第一篇：机电一体化技术在办公自动化设备中的应用

摘 要

机电一体化这种复合化技术的“乘法效应”使机电一体化产品的前景变得十分宽广，机电一体化技术在社会生产和生活中显现出了巨大的优越性，带给人类社会的不仅仅是生产力水平的提高，它深刻的影响到人类生活的各各方面，带给人们一个全新的社会。但目前，现代化的办公环境越来越规范、空间越来越有限，原来功能单一和处理速度较低的传统办公设备却越来越难以适应现代化的办公信息处理的要求，这就需要开发出新的适应现代化办公需求的设备。

关键词：机电一体化技术；办公自动化；计算机技术

目 录

第一章 绪论............................................1 1.1课题研究的背景和意义...........................................1 1.2本课题研究的主要内容...........................................1 第二章 机电一体化技术概念以及发展状况..................0 2.1机电一体化技术的概念及其应用...................................0 2.2机电一体化的发展历程...........................................1 2.3机电一体化的发展趋势...........................................1 2.4机电一体化技术的发展任务.......................................2 第三章 办公自动化概念以及发展状况.......................3 3.1现代办公自动化的含义...........................................3 3.2 OA的发展.....................................................3 3.3发展OA的意义..................................................4 第四章 机电一体化和办公自动化设备以及关系...............5 4.1办公自动化设备.................................................5 4.2计算机与机电一体化技关系.......................................5 第五章 机电一体化技术在办公自动化设备中应用的前景........7 5.1 办公自动化设备的人性化需求.....................................7 5.2 机电一体化技术在办公自动化设备中的应用前景.....................7 第六章 结论与展望.......................................8 答 谢 辞..............................................9 参考文献...............................................10

第一章 绪论

1.1课题研究的背景和意义

办公自动化（Office Automation，简称OA）是指利用计算机技术、通信技术、系统科学、管理科学等先进的科学技术，不断使人们的部分办公业务活动物化于人以外的各种现代化的办公设备中，最大限度地提高办公效率和改进办公质量，改善办公环境和条件，缩短办公周期，并利用科学的管理方法，借助于各种先进技术，辅助决策，提高管理和决策的科学化水平，以实现办公活动的科学化和自动化。办公自动化在行政机关、企事业单位工作中已被广泛的应用。它改变过去复杂、低效的手工办公方式，为科学管理和决策服务，从而达到提高办公效率的目的。目前，现代化的办公环境越来越规范、空间越来越有限，原来功能单一和处理速度较低的传统办公设备却越来越难以适应现代化的办公信息处理的要求。这就需要开发出新的适应现代化办公需求的设备，往着办公的综合化、智能化、人性化、可移动办公等方向发展。

随着科技，经济及社会的不断发展与进步，机电一体化技术应用广泛，机电一体化产品已经遍及人们日常生活和国民经济的各个领域。机电一体化技术在办公自动化设备中的应用的重要性日渐突出，引起了人们的普遍重视。机电一体化技术在办公自动化的设备中的应用使得办公自动化的设备越来越先进，品种越来越多，功能越来越强，性能也越来越高，这为实现办公自动化和无纸办公创造了必要的条件，从而降低企业的成本，提高企业的效益。

1.2本课题研究的主要内容

1．阐述机电一体化技术的发展历程以及发展趋势 2．介绍办公自动化的发展趋势以及办公设备的人性化 3．将机电一体化技术与办公自动化的需求相结合 4．展望机电一体化技术在办公自动化设备中应用 第二章 机电一体化技术概念以及发展状况

2.1机电一体化技术的概念及其应用

机电一体化技术在自动化领域中应用甚广，现代的自动化技术都离不开电，电与机械密切相连。从硬件和软件两个方面加以分析，硬件包括主机（机械本体）、传感系统、控制系统、执行机构和接口等；软件是按人的意志编成的计算机程序，通过信息使硬件更好地发挥作用。研制这些硬件和软件的技术统称为机电一体化技术。2.1.1机电一体化的硬件技术

（1）主机技术（即机械技术）

首先，应从设计上加以提高，如采用新材料，改进结构，提高刚性，减轻重量，实现模块（组件）化、通用化、系列化和标准化，确保系统整体的可靠性。其次，要考虑制造工艺问题，如选定适当的加工设备，制造合理的工艺装备，制定先进的工艺规程和按科学方法制订生产计划进行生产管理等。(2)传感器技术

可根据用途分为检测系统自身的内部信息传感技术和检测对象的外部信息传感技术两类。信息传感方式有光、电、流体和机械等。（3）控制技术(主要指信息处理技术)机电一体化与微电子学的进步和信息处理设备的普及是分不开的，要进一步提高机电一体化水平就必须提高信息处理设备的功能及可靠性，其中包括模/数或数/模转换的可靠性，分时处理输入输出的可靠性和抗干扰性等。（4）驱动技术

驱动方式根据不同的动力源可分为液压、气动和电动3种。液压与气动的驱动系统较为复杂，包括泵、阀、油缸（气缸）、过滤器和管路等。现在应用较广的是电动驱动机构。（5）接口

接口是一种连接设备，包括许多信息传输线及逻辑控制电路。接口设备的优劣关系着被连接设备发挥作用的程度。因此，接口技术是机电一体化中较为突出的问题。机、电两部分的相互结合必须靠接口来实现。2.1.2机电一体化软件技术

软件技术就比较复杂了，它是人类智能和经验的具体表现，也是利用硬件的有效手段。软件一般叫做“程序系统”或“软设备”，是实现计算机自动控制、提高计算机使用效率、扩大计算机功能的程序的总称。凡是程序设计均可称之为软件工程。一般将软件分为系统程序和应用程序系统两大部分。系统程序包括程序设计语言、编译程序及操作系统；而应用程序系统则包括专用程序语言及程序库、计算机辅助设计等。一项重要的工作是推行软件标准化，使之具有互换性和通用性。其中包括了程序标准化、模块化和各种程序的固件化。数据库的建立、作业描述语言的开发、语言理解或文字理解等软件问题也是十分重要的。

2.1.3软件和硬件的关系

软件和硬件的关系十分密切，正如车身与车轮的关系一样，必须协调发展。2.1.4机电一体化技术涉及的学科领域

机电一体化技术涉及的科学领域十分广泛。机械技术包括机构学、机械加工、精密技术、液压、气动技术、系统技术；共性技术包括传感器技术、控制论及控制技术（伺服技术、顺序控制、计算机控制）等。2.1.5机电一体化技术的应用

利用机电一体化技术制造出来的产品被称为机电一体化产品。机电一体化产品多种多样，现已发展到机群或系统，并已向自动化车间或工厂发展，现今工厂自动化、办公室自动化、家庭自动化的“三A”革命也离不开机电一体化产品。

2.2机电一体化的发展历程

“机电一体化”这个词是日本安川电机公司在上世纪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。80年代，信息技术崭露头角。微机的性能提高，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人了飞行器系统后，使机械一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，光学也进人了机电一体化，产生了“光机电一体化”的新领域。进人90年代，通信技术进人了机电一体化，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，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。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。

2.3机电一体化的发展趋势

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综合，它的发展和进步依赖并促进相关技术的发展和进步。纵观国内外机电一体化的发展现状和高新技术的发展动向，未来机电一体化将朝着光机电一体化、机电微型化、网络模块化、仿生物系统化方向发展。

2.4机电一体化技术的发展任务

更加广泛的学习电工技术、电子技术、电气CAD、机械制图、机械原理、机械CAD/CAM、材料科学、计算机语言与程序设计、微型计算机(含单片机)原理及应用、公差与技术测量、电气控制、机械制造基础、自动控制系统、数控加工技术、数控机床与数控系统，还得进行必要的实验和实习训练:如电工技术、电子技术、上机操作，机械CAD/CAM软件应用(上机操作)、微机、电气控制、自动控制系统、技术测量(含公差)，钳工实习、车工实习、电工实习、电子实习、生产实习等，学会最基本的仪表操作、数控车床加工与编程、和网络技术应用等。并且能活学活用，有机地把这些专业融合在一起，发现其中的必然联系。

