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時(shí)間：2023-03-17 18:12:34
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2機(jī)電一體化發(fā)展趨勢(shì)
隨著各科技術(shù)的不斷發(fā)展、相互融合，以及社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)機(jī)電一體化提出的必然發(fā)展需求，導(dǎo)致機(jī)電一體化在未來(lái)的發(fā)展過(guò)程中將呈現(xiàn)以下幾大趨勢(shì)：
（1）智能化。人工智作為科技進(jìn)步的一種體現(xiàn)，代表著一種新的生產(chǎn)力，在問(wèn)世之初就得到了社會(huì)各個(gè)方面的關(guān)注?！爸悄芑钡闹饕枋鰧?duì)象是機(jī)器設(shè)備的行為，這是各科學(xué)技術(shù)相互融合的一個(gè)必然結(jié)果，即結(jié)合控制理論、計(jì)算機(jī)科學(xué)、心理學(xué)等新思想，使機(jī)器本身如同人類一樣具有邏輯、判斷以及自主決策等能力，從而更好的控制發(fā)展進(jìn)程，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)。
（2）微型化。微型化主要指的是物體的體積方面，泛指機(jī)電一體化產(chǎn)品的體積之小，其尺單位一般用毫米，甚至是微米、納米。微型化的主要特點(diǎn)是主要體現(xiàn)在:體積小、耗能小、運(yùn)動(dòng)靈活。機(jī)電一體化技術(shù)的微型化將在社會(huì)的各個(gè)方面得到應(yīng)用，尤其是精細(xì)化的行業(yè)和部門(mén)，如：醫(yī)療、軍事、信息等多個(gè)方面。
（3）綠色化。社會(huì)的持續(xù)發(fā)展給人們帶來(lái)巨大改變，在物質(zhì)豐富、生活舒適的同時(shí)，資源減少，生態(tài)環(huán)境嚴(yán)重污染等問(wèn)題要同時(shí)浮現(xiàn)。在保護(hù)環(huán)境成為社會(huì)發(fā)展的必然前提的社會(huì)環(huán)境下，綠色產(chǎn)品的概念應(yīng)運(yùn)而生。作為綠色產(chǎn)品必需滿足符合環(huán)境保護(hù)及人類健康這兩大硬性指標(biāo)，這主要體現(xiàn)在其產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、產(chǎn)品的制造過(guò)程、產(chǎn)品的使用以及使用后期的銷毀的幾大方面。而作為機(jī)電一體化這一特殊的對(duì)象，其綠色化主要體現(xiàn)在產(chǎn)品的使用以及使用后期的銷毀的兩大大方面，即在使用的過(guò)程中不污染生態(tài)自然環(huán)境，同時(shí)能夠回收利用。設(shè)計(jì)綠色的機(jī)電一體化產(chǎn)品，順應(yīng)了時(shí)代的發(fā)展要求，將具有廣闊的發(fā)展前景。
（4）模塊化。在現(xiàn)實(shí)社會(huì)的生產(chǎn)過(guò)程中，生產(chǎn)具有標(biāo)準(zhǔn)的、統(tǒng)一接口的一體化產(chǎn)品需要具備兩大方面的因素：第一、一體化產(chǎn)品的各種類具有明確的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，第二，生產(chǎn)機(jī)電一體化電子產(chǎn)品的廠家能夠嚴(yán)格按照各種類的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行生產(chǎn)，且所生產(chǎn)的產(chǎn)品各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)過(guò)關(guān)。但是，現(xiàn)實(shí)社會(huì)中這兩方面的因素不能夠達(dá)到生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化、統(tǒng)一接口的機(jī)電一體化產(chǎn)品單元，成為一項(xiàng)十分復(fù)雜的事情。但研制和開(kāi)發(fā)具有標(biāo)準(zhǔn)接口機(jī)電一體化產(chǎn)品單元本身對(duì)于機(jī)電一體化的發(fā)展是非常重要的事情。
（5）網(wǎng)絡(luò)化。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，科學(xué)技術(shù)、工業(yè)生產(chǎn)、人們生活等方面都發(fā)生了重大改變。在全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展過(guò)程中，各產(chǎn)品的生產(chǎn)、銷售等各個(gè)環(huán)節(jié)都隨著網(wǎng)絡(luò)的全球化納入到全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展過(guò)程中，各企業(yè)之間的競(jìng)爭(zhēng)也隨著這種進(jìn)程呈現(xiàn)出全球化的態(tài)勢(shì)?？梢院敛豢鋸埖恼f(shuō)，只要研制出的機(jī)電一體化新產(chǎn)品滿足社會(huì)需求且質(zhì)量保證，暢銷全球?qū)⒉皇菃?wèn)題。
3機(jī)電一體化技術(shù)在工程機(jī)械中的應(yīng)用
機(jī)電一體化技術(shù)在被引進(jìn)工程機(jī)械這一領(lǐng)域后，其應(yīng)用領(lǐng)域及范圍非常廣泛，這主要源于機(jī)電一體化技術(shù)在工程機(jī)械領(lǐng)域所產(chǎn)生的以下幾大方面作用：
3.1監(jiān)督與控制
機(jī)電一體化這一技術(shù)被引入到工程機(jī)械領(lǐng)域之后，在該領(lǐng)域所發(fā)揮的作用主要是利用電子一體化產(chǎn)品的各種功能如智能化，其所發(fā)揮的作用主要多種多樣，其中監(jiān)督與控制作用是在該領(lǐng)域所發(fā)揮的關(guān)鍵作用之一。監(jiān)督和控制主要是利用了機(jī)電一體化的半智能化特點(diǎn)，對(duì)工程機(jī)械的使用過(guò)程及故障的出現(xiàn)進(jìn)行自動(dòng)的監(jiān)督和控制，從而減少相關(guān)事故的發(fā)生，提高安全性。這主要體現(xiàn)在以下三大方面：第一、電子監(jiān)控，第二、自動(dòng)報(bào)警、第三、故障自診。
3.2節(jié)能降耗
沒(méi)有將機(jī)電一體化引入至工程機(jī)械領(lǐng)域時(shí)傳統(tǒng)意義上的工程機(jī)械領(lǐng)域，存在一個(gè)非常突出的問(wèn)題：功能與功能之間無(wú)一定的相關(guān)性、聯(lián)系性，呈現(xiàn)相互杜歷的態(tài)勢(shì)，這就致使各功能之間不能進(jìn)行有機(jī)的協(xié)調(diào)統(tǒng)一，從而致使設(shè)備的利用效率偏低，生產(chǎn)資源浪費(fèi)相對(duì)比較嚴(yán)重。
3.3提高作業(yè)精度
產(chǎn)品的作業(yè)精度直接影響著工程的質(zhì)量，對(duì)于工程所具有的各種效益必將產(chǎn)生直接的影響。這不僅體現(xiàn)在施工過(guò)程中，在簡(jiǎn)單的產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中同樣如此。一般情況下，機(jī)床加工的不良產(chǎn)品的成因主要是人的因素，即人的技術(shù)水平以及操作經(jīng)驗(yàn)。機(jī)電一體化技術(shù)在工程機(jī)械中的引用，很大一方面是借助電子系統(tǒng)的精密控制系統(tǒng)，從而，不僅實(shí)現(xiàn)了其自動(dòng)化、智能化，而且同時(shí)減少人為因素引起的各種失誤和偏差，從而提高工程機(jī)械工作的精密程度，確保產(chǎn)品質(zhì)量。
3.4降低勞動(dòng)強(qiáng)度
目前，工程機(jī)械施工操作過(guò)程中呈現(xiàn)的自動(dòng)化或者半自動(dòng)化這一特點(diǎn)，是對(duì)機(jī)電一體化技術(shù)引入后的一個(gè)必然結(jié)果。這促使在施工過(guò)程中，勞動(dòng)者的勞動(dòng)強(qiáng)大得到大大降低，同時(shí)能夠在同時(shí)間段內(nèi)完成各種不同工作，促使工作效率得到大大提高。
2機(jī)電一體化在電力變壓器繞線機(jī)的應(yīng)用
電力變壓器的環(huán)型鐵心使用高導(dǎo)磁率的硅鋼帶繞置。用環(huán)型鐵心繞制的電力變壓器，具有低損耗、低躁聲、漏磁小的特點(diǎn)，是近幾年電力行業(yè)推廣使用的電力變壓器。電力變壓器繞線機(jī)是制造這種電力變壓器的專用設(shè)備。該繞線機(jī)可以繞制100kW以下的電力變壓器的三相繞組。該設(shè)備能夠根據(jù)繞組導(dǎo)線的線徑調(diào)整繞制的速度；具有緩慢起動(dòng)、停止的功能，以防止繞線機(jī)因快速起動(dòng)造成斷線的現(xiàn)象；能夠自動(dòng)記錄繞組的繞制匝數(shù)；能夠預(yù)置繞制匝數(shù)，當(dāng)實(shí)際繞制匝數(shù)等于預(yù)置繞制匝數(shù)時(shí)，繞線機(jī)能夠自動(dòng)停車?？梢哉f(shuō)，在變壓器繞線機(jī)中運(yùn)用機(jī)電一體化，極大的提高了其運(yùn)行效率和質(zhì)量。其中，機(jī)電一體化繞線機(jī)的控制系統(tǒng)是由可編程序控制器和變頻器組成。其控制面板包適各種按鈕、選擇開(kāi)關(guān)，用于給PLC輸入控制信號(hào)。繞組匝數(shù)的預(yù)置使用4位撥碼盤(pán)，將4位十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成16位二進(jìn)制數(shù)，送到PLC的輸入口。旋轉(zhuǎn)編碼器將轉(zhuǎn)數(shù)脈沖送到PLC的輸入口，從而測(cè)定繞組的實(shí)際繞制匝數(shù)。旋轉(zhuǎn)編碼器將主軸電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)變?yōu)槊}沖計(jì)數(shù)信號(hào)，作為比較數(shù)據(jù)。在這樣的控制系統(tǒng)下，變壓器的繞線機(jī)實(shí)現(xiàn)了較高的自動(dòng)化和智能化，生產(chǎn)效率有了顯著提升。
3機(jī)電一體化的主要發(fā)展方向
3.1智能化。機(jī)電一體化產(chǎn)品的智能化主要是使高性能、高速的微處理實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化產(chǎn)品賦有低級(jí)智能或者人的部分智能，機(jī)器人與數(shù)控機(jī)床的智能化就是重要應(yīng)用代表。智能化通過(guò)對(duì)機(jī)器行為的描述，在控制理論科學(xué)的基礎(chǔ)上，應(yīng)用人工智能、運(yùn)籌學(xué)、模糊數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、生理學(xué)、心理學(xué)等新思想和新方法，使機(jī)器具有邏輯思維、判斷推理最終能夠自主決策。
1.1智能化依據(jù)多學(xué)科知識(shí)理論，構(gòu)建人類智能模擬體系，將其運(yùn)用到機(jī)械構(gòu)造上，從而使得機(jī)械具備一定的分析推理能力，并且慢慢去取代人的勞動(dòng)，這是未來(lái)機(jī)電一體化的發(fā)展趨勢(shì)之一，也是其區(qū)別于傳統(tǒng)機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)的關(guān)鍵所在。當(dāng)然，實(shí)現(xiàn)智能化，需要以多學(xué)科去進(jìn)行理論研究，建立模擬系統(tǒng)，由此將其引入到機(jī)械設(shè)備上，以實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的智能化。
