机电一体化的未来发展趋势探析.docx

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1、机电一体化的未来发展趋势探析【论文关键词】：光机电一体化；技术特征；进展【论文摘要】：介绍了光机电一体化技术特征，研究了国内外技术现状与进展趋势，指出了未来进展前景与一些重要技术热点。近些年来，光机电一体化技术得到迅猛进展，在民用工业与军事领域得到广泛地应用。因此，光机电一体化技术成为当今机械工业技术进展的一个要紧趋势。1 .光机电一体化技术特征光机电一体化系统要紧由动力、机构、执行器、计算机与传感器五个部分构成，相互构成一个功能完善的柔性自动化系统。其中计算机软硬件与传感器是光机电一体化技术的重要构成要素。与传统的机械产品比较，光机电一体化产品具有下列技术特征。1.1 体积小，重量轻，习惯性

2、强，操作更方便光机电一体化技术使得操作人员摆脱了以往务必按规定操作程序或者节后频繁紧张地进行单调重复操作的工作方式，能够灵活方便地按需操纵与改变生产操作程序，任何一台光机电一体化装置的动作，可由预设的程序一步一步操纵实现，甚至实现操作全自动化与智能化。12功能增加，精度大幅提高光机电一体化系统包含以激光、电脑等现代技术集成开发的自动化、智能化机构设备、仪器仪表与元器件。电子技术的使用使得包馈操纵水平提高，运算速度加快，通过电子自动操纵系统可精确按预设动作，其自行诊断、校正、补偿功能可减少误差，达到靠单纯机械方式所不能实现的工作精度。同时，由于机械传动部件减少，机械磨损及配合间隙等引起的误差也大

3、大减小。1.3 部分硬件实现软件化，智能化程度提高传统机械设备通常不具有自维修或者自诊断功能。光机电一体化技术使得电子装置能按照人的意图进行自动操纵、自动检测、信息采集及处理、调节、修正、补偿、自诊断、自动保护直至自动记录、显示、打印工作结果。通过改变程序，指令等软件内容而无需改动硬件部分就可变换产品的功能，使机械操纵功能内容的确定与变化趋势向“软件化”与“智能化W1.4 产品可靠性得到提高，使用寿命增长传统的机械装置的运动部分，通常都伴随着磨损及运动部件配合间隙所引起的动作误差，导致可动摩擦、撞击、振动等加重，严格影响装置寿命、稳固性与可靠性。而光机电一体化技术的应用，使装置的可动部件减少，

4、磨损也大为减少，像集成化接近开关甚至无可动部件、无机械磨损。因此，装置的寿命提高，故障率降低，从而提高了产品的可靠性与稳固性。1.5 融合了多种学科新技术，衍生出许多功能更强、性能更好的新产品光机电一体化产品的研究开发涉及到许多学科与专业知识，包含数学、物理学、化学、声学、机械工程学、电力电子学、电工学、系统工程学、光学、操纵论、信息论与计算机科学等。比如人们很熟悉的静电复印机、彩色印像机等，就是一种由机、电、光、磁、化学等多种学科与技术复合创新的新型产品。光机电一体化技术将光电子技术、传感器技术、操纵技术与机械技术各自的优势结合起来，衍生出许多功能更强、性能更好的新一代技术装备。16产品系统

5、性增强，各部分系统间协调性要求提高光机电一体化是一门学科的边缘科学技术，多种技术的综合及多个部分的组合，使得光机电一体化技术及产品更具有系统性、完整性与科学性。其各个构成部分在综合成一个完整的系统中相互配合有严格的要求，这就要求各类技术扬长避短，提高系统协调性。2 .研究现状与进展趋势2.1 研究现状自从我国实行改革开放以来，科技领域急起直追，我国的光机电一体化技术已取得明显的成效，数控产品有了很大的提高，特别是经济型灵敏数控装置进展很快，是我国特有的经济有用产品，不但适用国内市场的需要，部分产品还随主机配套出口。国内的机械产品使用可编程操纵器（PC）与微电子技术操纵设备也越来越多，覆盖面也日

