浅谈机电一体化技术

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1机电-体化技术概要随着科技的发展 ，在以机械、电子技术为主的多门技术学科在相互渗透、融合过程中逐渐形成和发展了-门新兴的边缘技术学科。从词义上看即机械与电子的结合，但并非机械与电子技术的简单叠加或-般地结合，而是有机的融合。关于机电-体化的定义，国内外说法不-，尚无定论。日本较权威的解释被大家普遍接受 ：机电-体化是指在机构的主功能、动力功能、信息处理功能和控制功能上引入电子技术，并将机械装置和电子设备以及软件等有机结合而构成系统的总称。”它对产业或产品结构、生产或管理方式以及人才的知识结构等将产生巨大的影响，并使国民经济建设的各个领域发生深刻的变化。

2机电-体化技术的主要特征2.1机械结构简单化- 台传统的机械设备，往往需要采用机械传动装置来连接各个工作构件，采用机电-体化技术后，可以使用多台电动机分别驱动，用电子器件、微机来控制各工作元件的动作，完成工艺流程。

2.2提高了加工工艺的精度由于机械传动部件减少，机械磨损及间隙配合等所引起的动作误差大为减少。通过微机控制可以精确地按照预先给定量，使间隙和各干扰因素造成的误差 自行校正、补偿，从而达到普通机械加工方法所实现不了的精度。

2.3工艺过程的柔性化由于机电-体化产品采用微机控制，因此，只要改变计算机程序，就能改变设备的加工能力和工艺流程，以适应迅速改变的产品结构、满足多品种小批量生产的需要。

2.4操作 自动化采用微机控制系统可以实现-台机器各个相关传动机构的动作及它们的功能的协调关系，实现机器操作的全部 自动化。

2.5调整及维修更加方便机电-体化产品在使用现巢装调试时，-般均可通过控制程序的变更来实现工作方式、动作过程的变动，以适应变化的需要。[23机电-体化系统的基本结构要素- 个较完善的机电-体化系统应包括以下几个基本要素：机械本体、动力部分、测试传感部分、执行机构、驱动部分、控制及信息处理单元，各要素和环节通过接口相联系。

3.1机械本体机械本体是系统所有功能元素的机械支持结构，包括机身、框架、连接等。由于机电-体化产品各方面指标和功能的提高，机械本体要在机械结构、材料、加工流程以及几何尺寸等方面适应产品高效节能、小型轻量、美观可靠等-系列要求。

3.2动力部分按照系统控制要求，为其提供能量和动力，维持系统正常运行。

以旧能小的输入，获得旧能大的输出，是机电-体化产品的显著特征之-。

3.3测试 传 感部分由专门的传感器和仪表对系统运行中所本身所需和外界环境的各种状态及参数进行测试，变成可识别信号，传输到信息处理单元 ，再经过分析、处理后产生相应的控制信息3.4执行机构根据控制信息指令，完成动作要求。执行机构是运动部件，-般采用机械、电磁、电液等机构，根据机电-体化系统的匹配性要求，改良性能，如提高刚性、系统整体的可靠性，实现组件化、标准化和系统化提高等。

3.5驱动部分在控制信息作用下提供动力，驱动各机构完成各种动作和执行功能。机电-体化系统-方面要求驱动的高效性和快速响应特性，另-方面要求对外部环境的适应。由于受几何尺寸、动作范围的限制，及综合考虑维修等因素，高性能步进驱动、直流和交流伺服驱动目前大量应用于机电-体化系统。

3.6控制及信息处理单元将来 自各传感器的检测信息和外部输入命令进行集中处理，根据处理结果，按照-定的程序和步骤发出相应的指令，控制整个系统有序地运行，-般由计算机及其外部设备、可编程序控制器(PLC)等设备组成。

4机电-体化技术的发展趋势纵观国内外机电-体化的发展现状和高新技术的发展动向，机电-体化将朝着以下几个方向发展：4.1智能化智能化是机电-体化技术的-个重要发展方向。人工智能系统目的是模拟人对问题的推理，学习和解决，在机电-体化的研究中日益重要，它是智能机器人、数控机床的-个重要应用。目前，专家系统，模糊系统，神经网络和遗传算法的智能机电-体化，它们将各自的发展渗透到对方，互相交叉。模糊控制，神经网络，灰色理论，小波理论，混沌与分叉进步和发展人工智能技术，为机电-体化技术的发展开辟了新天地。

4.2柔性 化柔性化在机电-体化产品中，使系统有足够灵活性，能更好地应对突发事件 ，称为自律分配系统”。在系统中，各子系统相互独立，而又统-服务于总系统。在同-时间，可根据不同的环境条件下做出不同的反应。其特点是子系统可以生成它自己的信息。这种方式，既显著增加系统的容量(柔性)，又不会因为-个子系统的故障而影响整个系统。

4.3微 型化微型化是机电-体化微型机械和微观领域的发展趋势。过去十年里，微机电系统是机电-体化技术中备受关注的新尖端分支，由立方厘米向微米，纳米发展。微机电-体化产品体积小，能耗低，移动灵活，可进入-般机械无法进入的狭姓间。因此，在生物医学，航空航天，信息技术，工业，农业，军事等领域具有广阔的应用前景。

