速传动链选1）和3）设计

c、要求质量小的减速传动链选2）同步带按尺寸分：模数制，节距制

17、谐波齿轮传动特点：传动比大，承载能力大，传动精度高，齿侧间隙小，传动平稳，传

动效率高，结构简单，质量轻

滚珠丝杠特点：很高的传动效率，运行的可逆性，系统高刚度，传动精度高，寿命长，使用范围广

18、驱动系统性能指标：精确度，稳定性，响应速度，可靠性

19、传动误差：伺服带宽以内低频分量（回程误差）

伺服带宽以外高频分量（传动误差）20、精确度：

1）前向通道环节误差对输出精度影响（阻低频通高频）

在中低频段上，随信号频率降低呈衰减特性，对低频干扰信号有良好的抑制作用

在高频段上，接近于1，对高频信号无抑制作用

2）位于闭环之前环节误差对输出影响（通低频阻高频）

中低频段扰动信号被1:1送到输出端；高频段扰动信号经衰前后输出

21、位于闭环之后输出通道上环节的误差对系统输出精度的影响

（P59）

1）驱动系统中各环节的误差因其在系统中所处的位置不同，对系统输出精度的影响是

不同的；2）同一环节误差的高频分量和低频分量，对输出精度的影响不同；

3）输入通道上的环节误差的低频分量相当于系统输入信号的一部分，它影响输出精度；

误差的高频分量由于系统的低通特性而得到抑制，它基本上不影响系统的输出精度 4）前向通道闭环之内的环节误差的低频分量会得到反馈控制系统的补偿，对输出精度

无影响；误差的高频分量影响系统的输出精度；5）反馈通道上环节的误差相当于系

统的一部分输入信号，它对输出精度的影响和G1(s)环节误差对输出精度的影响是相

同的；6）反馈通道上环节的误差会影响系统极点位置的分布，因此他对系统的稳定

性也会有影响；7）前向通道上环节误差的低频分量会影响系统的零点和极点分布，它对系统的稳定性有影响。

22、反馈环节对输出精度影响

通低频，阻高频

影响系统极点位置分布

闭环之后输出通道上环节的误差对系统输出精度的影响

都会影响

直接馈送到输出端

23、二阶系统在欠阻尼状态下

用阶跃响应特征值来表征系统指标

1）稳态误差：被控信号的期望值与稳态值之差

稳态精度性能指标（稳态误差、静态误差）

2）上升时间tr：第一次达到100%稳态值所需时间 3）峰值时间tp：第一次达到第一个峰值所需时间 4）最大起调量 5）过渡时间

6）振荡次数N

N越小，系统阻尼性越好 频率特性法（品质指标）：开环：放大系数V。（表征精度）； 穿越频率wd（快速性）；

相

对裕量（震荡性）

闭环：谐振频率wm 截止频率wg 谐振峰值

24、功率密度：驱动元件单位重力W的输出功率P

Pw=P/W

(w/N)

25、步进电动机 角位移∝脉冲数

脉冲数——转角

频率—转速

绕组相序—转动方向

工作原理：可变磁阻式（VR）（反应式）步进电机

转子无绕组 定子带绕组电激磁产生

永磁型（PM）

转子用永磁铁 定子绕组产生电磁力

混合型（HB）

26步距角：每输入一个电脉冲信号，转子转过的角度

∝=360./PZK P：相数 Z：齿数 K：通电方式 K=m/p

27、直流电动机优点：良好的调速特性，较大的启动转矩，功率大，快速响应

分类：1）电磁式；2）永磁式（直流力矩电机）：定子是永久磁铁，转子是线圈绕组

28、驱动电路：晶体管驱动电路（线性直流伺服放大器、脉宽调制放大器）

29、直流电机调速：1）电枢串接电阻调速；2）改变电枢电压调速（晶闸管整流装置）；

3）PWM直流调速；4）双闭环直流调速；5）数字式直流调速系统；6）改变励磁的恒

功率调速(高于额定转速)