1.2迷你化所謂機(jī)電一體化的迷你化，就是使得機(jī)電設(shè)備在保證運(yùn)作效率和質(zhì)量的同時(shí)，使得其體積不斷減小，其能耗不斷降低。很多情況下，運(yùn)用于工程機(jī)械的機(jī)電一體化技術(shù)，在對(duì)于其結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造升級(jí)的同時(shí)，也使得其體積變大，這樣很不利于生產(chǎn)操作工作的開(kāi)展。由此，迷你化，將成為未來(lái)機(jī)電一體化的發(fā)展趨勢(shì)之一，也是很有必要的。
1.3數(shù)字化隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)數(shù)字技術(shù)得以廣泛應(yīng)用，其在工程機(jī)械方面同樣可以使用。也就是說(shuō)，數(shù)字化發(fā)展，也是機(jī)電一體化的發(fā)展趨勢(shì)之一，在這樣的導(dǎo)向下，未來(lái)的機(jī)電一體化可以動(dòng)態(tài)化的實(shí)現(xiàn)平臺(tái)操作，各個(gè)環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)資源共享，這將成為促進(jìn)生產(chǎn)效率進(jìn)一步提高的重要舉措。
1.4環(huán)?；瘷C(jī)電一體化未來(lái)發(fā)展同樣需要將環(huán)境保護(hù)考慮進(jìn)去，這是建設(shè)環(huán)境友好型社會(huì)的重要內(nèi)容，也是企業(yè)責(zé)任的具體表現(xiàn)。對(duì)于機(jī)械行業(yè)來(lái)講，如何保證在機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用的同時(shí)，避免產(chǎn)生生態(tài)污染，增強(qiáng)其循環(huán)利用效率，是很值得我們?nèi)ゲ粩嗵轿龅膯?wèn)題，這也是決定機(jī)電一體化實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵性問(wèn)題。
1.5整體化現(xiàn)階段機(jī)電一體化技術(shù)運(yùn)用與工程機(jī)械領(lǐng)域，還不是很充分，僅僅在部分環(huán)節(jié)有著比較廣泛的應(yīng)用，要想真正實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化在工程機(jī)械方面的效能，還需要從多個(gè)角度去開(kāi)展研究和探索，構(gòu)建工程機(jī)械體系，使得工程操作質(zhì)量和效益得以提高。由此，整體化發(fā)展，也將是機(jī)電一體化技術(shù)在工程機(jī)械領(lǐng)域方面的發(fā)展趨勢(shì)之一。
2機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用措施分析
當(dāng)前，石油機(jī)械工程所涉及到的行業(yè)領(lǐng)域是非常多元且復(fù)雜的，無(wú)論是在海洋環(huán)境還是在陸地環(huán)境下，無(wú)論是地面工作區(qū)域還是地下工作區(qū)域，無(wú)論是精密性儀器還是大型機(jī)械設(shè)備，都需要通過(guò)應(yīng)用機(jī)電一體化技術(shù)的方式達(dá)到提高機(jī)械設(shè)備綜合運(yùn)行性能的目的。同時(shí)，石油機(jī)械工程建設(shè)運(yùn)行中潛在著非常多的危險(xiǎn)性因素，再加上能源消耗量較大，勞動(dòng)效率較低，因此必須通過(guò)應(yīng)用機(jī)電一體化技術(shù)的方式，對(duì)傳統(tǒng)意義上的機(jī)械設(shè)備進(jìn)行改造升級(jí)，以促進(jìn)其整體運(yùn)行水平的提升。在這一過(guò)程當(dāng)中，要求關(guān)注以下幾個(gè)方面的問(wèn)題:第一，需要工作人員正確認(rèn)識(shí)到石油化工工程中對(duì)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行機(jī)電一體化改造的重要意義:在石油化工領(lǐng)域中實(shí)施機(jī)電一體化技術(shù)能夠促進(jìn)相關(guān)機(jī)械設(shè)備性能的改變，實(shí)現(xiàn)對(duì)組成系統(tǒng)的擴(kuò)展，包括計(jì)算機(jī)，動(dòng)力系統(tǒng)，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)，以及傳感器這五個(gè)方面的。以達(dá)到優(yōu)化設(shè)備整體運(yùn)行效率的目的;第二，需要對(duì)機(jī)電一體化的發(fā)展動(dòng)向進(jìn)行及時(shí)了解與關(guān)注:石油化工領(lǐng)域中相關(guān)工作人員需要及時(shí)對(duì)機(jī)電一體化技術(shù)的國(guó)內(nèi)外發(fā)展情況進(jìn)行分析與了解，對(duì)相關(guān)資料進(jìn)行收集，以分析業(yè)內(nèi)機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展水平與趨勢(shì)，根據(jù)實(shí)際情況，引入國(guó)外先進(jìn)的技術(shù)或成熟的經(jīng)驗(yàn);第三，需要做好對(duì)機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用的調(diào)查研究工作:對(duì)于石油化工工程而言，機(jī)械設(shè)備作業(yè)多需要在野外環(huán)境下開(kāi)展。由于野外環(huán)境的變化性因素眾多，再加上石油機(jī)械的工藝過(guò)程比較復(fù)雜，因此此類機(jī)械往往精度要求較低。這就需要工作人員深入分析并統(tǒng)計(jì)石油機(jī)械行業(yè)存在的薄弱之處以及優(yōu)勢(shì)所在，充分了解矛盾最為突出的產(chǎn)品，將其作為機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用的最主要產(chǎn)品;第四，需要做好對(duì)機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用的可行性規(guī)劃工作:以石油化工工程為立足點(diǎn)，對(duì)機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用問(wèn)題的研究與分析，能夠使機(jī)電部門(mén)，儀表部門(mén)，以及電子部門(mén)等協(xié)調(diào)一致發(fā)展。為了能夠促進(jìn)機(jī)電一體化技術(shù)的快速發(fā)展，必須選擇普及率較高且成本較低的機(jī)電一體化產(chǎn)品作為切入點(diǎn)，從而分階段分步驟的改造現(xiàn)有設(shè)備;第五，需要進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)石油化工工程中機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用的可行性:結(jié)合已有的實(shí)踐工作經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，為了促進(jìn)機(jī)電一體化技術(shù)的高速發(fā)展，關(guān)鍵在于遵循試點(diǎn)推廣的基本思路，緊緊扣住機(jī)電一體化技術(shù)的這一中心問(wèn)題，以促進(jìn)其經(jīng)濟(jì)效果的良性發(fā)揮。結(jié)合當(dāng)前本領(lǐng)域的發(fā)展現(xiàn)狀來(lái)看，認(rèn)為機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用可以從長(zhǎng)距離輸油管線自動(dòng)化管理，石油化工設(shè)備，鉆井作業(yè)設(shè)備，轉(zhuǎn)油站設(shè)備，泵站設(shè)備等角度入手，配合研究相應(yīng)的程序控制方案，以促進(jìn)其一體化技術(shù)的長(zhǎng)效發(fā)展。
2.機(jī)電一體化在工程機(jī)械中的應(yīng)用措施
2.1機(jī)電一體化技術(shù)在機(jī)床的應(yīng)用我國(guó)數(shù)控機(jī)床一般使用Z80-CPU軟件實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化，這是因?yàn)閆80-CPU系統(tǒng)開(kāi)發(fā)較為簡(jiǎn)單，且配套的芯片具有普遍性和廉價(jià)性，因此在機(jī)電一體化技術(shù)上具有額可靠性和通用性。由于我國(guó)的數(shù)控機(jī)床是按照坐標(biāo)軸進(jìn)行工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)的，因此一般需要采用插補(bǔ)功能實(shí)現(xiàn)連續(xù)控制的目的。其中滾珠絲杠具有摩擦損失小、傳動(dòng)效率高的優(yōu)勢(shì)可以有效消除低速爬行的現(xiàn)象，因此在數(shù)控機(jī)床的執(zhí)行機(jī)構(gòu)傳動(dòng)方式可以使用該種傳動(dòng)方式。它具有耐磨性好，摩擦系數(shù)小，可消除低速運(yùn)動(dòng)的爬行現(xiàn)象，同時(shí)它的抗撕傷能力強(qiáng)、以及成本低等優(yōu)點(diǎn)。
2.2監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用機(jī)電一體化技術(shù)在工程機(jī)械加裝電子監(jiān)控和故障診治以及自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)可以對(duì)工程機(jī)械的各種裝置如傳動(dòng)系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、發(fā)動(dòng)機(jī)以及制動(dòng)系統(tǒng)等進(jìn)行綜合的全方位的監(jiān)控。監(jiān)控系統(tǒng)在工程機(jī)械運(yùn)行過(guò)程中如果發(fā)現(xiàn)異常，能夠自動(dòng)找出機(jī)械出現(xiàn)故障的部位，并發(fā)出警報(bào)，提醒工作人員注意。因此機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用不僅提高了工程機(jī)械的工作效率，而且改善了操作人員的工作環(huán)境，降低了工程機(jī)械故障維修的費(fèi)用，縮減了停機(jī)維修的時(shí)間，對(duì)延長(zhǎng)機(jī)械使用壽命和提高機(jī)械經(jīng)濟(jì)效益具有重要的作用。
2.3對(duì)柴機(jī)的控制借助機(jī)電一體化技術(shù)的電子油門(mén)控制系統(tǒng)，對(duì)柴油機(jī)安裝電子調(diào)速器和升溫控制自動(dòng)系統(tǒng)可以提高對(duì)柴油機(jī)控制的便捷性。
2.4降低工程機(jī)械功耗，促進(jìn)生產(chǎn)效率的提高一般的工程機(jī)械使用時(shí)功耗較高，但是生產(chǎn)效率確較低，例如傳統(tǒng)的液壓挖掘機(jī)不僅功耗較高，能量利用率不到30%，而且生產(chǎn)率較低。但是應(yīng)用了機(jī)電一體化技術(shù)的工程機(jī)械利用先進(jìn)的電子控制系統(tǒng)使機(jī)械的功耗大大降低，生產(chǎn)率明顯提高，例如采用了卡特電子系統(tǒng)的液壓挖掘機(jī)，功率利用率明顯提高，從而使機(jī)器的生產(chǎn)率大大增加。又如將機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用于柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，由于電子調(diào)速器等的應(yīng)用，使柴油發(fā)動(dòng)機(jī)可以根據(jù)不同的工況選擇不同的工作模式，降低了柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的功耗，增加了柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的工作效率。