第三章 办公自动化概念以及发展状况

3.1现代办公自动化的含义

办公自动化(Office Automation，简称OA）是将现代化办公和计算机网络功能结合起来的一种新型的办公方式。办公自动化的内涵和外延IT随着信息技术和机电一体化技术的迅猛发展而不断扩展和丰富多彩。

3.2 OA的发展

3.2.1 OA的发展历程

我国OA起源于20世纪70年代，迄今已有30多年的发展历程，办公自动化大致可划分为四个发展阶段：

第一阶段：以复印机、个人计算机的出现和使用为主，还停留在没有联网的年代。OA系统国外以微软公司的Microsoft Office和IBM公司的办公套件Louts 1-2-3为代表，国内以金山公司的WPS、CCED为代表。其文档处理能力较差、协作型工作处理能力和企业级信息集成能力较差。由于计算机以个人办公为主，各部门计算机之间缺乏信息沟通和共享的渠道，因此信息处于高度孤立状态。

第二阶段：以个人计算机的大量普及和联网技术的成熟为依托，企业建立了Intranet内部网络，以一些基于C/S（Client/Server，客户端/服务器）结构的公司内部信息管理软件为代表，但没有功能良好的应用系统支持协同工作，仍然是以个人办公为主，信息依旧比较孤立。

第三阶段：网络互联网技术和协同办公技术趋于成熟，以网络为中心，以工作流为主要存储和处理对象，实现了工作流程自动化，让群体协同工作成为可能，打破了第一代OA系统中的信息孤立状态。除个人办公软件外，IBM公司LotusDomino和微软公司Exchange群件技术逐步引入，以开通企业网站、实施ERP（Enterprise Resource Planning，企业资源计划）和CRM（Customer Relationship Management，客户关系管理）为主。该阶段难以实现异地办公，企业资源无法延展，系统开发和使用复杂，投资昂贵，推广困难。

第四阶段：国内认为OA是以知识管理为核心的新一代办公自动化系统，而国外目前很少使用OA这个概念，而多以门户（Portal）和平台（Platform）为主。该阶段的企业OA系统是集信息处理、业务流程和知识管理为一体的新型应用系统，能够体现“知识管理”的核心理念。通俗地讲，知识管理是指在恰当的时间，将正确的知识传给合适的人，让他们采取最恰当的行动，以避免重复错误和重复工作，从而提高企业整体办公效率。

3.2.2 OA的发展现状

目前在我国，办公自动化尚未完全社会化，在相当长的一个阶段，电子文件和纸质文件将长期并存，国内OA厂商虽然大大小小有几十家，但就目前市场而言，还有许多地方差强人意。具体表现在开发商水平参差不齐，部分软件产品质量不高，对OA的理解起点不高，导致OA系统与其它系统集成度差，售后服务差。而国内企业的OA程度

大多处在第二、第三阶段，且分布很不均匀，少数一流企业的OA程度很高，可以为高层决策提供支持，但绝大多数企业信息化程度很低，且企业信息化水平和普及程度因行业、地区经济发展水平而存在很大差异。3.2.3 OA的发展趋势

未来的OA会呈现出以下几个明显的特点：

（1）综合化和智能化。未来的企业OA系统将同企业其它信息资源有效地融为一体，更为智能地为企业决策提供依据。

（2）以“知识管理”为核心。知识管理是一种全新的经营管理模式，它实际上是一种信息化应用系统，以企业网络和信息系统为基础，帮助企业发现和组织已经获取的信息，定位于拥有专门技能的人，通过协作和企业培训传递这些知识，让整个组织能有效地利用知识，建立知识门户和快速响应系统。

（3）移动办公。随着计算与通信融合和移动通讯的发展，移动办公的时代正在来临。移动办公是基于移动通信平台开发出来的现代电子办公系统。为适应企业异地办公和随时随地办公，未来企业OA系统将会具备移动办公的特性。

（4）用SOA（service-oriented architecture，面向服务的体系架构）标准。SOA是一种用于构建分布式系统的方法，它允许企业在其应用程序开发过程中把精力集中于业务流程，而先不去关注有关集成或应用程序底层实现问题，与目前流行的构建业务架构平台有相同的思想，即“业务导向、技术无关”。业务导向是指在开发一个业务系统时工作重心放在用户的业务需求上，在此基础上能够在业务架构平台上迅速搭建出成熟的业务模型；技术无关是指把底层技术与具体业务模块进行彻底的分离，因此企业信息化过程中可以把主要精力放在对业务的理解和构建上，而无需关注具体的实现手段。同样，基于SOA的企业应用系统会反映出与业务模型的紧密结合。

（5）人性化。随着企业OA功能的不断扩展，使用随之会越复杂。同时各企业内部情况各异，业务与需求也不尽相同。因此就要求OA系统必须遵循人性化设计，能够根据不同的用户需求进行功能组合，将合适的功能放在合适的位置给合适的员工访问，实现真正的人本管理。

3.3发展OA的意义

在人类发展的历史长河中，只有不断地创新才能获得不断地进步，当新的思想、体制、工具等取代了旧的一切时，人类社会才能得到发展，这是社会发展的必然趋势。因此，企业必须打破旧有的、故步自封的观念，以发展的眼光不断研究和接受新事物，才能获得企业的创新和发展。实施办公自动化能够使企业更好地运用网络资源，实现信息共享，促进内部资源的交流，实现日常管理工作的无纸化办公，提高办事效率，降低企业成本，为将来进一步的网络化营销、网络化服务打下基础。其目标是以确保系统实用、可靠、先进为原则，构造企业级通信平台，实现电子邮件管理；建立以信息流转为核心的办公自动化系统；结合公共信息管理、个人事务管理以及档案管理，在统一工作桌面下实现企业级信息共享，建立业务流程自动化、图文传递电子化、文档一体化等的办公自动化系统，最终提高企业工作效率和管理水平，增强企业的竞争力；还可借助于互联网技术，把企业的有关信息对内对外进行实时发布，以提高企业形象和知名度，增强企业的凝聚力。而且，实施办公自动化能够在企业中营造一种争先创优、吐故纳新的工作氛围，对企业的发展也是一种很好地促进。因此，实施好办公自动化对企业的长远发展能够起到至关重要的作用。

第四章 机电一体化和办公自动化设备以及关系

4.1办公自动化设备

办公自动化设备包含两方面：一是硬件设备、二是软件系统。4.1.1硬件部分

办公自动化设备的硬件部分：以计算机为主，打印机、复印机、传真机、扫描仪、投影机、光盘刻录机、数码相机、移动硬盘、U盘为辅助工具。4.1.2软件部分

办公自动化设备的软件部分：电脑操作系统、文字处理软件、图片处理软件、影音处理软件、表格和数据处理软件、聊天软件、保密软件、网络硬盘和一些控制软件等等。

4.2计算机与机电一体化技关系

4.2.1计算机技术对机电一体化发展的推动过程

机电一体化是多种高新技术结合的产物,它是在信息论、控制论和系统论的基础上,在计算机、传感器和软件技术三者的支撑下发展起来的。机电一体化技术不仅仅局限于机械和电子技术的结合,而且结合检测传感技术、信息处理技术、自控技术、伺服驱动技术、精密机械技术、计算机技术和系统总体技术等多种技术为一体的交叉学科与综合技术。以微电子技术和计算机技术为龙头的信息处理技术是使机电一体化产品具有自动化、数字化和智能化的关键所在。这为发展更高层次的自动化办公提供了条件。4.2.2机电一体化与计算机技术结合的表现

机电一体化是一门以机械、电子、计算机为主的多学科交叉、渗透的边缘学科，发展的过程是结合的过程。结合作为发展的动力，是一个制造的过程。由于它的制造性将机、电、信息、控制等各种相关技术融合贯通，扬长避短，实现了系统整体优化的效果，产生了多种多样的机电一体化的产品和系统，促使该领域不断拓展。其集中表现在两个方面：一是以功能为线索、机电一体化产品或系统是在传统的机械的基础上实现了计算机控制的自动化机械，一个完整的机电一体化系统由5个本质上不同的基本功能要素组成:即由动力、机构、执行器、计算机和传感器。5个要素组成一个完整的机电一体化系统。二是以机电为基础，从机电一体化的5个功能要素来讲，可以清楚地发现，除计算机的功能要素外，其它要素都是以机电为基础的。这也是符合机电一体化产生和发展的背景。动力模块通过机电结构实现了电信号到机械信号的转变，传感器模块通过机电结构实现了外界信号转换为电信号的途径，计算机模块在输入电信号中加入了新的信息，从而实现了信息的增值，并输出了新的电信号。因此结合的功能要素是以机电为基础的，以电介质为结合过程的公共界面。