30、直流电机选择（计算）

P75例4

习题4—10

31、电动机功率Pm=(1.5~2.5)Tlp*nlp/

32、交流电机：1）笼型异步电动机：运行特性好，其转矩受负载波动影响小，启动电流大，常采用降压启动，用于轻载启动设备，不调速连续运转负载

2）线式交流异步电动机：用于不调速连续运转的大功率设备，起重机械上有级调速 解决启动问题：在电机转子回路中串接频敏电阻限制启动电流、获得较大启动转矩

交流异步电动机调速：1）变极调速2）电磁转差离合器调速3）转子串电阻调速4）串级调速5）变频调速

33、工业控制计算机5种典型类型：1）可编程控制器PLC；2）单多回路调节器3）微型机

测控系统4）单片微机控制器5）分散型控制系统DCS 工业控制计算机主要特点：1）丰富的过程输入/输出功能2）实时性3)高可靠性4）环境适

应性5）丰富的应用软件6）技术综合性

34、工业控制总线：1）计算机系统总线（用并行线字通信方式）；2）现场控制总线

35、计算机系统总线

种传送规定信息的公共通道，通过它可以各种数据和命令传送到各

自要去的地方：1）数据总线（信息

双向，但任一时刻，单向，由控制总线控制）

2）地址总线（单向）；3）控制总线（确定数据总线上信息流时间序列）

36、IBM PC总线

AT总线 PCI总线

MuLTI总线

STD STE G64总线 都属于系统总线

37、现场总线：是应用在生产现场，在微机化测量控制设备之间实现

双向串行多节点数字通信的系统也被称为开放式、数字化、多点通信的底层控制网络

作用：将专用微处理器置入系统的测量控制仪表，使他们各自都具有数字计算和数字通

信能力，成为能独立承担某些控制通信任务的网络节点。

特点：1）系统具有开放性和互用性；2)系统功能自治性；3）系统具有分散性；4）系统

具有对环境适应性

典型现场总线技术：基金会现场总线、Lonwords、Profibus，CAN，HART

38、P114，P115

表5—4 39.传感器是一种以一定的精确度将被测量（如位移、力等）转换为与之有确定对应关系的，易于精确处理和测量的某种物理量的测量部件或装置

组成：敏感元件、转换元件、基本转换电路

40、传感器特性：静态特性和动态特性

静态特性指标：灵敏度，传感器输出变化量⊿y与引起此变化的输入变化量⊿x之比

S。=⊿y／⊿x 表示反应能力

线性度：被测值处于稳定状态时，传感器输出和输入之间的关系曲线对拟合直线的接近程度

迟滞：传感器在正（输入量最大）反（输入量最小）行程中输出输入特性曲线不重合度 重复性：传感器在输入量按同一方向做全量程连续多次变动时所得特性曲线不一致程度 满量程输出：传感器测量上线与测量下线处的输出值之差 分辨率：传感器能检测到的最小输入增量

稳定性：传感器在长时间工作情况下（输入不变）输出量的变化 零漂：传感器在零输入状态下输出值的变化

精确度：测量结果与理论值的靠近程度，是系统误差和随机误差的综合指标

动态特性指标：临界频率、临界速度、稳定时间、传递函数、频率响应函数、幅频特性、相频特性、脉冲响应函数、单位阶跃响应函数、单位斜坡响应函数

41、常用传感器：①位移传感器：电感式、变压式、电涡流式、电容式、电位器时、应变片式、感应同步器、磁栅式、光栅式、光电码盘式传感器（绝对式、增量式）、激光式光纤与化学成像式、气电转换、压电式、霍尔式②速度传感器③温度传感器④力传感器 例6.2 光电编码器 例6.4速度传感器 计算习题6-8

13.机电一体化技术及应用 篇十三

机电一体化发展至今也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。但其基本特征可概括为: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、传感测控技术、电力电子技术、接口技术、信息变换技术以及软件编程技术等群体技术, 根据系统功能目标和优化组织目标, 合理配置与布局各功能单元, 在多功能、高质量、高可靠性、低能耗的意义上实现特定功能价值, 并使整个系统最优化的系统工程技术。由此而产生的功能系统, 则称为一个机电一体化系统或机电一体化产品。