2.5提高產(chǎn)品質(zhì)量機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用于工程機(jī)械中，借助電子系統(tǒng)的精密控制系統(tǒng)，可以提高工程機(jī)械工作的精密程度，提高產(chǎn)品質(zhì)量，促進(jìn)良品率的提高。一般的機(jī)床在加工產(chǎn)品時(shí)是操作人員依據(jù)自身的操作經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)進(jìn)行操作的，這造成的機(jī)床生產(chǎn)的良品較低。實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的機(jī)床在進(jìn)行產(chǎn)品加工時(shí)依賴于電子系統(tǒng)的控制，因此精確度較高，同時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)可以及時(shí)對(duì)機(jī)床操作進(jìn)行調(diào)整，確保良品率的提高。我國(guó)較為先進(jìn)的數(shù)控金切機(jī)床已經(jīng)可以進(jìn)行精度為0.001毫米的作業(yè)加工，這是單純的依靠人工操作的機(jī)床難以做到的。
一、機(jī)械自動(dòng)化及其特點(diǎn)
所謂機(jī)械自動(dòng)化就是在機(jī)械制造業(yè)中使用自動(dòng)化技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)加工對(duì)象的連續(xù)自動(dòng)生產(chǎn)，通過(guò)優(yōu)化有效的自動(dòng)化生產(chǎn)過(guò)程加快生產(chǎn)投入原料的交工流轉(zhuǎn)速度。機(jī)械自動(dòng)化的應(yīng)用是機(jī)械制造技術(shù)革新和升級(jí)、進(jìn)步的重要手段，也是機(jī)械制造業(yè)發(fā)展的重要方向。其發(fā)展水平的高低對(duì)于機(jī)械制造業(yè)及社會(huì)生產(chǎn)各部門(mén)都有著重要的影響。
機(jī)械自動(dòng)化的特點(diǎn)主要體現(xiàn)為：首先它是一種面向未來(lái)的技術(shù)，有著明確的發(fā)展范疇；其次，機(jī)械自動(dòng)化是一種應(yīng)用技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)制造業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的綜合提高，并且對(duì)于生產(chǎn)工藝的改進(jìn)及企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的增強(qiáng)有著重要的影響；再次，機(jī)械自動(dòng)化的應(yīng)用有利于生產(chǎn)過(guò)程安全的提高以及生產(chǎn)效率及產(chǎn)品質(zhì)量水平的提高等，并且有利于減少生產(chǎn)過(guò)程中的損耗，降低企業(yè)生產(chǎn)成本。
二、機(jī)械自動(dòng)化的發(fā)展方向
隨著經(jīng)濟(jì)技術(shù)的發(fā)展及各領(lǐng)域的不斷延伸不同技術(shù)的結(jié)合成為一種發(fā)展的趨勢(shì)，微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)和軟件技術(shù)等與機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)向結(jié)合為其發(fā)展提供了新的方向。自動(dòng)化的發(fā)展方向主要有光機(jī)電化、柔性化、智能化、信息化等。
光機(jī)電化的發(fā)展就是在機(jī)械自動(dòng)化中引入光學(xué)相關(guān)技術(shù)，利用光學(xué)技術(shù)的特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械自動(dòng)化傳感系統(tǒng)、能源系統(tǒng)以及信息處理系統(tǒng)等的改進(jìn)。光學(xué)技術(shù)與機(jī)械自動(dòng)化的結(jié)合能夠相對(duì)簡(jiǎn)化機(jī)械結(jié)構(gòu)，使其操作方式更加靈活，提高自動(dòng)化控制水平。
所謂柔性化的發(fā)展方向是針對(duì)加工對(duì)象而言的，即可以在某一范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)加工零件種類的變化。這種柔性的自動(dòng)化可以通過(guò)一定的軟件來(lái)控制機(jī)床，在加工對(duì)象類型需要變化時(shí)通過(guò)軟件的改變和必要工夾具的改變即可實(shí)現(xiàn)而無(wú)需調(diào)整機(jī)床或者設(shè)備。這種柔性自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展對(duì)于生產(chǎn)多樣性的要求以及生產(chǎn)效率的提高有著重要的意義。
智能化是一個(gè)大的技術(shù)發(fā)展方向，它的應(yīng)用能夠有效的將人力從繁重的工作中解放出來(lái)，同時(shí)也能夠提高機(jī)械運(yùn)用的效果，能夠更高些的解決一些問(wèn)題。人工智能的發(fā)展是人的肢體及感官等的延伸，將其應(yīng)用到機(jī)械自動(dòng)化中能夠提高機(jī)械自動(dòng)化應(yīng)用的領(lǐng)域和使用水平，促進(jìn)機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展。
信息化則是與計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展以及經(jīng)濟(jì)全球化有著密切的聯(lián)系。全球化使得世界各國(guó)見(jiàn)的經(jīng)濟(jì)交流和貿(mào)易往來(lái)更加頻繁，同時(shí)它有帶動(dòng)了信息化的發(fā)展，兩者對(duì)于企業(yè)的發(fā)展和競(jìng)爭(zhēng)力的增強(qiáng)都有著重要的影響。機(jī)械自動(dòng)化信息化發(fā)展的方向是其技術(shù)改進(jìn)的要求，也是其適應(yīng)國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)的一種必然選擇。
此外，機(jī)械自動(dòng)化的發(fā)展還會(huì)更多的關(guān)注環(huán)保及資源節(jié)約等領(lǐng)域的要求，會(huì)在其技術(shù)創(chuàng)新中融入綠色發(fā)展理念，從而降低機(jī)械制造業(yè)的資源和能源消耗，從而降低其生產(chǎn)的環(huán)境成本，實(shí)現(xiàn)工業(yè)與環(huán)境的和諧發(fā)展。
三、我國(guó)機(jī)械自動(dòng)化發(fā)展所應(yīng)注意的問(wèn)題
機(jī)械自動(dòng)化的發(fā)展要符合國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)的要求也要立足本國(guó)的實(shí)際，對(duì)我國(guó)而言，要看到大的發(fā)展方向也要看到我國(guó)機(jī)械自動(dòng)化發(fā)展的現(xiàn)有水平和發(fā)展階段，在充分認(rèn)識(shí)國(guó)情的基礎(chǔ)上制定合理的發(fā)展戰(zhàn)略。具體而言，我國(guó)機(jī)械自動(dòng)化的發(fā)展要注意一下幾個(gè)方面的問(wèn)題：
第一，從我國(guó)機(jī)械自動(dòng)化發(fā)展的實(shí)際出發(fā)來(lái)推動(dòng)其發(fā)展。技術(shù)發(fā)展的最終目的在于其應(yīng)用，因此技術(shù)也應(yīng)該將企業(yè)的生產(chǎn)和技術(shù)需求作為其發(fā)展的指導(dǎo)。我國(guó)機(jī)械自動(dòng)化的發(fā)展要結(jié)合我國(guó)的實(shí)際情況，從企業(yè)生產(chǎn)的技術(shù)需求出發(fā)，保證其發(fā)展的實(shí)用性，從而實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益的最大化。全球化背景下，機(jī)械自動(dòng)化的發(fā)展要符合國(guó)際市場(chǎng)及競(jìng)爭(zhēng)的需求又要國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的情況，將國(guó)內(nèi)外影響因素充分考慮的前提下制定合理的發(fā)展方案，將自動(dòng)化技術(shù)與信息技術(shù)等結(jié)合，促進(jìn)機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)的不斷發(fā)展。
第二，機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展要關(guān)注成本與收益的問(wèn)題。低成本的機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)在我國(guó)有著加大的使用空間，較低的成本投入和較快的收益回報(bào)以及相對(duì)較高的自動(dòng)化水平能夠更好的滿足企業(yè)發(fā)展的需求。對(duì)于我國(guó)的機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)而言，要滿足該種要求便要將其與計(jì)算機(jī)和信息網(wǎng)絡(luò)向結(jié)合，提高其信息化水平。而這種信息化的發(fā)展需要企業(yè)建立相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)，保證生產(chǎn)線的調(diào)度和供應(yīng)鏈等網(wǎng)絡(luò)建設(shè)完成，而這又將有利于推動(dòng)不同企業(yè)間的合作，能夠形成一種協(xié)作效益和小規(guī)模的集團(tuán)效益。
第三，注重機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)的配套發(fā)展。將自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用于機(jī)械領(lǐng)域應(yīng)該在對(duì)生產(chǎn)物流及人工等因素充分研究的基礎(chǔ)上，通過(guò)機(jī)械技術(shù)、微電子以及計(jì)算機(jī)等技術(shù)的綜合應(yīng)用來(lái)實(shí)現(xiàn)。因此，機(jī)械自動(dòng)化的發(fā)展不是孤立的，與其相關(guān)的微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步都會(huì)對(duì)自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展水平及應(yīng)用范圍產(chǎn)生影響。在機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展的過(guò)程中應(yīng)該關(guān)注其生產(chǎn)線中所涉及的相關(guān)計(jì)算機(jī)的應(yīng)用以及信息系統(tǒng)和自動(dòng)化控制系統(tǒng)等協(xié)調(diào)運(yùn)作所需的技術(shù)，從技術(shù)基礎(chǔ)入手，理清該種技術(shù)之間的契合關(guān)系，形成技術(shù)發(fā)展的整體，在主體技術(shù)發(fā)展的同時(shí)也注重其他相關(guān)技術(shù)的額發(fā)展，以保證自動(dòng)化的作用得到充分發(fā)揮。