4.2.3计算机技术与机电一体化技术结合的特点

由此可见，机电一体化结合的本质就是信息结合，它通过在机电一体化系统中结合各种信息处理技术实现处理信息种类和数目的增多，从而实现复杂的或新的功能要求。从信息论的角度讲，并非信源天然就能与信道的性质相匹配，而是采取一系列措施来实现这种匹配。现代信息技术中需要用的信息传递系统是电信系统，因而，要把一切事物的“运动方式”通过电信系统传递到对方。首先要把电参量变化来表示这种“运动状态和方式”把原事物产生的信息映射为电信号即把非电量转换为电的参量变化，通过电界面的典型结合技术有机电结合、光电结合、硬件结合等。4.2.4计算机与机电一体化结合发展的方向

机电一体化技术是一种新兴的综合性的高新技术,它是把电子器件的信息处理和控制功能“揉合”到机械装置之中,是在信息论、控制论和系统论的基础上建立起来的应用技术；由于机电一体化技术正在不断发展,要从系统工程的角度了解机电一体化的本质。机电一体化系统,像人体构成一样,具有机械本体部分、动力部分、传感部分、驱动部分、执行部分、控制和信息处理部分等基本结构要素。各基本结构要素之间靠“接口”联接,接口性能的优劣是影响机电一体化系统性能好坏的决定性因素；机电一体化技术是一门边缘学科,是在许多相关技术发展的基础上发展起来的,其共性关键技术是机械技术、计算机与信息处理技术、伺服驱动技术、自动控制技术和系统总技术。其中集成电路技术、计算机技术和通讯技术是机电一体化的核心技术。

机电一体化技术的发展和推广应用,是当今世界工业技术和产品开发的主要趋势,在激烈的国际政治、军事、经济竞争中具有举足轻重的作用,受到世界各国的极大重视。我国与发达国家相比,虽然在工业技术和产品水平上有一定的差距,但是我国有广阔的机电一体化应用开拓领域和技术产品潜在市场,通过统筹兼顾,全盘规划、制定正确的发展战略,适当在财力、物力特别是智力上投资,提高工程技术人员的机电一体化意识和技术水平,我国的机电一体化技术革命一定会得到蓬勃发展。

第五章 机电一体化技术在办公自动化设备中应用的前景

5.1 办公自动化设备的人性化需求

随着科技的发展现在的办公自动化设备已经不能满足于企业和社会发展的需要，这就需要用新的办公自动化设备来完成，未来的办公自动化设备应该是更多的倾向于自动化、人性化、微型化、移动型，但开发未来型的办公自动化设备必定需要光机电一体化技术的支持，将激光技术、微电子技术、计算机技术、信息技术与机械技术结合而成的综合性高技术应用于开发新的办公自动化设备，有可能将仿生物技术引用到未来办公自动化设备的开发中，从而提高办公自动化的水平即无人化。

5.2 机电一体化技术在办公自动化设备中的应用前景

机电一体化技术特别是其光电技术和微型计算机在办公自动化设备中都是不可缺少技术支撑，这些技术在办公自动化设备中的应用催化了新一轮办自动化设备的革新，以确保办公自动化系统实用、可靠、先进，实现企业级信息共享，最终提高企业工作效率和管理水平，增强企业的竞争力和凝聚力。促进企业又好又快发展。

为未来的机电一体化更加注重产品与人的关系，机电一体化的人格化有两层含义：一层是如何赋予机电一体化产品人类智能、情感、人性等等，特别是对办公机器人，其高层境界就是人机一体化；另一层是模仿生物机理，研制出各种机电一体化产品，从而使得办公自动化设备服务的智能化、人性化。

第六章 结论与展望

实践是检验真理的唯一标准，当然也是检验学习成果的标准。在经过一段时间的学习之后，我们需要了解自己的所学应该如何应用在实践中，因为任何知识都源于实践，归于实践，所以要将所学的知识在实践中来检验。很多事情看起来是很简单的问题，但实际做起来去会发现有许多奥妙！这是因为其中蕴含着许多科学的问题，运用科学的方法去解决问题。

随着机电一体化技术的不断发展我们将迎来了光机电一体化的革新时代他将推动着整个社会的进步，特别是在办公自动化领域的应用。开发光机电一体化产品有不同的层次和灵活的自由度。在办公自动化设备中恰当地引入光机电技术，产品的面貌和行业的面貌就可以迅速发生巨大变化。产品一旦实现光机电一体化，便具有很高的功能水平和附加价值，将给开发生产者和用户带来巨大的社会经济效益，从而造福于人民，有利于国家。同时机电一体化的发展不是孤立的，与机电一体化相关的技术还有很多，机电一体化的出现是许多科学技术发展的结晶并且随着科学技术的发展机电一体化技术的广阔发展前景也将越来越光明，各种技术相互融合的趋势将越来越明显，对人类社会的进步的推动力也将越来越大，呈现在我们眼前的必然是一个全新的世界。

答 谢 辞

在毕业之际写出了这些话，是因为我感觉到了学校生活的离我而去，感觉到了社会会给我压力和阻力，历时一个月的毕业论文设计也接近尾声，在毕业论文设计的过程中很多人给了我很大的帮助。

首先要感谢老师对我的关心和教导，在论文的书写过程中是老师给了我细心周到的讲解，在忙于工作的同时是老师给了我很大的帮助，从老师身上，我不仅学到了科研的方法，更重要的是学会了如何做人，使我明白了许多待人接物与为人处世的道理，使我知道要认真对待每一天。在此谨向老师致以崇高的敬意和深深的感谢!

参考文献

[1] 张显光.浅谈机电一体化对社会发展的影响[J].管理观察，2009年（1）：151-152 [2] 祁淑霞.企业OA系统的发展趋势[J].科技信息，2006，（8）：199-201 [3] 李同锁.浅谈计算机与机电一体化发展趋势[J].《理论学习》2008年（6）:56-57 [4] 章浩，张西良，周士冲.机电一体化技术的发展与应用[J].农机化研究，2006(7)[5] 梁俊彦，李玉翔.机电一体化技术的发展及应用[J].科技资讯，2007(9)

第二篇：机电一体化技术及应用.doc

第1章绪论

第一节机电一体化的定义

1、机电一体化是机电一体化技术及其产品的统称，并把柔性制造系统（FMS）和计算机集成制造系统（CIMS）等先进制造技术的生产线和制造过程也包括在内，发展了机电一体化的含义。

2、机电一体化包括六大共性关键技术：精密机械技术、伺服驱动技术、传感检测技术、信息处理技术、自动控制技术和系统总体技术。

3、名词解释：机电一体化产品

在机械产品的基础上应用微电子技术和计算机技术产生出来的新一代的机电产品。

第二节机电一体化系统的基本功能要素及相应功能

1.机械本体机械本体包括机械传动装置和机械结构装置。其主要功能是使构造系统的各子系统、零部件按照一定的空间和时间关系安置在一定的位置上，并保持特定的关系。

2.动力部分功能是按照机电一体化系统的控制要求，为系统提供能量和动力以保证系统的正常运行。机电一体化的显著特征之一，是用尽可能小的动力输入获得尽可能大的功能输出。

3.传感检测部分 功能是对系统运行过程中所需要的本身和外界环境的各种参数及状态进行检测，并装换成可识别信号，传输到信息处理单元，经过分析、处理后产生相应的控制信息。其功能通常由专门的传感器和仪器仪表完成。

