光機電一體化課程期末論文

1、光機電一體化技術應用及發(fā)展進程摘要：簡述了光機電一體化的核心技術，簡單介紹了光機電一體化技術的主要應用范疇。分析光機電一體化發(fā)展進程，提出光機電一體化的發(fā)展趨勢。關鍵詞：光機電一體化核心技術 應用范疇發(fā)展進程 應用展望Abstract：Sketched Optical-mechanical-electrical integration technology and common systems. Introduced the Opticalmechanical-electrical integration system commonly used design of organization

2、principle, basic structure, key technology and other important questions. Analysis integrates light development, put forward the development trend of the light machine electricity integration.Key word: The core technology of Optical-mechanical-electrical integration systems Application Development p

3、rocess Development trend and prospect for application.前言：光機電一體化技術是面向應用的跨學科技術，是微電子技術、計算機技術、控制技術、光學技術與機械技術的相互交叉與融合，是諸多高新技術產業(yè)和高新技術裝備的基礎。正文： 一、 光機電一體化技術的發(fā)展 1、 發(fā)展歷程 20世紀90年代后期，機電一體化進入了深入發(fā)展時期。光學、通信技術、微細加工技術等進入了機電一體化，出現(xiàn)了光機電一體化和微機電一體化的新分支。同時對機電一體化系統(tǒng)的建模設計、分析和集成方法，以及學科體系和發(fā)展趨勢都進行了深入研究。人工智能技術、神經網絡技術及光纖技術也為機電一體化

4、技術開辟了廣闊的發(fā)展天地。 2、 發(fā)展情況 （1） 機電一體化產品幾乎遍及所有制造業(yè)領域。在工業(yè)發(fā)達國家，數(shù)控機床占機床總數(shù)的30%40%。工業(yè)機器人正向智能化和智能系統(tǒng)的方向發(fā)展，智能機器人將逐步進入辦公、管理、娛樂、家庭等各個領域。（2） 機電一體化從單機向整個制造業(yè)的集成化過渡。計算機集成制造系統(tǒng)(CIMS) 是當今世界制造業(yè)發(fā)展的總趨勢, 它打破原有部門之間的界線以制造為基干來控制“物流”和“信息流”, 實現(xiàn)從經營決策、產品開發(fā)、生產準備、生產實驗到生產經營管理的有機結合。（3） 激光技術進入機電一體化領域。光機電一體化是激光技術與機械、電子技術相結合, 不僅大大擴展了機電一體化的應用

5、領域, 而且使一些行業(yè)出現(xiàn)重大變革，是當今信息業(yè)與制造業(yè)的最佳結合點。二、光機電一體化的核心技術1、機械技術機械技術是機電一體化的基礎，機械技術的著眼點在于如何與機電一體化技術相適應，利用其高、新技術來更新概念，實現(xiàn)結構上、材料上、性能上變更，滿足減小重量、縮小體積、提高精度、提高剛度及改善性能要求。2、計算機與信息技術此技術其中的信息交換、存取、運算、判斷與決策、人工智能技術、專家系統(tǒng)技術、神經網絡技術均屬于計算機信息處理技術。3、系統(tǒng)技術系統(tǒng)技術即以整體概念組織應用各種相關技術，從全局角度和系統(tǒng)目標出發(fā)，將總體分解成相互關聯(lián)的若干功能單元，接口技術是系統(tǒng)技術中一個重要方面，是實現(xiàn)系統(tǒng)各部分

6、有機連接的保證。4、自動控制技術自動控制技術其范圍很廣，在控制理論指導下，進行系統(tǒng)設計，設計后的系統(tǒng)仿真，現(xiàn)場調試，控制技術包括如高精度定位控制、速度控制、自適應控制、自診斷校正、補償、再現(xiàn)、檢索等。5、傳感檢測技術傳感檢測技術是系統(tǒng)的感受器官，是實現(xiàn)自動控制、自動調節(jié)的關鍵環(huán)節(jié)。其功能越強，系統(tǒng)的自動化程序就越高。 6、伺服傳動技術伺服傳動技術包括電動、氣動、液壓等各種類型的傳動裝置，伺服系統(tǒng)是實現(xiàn)電信號到機械動作的轉換裝置與部件、對系統(tǒng)的動態(tài)性能、控制質量和功能有決定性的影響。1三、機電一體化技術的主要應用范疇 （1）數(shù)控機床 數(shù)控機床及相應的數(shù)控技術經過40年的開展，