第四，關(guān)注國(guó)際技術(shù)發(fā)展方向。全球化和信息化背景下任何國(guó)家經(jīng)濟(jì)和技術(shù)的發(fā)展都不是孤立的，都會(huì)收到國(guó)際同種技術(shù)發(fā)展的影響。對(duì)于我國(guó)機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)而言，在立足國(guó)情發(fā)展到的同時(shí)也要時(shí)刻關(guān)注該技術(shù)領(lǐng)域的國(guó)際發(fā)展水平和方向，及時(shí)的借鑒國(guó)際先進(jìn)技術(shù)來(lái)改進(jìn)和完善我國(guó)現(xiàn)有技術(shù)。著眼于自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展的新方向，引進(jìn)新的技術(shù)發(fā)展理念和方法，對(duì)于數(shù)字化、柔性化、智能化的發(fā)展方向，將計(jì)算機(jī)技術(shù)與自動(dòng)化技術(shù)有機(jī)結(jié)合，并且完善我國(guó)現(xiàn)行機(jī)械生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，為自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。
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我國(guó)西部大開(kāi)發(fā)戰(zhàn)略的實(shí)施使世界上有實(shí)力的壓實(shí)設(shè)備公司看好國(guó)內(nèi)大市場(chǎng)，給國(guó)內(nèi)同行帶來(lái)了機(jī)遇和挑戰(zhàn)。免費(fèi)論文，機(jī)電液一體化。。美國(guó)英格索蘭公司在無(wú)錫建廠、美國(guó)卡特被勒公司在徐州建廠，3－5年內(nèi)國(guó)外產(chǎn)品或獨(dú)資公司生產(chǎn)的壓實(shí)機(jī)械產(chǎn)品會(huì)占 30％以上，外資企業(yè)不僅引人硬件技術(shù)，還引進(jìn)了軟件技術(shù)和管理技術(shù)。眾所周知，高科技帶來(lái)高利潤(rùn)，機(jī)械產(chǎn)品的升級(jí)換代是市場(chǎng)選擇企業(yè)的根本。免費(fèi)論文，機(jī)電液一體化。。
1國(guó)外壓路機(jī)機(jī)電液一體化技術(shù)的發(fā)展
1.1德國(guó) BOMAG公司的自動(dòng)壓實(shí)控制系統(tǒng)
新型智能可變振幅的Variomatic振動(dòng)壓路機(jī)以兩個(gè)相對(duì)旋轉(zhuǎn)的偏心軸來(lái)振動(dòng)壓實(shí)輪，雙軸布置使振動(dòng)力的大小和方向可根據(jù)輪子在被壓物料上振動(dòng)加速度的變化，通過(guò)液壓系統(tǒng)修正兩軸之間的角度，用電子控制自動(dòng)地完成從垂直到水平方向的無(wú)級(jí)變化，而裝在輪上的加速度表則連續(xù)不斷地反映物料硬度隨壓實(shí)進(jìn)程的變化。免費(fèi)論文，機(jī)電液一體化。。從加速度表上測(cè)得的數(shù)據(jù)被輸送到壓路機(jī)上的計(jì)算機(jī)里，并可存人軟、硬盤(pán)中，計(jì)算機(jī)可將這些數(shù)據(jù)與預(yù)先存儲(chǔ)在機(jī)內(nèi)的數(shù)據(jù)（大量壓路機(jī)在長(zhǎng)期改進(jìn)過(guò)程中累積起來(lái)的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)）相比較。當(dāng)結(jié)果達(dá)到預(yù)定值時(shí)計(jì)算機(jī)發(fā)出指令，通過(guò)改變兩根軸的相對(duì)角度來(lái)改變振動(dòng)方向和有效振幅，對(duì)壓實(shí)力進(jìn)行優(yōu)化，既簡(jiǎn)化司機(jī)操作又改善壓實(shí)均勻度。
1.2適壓 Superpaye超級(jí)路面的壓買(mǎi)系統(tǒng)
根據(jù) Superpaye超級(jí)路面技術(shù)規(guī)定要使用粗顆粒骨料和低含量瀝青，在減少環(huán)境污染的同時(shí)增強(qiáng)路面承載力，工藝要求為躲過(guò)“溫度敏感區(qū)”而進(jìn)行高溫壓實(shí)。 Hamm公司的IQ2系統(tǒng)不但記錄和顯示壓實(shí)狀況，還可自動(dòng)調(diào)校振頻、振幅和行駛速度，在最短時(shí)間內(nèi)達(dá)到最理想的壓實(shí)效果。
1.3用電子技術(shù)實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)控
在關(guān)鍵部位設(shè)置傳感器對(duì)壓路機(jī)上的發(fā)動(dòng)機(jī)燃油。冷卻、、充電系統(tǒng)及行走、振動(dòng)。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)等的溫度、壓力、流量諸參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控；借助看門(mén)狗電路和電腦監(jiān)控分析進(jìn)行異常報(bào)警；利用微電腦控制器對(duì)整機(jī)上的開(kāi)關(guān)、繼電器、電磁閥進(jìn)行檢測(cè)、診斷并分析出故障代碼，維修人員利用監(jiān)控器讀取故障碼，便于快速排除故障。
1.4以機(jī)電液一體化技術(shù)為界面的新功能開(kāi)發(fā)
國(guó)外廣泛利用該技術(shù)建立了自動(dòng)駕駛作業(yè)系統(tǒng)；德國(guó)寶馬公司推出自動(dòng)滑轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)，壓路機(jī)可爬68％的陡坡；通過(guò)操作顯示燈、提示燈和電器開(kāi)關(guān)互鎖來(lái)防止誤操作；通過(guò)操作座椅上的開(kāi)關(guān)在壓路機(jī)行駛過(guò)程中進(jìn)行牽引與行駛液壓回路的轉(zhuǎn)換。
2國(guó)內(nèi)壓路機(jī)機(jī)電液一體化技術(shù)現(xiàn)狀
國(guó)內(nèi)壓路機(jī)廠家在這方面也有了一定的進(jìn)展，如湖南江麓機(jī)械廠開(kāi)發(fā)的W1102DZ振動(dòng)壓路機(jī)具有自動(dòng)駕駛作業(yè)系統(tǒng)，許多壓路機(jī)也都設(shè)置了聲光報(bào)警系統(tǒng)。盡管對(duì)關(guān)鍵參數(shù)實(shí)施了監(jiān)控，而且控制方式獨(dú)特、自成體系，安裝維護(hù)簡(jiǎn)單直觀，抗干擾能力強(qiáng)，但由于線束多，各功能單元之間的復(fù)合控制難以實(shí)現(xiàn)，傳感器資源不能充分利用。隨著監(jiān)控信息量的加大，警報(bào)燈、儀表布置困難，其它自動(dòng)控制的功能擴(kuò)充困難。
3主要技術(shù)問(wèn)題和解決方法
國(guó)產(chǎn)壓路機(jī)存在著可靠性、耐用度差，監(jiān)測(cè)手段落后的問(wèn)題，作業(yè)質(zhì)量受人為因素影響大，壓實(shí)控制技術(shù)智能化程度低，操作舒適性差，當(dāng)前筑路機(jī)械技術(shù)難點(diǎn)集中在控制與操縱系統(tǒng)的改進(jìn)上。
我們可以通過(guò)引人具有良好控制性能和信息處理能力的電子技術(shù)、傳感器技術(shù)和電液傳感技術(shù)，從機(jī)械和液壓兩個(gè)方面來(lái)解決其控制問(wèn)題。在傳統(tǒng)的負(fù)荷傳感和極限功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)中引進(jìn)電子傳感元件和執(zhí)行回路，使液壓系統(tǒng)的調(diào)節(jié)品質(zhì)和功能得到顯著改善。即把系統(tǒng)的邏輯功能由電子裝置承擔(dān)；把能量轉(zhuǎn)換、功率流切換和主系統(tǒng)過(guò)載保護(hù)（安全閥）由液壓、氣動(dòng)裝置承擔(dān)；通過(guò)引人比例閥。PLC可編程控制和數(shù)據(jù)總線技術(shù)以及采用廉價(jià)而可靠的高速電磁闊而構(gòu)成低成本的閉環(huán)控制系統(tǒng)；同時(shí)依靠電子元件反饋相應(yīng)的參數(shù)值，建立完善的在線狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷分析功能。免費(fèi)論文，機(jī)電液一體化。。
4目前應(yīng)抓的工作
機(jī)電液一體化技術(shù)的推廣應(yīng)用首先要解決觀念更新問(wèn)題，過(guò)分強(qiáng)調(diào)低成本競(jìng)爭(zhēng)會(huì)把企業(yè)帶人死胡同。誠(chéng)然機(jī)械產(chǎn)品元件越少其可靠性會(huì)越高，但這種可靠性喪失了產(chǎn)品的多功能開(kāi)發(fā)。國(guó)外正是看到了故障的必然性才會(huì)借助機(jī)電液一體化技術(shù)來(lái)防止故障、迅速發(fā)現(xiàn)并解決故障，同時(shí)也正是由于電子元件質(zhì)優(yōu)價(jià)廉，才使該項(xiàng)技術(shù)得到了最充分的利用和開(kāi)發(fā)。免費(fèi)論文，機(jī)電液一體化。。
其次要合理利用該技術(shù)則離不了引進(jìn)、吸收和開(kāi)發(fā)。如英格索蘭、卡特彼勒兩公司選用配置瑞土專業(yè)電子儀器制造商Geodynamik公司開(kāi)發(fā)的計(jì)算機(jī)軟件和控制系統(tǒng)，用于連續(xù)壓實(shí)控制（CCC）的壓實(shí)數(shù)據(jù)系統(tǒng)（CDS）以及用于處理CCC的PC軟件程序。對(duì)于這些無(wú)力開(kāi)發(fā)的技術(shù)要用有限的資金去引進(jìn)，在消化和吸收之后國(guó)內(nèi)科研部門(mén)應(yīng)聯(lián)合進(jìn)行技術(shù)開(kāi)發(fā)，利益共享。
成熟技術(shù)可以直接嫁接。目前國(guó)內(nèi)全液壓壓路機(jī)廣泛采用進(jìn)日的發(fā)動(dòng)機(jī)、行走和振動(dòng)泵及馬達(dá)。國(guó)內(nèi)合資和獨(dú)資公司生產(chǎn)的挖掘機(jī)，其發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、停車等自動(dòng)控制，而廣泛采用的液壓泵（如美國(guó)薩奧90系列泵）本身配有轉(zhuǎn)速、壓力等傳感器接口。免費(fèi)論文，機(jī)電液一體化。。薩奧為德國(guó)寶馬公司H型振動(dòng)壓路機(jī)配備的自動(dòng)滑轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)，其爬坡能力高達(dá)68％。德國(guó)力土樂(lè)公司提供相應(yīng)的可編程控制器，它不像大型礦用設(shè)備復(fù)雜且響應(yīng)慢。這些都可以通過(guò)借船出海，作為協(xié)作配套廠家可直接利用該項(xiàng)技術(shù)。
5結(jié)束語(yǔ)
隨著科技的發(fā)展和用戶需求的日趨主題化、個(gè)性化和多樣化，產(chǎn)品技術(shù)含量的高低和功能的多樣性直接影響著企業(yè)的利潤(rùn)和生存?？鐕?guó)公司為降低成本，實(shí)施制造本地化及采購(gòu)全球化戰(zhàn)略，使制造業(yè)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈。為此企業(yè)應(yīng)充分利用以計(jì)算機(jī)。數(shù)控技術(shù)為代表的電子技術(shù)，提高機(jī)械產(chǎn)品的智能化水平，占領(lǐng)市場(chǎng)，讓用戶滿意。