4.执行部分功能是根据控制和指令完成所要求的动作。执行部分是运动部件，一般采用机械、电磁、电液等机构。它将输入的各种形式的能量转换为机械能。

5.驱动部分功能是在控制信息作用下，驱动各种执行机构完成各种动作和功能。

6.控制与信息处理部分功能是将来自各传感器的检测信息和外部输入命令进行集中、存储、分析、加工，根据信息处理结果，按照一定的程序发出相应的控制信号，通过输出接口送往执行部分，控制整个系统有目的地运行，并达到预期的性能。控制与信息处理单元一般由计算机、可编程控制器（PLC）、数控装置以及逻辑电路A/D与的、D/A转换、I/O接口和计算机外部设备等组成。

7.接口一是交换；二是放大；三是传递。机电一体化系统的组成及工作原理

第三节机电一体化的相关技术（六大方面）

1．机械技术：是机电一体化的基础

2．传感检测技术：是机电一体化系统的感觉器官

3．信息处理技术：包括信息的交换、存取、运算、判断和决策。机电一体化主要采用工业

4．自动控制5.伺服传动技术6.系统总体技术

第2章机械传动与支承技术机械系统是机电一体化系统的基本要素，主要用于执行机构、传动机构、支承部件。

第一节机械系统数学模型的建立

1．机械移动系统

机械移动系统的基本元件是质量、阻尼器和弹簧。

第二节机械传动系统的特性、影响机电一体化系统中传动链的动力学性能的因素：（1）负载的变化（2）传动链惯性（3）传动链固有频率（4）间隙、摩擦、润滑和温升

2．机械传动系统的特性（公式—选择）P22-23

(1)阻尼线性阻尼下的振动为实模态，非线性阻尼下的振动为复模态阻尼比§= C/2√mkc:粘性阻尼系数m—系统的质量 k—系统的刚度（2）刚度对于伺服系统的失动

量来说，系统的刚度越大，失动量越小。对于伺服系统的稳定性来说，刚度对开环系统的稳定性没有影响，而对闭环系统的稳定性有很大影响，提高刚度可增加闭环系统的稳定性。

（3）谐振频率（4）间隙（1）齿轮传动的齿侧间隙的消除 1)刚性消隙法2）柔性消隙法 3）丝杠螺母间隙的调整垫片式调隙机构、螺纹式调隙机构、齿差式调隙机构

第三节机械传动装置齿轮传动使用最多的原因是：瞬时传动比为常数、传动精确、强度大、能承受重载、结构紧凑、摩擦力小、效率高。

谐波齿轮减速器原理若将钢轮固定，外装柔性轴承4的波发生器凸轮3装入柔轮2中，是原形为圆环形的柔轮产生弹性变形，柔轮两端的齿与钢轮的齿完全脱开，长袖与短袖间的齿测逐渐齿入齿出。与一般齿轮传动相比有下列特点(1)传动比大单级50~500多级可达3000以上（2）承载能力大（3）传动精度高（4）齿侧间隙小（5）结构简单、体积小、重量轻

第四节回转运动支承主要由滚动轴承、动压轴承、静压轴承、磁轴承等承担。直线运动轴承主要是指直线运动导轨副起作用是保证各零件之间的相对位置和相对运动精度。机电一体化系统常用的直线运动支承有滑动导轨滚动导轨液体和气体静压导轨

第三章检测技术

第一节 传感器的性能（1）静态特性指标：线性度、灵敏度、迟滞、重复性。（2）动态特性传感器的使用原则1）足够容量2）与测量或控制系统的匹配性好，装换灵敏度高3）精度适当且稳定性高4）反应速度快，工作可靠性好5）适用性和适应性强6）使用经济

第二节光栅 由标尺光栅和指标光栅组成。是位移监测器，特点精确高、响应速度快、和量程范围大。P=0.001mm把摩尔条纹调大10mm则放大倍数相当于1000倍

感应同步器是一种应用电磁传感器原理制造的高精度检测元件，直线式和圆盘式。分别检测位移和转角。

第三节光电式速度传感器是由装在被测轴上的带缝隙圆盘、光电器件、和指示缝隙盘组成。

第四节接触式位置传感器1）由微动开关制成的位置传感器2）二维矩阵是配置的位置传感器。接近式位置传感器按其工作原理主要分电磁式、光电式、静电容式、气压式、超声波式。

第五节 测量放大器需要电路具有横高的共模抑制比以及高增益、低噪声和高输入阻抗。程控增益放大器经过处理的模拟型号，在送入计算机处理前，必须进行量化，及进行模拟数字变换，变换后的数字信号才能为计算机接受处理。在计算机自动测控系统中往往不希望、有时也不能利用手动办法来实现增益而希望利用计算机采用软件控制来实现增益的自动变化。隔离放大器在有强电或电磁干扰的环境中为了防止电网电压等对测量回路的损坏，其信号输入通道采用隔离技术。能完成这种任务、具有这种功能的放大器。

第七节用软件线性化处理的方法有：计算法、查表法、插值法。

第四章伺服传动技术伺服的意思是伺候服侍，就是在控制指令的指挥下，控制驱动元件，是机械系统的运动部件按照指令要求进行运动。伺服系统的结构组成：控制器、功率放大器、执行机构、和检测装置。通常伺服电动机应符合以下基本要求：具有宽广而和平的调速范围、具有较硬的机械特性和良好的调节特性、具有快速响应特性、空载使动电压小。步进电动机是一种将脉冲信号装换成位移角的执行元件。对这种电动机施加一个脉冲后，其转轴就装过一个角度，称第一步。脉冲数增加位移角随之增加，脉冲频率高装速快，相序改变，电动机反转。

第二节直流伺服系统结构：相敏放大器、位置调节器、速度放大器、pwm功率放大器、伺服电动机、减速器、位置检测

脉宽调制型pwm功率放大器基本原理：利用开关功率器件作用，将直流电压换成一定频率的方波电压，通过方波脉冲宽度调制，改变输出电压的平均值。

Pwm控制电路脉冲调制器、逻辑延时环节、晶体管基极驱动器。

第三节异步电动机变频调速器 6个功率开关、12个晶体管。

Spwm变频调速系统：绝对值运算器、函数发生器、逻辑控制器。

环节分配器：三相三拍、三相六拍、双三拍

电液伺服系统是由电信号处理部分和液压的功率输出部分组成的控制系统，系统的输入是电信号。电液位置伺服控制系统常用于机床工作台的位置控制、机械手的定位、稳定平台水平位置控制等。电液速度伺服控制系统：若系统的输出量为速度，将此速度反馈到输入端，并与输入量比较，就可以实现对系统的速度控制。

第五章计算机控制技

1.直接数字控制系统（DDC）

这类系统中计算机的运算和处理结果直接输出作用于被控制对象，故称为直接数字控制系统 2分布控制系统式

分布式综合了计算机技术 通信技术和控制技术，采用多层分级结构的构成，从下而上的分为控制级，控制管理级和经营管理级

3传送的方式

无条件传送 查询式传送 中断式传送D/A转换器是指将数字量转换位模拟量的电路DAC0883主要是有两个8位寄存器和一个8位D/A转换器组成的。使用两个寄存器的优点是可以进行两次缓冲操作，使该器件的应用有更大的灵活性。A/D模数转换器是将模拟电压转换为数值量的器件。实现的方法a逼近法b双积分法。7 STD总线的技术特点a小板结构b严格的标准化c面向I/O设计d高可靠性STD总线工业控制计算机

a Z80系列STD总线工业是最早开发的一种机型，特点可靠性高 价格便宜 普及面 等优点，目前占有很大市场

b 单片机系列本身就是工业控制机，集成密度较高，作为控制应用其功能比较齐全，可靠性和抗干扰能力强数值PID调节器的设计

PID能够较好的兼顾动态控制系能和稳态控制系能

第六章简单的机电一体化

1全自动洗衣机

工作时单面片机通过检测待洗衣物的浑浊度 布质 布量和水温等作为模糊推理的输入条件。

第七章工业机器人

1.工业机器人的组成 操作机 驱动系统 控制系统 人工智能系统

2.工业机器人的分类 a按操作机坐标形式分为 直角坐标型工业机器人 圆柱型 球坐 多

关节型平面关节型机器人b按控制方式分类 点位控制 连续轨道控制c 按驱动方式分类 气动式 液压式 电动式

3.手腕是由弯曲式关节和转动式关节组成。两自由度腕关节来说有RR和BR两个结构，对于三个自由度 BBR BRR RBR RRR RBB五种表示p表示俯仰Y表示摆动R表转动