7、在構造、功用、操作和控制精度上都有疾速進步，詳細表如今： 1、總線式、模塊化、緊湊型的構造，即采用多CPU、多主總線的體系構造。 2、開放性設計，即硬件體系構造和功用模塊具有層次性、兼容性、契合接口規(guī)范，能最大限度地進步用戶的運用效益。 3、 WOP技術和智能化。系統(tǒng)能提供面向車間的編程技術和完成二、三維加工過程的動態(tài)仿真，并引入在線診斷、含糊控制等智能機制。 4、大容量存儲器的應用和軟件的模塊化設計，不只豐厚了數(shù)控功用，同時也增強了CNC系統(tǒng)的控制功用。5、能完成多過程、多通道控制，即具有一臺機床同時完成多個獨立加工任務或控制多臺和多種機床的才能，并將

8、刀具破損檢測、物料搬運、機械手等控制都集成到系統(tǒng)中去。  6、系統(tǒng)的多級網絡功用，增強了系統(tǒng)組合及構成復雜加工系統(tǒng)的才能。  7、以單板、單片機作為控制機，加上專用芯片及模板組成構造緊湊的數(shù)控安裝2。 （2）計算機集成制造系統(tǒng)（CIMS）  CIMS的完成不是現(xiàn)有各分散系統(tǒng)的簡單組合，而是全局動態(tài)最優(yōu)綜合。它突破原有部門之間的界限，以制造為基干來控制“物流”和“信息流”，完成從運營決策、產品開發(fā)、消費準備、消費實驗到消費運營管理的有機分離。企業(yè)集成度的進步能夠使各種消費要素之間的配置得到更好的優(yōu)化，各種消費要素的潛力能夠得到更大的發(fā)揮。 （3）

9、柔性制造系統(tǒng)（FMS） 柔性制造系統(tǒng)是計算機化的制造系統(tǒng)，主要由計算機、數(shù)控機床、機器人、料盤、自動搬運小車和自動化倉庫等組成。它能夠隨機地、實時地、按量地依照裝配部門的請求，消費其才能范圍內的任何工件，特別適于多種類、中小批量、設計更改頻繁的離散零件的批量消費。 （）工業(yè)機器人 第1代機器人亦稱示教再現(xiàn)機器人，它們只能依據(jù)示教停止反復運動，對工作環(huán)境和作業(yè)對象的變化缺乏順應性和靈敏性；第2代機器人帶有各種先進的傳感元件，能獲取作業(yè)環(huán)境和操作對象的簡單信息，經過計算機處置、剖析，做出一定的判別，對動作停止反應控制，表現(xiàn)出低級智能，已開端走向適用化；第3代機器人即智

10、能機器人，具有多種感知功用，可停止復雜的邏輯思想、判別和決策，在作業(yè)環(huán)境中獨立行動，與第5代計算機關系親密3。 四、機電一體化的發(fā)展進程1、數(shù)控機床問世自從1952年美國第1臺數(shù)控銑床問世至今已50個年頭。我國數(shù)控機床制造業(yè)在80年代曾有過高速發(fā)展階段，尤其是在1999年后，國家向國防工業(yè)及關鍵民用工業(yè)部門投入大量技改資金，使數(shù)控設備制造市場一派繁榮。2、微電子技術的發(fā)展我國的集成電路產業(yè)起步于1965年，經過30多年發(fā)展，已初步形成包括設計、制造、包裝業(yè)共同發(fā)展的產業(yè)結構。3、可編程序控制器（PLC）的應用于工業(yè)上世紀60年代后期，美國汽車制造業(yè)開發(fā)一種Modular Digita