6、益扩大，从纺织机械、轴承加工设备、机床、注塑机到橡胶轮胎成型机、重型机械、轻工业机械都是如此，我国自行研制与生产的光机电设备，在质量上也有重大突破，为今后的推广应用打下了良好的基础。2.2 进展趋势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，并逐步成为一种产业，而这些产业作为新的经济增长点越来越受到高度重视。从世界科学技术的进展情况来看，光机电一体化技术的未来技术热点要紧包含：（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与量程。2）高方向性，因具有很远距离传输光能与传输操纵指令的能力，从而能够进行远距离激光通信、激光测距、激光雷达、激光导航与

7、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邻近可产生几千到几万度的高温，可使照射点物体熔化或者汽化，对各类各样材料与产品进行特种加工。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、激光印刷与光学计算机的研制，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，也能够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，间隔受限或者危险的环境中，最常选用的是光纤探测器。其他还有激光打孔

8、、刻槽=标记、光化学沉积等加工技术。（3）激光快速成型技术激光快速成型是利用计算机将复杂的三维物体转化为二维层，将热塑性塑料粉末或者胶粘衬底片材纸张烧结，由点、线构造零件的面（层），然后逐层成型。激光快速成型技术可使新产品及早投放市场，极大地提高了汽车生产企业对市场的习惯能力与产品的竞争能力。（4）光能驱动技术利用光致变形材料可制作光致动器与光机器人。现已研制成功一种光致动器，其工作原理是将光照在形状经历合金上，反复地通、断使材料伸缩，再利用感温磁性体的温度特性，将材料末端吸附在衬底上。利用材料本身的伸缩与端部的吸附特性，加上光的通断便能实现所要求的动作。实验验证，该致动器能可在顶面步行。这种

9、状态目标处于初级阶段，假如能发现具有优异光作用特性的动态物质，则可使光能驱动技术广泛应用。3 .结语技术上的改革与与之相配套的技术支持是创新技术的基础。开发光机电一体化产品有不一致的层次与灵活的自由度。在机械技术中恰当地引入电子技术，产品的面貌与行业的面貌就能够迅速发生巨大变化。产品一旦实现光机电一体化，便具有很高的功能水平与附加价值，将给开发生产者与用户带来巨大的社会经济效益。参考文献刘志,朱文坚.光机电一体化技术,现代制造工程，2001(12)梁进秋.微光机电系统国内外研究进展.光机电信息，2000(8)宋云夺编译.光机电一体化业的未来.光机电信息，2003(12)左铁钏、施定源、陈铠.激

10、光加工技术的优势及在工业生产中的应用.激光杂志，1999(4)王家淳.激光焊接技术的进展与展望.激光技术，2001(2)浅谈P1C抗干扰的措施1划摘要:通过对P1C干扰源的分析探讨抗干扰的措施。关键词：P1C；抗干扰；编程；措施0引言P1C(可编程序操纵器)是以微处理器为核心，综合了计算机技术、自动操纵技术与通信技术而进展起来的一种通用工业自动操纵装置。具有操纵功能强，可靠性高，使用灵活方便，易于扩展等优点而应用越来越广泛。在冶金、交通、化工、电力等领域获得了广泛的应用，被成为现代工业技术的三大支柱之一。高可靠性是电气操纵设备的关键性能。P1C由于使用现代大规模集成电路技术，使用严格的生产工艺

11、制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。故障也就大大降低。尽管P1C在设计制造时已采取了很多措施，使它对工业环境比较习惯，但是为了确保整个系统稳固可靠，还是应当尽量使P1C有良好的工作环境条件，并采取必要的抗干扰措施。1 P1C操纵系统干扰的要紧来源及途径1I电源的干扰。P1C系统操纵的正常供电电源均由电网供电。由于电网覆盖范围广，它将受到所有空间电磁干扰，空间的辐射电磁场(EM1)要紧是由电力网络、电气设备的暂态过程、雷电、无线电广播、电视、雷达等产生的，通常称之辐射干扰，若P1C系统置于所射频场内，就会收到辐射干扰，而在线路上感应电压。特别是电网内部的变化，刀开关操作浪涌、