4.手部很据其结构和用途不同可以分为机械夹持器 专用工具和万能手三类

5.机械夹持器分为 回转式 移动式 内撑式

6.研究工业机器人的目的是建立工业机器人个运动构建与手部在空间位置之间的关系，建

立机器人的手臂运动的数学模型，为控制工业机器人的运动提供分析的方法和手段，为仿真研究手臂的运动特性和设计控制器实现预定功能提供依据。

7.工业机器人的力学分析分为静态力学分析和动态力学分析。静态力学是研究操作机在静

态条件下，手臂受力情况；动力学分析是研究操作机各主动关节驱动力与手臂的关系，从而得出工业机器人的动力学方程。

第八章柔性制造系统和计算机集成制造系统

1．柔性制造系统的定义和适用范围

FMS是指可变的 制动的化程度较高的制造系统，主要包括若干数控机床加工中心，用一套自动物料搬运系统连接起来，由布级多级计算机系统进行综合管理与控制。

适用范围：能解决单件 小批量生产的自动化问题，也能适应大批量 多种产品的自动化问题，它把高柔性 高质量 高效率结合起来，在当前具有较强的生命力

2柔性制造系统的组成和结构

组成：加工系统 物料系统 能量系统 信息系统。

第三篇：机电一体化技术在工程机械中的应用

沈阳航空工业学院成人教育学院 毕设用纸

机电一体化技术在工程机械中的应用

摘要

在机械工程领域，由于微电子技术和计算机技术的迅速发展及其向机械工业的渗透所形成的机电一体化，使机械工业的技术结构、产品机构、功能与构成、生产方式及管理体系发生了巨大变化，使工业生产由“机械电气化”迈入了“机电一体化”为特征的发展阶段。现代工程施工中,工程机械的性能、自动化程度及其经济性等可以直接影响到施工工艺的好坏,而工程机械的电气与电子控制系统部分质量与性能的优劣又直接影响到工程机械的动力性、经济性、可靠性、施工质量、生产效率及使用寿命等。机电一体化技术是面向应用的跨学科技术，是机械、微电子、信息和控制技术等有机融合、相互渗透的结果。今天机电一体化技术发展飞速，机电一体化产品更日新月异。在工程机械中的应用越来越广泛。

关键词：机电一体化 技术 工程机械 应用 沈阳航空工业学院成人教育学院 毕设用纸

目录

前言 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 1

一、机电一体化概要„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 2（1）机电一体化的发展阶段„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 3（2）工程机械核心技术——机电一体化 „„„„„„„„„„„„„„„ 4

二、现代工程机械技术 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 5（1）工程机械系统的基本结构 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„

1、机械本体 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„.2、动力部分 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„

3、测试传感部分 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„.4、执行机构 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„

5、驱动部分 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„

6、控制及信息处理单元 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„（2）工程机械的系统功能 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„

1、电子监控、自动报警及故障自诊 „„„„„„„„„„„„„„„„

2、节能降耗,提高生产率 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„

3、柴油机的控制 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„

4、提高作业精度 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 沈阳航空工业学院成人教育学院 毕设用纸

5、作业过程的自动化或半自动化 „„„„„„„„„„„„„„„„„

6、其他应用 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„

三、机电一体化在工程机械中的应用 „„„„„„„„„„„„„„„„（1）机电一体化和工程机械的关系 „„„„„„„„„„„„„„„„„（2）机电一体化对工程机械功能的改进 „„„„„„„„„„„„„„

四、结束语 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 参考文献

„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 沈阳航空工业学院成人教育学院 毕设用纸

前言

机电一体化又称机械电子学,是一门跨学科的综合性高技术,是由微电子技术、计算机技术、信息技术、自动控制技术、机械技术、液压技术以及其他技术相互融合而成的一门独立的交叉学科。机电一体化技术从上世纪70 年代中期开始在国外工程机械上得到应用。80 年代以微电子技术为核心的高新技术的兴起,推动了工程机械制造技术的迅速发展,特别是随着微型计算机及微处理技术、传感与检测技术、信息处理技术等的发展及其在工程机械上的应用,从根本上改变了工程机械的面貌,极大促进了产品性能的提高,使工程机械进入了一个全新的发展阶段。以微机或微处理器为核心的电子控制系统目前在国外工程机械上的应用已相当普及,并已成高性能工程机械不可缺少的组成部分。工程机械的机电一体化和智能化将是今后的发展方向。

一、机电一体化概要（1）机电一体化的发展阶段

机电一体化是指在机构得主功能、动力功能、信息处理功能和控制功能上引进电子技术，将机械装置与电子化设计及软件结合起来所构成的系统的总称。

20世纪60年代以来,人们利用电子技术的初步成果来完善机械产品的性能后,刺激了机械产品与电子技术的结合。计算机技术、控制技术、通信技术的发展,为机电一体化的发展更进一步奠定了技术基础。20世纪80年代末期,机电一体化技术和产品得到了极大发展。各国均开始对机电沈阳航空工业学院成人教育学院 毕设用纸

一体化技术和产品给以很大的关注和支持,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,机电一体化进入了深入发展时期。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展露头脚,出现了光机电一体化和微机电一体化等新分支。我国从20世纪80年代开始开展机电一体化研究和应用。取得了一定成果,它的发展和进步依赖并促进相关技术的发展和进步。机电一体化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。

机电一体化产品和技术可分为机械、电子和软件三大部分。模块化技术是这三者的共同技术。模块化技术可以减少产品的开发和生产成本，提高不同产品间的零部件通用化程度，提高产品的可装配性、可维修性和可扩展性等。融合机械、电子和软件三大部分的机电一体化模块代表了未来产品的发展方向，具有高度自主性、良好的协调性和自组织性的特点。总之，模块化设计与制造是机电一体化系统的基本方法和发展趋势。随着微处理器性能价格比的迅速提高和微机械电子（MEMS）技术的飞速发展，各种机电一体化模块将越来越多地出现在市场上。利用这些模块，可以迅速方便地设计和制造出各种新的机电一体化产品。

机电一体化是当今自动化技术发展的最高阶段。早期的自动化技术主要是借助凸轮、机械机构等实现的,这一时期的自动化实际上是机械自动化;随着电子技术的发展,凸轮、机械机构逐渐被继电器、接触器、电磁开关等机构所取代,实现了电气自动化,机械机构大大简化,自动化水沈阳航空工业学院成人教育学院 毕设用纸

平大为提高;机电一体化则是生产实践对自动化技术进一步发展的需要,也是微电子技术、计算机技术、信息技术、控制技术和精密机械技术等发展的必然产物,是以计算机为主要特征的自动化技术。如果说机械系统处理的对象是运动、力、物质和能量,电子系统处理的对象是信息和知识,则机电一体化系统不仅有处理能量和物质的功能,而且还有处理信息和知识的能力。机电一体化技术发展至今已成为一门有着自身体系的新型学科,其发展历程可分为四个阶段:

1、数控机床的问世是机电一体化发展的开始。

2、微电子技术为机电一体化带来勃勃生机。

3、可编程序控制器的发展为机电一体化提供了坚强基础。

4、激光技术、模糊技术、信息技术使机电一体化跃上新台阶。（2）工程机械核心技术——机电一体化

1、机械技术：是机电一体化的基础，机械技术的着眼点在于如何与机电一体化技术相适应，利用其高、新技术来更新概念，实现结构上、材料上、性能上变更，满足减小重量、缩小体积、提高精度、提高刚度及改善性能要求。

2、计算机与信息技术：其中信息交换、存取、运算、判断与决策、人工智能技术、专家系统技术、神经网络技术均属于计算机信息处理技术。

3、系统技术：即以整体概念组织应用各种相关技术，从全局角度和沈阳航空工业学院成人教育学院 毕设用纸

系统目标出发，将总体分解成相互关联的若干功能单元，接口技术是系统技术中一个重要方面，是实现系统各部分有机连接的保证。

4、自动控制技术：其范围很广，在控制理论指导下，进行系统设计，设计后的系统仿真，现场调试，控制技术包括如高精度定位控制、速度控制、自适应控制、自诊断校正、补偿、再现、检索等。