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《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)》是一門(mén)面向機(jī)械設(shè)計(jì)制造類專業(yè)所開(kāi)設(shè)的專業(yè)綜合特色課程，是集機(jī)械、電子等基礎(chǔ)課程知識(shí)為一體的綜合性專業(yè)課程，課程在學(xué)生所學(xué)專業(yè)課的基礎(chǔ)上，從機(jī)械電子結(jié)合的角度介紹機(jī)電一體化的主要研究?jī)?nèi)容及應(yīng)用領(lǐng)域，并結(jié)合機(jī)電一體化典型設(shè)備，講述相關(guān)系統(tǒng)產(chǎn)品的組成原理及工作過(guò)程，闡明機(jī)電一體化技術(shù)原理。課程具有較強(qiáng)的實(shí)踐性特征，因此，要求學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中既重視和掌握基本概念、基本原理和基本方法，又重視相關(guān)理論的應(yīng)用，加強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié)的學(xué)習(xí)和運(yùn)用[1-2]。針對(duì)該課程以上特點(diǎn)，如何開(kāi)展課程的考核成為課程教學(xué)改革的關(guān)鍵，本文在綜合分析課程特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，論述了現(xiàn)有考核方式的特點(diǎn)，分析探討了不同考核方式優(yōu)缺點(diǎn)，提出課程考核方式改革的思路，為高校機(jī)械設(shè)計(jì)制造類專業(yè)《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)》課程教學(xué)改革提供一定參考。
1.《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)》課程特點(diǎn)
《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)》課程作為機(jī)械技術(shù)與微電子技術(shù)的新興交叉學(xué)科，在機(jī)制專業(yè)課程體系中占據(jù)重要地位，融合了機(jī)械技術(shù)、電子技術(shù)、信息技術(shù)等多種學(xué)科，將機(jī)械技術(shù)、檢測(cè)傳感技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)、信息處理技術(shù)、系統(tǒng)總體技術(shù)等多種技術(shù)融于一體，體現(xiàn)了“以機(jī)為主、以電為用、機(jī)電有機(jī)結(jié)合”的原則，具有綜合性和應(yīng)用性強(qiáng)的突出特點(diǎn)，課程對(duì)培養(yǎng)學(xué)生機(jī)電一體化設(shè)計(jì)能力具有重要作用。
課程在學(xué)生所學(xué)專業(yè)課的基礎(chǔ)上，從機(jī)械電子結(jié)合的角度介紹機(jī)電一體化的主要研究?jī)?nèi)容及應(yīng)用領(lǐng)域，結(jié)合機(jī)電一體化典型設(shè)備，講述相關(guān)系統(tǒng)產(chǎn)品的組成原理及工作過(guò)程，使學(xué)生了解機(jī)電一體化的組成及發(fā)展方向，掌握典型機(jī)電一體化系統(tǒng)及產(chǎn)品的基本工作原理，了解有關(guān)機(jī)電一體化儀器、設(shè)備的應(yīng)用。通過(guò)該課程的學(xué)習(xí)，以期達(dá)到課程教學(xué)目標(biāo)，即通過(guò)相關(guān)學(xué)科知識(shí)的學(xué)習(xí)和掌握，促進(jìn)學(xué)生系統(tǒng)了解機(jī)電技術(shù)學(xué)科知識(shí)，掌握機(jī)電一體化產(chǎn)品系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，提高學(xué)生“機(jī)電有機(jī)結(jié)合”的實(shí)際應(yīng)用能力[3-4]。
2.當(dāng)前主要的考核方式及其特點(diǎn)
2.1試卷考試。
試卷考試主要通過(guò)期末考試評(píng)估學(xué)生對(duì)專業(yè)知識(shí)的掌握情況，主要有開(kāi)卷考試、閉卷考試及半開(kāi)卷考試等形式。試卷考試一定程度上反映了學(xué)生對(duì)于機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)水平，但是，學(xué)生突擊背復(fù)習(xí)題應(yīng)付考試現(xiàn)象較為普遍，而且結(jié)合《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)》實(shí)踐性、應(yīng)用性強(qiáng)的課程特點(diǎn)，單純采用試卷考試很難實(shí)現(xiàn)課程“提升學(xué)生機(jī)電有機(jī)結(jié)合的實(shí)際應(yīng)用能力”的教學(xué)目標(biāo)，而且課程考試一般在結(jié)課后一次性完成，無(wú)法完全反映學(xué)生對(duì)于課程的整體學(xué)習(xí)效果，缺乏對(duì)于課程的過(guò)程管理。
2.2平時(shí)成績(jī)與試卷考試相結(jié)合。
針對(duì)試卷考試存在的過(guò)程監(jiān)控不足等弊端，許多院校在考核過(guò)程中引入平時(shí)成績(jī)考核環(huán)節(jié)，平時(shí)成績(jī)主要由期中考試測(cè)驗(yàn)、出勤、平時(shí)作業(yè)等組成，一般權(quán)重在20―40%。課程總評(píng)成績(jī)最終由平時(shí)成績(jī)和期末成績(jī)兩部分組成，期末成績(jī)?yōu)樵嚲沓煽?jī)。該種方式對(duì)課程的過(guò)程管理進(jìn)行了監(jiān)控，提高了學(xué)生平時(shí)學(xué)習(xí)的積極性，有助于學(xué)生在課堂上認(rèn)真學(xué)習(xí)、積極思考，課下認(rèn)真完成作業(yè)，但是該種考核方式對(duì)于課程考核權(quán)重及平時(shí)考核項(xiàng)目的設(shè)置要求較高，教師需對(duì)平時(shí)作業(yè)的布置、創(chuàng)新類實(shí)踐項(xiàng)目設(shè)置等平時(shí)考核環(huán)節(jié)進(jìn)行較好的把握。
2.3結(jié)課論文。
結(jié)課論文通過(guò)學(xué)生在課程結(jié)束后提交結(jié)課論文的方式完成課程考核，結(jié)課論文考核方式有助于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新和初步的科研能力，有助于培養(yǎng)學(xué)生查閱文獻(xiàn)的能力，對(duì)于課程論文，一般要求選題結(jié)合機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面的內(nèi)容，原則上一人一題。
結(jié)課論文考核方式一定程度上調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性，但是在實(shí)施過(guò)程中，針對(duì)《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)》實(shí)踐性、應(yīng)用性強(qiáng)的課程特點(diǎn)，要求學(xué)生在結(jié)課后期較短時(shí)間內(nèi)完成質(zhì)量較高的課程結(jié)課論文難度較大，易出現(xiàn)論文分析膚淺、運(yùn)用課程理論知識(shí)點(diǎn)不足等問(wèn)題。
2.4基于CDIO的“機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)”考核方式[5]。
基于傳統(tǒng)考核方式存在的問(wèn)題，相關(guān)人員提出CDIO考核方式，該方式以項(xiàng)目設(shè)計(jì)為導(dǎo)向，強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)評(píng)估方法和學(xué)習(xí)成果相結(jié)合。考核模式采取“4+3+1+2”考核方式。具體做法是：在考核前一個(gè)月左右給學(xué)生布置一批應(yīng)用性比較強(qiáng)的機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面的課題，學(xué)生在這段時(shí)間內(nèi)有針對(duì)性地查閱有關(guān)資料，編制程序框架，調(diào)試程序并進(jìn)行仿真，在考前一周，進(jìn)一步強(qiáng)化學(xué)生的上機(jī)調(diào)試能力，適當(dāng)縮小命題范圍，減小難易程度，突出重點(diǎn)，命題采用分類隨機(jī)抽簽的方法，學(xué)生在上機(jī)考核過(guò)程中，規(guī)定時(shí)間，一人一機(jī)，分組進(jìn)行，教師重點(diǎn)考核其對(duì)課程內(nèi)容的掌握及實(shí)踐技能，并進(jìn)行答辯。答辯時(shí)，教師針對(duì)考題進(jìn)行提問(wèn)，考核成績(jī)最終由平時(shí)、上機(jī)技能、答辯情況及調(diào)試結(jié)果綜合評(píng)定，從而考核學(xué)生對(duì)課題的準(zhǔn)備情況、理解程度及實(shí)踐技能。對(duì)于動(dòng)手能力較強(qiáng)的學(xué)生，鼓勵(lì)成立興趣小組，開(kāi)展科技創(chuàng)新活動(dòng)，明確職責(zé)，利用實(shí)驗(yàn)室的開(kāi)放，對(duì)自己的課題設(shè)計(jì)一個(gè)機(jī)電一體化系統(tǒng)實(shí)物模型，通過(guò)當(dāng)場(chǎng)演示，講解分析，教師注重過(guò)程考核，根據(jù)學(xué)生的分工、設(shè)計(jì)、演示情況和答辯情況綜合打分，得出本門(mén)課程成績(jī)。這種考核方式的優(yōu)點(diǎn)是引導(dǎo)學(xué)生平時(shí)注重學(xué)習(xí)，有的放矢，積極主動(dòng)地配合教師的日常教學(xué)活動(dòng)，上課互動(dòng)性好，能有效地激發(fā)學(xué)生上課學(xué)習(xí)的積極性，提高學(xué)習(xí)效率。
2.5采用職業(yè)技術(shù)資格考試來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)考試[6]。
職業(yè)資格證書(shū)是反映勞動(dòng)者具備某種職業(yè)所需要的專門(mén)知識(shí)和技能的證明，與學(xué)歷文憑不同，職業(yè)資格證書(shū)更多地反映了特定職業(yè)的實(shí)際工作標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，以及勞動(dòng)者從事這種職業(yè)所達(dá)到的實(shí)際能力水平。它是勞動(dòng)者求職、任職、開(kāi)業(yè)的資格憑證，是用人單位招聘、錄用勞動(dòng)者的主要依據(jù)，也是境外就業(yè)、對(duì)外勞務(wù)合作人員辦理技能水平公證的有效證件。
職業(yè)技術(shù)資格證書(shū)涉及知識(shí)、技能、能力和素質(zhì)等多個(gè)角度，并側(cè)重于技能、能力和素質(zhì)的提高。因此，在利用其取代傳統(tǒng)考試的同時(shí)，需對(duì)照人才培養(yǎng)目標(biāo)和課程教學(xué)目標(biāo)的要求，從認(rèn)知、操作技能與能力和職業(yè)素質(zhì)等方面，全面系統(tǒng)地考察其可行性，并將其作為選擇和確定結(jié)業(yè)考試內(nèi)容的依據(jù)。目前，可參照“數(shù)控中級(jí)工”、“維修電工”等工種中的一類或多類項(xiàng)目進(jìn)行考慮，學(xué)生通過(guò)取得相應(yīng)職業(yè)資格證書(shū)后申請(qǐng)課程免考的方式進(jìn)行。
