机电一体化与电子技术的发展研究

张文峰

（江苏省淮阴商业学校，江苏 淮安 223000）

随着我们国家电子技术的高速发展以及国家对电子技术行业的大力支持，电子行业以及摆脱了技术相对单一的情况，并且在各个行业都有涉及比如电子信息产品制造业、集成电路、多媒体和互联网等，使其实现巨大的进步。特别是出现薄膜集成电路以后，就一直在研究更有效的开发与利用让其功能最大化，先进的机电一体与电子技术可以提升我们国家的生产使用范围，也促进了我们国家科技进步的发展。

机电一体化又称为机械电子学、机电工程，是电子配合计算机系统中的程序和文档，也因此他是交融了机械、电子、电机和电脑等多领域的技术。伴随着各个国家机械制造的技术高速发展，机电一体化已经普及于我们的生产和生活中，近年来计算机的高速发展和使用使机电一体化技术达到了空前未有的进展。而随着技术的不断更新现在的机电一体化已经是机械、电信、系统、控制和电子技术相融合的一项技术，同时也让机器有了精密传感技术和人性化的功能。而机电一体化的主要目标就是把机械、电子、系统、信息和产品工程组合在一起，实现系统目标最优。而机电一体化则可以让机械、电子、信息和系统等相应技术发挥各自的所长，推动机械化产品的推陈出新。而比较高级的系统不仅有硬件还要相对应的软件，而软件的利用可以完成硬件都难以完成的功效，使冰冷的机械系统暖起来了。

2.1 效率高

机电一体化所生产的产品大部分都是通过电路、电子技术、信息处理、自动检测与控制等信息自动化操作控制的，对检测产品的的灵敏度和精密度范围都有了很大的提升。而通过机电一体的系统对机械进行控制不仅能使机械规范的工作还可以精确地完成基本设置、安全设置和权限设置的指令，并达到最好的操作，不受人们行为和情绪影响。

2.2 性能的提高

传统的机电一体化设备大部分都是通过前馈控制和过程控制以及反馈控制和数字显示器的方法，并且操作控制电路按钮和手柄正在逐步减少，这样就可以使操作按钮和手柄的工作人员在工作时简单便利。而机电一体化可以把程序设置为自动控制系统进行程序的指挥操作，并且支持反复操作。

2.3 功能的提高

机电一体化的设备是多功能并且应用非常广泛，传统的机械功能相对单一技术方面也比较简单，机电一体化的技术和功能不在只是单一的功能和技术，也具有了多功能的技术，使产出的产品不论在功能上还使水平上都有很大的提升。

2.4 维护提高

机电一体化的系统维护和设备调整都较以前方便省事很多，并且在对机器进行组装和调试的时候，可以通过程序的改变与控制达到工作方式的改变。因此更能适应不同需求的参数发生改变。而且机电一体化本身就有自动监视和自动检验的功能，可以在工作中对随时出现的问题加以调整，使其达到标准的工作状态。

3.1 发展历程

机电一体化的发展概略可以分为以下几个阶段，20世纪60年代前为初级阶段。在这期间，人们总是自发地使用电子技术来完善机械产品的工能。同阶段探究和建立处于自主研发状态，机械技术与电子技术的还未能实现广泛的发展与融合，已经研发的产品也无法推广销售。20世纪70年代—20世纪80年代为中期阶段是处于发展中的阶段。在这期间计算机、控制、通信等技术的成熟为机械电子工程奠定了技术根基。从20世纪90年代后开始，机械电子工程的技术进入了一个全新的进程，机械电子工程的发展时期也进入了深远的研究中，另一方面通讯技术、多媒体、互联网等技术进入了机械电子工程中来，同时纳米级、微米级和亚微米零件的加工技术也在机电一体化中崭露锋芒，并且对机电一体化的体系建设和分析及设计等方法都进行了深入的研究，与此同时在人工智能和神经网络技术等领域也取得了不俗的成绩为机电一体化创建了新的天地。而这些研究与开发为机电一体化的建设与发展打下了良好的基础，并形成了一个完整的体系。

3.2 技术优势

机电一体化的应用方面非常广，在各个领域都有涉及，其自身的功能也在不断地提升如自我诊断功能、自动监视检测功能、自动保护和报警的功能，不论在操作过程中碰到超载过量或短路等机器间歇故障时都能启动自我保护程序。并且在监控检测的技术运用中可以提高安全指数。经过多方面的研究与实验发现，机电一体化的实时监控系统大大地提升了各个行业安全程度。从加工生产能力和工作质量进度上来看，机电一体化的产品在无需操作和干预下就能运行与控制，并在计算机下的半自动存储操作下处理数据以及检测的误差大小、范畴和灵敏度等方面都有了一定的提高，可以实现机器控制和机器执行等精密度的提升，改善了人为操作等因素带来的负面影响，保证了生产的时间利用率和产品的及格率并提高了生产的质量。

3.3 维护与操作

现代化的数字显示和程序的控制取代了传统的手柄操作和按钮操作，不仅提高了机电一体化的操作便捷性，还通过了电子系统程序实现指挥控制，从而达到功能重复的执行效果。而叫高级的机电一体化则可以根据外界不同变化的数据找寻最合适的工作程序，实现最完善的自动操作。而在机械的调整试用与安装也是可以通过控制管理系统资源实现进程调度的方式来改变原有的工作模式，更能满足不同需求和参数的要求。并且可以凭借多种方法将控制管理系统资输入到机电一体化的控制系统中，无需添加零部件。而且机电一体化还有保存信息等功能，可以在控制系统中存储多个程序和代码就能控制机电一体化设备进行工作，同时还兼具自动检测和监测的功能并采取相应的措施进行调整，保证机电一体化的产品能快速恢复。