5、传感检测技术：是系统的感受器官，是实现自动控制、自动调节的关键环节。其功能越强，系统的自动化程序就越高。

6、伺服传动技术：包括电动、气动、液压等各种类型的传动装置，伺服系统是实现电信号到机械动作的转换装置与部件、对系统的动态性能、控制质量和功能有决定性的影响。

二、现代工程机械技术

（1）工程机械系统的基本结构

1、机械本体

系统所有功能元素的机械支持结构，包括机身、框架、机械联接等。机械本体要在结构、材料、加工工艺性及几何尺寸等方面适应产品高效、多功能、可靠和节能、小型轻量等要求。

2、动力部分

按照系统控制要求，为系统提供能量和动力，用尽可能小的动力输入获得尽可能大的功能输出

3、测试传感部分 沈阳航空工业学院成人教育学院 毕设用纸

对系统运行中所需要的本身和外界环境的各种参数及状态进行检测，变成可识别信号，传输到信息处理单元，经过分析、处理后产生相应的控制信息。

4、执行机构

根据控制信息和指令，完成要求的动作。执行机构是运动部件，一般采用机械、电磁、电液等机构。

5、驱动部分

在控制信息作用下提供动力，驱动各种执行机构完成各种动作和功能。一方面要求驱动的高效率和快速响应特征，同时要求对水、油、温度、尘埃等外部环境的适应性和可靠性；另一方面，由于几何尺寸的限制，动作范围狭窄，还需考虑维修及标准化。

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、储存、分析、加工，根据信息处理结果，按照一定的程序和节奏发出相应指令，控制整个系统有目的地运行（2）工程机械的系统功能

现代工程机械正处在一个机电一体化的发展时代引入机电一体化技术,使机械、液压技术和电子控制技术等有机的结合,可以极大地提高了工程机械的各种性能,如动力性、燃油经济性、可靠性、安全性,操作舒适性以及作业精度、作业效率、使用寿命等。目前以微机或微处理器为沈阳航空工业学院成人教育学院 毕设用纸

核心的电子控制装置在现代工程机械中的应用已相当普及,电子控制技术已深入到工程机械的许多领域,如摊铺机和平地机的自动找平,摊铺机的自动供料,挖掘机的电子功率优化,柴油机的电子调速,装载机、铲运机变速箱的自动控制,工程机械的状态监控与故障自诊等。随着科学技术的不断发展,对工程机械的性能要求不断提高,电子控制装置在工程机械上的应用将更加广泛,结构将更加复杂。电子控制系统已成为现代工程机械技术水平的一个重要依据。

现代工程施工要求工程机械具有以下性能生产效率高且能量损失小,节约能源;自动化程度高,施工质量好,精度高;性能稳定,工作可靠,安全,使用寿命长;具有较好的经济性;高的技术价格比和低的制造与使用成本;操作简单、轻便、劳动强度低,驾驶员的工作条件好,具有运行状态监视、故障自诊及自动报警功能,能及时准确地指出故障部位,减少停机维修作业时间。

目前工程机械的电子控制系统主要实现如下功能:

1、电子监控、自动报警及故障自诊

即对工程机械的发动机、传动系统、工作装置、制动系统和液压系统等的运行状态监控,工作中一旦出现异常现象,能自动报警并准确地指出故障的部位,从而改善驾驶员的工作条件,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,提高生产率 沈阳航空工业学院成人教育学院 毕设用纸

传统工程机械的能量利用率较低,例如液压挖掘机的燃料能量利用率仅为30 %左右,如此低的能量利用率迫使工程机械的发展必须着眼于节能。日本小松公司挖掘机采用新型节能控制器,具有良好的节能效果,燃料可节省23 %;日本日立公司挖掘机节能控制系统采用了卡特电子效率控制系统,通过对发动机和泵的综合控制,使功率的利用率可达98 % ,同时生产率也大大提高。

3、柴油机的控制

采用电子调速器,电子油门控制装置,自动停机装置,自动升温控制装置等。

4、提高作业精度

为保证成品料的作业精度,现代沥青及水泥混凝土拌和设备广泛采用了微机控制的电子称量系统,并使称量过程实现了自动化。自动找平系统的应用,使沥青混凝土摊铺机的施工质量有了较大的提高。采有超声波技术的自动供料系统,使沥青混凝土摊铺机的供料实现了自动调节,进一步提高了摊铺质量。推土机铲刀、平地机刮刀、铲运机铲斗刀刃的电子控制,不仅提高了作业精度和作业效率,而且也减轻了操作人员的劳动强度。

5、作业过程的自动化或半自动化

工程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,提高生产率,并减少因操作者的经验不足对作业精度的影响,例如,日本三菱公司的挖掘机设有挖掘轨迹控制系统,操作者在控制板上设定好铲沈阳航空工业学院成人教育学院 毕设用纸

斗运动轨迹的形状后,微机控制系统能够根据各种角度传感器的信号,自动控制动臂、斗杆和铲刀的运动,实现各种特定开口和断面沟槽、斜面的精确挖掘,使挖掘作业实现了自动化。

6、其他应用

一些国外生产的推土机、装载机、铲运机等有了电子控制的自动变速器,其能够根据外负荷的变化情况自动改变传动系统的传动比,这不仅充分利用了发动机的功率,提高了燃油经济性,而且也简化了操作,降低了劳动强度。为有效地防止翻车和断臂事故,提高作业的安全性,现代起重机上广泛地采用了电子控制的力矩限制器。为实现无人驾驶,使工程机械能在危险地带或人无法接近的地点进行作业,某些国外工程机械上设置了无线遥控装置。

电子系统的可靠性是现代工程机械非常重要的一项性能指标。由于工程机械一般露天作业,其直接受到烈日暴晒、雨雾、强风、尘埃等的侵袭,此外还受到强烈的振动和冲击以及各种电、磁等的干扰,工作环境非常恶劣,因此电子控制系统应满足:能在-40～80 ℃的环境温度下可靠、稳定地工作;抗老化,具有较长的使用寿命;密封性能好,能防止水分和污物的侵入,较好的耐冲击和抗振性能;较强的抗干扰能力,系统能在各种干扰下可靠地工作。

三、机电一体化在工程机械中的应用（1）机电一体化和工程机械的关系

现代工程机械正处在一个机电一体化的发展时代。引入机电一体化沈阳航空工业学院成人教育学院 毕设用纸

技术，使机械、液压技术和电子控制技术等有机的结合, 可以极大地提高了工程机械的各种性能，如动力性、燃油经济性、可靠性、安全性、操作舒适性以及作业精度、作业效率、使用寿命等。目前以微机或微处理器为核心的电子控制装置(系统)在现代工程机械中的应用已相当普及，电子控制技术已深入到工程机械的许多领域, 如摊铺机和平地机的自动找平，摊铺机的自动供料，拌利设备称重计量过程的自动控制,挖掘机的电子功率优化，柴油机的电子调速，装载机、铲运机变速箱的自动控制，工程机械的状态监控与故障自诊等。随着科学技术的不断发展,对工程机械的性能要求不断提高，电子（微机）控制装置在工程机械上的应用将更加广泛，结构将更加复杂。（2）机电一体化对工程机械功能的改进

在工程机械上运用传感器技术是当前机电一体化技术最主要的技术手段和特征，传感器技术是实现自动控制、自动调节的关键环节，也是机电一体化系统不可缺少的关键技术之一，其水平高低在很大程度上影响和决定着系统的功能；其水平越高，系统的自动化程度就越高。在一套完整的机电一体化系统中，如果不能利用传感检测技术对被控对象的各项参数进行及时准确地检测出并转换成易于传送和处理的信号，我们所需要的用于系统控制的信息就无法获得，进而使整个系统就无法正常有效的工作。