3.課程考核方式改革思路
基于《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)》課程實(shí)踐性、應(yīng)用性強(qiáng)的課程特點(diǎn)，結(jié)合機(jī)械類專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)，考核過(guò)程中，可在充分論證的基礎(chǔ)上，將簡(jiǎn)單的一次性考試考核向多種形式并重的方式轉(zhuǎn)變，將理論考核向理論與實(shí)踐相結(jié)合方向轉(zhuǎn)變，將組織方式由學(xué)校組織向社會(huì)認(rèn)可的職業(yè)資格考試方式轉(zhuǎn)變，具體思路如下：
3.1豐富考試考核形式，強(qiáng)化其合理性。
為了提高考試考核的公平性與合理性，考試考核的形式不能僅僅局限于傳統(tǒng)方式[7]。考核過(guò)程中，合理引入平時(shí)成績(jī)考核，將現(xiàn)有的一次性考試考核轉(zhuǎn)變?yōu)槎啻慰己?，通過(guò)綜合課堂表現(xiàn)成績(jī)、隨堂測(cè)驗(yàn)成績(jī)、平時(shí)作業(yè)成績(jī)、實(shí)習(xí)成績(jī)等多方面的指標(biāo)決定最終的綜合考核成績(jī)，在此基礎(chǔ)上，確立合理的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，優(yōu)化評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，合理分配考核指標(biāo)權(quán)重，以期合理、公正地反映學(xué)生對(duì)于課程的學(xué)習(xí)效果。
3.2完善考核內(nèi)容，強(qiáng)化考核過(guò)程管理。
為了使課程考核能夠真實(shí)反映學(xué)生學(xué)校效果，課程組需在進(jìn)一步分析課程教學(xué)目標(biāo)的基礎(chǔ)上，完善課程考核內(nèi)容，形成理論考核與實(shí)踐考核試題庫(kù)，并結(jié)合機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展方向，及時(shí)更新完善考核內(nèi)容，根據(jù)實(shí)際及時(shí)修正考試內(nèi)容，提高考核內(nèi)容更新效率。在平時(shí)考核環(huán)節(jié)，需進(jìn)一步加強(qiáng)過(guò)程管理，完善平時(shí)考核方式方法，提高其可操作性。
3.3拓展考核組織方式，多渠道實(shí)現(xiàn)課程考核。
在考核組織方式上，突出國(guó)家職業(yè)資格鑒定考試，引入職業(yè)資格證書(shū)制度[8]，通過(guò)課程學(xué)習(xí)，在合理分析人才培養(yǎng)目標(biāo)及課程教學(xué)目標(biāo)的基礎(chǔ)上，確立適于課程考核要求的職業(yè)資格類別，建立與國(guó)家職業(yè)資格鑒定考試考核接軌的以職業(yè)綜合能力（職業(yè)技能）和職業(yè)素質(zhì)考核為主線、知識(shí)能力素質(zhì)全面全程考核的考試考核體系，實(shí)現(xiàn)課程的多方式考核，使學(xué)生在實(shí)現(xiàn)課程教學(xué)目標(biāo)的同時(shí)，達(dá)到國(guó)家職業(yè)資格考核要求，從而提高學(xué)生創(chuàng)新能力與應(yīng)用能力。
4.結(jié)語(yǔ)
本文在綜合分析《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)》課程特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，論述了現(xiàn)有考核方式的特點(diǎn)，提出了課程考核方式改革的思路，然而課程考核改革是一個(gè)長(zhǎng)期過(guò)程，要改變先前的考核模式，必須引導(dǎo)學(xué)生注重平時(shí)學(xué)習(xí)和技能訓(xùn)練，同時(shí)要求教師加強(qiáng)課程教學(xué)改革的研究，這對(duì)教師、對(duì)學(xué)生都將是一種挑戰(zhàn)。因此，要想切實(shí)做好《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)》課程考核方式改革，務(wù)必制定好長(zhǎng)期策略，注重積累，保障落實(shí)，只有這樣，才能建立科學(xué)、規(guī)范、合理的考核機(jī)制。
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近些年來(lái)，光機(jī)電一體化技術(shù)得到迅猛發(fā)展，在民用工業(yè)和軍事領(lǐng)域得到廣泛地應(yīng)用。因此，光機(jī)電一體化技術(shù)成為當(dāng)今機(jī)械工業(yè)技術(shù)發(fā)展的一個(gè)主要趨勢(shì)。
1.光機(jī)電一體化技術(shù)特征
光機(jī)電一體化系統(tǒng)主要由動(dòng)力、機(jī)構(gòu)、執(zhí)行器、計(jì)算機(jī)和傳感器五個(gè)部分組成，相互構(gòu)成一個(gè)功能完善的柔性自動(dòng)化系統(tǒng)。其中計(jì)算機(jī)軟硬件和傳感器是光機(jī)電一體化技術(shù)的重要組成要素。與傳統(tǒng)的機(jī)械產(chǎn)品比較，光機(jī)電一體化產(chǎn)品具有以下技術(shù)特征。
1.1體積小，重量輕，適應(yīng)性強(qiáng)，操作更方便
光機(jī)電一體化技術(shù)使得操作人員擺脫了以往必須按規(guī)定操作程序或節(jié)后頻繁緊張地進(jìn)行單調(diào)重復(fù)操作的工作方式，可以靈活方便地按需控制和改變生產(chǎn)操作程序，任何一臺(tái)光機(jī)電一體化裝置的動(dòng)作，可由預(yù)設(shè)的程序一步一步控制實(shí)現(xiàn)，甚至實(shí)現(xiàn)操作全自動(dòng)化和智能化。
1.2功能增加，精度大幅提高
光機(jī)電一體化系統(tǒng)包括以激光、電腦等現(xiàn)代技術(shù)集成開(kāi)發(fā)的自動(dòng)化、智能化機(jī)構(gòu)設(shè)備、儀器儀表和元器件。電子技術(shù)的采用使得包饋控制水平提高，運(yùn)算速度加快，通過(guò)電子自動(dòng)控制系統(tǒng)可精確按預(yù)設(shè)動(dòng)作，其自行診斷、校正、補(bǔ)償功能可減少誤差，達(dá)到靠單純機(jī)械方式所不能實(shí)現(xiàn)的工作精度。同時(shí)，由于機(jī)械傳動(dòng)部件減少，機(jī)械磨損及配合間隙等引起的誤差也大大減小。
1.3部分硬件實(shí)現(xiàn)軟件化，智能化程度提高
傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)備一般不具有自維修或自診斷功能。光機(jī)電一體化技術(shù)使得電子裝置能按照人的意圖進(jìn)行自動(dòng)控制、自動(dòng)檢測(cè)、信息采集及處理、調(diào)節(jié)、修正、補(bǔ)償、自診斷、自動(dòng)保護(hù)直至自動(dòng)記錄、顯示、打印工作結(jié)果。通過(guò)改變程序，指令等軟件內(nèi)容而無(wú)需改動(dòng)硬件部分就可變換產(chǎn)品的功能，使機(jī)械控制功能內(nèi)容的確定和變化趨勢(shì)向"軟件化"和"智能化"。
1.4產(chǎn)品可靠性得到提高，使用壽命增長(zhǎng)
傳統(tǒng)的機(jī)械裝置的運(yùn)動(dòng)部分，一般都伴隨著磨損及運(yùn)動(dòng)部件配合間隙所引起的動(dòng)作誤差，導(dǎo)致可動(dòng)摩擦、撞擊、振動(dòng)等加重，嚴(yán)格影響裝置壽命、穩(wěn)定性和可靠性。而光機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用，使裝置的可動(dòng)部件減少，磨損也大為減少，像集成化接近開(kāi)關(guān)甚至無(wú)可動(dòng)部件、無(wú)機(jī)械磨損。因此，裝置的壽命提高，故障率降低，從而提高了產(chǎn)品的可靠性和穩(wěn)定性。
1.5融合了多種學(xué)科新技術(shù)，衍生出許多功能更強(qiáng)、性能更好的新產(chǎn)品
光機(jī)電一體化產(chǎn)品的研究開(kāi)發(fā)涉及到許多學(xué)科和專業(yè)知識(shí)，包括數(shù)學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)、聲學(xué)、機(jī)械工程學(xué)、電力電子學(xué)、電工學(xué)、系統(tǒng)工程學(xué)、光學(xué)、控制論、信息論和計(jì)算機(jī)科學(xué)等。例如人們很熟悉的靜電復(fù)印機(jī)、彩色印像機(jī)等，就是一種由機(jī)、電、光、磁、化學(xué)等多種學(xué)科和技術(shù)復(fù)合創(chuàng)新的新型產(chǎn)品。光機(jī)電一體化技術(shù)將光電子技術(shù)、傳感器技術(shù)、控制技術(shù)與機(jī)械技術(shù)各自的優(yōu)勢(shì)結(jié)合起來(lái)，衍生出許多功能更強(qiáng)、性能更好的新一代技術(shù)裝備。
1.6產(chǎn)品系統(tǒng)性增強(qiáng)，各部分系統(tǒng)間協(xié)調(diào)性要求提高
光機(jī)電一體化是一門(mén)學(xué)科的邊緣科學(xué)技術(shù)，多種技術(shù)的綜合及多個(gè)部分的組合，使得光機(jī)電一體化技術(shù)及產(chǎn)品更具有系統(tǒng)性、完整性和科學(xué)性。其各個(gè)組成部分在綜合成一個(gè)完整的系統(tǒng)中相互配合有嚴(yán)格的要求，這就要求各種技術(shù)揚(yáng)長(zhǎng)避短，提高系統(tǒng)協(xié)調(diào)性。
2.研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)
2.1研究現(xiàn)狀
自從我國(guó)實(shí)行改革開(kāi)放以來(lái)，科技領(lǐng)域急起直追，我國(guó)的光機(jī)電一體化技術(shù)已取得明顯的成效，數(shù)控產(chǎn)品有了很大的提高，尤其是經(jīng)濟(jì)型靈敏數(shù)控裝置發(fā)展很快，是我國(guó)特有的經(jīng)濟(jì)實(shí)用產(chǎn)品，不但適用國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的需要，部分產(chǎn)品還隨主機(jī)配套出口。國(guó)內(nèi)的機(jī)械產(chǎn)品采用可編程控制器（PC）和微電子技術(shù)控制設(shè)備也越來(lái)越多，覆蓋面也日益擴(kuò)大，從紡織機(jī)械、軸承加工設(shè)備、機(jī)床、注塑機(jī)到橡膠輪胎成型機(jī)、重型機(jī)械、輕工業(yè)機(jī)械都是如此，我國(guó)自行研制和生產(chǎn)的光機(jī)電設(shè)備，在質(zhì)量上也有重大突破，為今后的推廣應(yīng)用打下了良好的基礎(chǔ)。
2.2發(fā)展趨勢(shì)
光機(jī)電一體化技術(shù)已經(jīng)滲透到各個(gè)學(xué)科、領(lǐng)域，成為一種新興的學(xué)科，并逐漸成為一種產(chǎn)業(yè)，而這些產(chǎn)業(yè)作為新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)越來(lái)越受到高度重視。從世界科學(xué)技術(shù)的發(fā)展情況來(lái)看，光機(jī)電一體化技術(shù)的未來(lái)技術(shù)熱點(diǎn)主要包括：
（1）激光技術(shù)
1）高單色性，利用激光高單色性作精密測(cè)量時(shí)，可極大地提高測(cè)量精度和量程。
2）高方向性，因具有很遠(yuǎn)距離傳輸光能和傳輸控制指令的能力，從而可以進(jìn)行遠(yuǎn)距離激光通信、激光測(cè)距、激光雷達(dá)、激光導(dǎo)航以及遙控。