4.4网络 化随着计算机和网络技术杰出成就的崛起，互联网在工业生产 ，政治，军事，教育等方面来了巨大的变化，也为机电-体化技术带来了显著的变革。多重网络连接到全球经济，同时企业之间的竞争也· · ·下转第74页2013年5月上第9期总第1 65期 71高端装备制造 China Science＆Technology Overview差控制图(Xba )、均值-标准差控制图(xba RS)、中位数-极差控制图(Xmed-R)和单值-移动极差控制图(x-Rs)3。Ⅺ)arR控制图是最常用的基本控制图，它适用于各种计量值。Xbar制图主要用于观察分布均值的变化；R控制图用于观察分布的分散情况或变异度的变化，而xbar--R控制图则将两者联合运用 ，以观察分布的变化。x-Rs控制图多用于对每-个产品都进行检验或取样费时、检验昂贵或样品均匀，多抽样也无太大意义的诚。由于它不象前三种控制图那样能取得较多的信息，但鉴于加香工序每个生产批加香精度只有-个数据 ，故选用x-RSj空制图更便于及早发现过程的异常波动情况。

3应用实例因同-JD香工序备有两路相对独立的加香管路系统，为减小系统误差，故选取同-加香管路的加香精度数据(见表1)运用tninitab软件进行单值-移动极差控制图(x-Rs)(见图1)分析。

因加香精度(o/o)的1-MR控制图检验结果显示第2个、第13个、第l4个、第70个数据为异常点，故予以剔除，用剩余数据继续作I-MR控制图，以此类推，直至I-MR控制图不出现异常点为止(见图2)。

此时单值控制图的上控制限UCL0.48124，中心线CL0.44506，下控制限LCL0.40887.通过延长上、下控制界限作为 日常生产过程中的监控控制图使用，操作人员只需将每-批次的加香精度数据 上接第72页综合反映上述诸多地质现象，地质工作者据此可进行正确的围岩分级，编制超前预报细则，把超前地质预报纳入施工工序，确保施工质量、安全和进度。

3地质描述在重大工程事故中的应用襄渝二线蜀河隧道，穿过地层 以云母片岩、炭质片岩为主的软岩段，出现大变形。根据地质描述线路走向与基岩走向大致平行，与断层交角很小，隧道开挖过程中遇到软弱地层时出现顺层变形情况，变形时间持续长。据统计，该隧道共出现23个软岩段，总长21Crn。

通过细致的地质记录炭质极软岩主要以厚层式带状”、透镜体”和薄层状”三种状态分布，层厚l～3m，最厚31m。大变形主要以水平位移为主，边墙收敛35～100cm，拱顶下沉30-40cm，导致隧道支护开裂钢架变形严重。

通过地质描述进行归纳，有如下工程地质特征；(1)隧道围岩变形特征，该段隧道主要以软弱岩石为主，在外部荷载无变化的情况下，岩体变形随时间增长逐渐加大，直至破坏垮塌属于非稳定蠕变。

通过记录该变形经历阻尼～均速～加速三个阶段，隧道开挖后20天变形加速，35天破坏。(2)外部荷载分析，该隧道埋深超过200m，外部荷载主要为山体重力，软岩发生大变形。由此可知地应力达10～ 上接第71页将是全球性的。机电-体化新产品-旦研制成功，它独到的作用及可靠的质量将会迅速被人们接受，很快被销往世界各地，使人们足不出户就能享受到高科技带来的方便和快乐。机电-体化产品无疑将向网络化大步跃进。

4.5绿 色化随着人们对环境资源保护的呼吁，绿色产品概念应声而生，开启了绿色的时代。绿色产品的设计、制造和使用符合对环境和人体降的保护，对生态环境无害或很少，高效利用资源。机电-体化绿色是指不污染生态环境，废料可回收再利用。因此，进入21世纪，机电-体化技术的使命是为了提供高性能，高利用率，低能耗，低污染和可回收的智能化机械产品，即提供了可以持续发展的绿色产品。

5结语机电-体化的出现不是偶然的，这些发展方向是达到-定阶段的必然要求，更是满足需求的必然结果。随着社会生产和科学技术的进步与发展，机电-体化技术正在不断地深入到各个领域并迅猛 - ～ . - 在控制图上描出，根据控制图的判异原则即可辨别出过程是否出现异常波动，如出现异常点，及时报告相关人员查找异常波动的原因，以避免因情况恶化，导致不合格品的出现。

4结语从以上加香精度数据看 ，各批次的加香精度均达标准要求，如不使用过程统计技术对过程进行监控分析，将难以发现过程出现了异常波动情况，也就错过采壤正预防措施的最佳时机，随着情况的继续恶化 ，出现加香精度不合格的概率将大为增加。

因控制图是反映过程是否处于统计稳态的统计技术，受人、机、料、法、环、测等因数的影响，经过-段时间后，过程的状态将会从-个稳态逐渐过渡进入到另-个稳态，因此，控制图的控制限并不是- 成不变的，当外界因素改变时，需要重新计算控制图的控制限。