我国传感器的研究主要集中在专业研究所和大学，始于20世纪80年代，与国外先进技术相比，我们还有较大差距，主要表现在： 沈阳航空工业学院成人教育学院 毕设用纸

1、先进的计算、模拟和设计方法；

2、先进的微机械加工技术与设备；

3、先进的封装技术与设备；

4、可靠性技术研究等方面。因此，必须加强技术研究和引进先进设备以提高整体水平。

传感器技术今后的发展方向可有几方面：

1、加速开发新型敏感材料：通过微电子、光电子、生物化学、信息处理等各种学科，各种新技术的互相渗透和综合利用，可望研制出一批基于新型敏感材料的先进传感器。

2、向高精度发展：研制出灵敏度高、精确度高、响应速度快、互换性好的新型传感器以确保生产自动化的可靠性。

3、向微型化发展：通过发展新的材料及加工技术实现传感器微型化将是近十年研究的热点。

4、向微功耗及无源化发展：传感器一般都是非电量向电量的转化，工作时离不开电源，开发微功耗的传感器及无源传感器是必然的发展方向。

5、向智能化数字化发展：随着现代化的发展，传感器的功能已突破传统的功能，其输出不再是一个单一的模拟信号（如0-10mV），而是经过微电脑处理好后的数字信号，有点甚至带有控制功能，即智能传感器。沈阳航空工业学院成人教育学院 毕设用纸

四、结束语

机电一体化的出现不是随机出现的，而是一个时代的产物，文中叙述的这些发展方向是科技发展到一定阶段的必然要求，更是一个必然结果。目前，因为科学技术的限制，其与一些相关技术的互融程度还是不是太明显，但是随着科学技术的发展，各种技术相互融合的趋势必将越来越明显，因为它既是多项科学技术发展的结晶，又极大地推动了不同学科的交叉与渗透，其发展前景也将越来越光明，这必然会给世界带来更大的技术力量。随着科技的发展和电子技术的成熟和广泛应用,机电一体化产品在国民经济建设、企业的技术改造和电子产品的更新换代方面发挥着越来越重要的作用。机电一体化是许多科学技术发展的结晶,是社会生产力发展到一定阶段的必然要求。当然，机电一体化的发展不是孤立的，与机电一体化相关的技术还有很多，并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与应用也将更加广阔。

参考文献

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第四篇：关于接口技术在机电一体化系统中的应用

关于接口技术在机电一体化中的应用

（武昌工学院 机制1006班 103004010617）

摘要：机电一体化是在以微型计算机为代表的微电子技术、信息技术迅速发展向机械工业领域迅猛渗透并与机械电子技术深度结合的现代工业的基础上，综合应用机械技术、微电子技术，信息技术、自动控制技术、传感测试技术、电力电子技术、接口技术及软件编程技术等群体技术。本文主要讨论的是关于接口技术在机电一体化中的应用问题 关键词： 机电一体化 接口技术 机电接口 人机接口

接口技术是研究机电一体化系统中的接口问题，使系统中信息能量的传递及转换更加顺畅，使系统各部分有机的结合在一起，形成完整的系统。从这一观点出发，机电一体化产品的性能很大程度上取决于接口的性能。因此接口技术是机电一体化产品设计的关键环节。本文主要以机电一体化控制系统系统为例，将接口分为人机接口和机电接口进行分析。

1.机电接口技术

机电接口是指机电一体化产品中的机械装置与控制微机间的接口。按照信息的传递方向可以将机电接口分为信息采集接口（传感器接口）与控制量输出接口。控制微机通过信息采集接口接收传感器输出信号，检测机械系统运动参数，经过处理后，发出有关控制信号，经过控制输出接口的匹配、转换、功率放大、驱动执行元件来调节机械系统的运行状态，使其按照要求动作。

1.1信息采集接口技术 a.信息采集接口的任务与特点

在机电一体化产品中，控制微机要对机械装置进行有效控制，使其按预定的规律运行，完成预定的任务，就必须随时对机械系统的运行状态进行控制，随时检测各种工作和运行参数，如位置、速度、转矩、压力、温度等。因此进行系统设计时，就必须选用相

应传感器将这些物理量转换为电量，再经过信息采集接口的整形、放大、匹配、转换。变成微机可以接受的信号传递给微机。传感器的输出信号中，既有开关信号（如限位开关,时间继电器），又有频率信号（超声波无损探伤）；既有数字量，又有模拟量（如温敏电阻、应变片等）。针对不同性质的信号，信号采集接口要对其进行不同的处理，例如对模拟信号必须进行摸/数变换，变成微机可以接受的数字量再传送给微机。另外，在机电一体化产品中，传感器要根据机械系统的结构来布置，环境往往比较恶劣，易受干扰。再者，传感器与控制微机之间常要采用长线传输，加之传感器输出信号一般比较弱所以抗干扰设计也是信息采集接口设计的一个重要内容。

b.信号采集通道中的A/D转换接口设计 单片机模拟通道中的输入通道（也叫前向通道），用于将传感器获取的各种信号经过调理电路输出，经A/D转换后送入计算机。根据测量要求和传感器输出信号的不同，输入通道的复杂程度和结构形式也不大一样。下面主要讨论模拟电压的转换。很多单片机内有A/D转换线路，例如C196KB,80C166，68HC11等芯片，都具有10位或8位A/D，但对于大多数型号的单片机（例如8031）来说，则必须外部扩展A/D转换芯片。

1.2控制量输出接口技术 a.控制输出接口的任务和特点 控制微机通过信息采集接口检测机械系统的状态，经过运算处理。发出有关控制信号，经过控制输出接口的匹配、转换、功率放大，驱动执行元件的需要不同，控制接口的任务也不同，对于交流电机变频调速器，控制信号为0~5V电压或4~20mA电流信号，则控制输出接口必须进行数/模转换；对于交流接触器等大功率器件，必须进行功率驱动。由于机电一体化系统中执行元件多为大功率设备，所以抗干扰设计同样是控制输出接口设计时应考虑的重要问题

b.控制量输出接口中的 D/A转换接口设计

单片机模拟通道中的输出通道用于输出控制系统需要的驱动控制信号。

通常用D/A转换作为输出，一般也不需要光电隔离驱动，但有特殊要求，就要加光电耦合；另外一种方法是用脉冲宽度调制输出经过通滤波输出，作为D/A转换，这种结构在很多单片机中都有，例如C96KB,C196KC,80C166，68HC11等单片机都有多路PWM信号，这对于控制来说是很方便的。

2.人机接口技术

人机接口是操作者与机电一体化系统（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，可分为输入接口和输出接口。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系统输入各种控制命令及控制参数，对系统运行进行控制，实现所要求完成的任务。

2.1输入接口技术

输入接口输入设备的数据，要通过数据总线传送给CPU，而CPU与存储器以及其他设备传输的输入输出数据，也要通过这条数据总线分时的进行传输。因此，输入接口的功能就是在只有CPU充许该入口进行数据输入时，才将来自外设的数据传送到数据总线上。

键盘是计算机中不可缺少的输入设备，通过它可

实现人机对话，完成各种的操作，键盘按其结构形式，有非编码键盘和编码键盘两种，前者用软件来识别和产生代码，后者则用硬件来识别。在单片机中普遍使用的是非编码键盘。

2.2输出接口技术

从计算机输出的数据，要经过输出口传输给输出设备，但在输出口与实际的输出设备之间一般需要进行信号电平转换，并需要对输出数据的传输时序进行控制。输出接口是操作者对机电一体化系统进行检测的窗口，通过输出接口，系统向操作者显示自身的运行状态、关键参数及运行结果等，并进行故障报警等。下面对人机通道输出接口中最常用的LED显示器接口技术作简要说明。

a.LED数码显示器的工作原理

LED是发光二极管的缩写。LED显示器应用非常普遍，从袖珍计算器到仪表器都用它，在单片机上的应用也很普遍。

通常所说的LED显示器由七个发光二极管组成，因此，也称为七段显示器。有共阴极和共阳极两种。此外，还有一个圆点型发光二极管，用以显示小数点，发光二极管点亮时，需要2~20mA，压降为1.2V，因而用TTL电路即可与它接口。