3）高亮度性，利用激光的高亮度特性，中等亮度激光束在焦點(diǎn)附近可產(chǎn)生幾千到幾萬(wàn)度的高溫，可使照射點(diǎn)物體熔化或汽化，對(duì)各種各樣材料和產(chǎn)品進(jìn)行特種加工。
4）相干性，由于激光速頻率單一、相位方向相同。適用于激光通信、全息照相、激光印刷以及光學(xué)計(jì)算機(jī)的研制，而在實(shí)際運(yùn)用中也會(huì)通過(guò)一些激光技術(shù)改變激光輻射的特性，應(yīng)用范圍更廣。
（2）傳感檢測(cè)技術(shù)
1）激光準(zhǔn)直，能夠測(cè)量平直度、平面度、平行度、垂直度，也可以做三維空間的基準(zhǔn)測(cè)量。
2）激光測(cè)距，其探測(cè)距離遠(yuǎn)，測(cè)距精度高，抗干擾性強(qiáng)，體積小，重量輕，但受天然影響大。
3）光纖探測(cè)器，在目標(biāo)很小，間隔受限或危險(xiǎn)的環(huán)境中，最常選用的是光纖探測(cè)器。
其他還有激光打孔、刻槽=標(biāo)記、光化學(xué)沉積等加工技術(shù)。
（3）激光快速成型技術(shù)
激光快速成型是利用計(jì)算機(jī)將復(fù)雜的三維物體轉(zhuǎn)化為二維層，將熱塑性塑料粉末或膠粘襯底片材紙張燒結(jié)，由點(diǎn)、線構(gòu)造零件的面（層），然后逐層成型。激光快速成型技術(shù)可使新產(chǎn)品及早投放市場(chǎng)，極大地提高了汽車生產(chǎn)企業(yè)對(duì)市場(chǎng)的適應(yīng)能力和產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)能力。
（4）光能驅(qū)動(dòng)技術(shù)
利用光致變形材料可制作光致動(dòng)器和光機(jī)器人。現(xiàn)已研制成功一種光致動(dòng)器，其工作原理是將光照在形狀記憶合金上，反復(fù)地通、斷使材料伸縮，再利用感溫磁性體的溫度特性，將材料末端吸附在襯底上。利用材料本身的伸縮和端部的吸附特性，加上光的通斷便能實(shí)現(xiàn)所要求的動(dòng)作。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，該致動(dòng)器能可在頂面步行。這種狀態(tài)目標(biāo)處于初級(jí)階段，如果能發(fā)現(xiàn)具有優(yōu)異光作用特性的動(dòng)態(tài)物質(zhì)，則可使光能驅(qū)動(dòng)技術(shù)廣泛應(yīng)用。
3.結(jié)語(yǔ)
技術(shù)上的改革和與之相配套的技術(shù)支持是創(chuàng)新技術(shù)的基礎(chǔ)。開(kāi)發(fā)光機(jī)電一體化產(chǎn)品有不同的層次和靈活的自由度。在機(jī)械技術(shù)中恰當(dāng)?shù)匾腚娮蛹夹g(shù)，產(chǎn)品的面貌和行業(yè)的面貌就可以迅速發(fā)生巨大變化。產(chǎn)品一旦實(shí)現(xiàn)光機(jī)電一體化，便具有很高的功能水平和附加價(jià)值，將給開(kāi)發(fā)生產(chǎn)者和用戶帶來(lái)巨大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。
參考文獻(xiàn)
[1]劉志，朱文堅(jiān).光機(jī)電一體化技術(shù)，現(xiàn)代制造工程，2001（12）
[2]梁進(jìn)秋.微光機(jī)電系統(tǒng)國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展.光機(jī)電信息，2000（8）
近些年來(lái),光機(jī)電一體化技術(shù)得到迅猛發(fā)展,在民用產(chǎn)業(yè)和軍事領(lǐng)域得到廣泛地應(yīng)用。因此,光機(jī)電一體化技術(shù)成為當(dāng)今機(jī)械產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展的一個(gè)主要趨向。
1.光機(jī)電一體化技術(shù)特征
光機(jī)電一體化系統(tǒng)主要由動(dòng)力、機(jī)構(gòu)、執(zhí)行器、計(jì)算機(jī)和傳感器五個(gè)部分組成,相互構(gòu)成一個(gè)功能完善的柔性自動(dòng)化系統(tǒng)。其中計(jì)算機(jī)軟硬件和傳感器是光機(jī)電一體化技術(shù)的重要組成要素。和傳統(tǒng)的機(jī)械產(chǎn)品比較,光機(jī)電一體化產(chǎn)品具有以下技術(shù)特征。
1.1 體積小,重量輕,適應(yīng)性強(qiáng),操縱更方便
光機(jī)電一體化技術(shù)使得操縱職員擺脫了以往必須按規(guī)定操縱程序或節(jié)后頻繁緊張地進(jìn)行單調(diào)重復(fù)操縱的工作方式,可以靈活方便地按需控制和改變生產(chǎn)操縱程序,任何一臺(tái)光機(jī)電一體化裝置的動(dòng)作,可由預(yù)設(shè)的程序一步一步控制實(shí)現(xiàn),甚至實(shí)現(xiàn)操縱全自動(dòng)化和智能化。
1.2 功能增加,精度大幅進(jìn)步
光機(jī)電一體化系統(tǒng)包括以激光、電腦等現(xiàn)代技術(shù)集成開(kāi)發(fā)的自動(dòng)化、智能化機(jī)構(gòu)設(shè)備、儀器儀表和元器件。電子技術(shù)的采用使得包饋控制 水平進(jìn)步,運(yùn)算速度加快,通過(guò)電子自動(dòng)控制系統(tǒng)可精確按預(yù)設(shè)動(dòng)作,其自行診斷、校正、補(bǔ)償功能可減少誤差,達(dá)到靠單純機(jī)械方式所不能實(shí)現(xiàn)的工作精度。同時(shí),由于機(jī)械傳動(dòng)部件減少,機(jī)械磨損及配合間隙等引起的誤差也大大減小。
1.3 部分硬件實(shí)現(xiàn)軟件化,智能化程度進(jìn)步
傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)備一般不具有自維修或自診斷功能。光機(jī)電一體化技術(shù)使得電子裝置能按照人的意圖進(jìn)行自動(dòng)控制、自動(dòng)檢測(cè)、信息采集及處理、調(diào)節(jié)、修正、補(bǔ)償、自診斷、自動(dòng)保護(hù)直至自動(dòng)記錄、顯示、打印工作結(jié)果。通過(guò)改變程序,指令等軟件內(nèi)容而無(wú)需改動(dòng)硬件部分就可變換產(chǎn)品的功能,使機(jī)械控制功能內(nèi)容的確定和變化趨向向"軟件化"和"智能化"。
1.4 產(chǎn)品可靠性得到進(jìn)步,使用壽命增長(zhǎng)
傳統(tǒng)的機(jī)械裝置的運(yùn)動(dòng)部分,一般都伴隨著磨損及運(yùn)動(dòng)部件配合間隙所引起的動(dòng)作誤差,導(dǎo)致可動(dòng)摩擦、撞擊、振動(dòng)等加重,嚴(yán)格影響裝置壽命、穩(wěn)定性和可靠性。而光機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用,使裝置的可動(dòng)部件減少,磨損也大為減少,像集成化接近開(kāi)關(guān)甚至無(wú)可動(dòng)部件、無(wú)機(jī)械磨損。因此,裝置的壽命進(jìn)步,故障率降低,從而進(jìn)步了產(chǎn)品的可靠性和穩(wěn)定性。
1.5 融合了多種學(xué)科新技術(shù),衍生出很多功能更強(qiáng)、性能更好的新產(chǎn)品
光機(jī)電一體化產(chǎn)品的探究開(kāi)發(fā)涉及到很多學(xué)科和專業(yè)知識(shí),包括數(shù)學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)、聲學(xué)、機(jī)械工程學(xué)、電力電子學(xué)、電工學(xué)、系統(tǒng)工程學(xué)、光學(xué)、控制論、信息論和計(jì)算機(jī)科學(xué)等。例如人們很熟悉的靜電復(fù)印機(jī)、彩色印像機(jī)等,就是一種由機(jī)、電、光、磁、化學(xué)等多種學(xué)科和技術(shù)復(fù)合創(chuàng)新的新型產(chǎn)品。光機(jī)電一體化技術(shù)將光電子技術(shù)、傳感器技術(shù)、控制技術(shù)和機(jī)械技術(shù)各自的上風(fēng)結(jié)合起來(lái),衍生出很多功能更強(qiáng)、性能更好的新一代技術(shù)裝備。
1.6 產(chǎn)品系統(tǒng)性增強(qiáng),各部分系統(tǒng)間協(xié)調(diào)性要求進(jìn)步
光機(jī)電一體化是一門(mén)學(xué)科的邊沿科學(xué)技術(shù),多種技術(shù)的綜合及多個(gè)部分的組合,使得光機(jī)電一體化技術(shù)及產(chǎn)品更具有系統(tǒng)性、完整性和科學(xué)性。其各個(gè)組成部分在綜合成一個(gè)完整的系統(tǒng)中相互配合有嚴(yán)格的要求,這就要求各種技術(shù)揚(yáng)長(zhǎng)避短,進(jìn)步系統(tǒng)協(xié)調(diào)性。
2.探究目前狀況和發(fā)展趨向
2.1探究目前狀況
自從我國(guó)實(shí)行改革開(kāi)放以來(lái),科技領(lǐng)域急起直追,我國(guó)的光機(jī)電一體化技術(shù)已取得明顯的成效,數(shù)控產(chǎn)品有了很大的進(jìn)步,尤其是經(jīng)濟(jì)型靈敏數(shù)控裝置發(fā)展很快,是我國(guó)特有的經(jīng)濟(jì)實(shí)用產(chǎn)品,不但適用國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的需要,部分產(chǎn)品還隨主機(jī)配套出口。國(guó)內(nèi)的機(jī)械產(chǎn)品采用可編程控制器(PC)和微電子技術(shù)控制設(shè)備也越來(lái)越多,覆蓋面也日益擴(kuò)大,從紡織機(jī)械、軸承加工設(shè)備、機(jī)床、注塑機(jī)到橡膠輪胎成型機(jī)、重型機(jī)械、輕產(chǎn)業(yè)機(jī)械都是如此,我國(guó)自行研制和生產(chǎn)的光機(jī)電設(shè)備,在質(zhì)量上也有重大突破,為今后的推廣應(yīng)用打下了良好的基礎(chǔ)。 【
2.2 發(fā)展趨向
光機(jī)電一體化技術(shù)已經(jīng)滲透到各個(gè)學(xué)科、領(lǐng)域,成為一種新興的學(xué)科,并逐漸成為一種產(chǎn)業(yè),而這些產(chǎn)業(yè)作為新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)越來(lái)越受到高度重視。
從世界科學(xué)技術(shù)的發(fā)展情況來(lái)看,光機(jī)電一體化技術(shù)的未來(lái)技術(shù)熱門(mén)主要包括摘要:
(1)激光技術(shù)
1)高單色性,利用激光高單色性作精密丈量時(shí),可極大地進(jìn)步丈量精度和量程。
2)高方向性,因具有很遠(yuǎn)間隔傳輸光能和傳輸控制指令的能力,從而可以進(jìn)行遠(yuǎn)間隔激光通訊、激光測(cè)距、激光雷達(dá)、激光導(dǎo)航以及遠(yuǎn)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點(diǎn)四周可產(chǎn)生幾千到幾萬(wàn)度的高溫,可使照射點(diǎn)物體熔化或汽化,對(duì)各種各樣材料和產(chǎn)品進(jìn)行特種加工。
4)相干性,由于激光速頻率單一、相位方向相同。適用于激光通訊、全息照相、激光印刷以及光學(xué)計(jì)算機(jī)的研制,而在實(shí)際運(yùn)用中也會(huì)通過(guò)一些激光技術(shù)改變激光輻射的特性,應(yīng)用范圍更廣。
(2)傳感檢測(cè)技術(shù)
1)激光準(zhǔn)直,能夠丈量平直度、平面度、平行度、垂直度,也可以做三維空間的基準(zhǔn)丈量。
2)激光測(cè)距,其探測(cè)間隔遠(yuǎn),測(cè)距精度高,抗干擾性強(qiáng),體積小,重量輕,但受自然影響大。
