第一篇：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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5.唐光荣，李九龄主编.微型计算机应用技术.1997
6.王田苗，丑武胜主编.机电控制基础理论及应用.清华大
学出版社，2003
第二篇：浅谈机电一体化中的接口技术
浅谈机电一体化中的接口技术
摘要: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。文章以机电一体化控制系统(微电子系统)为例,将接口分为人机接口与机电接口两大类进行探讨。
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。
一、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、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。
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。
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)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。
(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。
二、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。
1、输入接口。
(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)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)编码键盘,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、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。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)[2]佘明辉。基于机电一体化系统接口技术的研究。江西电力职业技术学院学报。2006.(4)
（二）亚龙YL－235A型光机电一体化实训考核装置
一、亚龙YL－235A型光机电一体化实训考核装置简介
实训装置由铝合金导轨式实训台、典型的机电一体化设备的机械部件、PLC模块、变频器模块、按钮模块、电源模块、模拟生产设备实训模块、接线端子排和各种传感器等组成。整体结构采用开放式和拆装式，实训装置用于机械部件组装，可根据现有的机械部件组装生产设备，也可添加机械部件组装其他生产设备，使整个装置能够灵活的按教学或竞赛要求组装具有生产功能的机电一体化设备。模块采用标准结构和抽屉式模块放置架，互换性强；按具有生产性功能和整合学习功能的原则确定模块内容，使教学或竞赛时可方便的选择需要的模块。
亚龙YL－235A型光机电一体化实训考核装置用于教学，可按工作过程导向，工学结合的模式规划教学活动，完成以下工作任务：
1.气动系统的安装与调试项目：
选用该装置配置的单出杆气缸、单出双杆气缸、旋转气缸等气动执行元件和单控电磁换向阀、双控电磁换向阀和磁性开关等气动控制元件，可完成下列气动技术的工作任务：
★气动方向控制回路的安装；★气动速度控制回路的安装；★摆动控制回路的安装；★气动顺序控制回路的安装；★气动机械手装置的安装；★气动系统安装与调试；
2.电气控制电路的安装和PLC程序编写项目：
选用该装置配置的PLC模块、变频器模块和指令开关、传感器等，可完成下列PLC应用技术工作任务：
★电动机正反转控制电路的连接与控制程序编写；★电动机调速控制电路的连接与控制程序编写；★气动方向控制程序编写；★气动顺序动作控制程序编写；★气动机械手控制程序编写；★皮带输送机控制程序编写；★机电一体化设备控制程序编写；★自动生产线控制程序编写。
3.机电设备安装与调试项目
选用该装置配置的机电一体化设备部件、PLC模块、变频器模块和指令开关、传感器等，可完成下列机电设备安装和机电一体化技术的工作任务： ★传动装置同轴度的调整；★皮带输送机的安装与调整；★搬运机械手设备安装与调试；★物件分拣设备的安装与调试；★送料设备的安装与调试；★自动生产线设备安装与调试。
4.自动控制系统安装与调试项目
选用该装置配置的机电一体化设备部件、PLC模块、变频器模块和指令开关、传感器等，可完成下列机电设备安装和机电一体化技术的工作任务：
★多种传感器的安装与调试；★机械手的自动控制；★皮带输送机的自动控制；★机电一体化设备的自动控制；★PLC控制系统的安装与调试；★自动生产线的安装与调试。
亚龙YL－235A型光机电一体化实训考核装置用于考核或技能竞赛，可考察的职业能力：
★机械构件的装配与调整能力；★机电设备的安装与调试能力；★电路安装能力；★气动系统的安装与调试能力；★机电一体化设备的控制程序的编写能力；★自动控制系统的安装与调试能力。
该实训考核装置PLC模块的I/O 端子、变频器的接线端子、各常用模块与PLC的连接端子，均与安全插座连接，使用带安全插头的导线进行电路连接；各指令开关、光电开关、传感器和指示元件的电路，则通过端子排进行连接。插拔线连接电路与端子排连接电路相结合，既保证学生基本技能的训练、形成和巩固，又保证电路连接的快速、安全和可靠。
二、亚龙YL－235A型光机电一体化实训考核装置的外形
三、亚龙YL－235A型光机电一体化实训考核装置的配置 序号 名称 主要元件或型号、规格 数量 单位 制造商 备注实训桌 1190×800×840 mm 1 张 亚龙
触摸屏模块 MT4300C 1 块 步科PLC模块台
用户可在清单内选择，详见附表一变频器模块台电源模块 三相漏电开关1个，熔断器3只，单相电源插座2个，安全插座5个； 1 块 亚龙按钮模块 24 V/2 A、12 V/2 A各一组；急停按钮1只，转换开关2只，蜂鸣器1只，复位按钮黄、绿、红各1只，自锁按钮黄、绿、红各1只，24V指示灯黄、绿、红各2只； 1 套 亚龙
物料传送机部件 直流减速电机（24 V，输出转速6 r/min）1台，送料盘1个，光电开关1只； 1 套 亚龙气动机械手部件 单出双杆气缸1只，单出杆气缸1只，气手爪1只，旋转气缸1只，电感式接近开关2只，磁性开关5只，缓冲阀2只，非标螺丝2只，双控电磁换向阀4只； 1 套 亚龙皮带输送机部件 三相减速电机（380 V，输出转速40r/min）1台，平皮带1355×49×2 mm 1条； 1 套 亚龙物件分拣部件 单出杆气缸3只，金属传感器1只，光传感器2只，磁性开关6只，物件导槽3个，单控电磁换向阀3只 1 套 亚龙
接线端子模块 接线端子、安全插座 1 块 亚龙
物料 金属5个，尼龙黑白各5个 15 个 亚龙
安全插线套 亚龙
气管 Φ4Φ6 1 套
线架个 亚龙电脑推车 亚龙 1 台电脑台 选配或学校自带工具 万用表、剥线钳、尖嘴钳、压线钳、试电笔、记号笔、一字和十字螺丝刀小号、一字和十字螺丝刀中号、电烙铁、活动扳手、内六角扳手、钢板尺、安全保护用品、制图工具等。1 套
选手自带、均为手动工具
四、主要技术参数
1.交流电源：三相五线 AC 380V±10% 50 Hz；
2.温度：-10～40 ℃；环境湿度：≤90%（25℃）；
3.外形尺寸：长×宽×高=1200×800×1500 mm；
4.整机功耗：≤1.5 kW；
5.安全保护措施：具有接地保护、漏电保护功能，安全性符合相关的国家标准。采用高绝缘的安全型插座及带绝缘护套的高强度安全型实验导线。
附表一：PLC及变频器选配表（注：在参赛报名时请注明使用哪种PLC）序号 名称 型号及规格 单位 制造商 备注三菱PLC主机 FX2N-48MR 台 三菱
三菱变频器 E540，≥0.75 kW 台 三菱西门子PLC主机 CPU226CN+EM222CN继电器型输出 台 西门子
西门子变频器 MM420，三相输入，≥0.75 kW 台 西门子欧姆龙PLC主机 CPM2AH-40CDR+CPM1A-8ER 台 欧姆龙
欧姆龙变频器 3G3JV-A4007，≥0.75 kW 台 欧姆龙
松下PLC主机 FPX-L60 台 松下
松下变频器 BFV00074，≥0.75 kW 台 松下
参赛人员的要求：
1、掌握PLC的硬件和软件设计；
2、掌握传感器的性能和使用以及PLC的连接；
3、掌握气动技术和使用；
4、会利用PLC技术来控制电磁阀和变频器；
5、掌握变频控制技术。
第三篇：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。
第四篇：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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