为了显示字符，要为LED显示器提供显示代码（或称字形代码），可通过单片机接口使LED显示器某几段发亮来显示不同的数码，如除“g”段不亮其余六段全亮时，则为“8”字。七段发光二极管，再加上一个小数点位，共计8段，因此LED显示器的字形代码正好一个字节。

b.LED数码显示器的接口及显示方法

单片机与显示器接口可以用硬件为主和用软件为主的方法。所谓硬件为主就是用四位数据线而后用存锁器、译码驱动器显示一位十六进制字符。由于使用硬件较多，缺乏灵活性，所以常用软件查表来代替硬件译码，但这也需要简单的硬件电路配合。由于接口提供不了较大的电流供LED显示器使用，因此驱动电路一般是必不可少的。

结语

总而言之，随着我国工业的不断发展，各项相关技术也是突飞猛进，机电一体化技术作为促进工业发展的重要支柱之一，对我国社会发展和国家建设都有重大的意义。而机电一体化产品的性能很大程度上取决于接口的性能，即各要素和各子系统之间的接口性能是机电一体化系统性能好坏的决定性因素。所以我们更加积极创新接口技术，提高机电一体化产品质量。

[参考文献]

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第五篇：浅析机电一体化技术在工业中的应用

浅析机电一体化技术在工业中的应用

[摘 要]随着我国工业生产水平的不断提高，机电一体化技术的应用也日趋广泛，成为现代工业技术发展的重要标志之一。在现代工业生产与管理中，机电一体化技术的应用范围不断拓展，保障了工业机电设备的安全、稳定、高效运行。本文结合机电一体化技术的特点，简要分析了其在工业中的应用与发展趋势。

[Abstract]This paper briefly describes the phenomenon of highway CCTV system，video image interference causes，and combining with the engineering examples，the corresponding treatment methods adopted according to different affecting factors，solve the problem of video image interference，normal operation security of electromechanical system for freeway.[关键词]工业；机电一体化技术；应用

[Keyword]highway video image processing； interference；

机电一体化技术是一个新兴的边缘技术学科，以机械、计算机科学、电子技术等主，其主要目的是促进机电设备的运行与管理效率。在现代工业生产中，机电一体化技术的应用以以微处理机为核心，采用组装合并的方式，实现工控机、仪表、微机、显示装置、数据通讯等先进机电技术的有机结合，有效增强了机电控制系统的精度、质量与可靠性，加强对于相关问题的研究与实践具有重要的意义。

1机电一体化技术的特点

1.1高可靠性与高稳定性

机电一体化技术的广泛应用，使得各种机电设备控制系统的故障率明显降低，可靠性与稳定性显著增强，从而促进了机电设备使用寿命的提高。同时，机电一体化技术的应用，实现了自动诊断、调节、补偿、校验、修复、保护、智能化等功能的有机结合，从而实现了机电设备的高可靠性与高稳定性。

1.2安全性

机电一体化技术具有自动监视、诊断、报警与保护等功能，有效降低了人身与设备的事故发生率，全面提高了机电设备运行与管理过程的安全性。部分机电设备具有故障信息的自动处理与控制等功能，可以在较为恶劣、危险的运行环境实现无人自动操作，避免了各种安全事故的发生。

1.3综合性与系统性

机电一体化技术的应用实现了各种先进监控与管理的有机结合，构成的一套完整的机电设备运行管理系统。随着各种先进工艺、技术、设备的研发与应用，使得机电一体化技术的综合性与系统性特点更为显著，这也是其未来发展的主流趋势。

2机电一体化技术在工业中的应用

2.1分布式控制系统

在工业生产与管理中应用的分布式控制系统是以直接数字控制系统、计算机监督控制系统与多级控制系统等为基础，是一套较为完善的工业控制与管理系统（见图1）。分布式控制系统在工业中应用，主要具有获取数据、人机交互、直接数字控制、监控与管理等功能，过程控制级通常是由分散的现场控制站与数据采集站等进行实时数据的采集、控制，通过数据通信网络将各类数据传送至相应的生产监控级，计算机生产监控级自动进行统计报表、优化计算、故障诊断与显示报警等集中操作管理。随着现代电子计算机技术的不断发展，在工业中应用的分布式控制系统可以按照用户实际需要，通过网络与更高性能的计算机设备进行连接，以实现工业生产中的仓储管理、计划调度与能源管理等集中管理功能，切实保障各种机电设备的安全运行。

图1工业分布式控制系统示意图

2.2智能化控制系统

机电一体化技术在工业应用中，智能化控制系统是现代控制理论发展的新阶段，以智能控制作为核心，具备相应的智能行为，主要是用来解决传统传统控制方式难以解决的各种复杂控制问题（见图2）。在工业生产与管理中，常用的智能化控制系统主要包括：复杂工业过程控制系统、计算机集成制造系统、智能机器人系统等；常用的智能技术主要包括：专家系统、模糊逻辑控制、分层递阶控制、神经网络控制、遗传算法、学习控制等。针对工业生产过程的整体操作工艺进行控制、故障诊断与处理等，为工业机电设备的运行管理问题提供有效的解决方案。

图2工业智能化控制系统基本框图

2.3计算机集成制造系统

在现代工业生产与管理中，计算机集成制造系统以现代信息技术为基础，在工业产品的生命周期中，单项技术通常是生产作业上的“自动化孤岛”，工业企业过分追求单项技术的优化，而难以达到企业的总体生产与管理目标，即实现工业产品生产周期的缩短，进一步降低产品成本与价格，并且改善产品的自身质量与服务质量。目前，在国内的工业生产中应用的计算机集成制造系统将各个单项信息处理与企业管理信息系统进行集成处理，将工业产品生命周期中包括的设计、制造、管理与市场信息进行集成化处理，在构建全局产品数据模型的基础上，实现各种数据的科学化管理与共享，从而使工业生产与管理的全局得到优化，并且缩短工业产品的开发周期，提高企业的生存能力与竞争能力。

2.4开放式控制系统

在工业生产与管理应用的开放式控制系统中，充分利用了模块化、可扩充、可重构的软硬件系统。随着现代计算机技术的不断发展，开放式控制系统作为一种新型结构体系概念，其具有可移植性、互操作性、可互换性、可伸缩性等特点，实现了对于一种标准信息交换规程的支持与共识，按照上述标准设计的工业开放式控制系统，可以实现工业生产过程中，不同厂家所提供机电产品的兼容与资源共享，通过专门的工业通信网络，使得各种管理计算机与控制设备互联，促进了工业生产中各种机电设备控制、经营、管理与决策的集成。

3机电一体化技术的发展趋势

3.1光机电一体化

光机电一体化是现代机电产品发展的主流趋势，国内工业生产中现阶段使用的机电一体化系统主要是由机械系统、传感系统、信息处理系统、能源系统等组成，在此基础上合理引入光学技术，充分利用其技术优势，对于改进机电一体化系统中各部分系统的功能性具有重要的意义，并且实现机电设备运行与管理效率的提升。

3.2产品网络全球化

随着现代计算机与网络技术的高速发展，在工业中应用的机电一体化技术呈现出了产品网络全球化的发展趋势。各国研究出的最新机电一体化技术与产品在保证其质量与功能的基础上，通过网络即可进行产品的全球化推广，打破了传统的技术传播方式，从而实现最新机电一体化技术的全球推广，有效推进了现代工业的全面发展。

3.3全息系统化

所谓的全息系统化主要是指工业中应用机电一体化技术的智能化，即对于各种机电设备的行为描述，在应用现代控制理论的基础上，借鉴了模糊数学、生理学、心理学、计算机科学、运筹学、人工智能、混沌动力学等先进的学科理论、方法、设计思想，模拟人类特有的高级思维能力，使得机电一体化技术的应用中具有如同人类一样的思维与意识等能力，以达到更为理想的工业生产与管理目标。随着现代机电一体化技术的不断创新与发展，工业生产中应用的机电一体化产品也呈现出更为明显的智能特征，智能化水平又有了显著的提升。在工业中应用机电一体化技术中，全息系统化的发展趋势也将更为显著，成为今后技术研究的主流方向。

综上所述，在工业生产与管理中应用的机电一体化技术并不是孤立的，而是现代科学与技术发展的结晶，也是现代社会生产力发展至一定阶段的必然产物。为了满足现代工业的快速发展要求，对于机电一体化技术的应用提出了更高的标准与要求，我们必须在总结现阶段技术应用经验的基础上，加强对于新技术的研究与实践，从而促进现代工业生产与管理的全面发展。

参考文献：

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