3)光纖探測(cè)器,在目標(biāo)很小,間隔受限或危險(xiǎn)的環(huán)境中,最常選用的是光纖探測(cè)器。
其他還有激光打孔、刻槽=標(biāo)記、光化學(xué)沉積等加工技術(shù)。
(3)激光快速成型技術(shù)
激光快速成型是利用計(jì)算機(jī)將復(fù)雜的三維物體轉(zhuǎn)化為二維層,將熱塑性塑料粉末或膠粘襯底片材紙張燒結(jié),由點(diǎn)、線構(gòu)造零件的面(層),然后逐層成型。激光快速成型技術(shù)可使新產(chǎn)品及早投放市場(chǎng),極大地進(jìn)步了汽車生產(chǎn)企業(yè)對(duì)市場(chǎng)的適應(yīng)能力和產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)能力。
(4)光能驅(qū)動(dòng)技術(shù)
利用光致變形材料可制作光致動(dòng)器和光機(jī)器人?，F(xiàn)已研制成功一種光致動(dòng)器,其工作原理是將光照在外形記憶合金上,反復(fù)地通、斷使材料伸縮,再利用感溫磁性體的溫度特性,將材料末端吸附在襯底上。利用材料本身的伸縮和端部的吸附特性,加上光的通斷便能實(shí)現(xiàn)所要求的動(dòng)作。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,該致動(dòng)器能可在頂面步行。這種狀態(tài)目標(biāo)處于低級(jí)階段,假如能發(fā)現(xiàn)具有優(yōu)異光功能特性的動(dòng)態(tài)物質(zhì),則可使光能驅(qū)動(dòng)技術(shù)廣泛應(yīng)用。
3.結(jié)語(yǔ)
技術(shù)上的改革和和之相配套的技術(shù)支持是創(chuàng)新技術(shù)的基礎(chǔ)。開(kāi)發(fā)光機(jī)電一體化產(chǎn)品有不同的層次和靈活的自由度。在機(jī)械技術(shù)中恰當(dāng)?shù)匾M(jìn)電子技術(shù),產(chǎn)品的面貌和行業(yè)的面貌就可以迅速發(fā)生巨大變化。產(chǎn)品一旦實(shí)現(xiàn)光機(jī)電一體化,便具有很高的功能水平和附加價(jià)值,將給開(kāi)發(fā)生產(chǎn)者和用戶帶來(lái)巨大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。
參考文獻(xiàn)
[1 劉志,朱文堅(jiān). 光機(jī)電一體化技術(shù),現(xiàn)代制造工程,2001(12)
[2 梁進(jìn)秋. 微光機(jī)電系統(tǒng)國(guó)內(nèi)外探究進(jìn)展. 光機(jī)電信息,2000(8)
[3 宋云奪編譯. 光機(jī)電一體化業(yè)的未來(lái). 光機(jī)電信息,2003(12)
1 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的發(fā)展方向
機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化是機(jī)械技術(shù)和電子技術(shù)為主體、多門(mén)技術(shù)學(xué)科相互滲透相互融合的產(chǎn)物，是在發(fā)展工程中逐步完善的一門(mén)新興的邊緣學(xué)科。實(shí)現(xiàn)機(jī)械自動(dòng)化改變了工業(yè)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、技能結(jié)構(gòu)并且使得機(jī)械工業(yè)的生產(chǎn)及管理發(fā)生了重大變化。
機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)培養(yǎng)具備機(jī)械設(shè)計(jì)制造基礎(chǔ)知識(shí)與應(yīng)用能力，能在工業(yè)主產(chǎn)第一線從事機(jī)械制造領(lǐng)域內(nèi)的設(shè)計(jì)制造、科技開(kāi)發(fā)、應(yīng)用研究、運(yùn)行管理和經(jīng)營(yíng)銷售等方面工作的高級(jí)工程技術(shù)人才.
科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，機(jī)械設(shè)計(jì)及其自動(dòng)化已經(jīng)成為一門(mén)獨(dú)特的新興學(xué)科，那未來(lái)發(fā)展的方向如何？
我國(guó)從20世紀(jì)80年代開(kāi)始進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)及其自動(dòng)化研究，但同美歐日特別是日本相比，距離很大，我國(guó)起步晚、發(fā)展程度低是一個(gè)毋庸置疑的社會(huì)事實(shí)，我國(guó)是世界上最大的發(fā)展中國(guó)家，因此，發(fā)展機(jī)械實(shí)際制造及其自動(dòng)化應(yīng)該與我國(guó)基本國(guó)情相適應(yīng)。立足于基本國(guó)情，實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的高效穩(wěn)步發(fā)展。
1.1 把機(jī)械設(shè)計(jì)制造與機(jī)電一體化進(jìn)行有效結(jié)合
機(jī)電一體化是機(jī)械自動(dòng)化的高級(jí)形態(tài)，是機(jī)械工業(yè)發(fā)展的延伸，也是機(jī)械工業(yè)的重要的發(fā)展方向。機(jī)電一體化改變了人類對(duì)機(jī)器的看法，機(jī)電一體化使得機(jī)器不在是冷冰冰的鋼鐵，是機(jī)器擁有了智能化的特點(diǎn)。改變了機(jī)器的模式。
1.2 把機(jī)械設(shè)計(jì)制造與信息技術(shù)有機(jī)結(jié)合
現(xiàn)代社會(huì)信息技術(shù)已經(jīng)成為人類不可分離的一部分，隨著信息技術(shù)的強(qiáng)大，機(jī)械設(shè)計(jì)制造沒(méi)有跟上信息技術(shù)發(fā)展的腳步。信息技術(shù)日新月異，但在我國(guó)，大部分的機(jī)械制造乃至大部分的工廠都是以密集的人力勞動(dòng)為主，隨著勞動(dòng)力成本的上升，這些工廠面臨市場(chǎng)的洗禮，實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)型成為工廠生存的關(guān)鍵。機(jī)械制造與計(jì)算機(jī)結(jié)合，可以有效的把人從繁重的體力勞動(dòng)中解放出來(lái)，實(shí)現(xiàn)我國(guó)從勞動(dòng)密集型向知識(shí)密集型轉(zhuǎn)型，增加企業(yè)抵抗市場(chǎng)洗牌的能力，增強(qiáng)抗風(fēng)險(xiǎn)能力。
1.3 在機(jī)械設(shè)計(jì)制造與信息技術(shù)結(jié)合的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)機(jī)械自動(dòng)化的網(wǎng)絡(luò)化
同計(jì)算機(jī)一樣，網(wǎng)絡(luò)也成為人們生活的一部分，機(jī)械的制造、組裝、推廣都離不開(kāi)網(wǎng)絡(luò)，特別是機(jī)械成品的使用和推廣離不開(kāi)網(wǎng)絡(luò)的作用。
1.4 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化同樣要走可持續(xù)發(fā)展之路
環(huán)境污染已經(jīng)成為當(dāng)今社會(huì)一個(gè)很重要的問(wèn)題，前些年，我們一味追求經(jīng)濟(jì)效益，犧牲了環(huán)境，現(xiàn)在我們正在品嘗環(huán)境污染的惡果，特別京津冀地區(qū)飽受霧霾的侵襲。從食品工業(yè)的機(jī)械自動(dòng)化來(lái)看，我國(guó)和其他國(guó)家有著很大的差距。本身機(jī)械工業(yè)是一個(gè)污染比較強(qiáng)的工業(yè)類型，發(fā)展見(jiàn)效快的低成本自動(dòng)化技術(shù)，潛力大、前景好、投資不多、見(jiàn)效快，是比較符合我國(guó)現(xiàn)階段的工業(yè)水平，但在發(fā)展過(guò)程中，要節(jié)約能源、減少耗材，走綠色化、可持續(xù)化之路，總之，經(jīng)濟(jì)不應(yīng)該以環(huán)境作為代價(jià)。
1.5 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化需要較強(qiáng)的自學(xué)和創(chuàng)新能力
理論是實(shí)踐的基石，因此，在本專業(yè)的學(xué)習(xí)中，要注重對(duì)專業(yè)知識(shí)的學(xué)習(xí)，只有打下良好的專業(yè)基礎(chǔ)，才能在實(shí)踐中學(xué)以致用?，F(xiàn)代社會(huì)技術(shù)日新月異，只具備良好的專業(yè)素質(zhì)也是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，我們要在專業(yè)知識(shí)的基礎(chǔ)上增強(qiáng)自身的創(chuàng)新能力。把理論和創(chuàng)新能力結(jié)合，才能跟上科技發(fā)展的步伐。
機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化并不是單純的機(jī)械零部件的加工，本專業(yè)涉及范圍較廣，不僅要去具備本專業(yè)必需的制圖、計(jì)算、實(shí)驗(yàn)、測(cè)試、文獻(xiàn)檢索和基本工藝操作等基本技能；還要具備本專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)某個(gè)專業(yè)方向內(nèi)所必要的專業(yè)知識(shí)，了解其科學(xué)前沿發(fā)展趨勢(shì)。
2 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的發(fā)展前景
機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化涉及到很多專業(yè)，正如本論文所闡述的觀點(diǎn)，本專業(yè)需要的機(jī)電一體化、網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)乃至環(huán)境保護(hù)有機(jī)結(jié)合，因此機(jī)械制造及其自動(dòng)化專業(yè)要求學(xué)員利用一切能夠利用的時(shí)間去學(xué)習(xí)、鍛煉，到基層到工廠，在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)自己理論上的不足和欠缺，只有把理論和實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)完美結(jié)合，才能完成從理論到實(shí)踐的“蛻化”。
現(xiàn)代社會(huì)，競(jìng)爭(zhēng)最激烈的是人才的競(jìng)爭(zhēng)，機(jī)械類專業(yè)的就業(yè)，除了教學(xué)、營(yíng)銷外，常見(jiàn)的還有生產(chǎn)總監(jiān)、設(shè)備物流管理、開(kāi)發(fā)機(jī)械產(chǎn)品、開(kāi)發(fā)儀器乃至武器，甚至一些模具的設(shè)計(jì)制造，更有甚者CNC工程師等等， 中國(guó)加入世界貿(mào)易組織后，對(duì)機(jī)械方面的人才需求日益強(qiáng)烈，機(jī)械方面人才就要迎來(lái)復(fù)蘇的春天。
自己的路需要自己去行走，自己的人生需要自己去拼搏，就業(yè)也是需要個(gè)人的興趣和能力的，所謂“干一行愛(ài)一行”只有愛(ài)一行才能干好一行。
無(wú)論一個(gè)社會(huì)的文明發(fā)展到什么程度，都離不開(kāi)機(jī)械制造，它是人類生活的物質(zhì)基本保障，因此，在目前形勢(shì)下，我國(guó)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的發(fā)展現(xiàn)狀和前景都是非常好的行業(yè)。