4.1 智能化

系统论、控制论、信息论简称三论。高新科技发展与创新都是以三论理论为基础进行指导，比如航天、原子弹、核武器和军事武器等都离不开三论的指导和应用。智能科学与技术已经形成了完整的体系和框架，形成了智能学科者一新的学科。智能技术及系列产品不仅是计算机的应用范畴，智能化机电一体系统的产品正在不断涌现，如智能玩具等。而智能化机电一体化的特征主要有以下几方面：一是繁复性。在计算机、大数据、互联网和人工智能等技术支持的机械电子工程系统，是高适应性、高可靠性和多技能的改良产物，在技术和结构上特别繁琐。而智能化微电复合技术主要由机、光、电等装备组成。计算机和中央处置器占有主要地位。二是交叉性，智能化机电一体机广泛运用三论为核心的各种理论数据，在基础的控制理论上同时还吸收了热工智能化、运筹、计算机、心里学、生理学等新的想法和方面，并模拟人类智能化体系，让其有了判别能力、思维逻辑、已经自主决议的能力来达到更好的控制目的[1]。最后是智能化的拟人性、也是智能机电一体化系统新的思维功能。比如有了学习、分析、和判断的功能，并且根据数据库的知识来判断故障分析解决方法。

4.2 微型化

随着电子系列产品的不断更新，功能不断增加和技术不断提升，而微型化机电一体化的系统特征是尺寸小型化和微型功能结构，其特点是体积小而轻薄、能源消耗少、灵活等特点，在军事、医疗和信息方面都得到广泛的使用。

4.3 绿色化

随着工业化的快速发展，生态环境被污染。国家对生态环节资源的保护尤为重视，在这种情况下绿色科技应用的概念应时而生，而考虑到对生态环境的保护，机电一体化的产品在设计和制造正在逐步向清洁型、环保型、节能减排型等方向发展，能最高效地使用资源，减少生态环境的危害。

5.1 震动故障

在监测设备信息和震动频率的数据上，来判断设备是否有故障的产生或者分辨设备的运行状况是否正常。震动故障的检测在日常设备检测和维修中频率就十分高，因机械在使用过程中会产生强烈的震动，通过震动，专业检查设备就可以将速度和震动频度检验出来，对此震动检查设备就可以通过参数提供的信息对故障点进行确定，从而保证测量的精准性。该项技术操作简单版本快捷并且可以将运行状态检测出来，有助于故障检测与诊断效率的提高。

5.2 油液磨屑故障与红外测温故障

油液磨屑故障的检测多适用于轴承、齿轮、导轨的润滑和改变压强增大作用力，用于识别和分析设备在运转时候的油液磨屑之后，对油液的成分以及油液磨屑的粒状固体进行形态的了解来判断运转状态。此项诊疗手段将油液颗粒的尺寸规格作为判断机械磨耗的依据，通过油液颗粒的大小形状对磨耗情况进行判断，并找出机械磨耗的具体位置[2]。而非接触红外测温则是对设备不同位置的温度进行基本检查，来判断设备的运转状态。此项检查方法与现代化的仪器相运用，能达到空间距离相互的操作并对温度的测量准确率有所提升。

5.3 故障诊断方法

对于机电一体化系统来说，传统的诊断方式就如中医诊病，工作经验丰富的工作人员日常检测设备时通过望、闻、问、手摸和敲打等方式进行设备故障的检测。传统的检测方法简单成本较低，但是对故障的问题判断不够准确，容易出现有误差的情况。由于缺少现代先进检测设备和技术而这种传统的检测方式对工作人员的经验和对设备的了解需要丰富的经验，在实际的工作中使用的频率越来越低。现代化的技术和设备在进行检测时也需要注意以下几个方面，一是先机后电。机械出现打滑、断裂、卡死等故障时先排除可直观发现的问题，在动手对设备部分进行检查。二是先易后难，在对输出功率的液压系统部件和自动控制元件以及常用驱动元件检查时要按顺序一一检查将设备问题找出。三是先主干后细节，要将主要的部分做解析和检查，在对其他的部分进行排查检测，尤其是连接部分要进行重点排查。

5.4 诊断流程

在设备故障准备之前为了使损失情况得到控制。在设备正常运行的状态下就要对需维修软件和硬件的加以正视，并提前准备好故障诊断预案。并将日常机电故障的检测和诊疗实行定期复查，减少故障和潜藏的问题[3]。故障前的诊疗详细来说就是通过智能化系统测验机电设备和其运转状态，包括信号的检查、运转状态的辨别和依据特征提取，从而得到诊断决议。并在机电各组分工的情况下获取资料并分析后，对设备进行故障前的诊断核实还可以将故障有效的预防。

在设备故障后诊断，当机电设备在生产之后进行故障诊断时，需要将故障的发生情况，故障类别等进行明确查看故障发生部位，并结合多方面原因进行初步诊断，对故障的原因进行分析和判断以便加以控制防止故障加剧。如若能对故障前故障后的检测和诊断工作进行定期监测，那么机电设备故障诊断的技术就能持续提高和发展。

机电一体化与电子技术的相结合为我们的生产生活带来了便利，而将来的机电一体和电子技术会涉及更多的行业，通过技术的融合为各行业带来巨大的进步并促进我们国家生产制造的产业快速发展，使我们国家在国际贸易市场中具有强大的竞争力，给我们的国家和企业带来更多的经济效益。

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