12、大型电力设备起停、交直流传动装置引起的谐波、电网短路暂态冲击等，都通过输电线路传到电源原边。可能造成程序错误或者运算错误，从而产生误输入并引起误输出，这将会造成设备的失控与误动作，从而不能保证P1C的正常运行。1.2 信号线引入的干扰。与P1C操纵系统连接的各类信号传输线，除了传输有效的各类信号之外，总会有外部干扰信号侵入。此干扰要紧有两种途径：一是通过变送器或者共用信号仪表的供电电源串入的电网干扰；二是信号线受空间电磁辐射感应的干扰，由此引起系统故障的情况也很多。1.3 接地系统的干扰。接地是提高电子设备电磁兼容性（EMC）的有效手段之一。正确的接地，既能抑制电磁干扰的影响，又能抑制设备向外

13、发出干扰；而错误的接地，反而会引入严重的干扰信号，使P1C系统将无法正常工作。1.4 变频器干扰。一是变频器启动及运行过程中产生谐波对电网产生传导干扰，引起电网电压畸变，影响电网的供电质量；二是变频器的输出会产生较强的电磁辐射干扰，影响周边设备的正常工作。2抗干扰的措施2.1 电源干扰的抑制。通常通过设置屏蔽电缆与P1C局部屏蔽及高压泄放元件进行保护。选用隔离性能较好的设备、选用优良的电源、动力线与信号线走线要更加合理等等，对电源变压器、中央处理器、编程器等要紧部件，使用导电、导磁性良好的材料进行屏蔽处理,以防止外界干扰信号的影响。电源调整与保护:电源波动造成电压畸变或者毛刺，将对P1C及I/

14、O模块产生不良影响。对微处理器核心部件所需要的+5V电源使用多级滤波处理，并用集成电压调整器进行调整，以习惯交流电网的波动与过电压、欠电压的影响。尽量时电源线平行走线，时电源线对地呈低阻抗，以减少电源噪声干扰。其屏蔽层接地方式不一致，对干扰抑制效果不一样，通常次级线圈不能接地。输入、输出线应用双绞线且屏蔽层应可靠接地，以抑制共摸干扰。此外能够安装一台带屏蔽层的变比为1：1的隔离变压器，以减少设备与地之间的干扰，还能够在电源输入端串接1C滤波电路等。2.2 信号线引入的防干扰措施。动力线、操纵线与P1C的电源线与Do线应分别配线，隔离变压器与P1C与I/O之间应使用双绞线连接。将P1C的I/O线

15、与大功率线分开走线，如务必在同一线槽内，分开捆扎交流线、直流线，若条件同意，分槽走线最好，这不仅能使其有尽可能大的空间距离，并能将干扰降到最低限度。此外利用信号隔离器解决干扰问题也是很理想的办法，其原理是首先将P1C接收的信号，通过半导体器件调制变换，然后通过光感或者磁感器件进行隔离转换，然后再进行解调变换回隔离前原信号或者不一致信号，同时对隔离后信号的供电电源进行隔离处理。保证变换后的信号、电源、地之间绝对独立。只要在有干扰的地方，输入端与输出端中间加上这种隔离器，就可有效解决干扰问题。2.3 正确选择接地点，完善接地系统。良好的接地是保证P1C可靠工作的重要条件，能够避免偶然发生的电压冲击

16、危害。接地的目的通常有两个，其一为了安全，其二是为了抑制干扰。完善的接地系统是P1e操纵系统抗电磁干扰的重要措施之一。在P1C操纵系统中，具有多种形式的“接地”，要紧有：（1）信号地。输入端信号元件的地；（2）交流地。交流供电电源的N线；（3）屏蔽地。为防止静电与磁场感应而设置的外壳或者金属丝网，通过专门的铜导线将其接入地F;（4）保护地。将机器设备的外壳或者设备内独立器件的外壳接地,用于保护人身安全与防止设备漏电。为了抑制附加在电源及输入、输出端的干扰，应对P1C系统进行良好的接地。通常情况下，接地方式与信号频率有关，当频率低于IMHZ时，可用一点接地；高于IoMHZ时，使用多点接地；在110MH之间时，通常情况下，P1C操纵系统使用一点接地，将所有地线端子与最近接地点相连接，以获得最好的抗干扰能力。接地线截面积不能小于2