11、l Controller（MODICON）取代繼電控制盤。MODICON是世界上第一種投入商業(yè)生產的PLC.70年代是PLC崛起，并首先在汽車工業(yè)獲得大量應用。80年代是它走向成熟，全面采用微電子及微處理器技術。90年代又開始了PLC的第三個發(fā)展時期。90年代后期進入了第四階段。其特征是：在保留PLC功能的前提下，采用面向現(xiàn)場總線網絡的體系結構，采用開放的通信接口，如以太網、高速串口；采用各種相關的國際工業(yè)標準和一系列的事實上的標準；從而使PLC和DCS這些原來處于不同硬件平臺的系統(tǒng)，正隨著計算技術、通信技術和編程技術的發(fā)展，趨向于建立同一硬件平臺，運用同一個操作系統(tǒng)、同一個編程系統(tǒng)，執(zhí)行不同

12、的DCS和PLC功能。這就是真正意義上的EIC三電一體化。4、激光技術、模糊技術、信息技術等新技術的出現(xiàn)以激光技術為首的光電子技術是未來信息技術發(fā)展的關鍵技術，它集中了固體物理、波導光學、材料科學、微細加工和半導體科學技術的科研成就，成為電子技術與光子技術自然結合與擴展、具有強烈應用背景的新興交叉學科，對于國家經濟、科技和國防都具有重要的戰(zhàn)略意義4。5、激光加工技術 激光具有高相干性、高單色性、高方向性和高亮度的特點，可在億萬分之一秒內聚集數(shù)百萬億千瓦的能量，溫度高達數(shù)千萬攝氏度。利用激光進行加工的方法廣泛應用于汽車、航空、航天、通信、微電子等行業(yè)。 例如，激光強化金屬表面就是利用激光進行淬火

13、，可精確控制淬硬層深度，能夠進行自冷淬火，易于實現(xiàn)數(shù)控。如汽車生產中缸套、曲軸、活塞環(huán)和齒輪等的淬火。激光快速成型的基本思想是將傳統(tǒng)的材料去除和變形成型轉變?yōu)橹饾u增加材料的方法，將三維實體按照一定方向平面化，然后分層疊加，最后得出快速成形體?；竟ぷ髟硎请x散/堆積，首先將零件物理模型由概念設計或事物模型反求，得出相應的CAD模型，再將CAD模型轉換成各類光成型機所能接受的數(shù)據(jù)信息，用分層軟件將計算機三維實體模型Z方向離散，形成一系列具有一定厚度的薄片，激光束在計算機的控制下有選擇地固化或黏結某一區(qū)域，從而形成零件實體的一個層面，逐漸形成一個三維實體。激光塑性成形即無需任何模具和任何機械接觸就

14、可以產生出金屬板料制品。如激光彎曲成形和沖壓成形5。五、光機電一體化的應用展望 光機電一體化產業(yè)復蓋面非常廣，而我們的財力、人力和物力是有限的，因此我們在抓機電一體化產業(yè)發(fā)展時不能面面俱到、平鋪直敘，而應分清主次，大膽取舍，有所為，有所不為。要注意抓兩個層次上的工作。第一個層次是“面上”的工作，即用電子信息技術對傳統(tǒng)產業(yè)進行改造，在傳統(tǒng)的機電設備上植入或嫁接上微電子(計算機)裝置，使“機械”和“電子”技術在淺層次上結合。第二個層次是“提高”工作，即在新產品設計之初，就把“機械”與“電子”統(tǒng)一起來進行考慮，使“機械”與“電子”密不可分，深度結合，生產出來的新產品起碼正做到機電一體化。開發(fā)光機電一

15、體化產品有不同的層次和靈活的自由度。在機械技術中恰當?shù)匾腚娮蛹夹g，產品的面貌和行業(yè)的面貌就可以迅速發(fā)生巨大變化。產品一旦實現(xiàn)光機電一體化，便具有很高的功能水平和附加價值，將給開發(fā)生產者和用戶帶來巨大的社會經濟效益，從而造福于人民，有利于國家。六、結語： 通過本課程為期十一周的學習與了解，我對光機電一體化這門技術有了初步的認識。對于我這個非此專業(yè)的學生來說，上這門課確實有些吃力，特別是在進行專業(yè)知識的講解時，不怎么懂。我認為我們應該重視光機電一體化這門學科，充分發(fā)揮其作用?，F(xiàn)在光機電一體化的任務可以概括為兩句話：一句是廣泛深入地用機電一體化技術改造傳統(tǒng)產業(yè)；另一句是大張旗鼓地開發(fā)機電一體化產品，促進機電產品的更新?lián)Q代?？偟哪?/p>