二机电一体化技术的作用与系统

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和提供产品的关键技术。一个机电一体化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。

三机电一体化技术的应用

在人们的日常生活当中, 自动机械、信息处理设备、办公室设备、车辆电子设备、医疗器械、光学装置、智能家电、楼宇安全系统等机电一体化系统都离不开执行元件为其提供动力。而执行元件和电子控制装置之间是无法直接连接的, 因此需要一个驱动部件。该驱动部件在电子控制装置的控制下, 接收指令, 进行能量转换, 从而得到目标输出。电子控制驱动系统对于精密传动来说, 需要在执行元件输出终端进行传动测量.如测量其位置、速度、加速度, 同时将所测得的数据反馈给电子控制装置, 让其进行比较, 进行误差修正控制, 最终实现精密传动。当有多个执行元件, 其输出动作规律各不相同时, 一方面要根据各执行元件工作情况来考虑其控制的方式, 另一方面需要确定它们之间是否存在输出的联系。如果它们之间没有联系, 可以让它们单独来工作, 也可以通过构建PC机上位控制来统一管理。若工作联动内容经常变化, 就应构建一个可以直接识别联动输出的软件, 将联动输出写入软件当中, 让其直接转化为控制程序, 这样就能灵活地应对动作输出的需求。

四机电一体化技术的发展

机电一体化的发展在20世纪60年代以前被称为初级阶段。在这一时期, 人们自觉不自觉地利用电子技术的初步成果来完善机械产品的性能。特别是在第二次世界大战期间, 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了积极的作用。微机作为关键技术引入了飞行器系统后, 使机械—电子系统在高度控制、排气控制、振动控制和保险气袋等方面获得广泛应用。

信息技术驱使机械系统在不同程度上利用数据库, 连洗衣机和其他消费品也用上了数据库驱动系统。这样, 对机电一体化的系统设计方法的探索、成型和系统集成以及并行工程设计和控制的实施尤显重要。此外, 光学也进人了机电一体化阶段, 产生了“光机电一体化”的新领域。进入20世纪90年代以后, 通信技术进入了机电一体化, 机器可像机器人系统那样遥控和虚拟现实。有些机电一体化机械可两用, 有的在性能上更是多用途的, 尤其是微传感器和执行器技术的发展, 与半导体技术以光刻为基础的方法以及和传统机电一体化微型化方法的结合, 开创了以精密工程和系统集成为特点的机电一体化新分支—微机电一体化。虽然微加工方法尚未成熟, 但将逐渐成为集成控制系统的一个组成部分。之后, 机电一体化随着自动化技术的发展而日益发展, 稳步进入了21世纪。

五现电一体化技术的应用领域

机电一体化技术在数控机床方面的主要应用领域:

第一, 总线式、模块化、紧凑型的结构, 即采用多CPU、多主总线的体系结构。

第二, 开放性设计, 即硬件体系结构和功能模块具有层次性、兼容性、符合接口标准, 能最大限度地提高用户的使用效益。

第三, 智能化设计。系统能提供面向车间的编程技术和实现二维、三维加工过程的动态仿真, 并引入在线诊断、模糊控制等智能机制。

第四, 能实现多过程、多通道控制, 即具有一台机床同时完成多个独立加工任务或控制多台和多种机床的能力, 并将刀具破损检测、物料搬运、机械手等控制都集成到系统中去。

参考文献

[1]董金森、张小扬.论机电一体化技术[J].有色金属加工, 2009 (1) [1]董金森、张小扬.论机电一体化技术[J].有色金属加工, 2009 (1)

[2]虞付进、高职高专机电一体化专业建设与课程体系构建[J].职业技术教育, 2003 (16) [2]虞付进、高职高专机电一体化专业建设与课程体系构建[J].职业技术教育, 2003 (16)

[3]冯旭强.机电一体化技术的研究及其应用[J].机械工程与自动化, 2009 (1) [3]冯旭强.机电一体化技术的研究及其应用[J].机械工程与自动化, 2009 (1)