時(shí)間:2023-03-06 16:06:55
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近些年來,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)展的一個主要趨勢。
1.光機(jī)電一體化技術(shù)特征
光機(jī)電一體化系統(tǒng)主要由動力、機(jī)構(gòu)、執(zhí)行器、計(jì)算機(jī)和傳感器五個部分組成,相互構(gòu)成一個功能完善的柔性自動化系統(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,任何一臺光機(jī)電一體化裝置的動作,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)集成開發(fā)的自動化、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,通過電子自動控制系統(tǒng)可精確按預(yù)設(shè)動作,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)行自動控制、自動檢測、信息采集及處理、調(diào)節(jié)、修正、補(bǔ)償、自診斷、自動保護(hù)直至自動記錄、顯示、打印工作結(jié)果。通過改變程序,指令等軟件內(nèi)容而無需改動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
傳統(tǒng)的機(jī)械裝置的運(yùn)動部分,一般都伴隨著磨損及運(yùn)動部件配合間隙所引起的動作誤差,導(dǎo)致可動摩擦、撞擊、振動等加重,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,使裝置的可動部件減少,磨損也大為減少,像集成化接近開關(guān)甚至無可動部件、無機(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)品的研究開發(fā)涉及到許多學(xué)科和專業(yè)知識,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)勢結(jié)合起來,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)電一體化是一門學(xué)科的邊緣科學(xué)技術(shù),多種技術(shù)的綜合及多個部分的組合,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。其各個組成部分在綜合成一個完整的系統(tǒng)中相互配合有嚴(yán)格的要求,這就要求各種技術(shù)揚(yáng)長避短,提高系統(tǒng)協(xié)調(diào)性。
2.研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢
2.1研究現(xiàn)狀
自從我國實(shí)行改革開放以來,科技領(lǐng)域急起直追,我國的光機(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,是我國特有的經(jīng)濟(jì)實(shí)用產(chǎn)品,不但適用國內(nèi)市場的需要,部分產(chǎn)品還隨主機(jī)配套出口。國內(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
光機(jī)電一體化技術(shù)已經(jīng)滲透到各個學(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)增長點(diǎn)越來越受到高度重視。從世界科學(xué)技術(shù)的發(fā)展情況來看,光機(jī)電一體化技術(shù)的未來技術(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量時(shí),可極大地提高測量精度和量程。
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)生幾千到幾萬度的高溫,可使照射點(diǎn)物體熔化或汽化,對各種各樣材料和產(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)用中也會通過一些激光技術(shù)改變激光輻射的特性,應(yīng)用范圍更廣。
(2)傳感檢測技術(shù)
1)激光準(zhǔn)直,能夠測量平直度、平面度、平行度、垂直度,也可以做三維空間的基準(zhǔn)測量。
2)激光測距,其探測距離遠(yuǎn),測距精度高,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,極大地提高了汽車生產(chǎn)企業(yè)對市場的適應(yīng)能力和產(chǎn)品的競爭能力。
(4)光能驅(qū)動技術(shù)
利用光致變形材料可制作光致動器和光機(jī)器人。現(xiàn)已研制成功一種光致動器,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)所要求的動作。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,該致動器能可在頂面步行。這種狀態(tài)目標(biāo)處于初級階段,如果能發(fā)現(xiàn)具有優(yōu)異光作用特性的動態(tài)物質(zhì),則可使光能驅(qū)動技術(shù)廣泛應(yīng)用。
3.結(jié)語
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,將給開發(fā)生產(chǎn)者和用戶帶來巨大的社會經(jīng)濟(jì)效益。
參考文獻(xiàn)
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(二)應(yīng)用本科機(jī)電專業(yè)實(shí)踐教學(xué)不足高等職業(yè)教育強(qiáng)調(diào)學(xué)生職業(yè)應(yīng)用能力的培養(yǎng)。高職專科機(jī)電一體化專業(yè),通過工學(xué)結(jié)合、校企合作、頂崗實(shí)習(xí)等方式,培養(yǎng)學(xué)生具備從事機(jī)電一體化設(shè)備的操作、組裝、調(diào)試、維護(hù)維修等能力。應(yīng)用本科機(jī)電相關(guān)專業(yè)以學(xué)科為導(dǎo)向,主要通過課堂講授為主,教學(xué)效果考核往往以筆試為主,培養(yǎng)學(xué)生的能力通過灌輸理論知識來實(shí)現(xiàn)。由于應(yīng)用本科院校的定位以及培養(yǎng)目標(biāo)與高等職業(yè)教育的要求存在一定的差距,以及應(yīng)用本科院校在教學(xué)過程中長期以來形成的慣性,使得應(yīng)用本科機(jī)電相關(guān)專業(yè)在教學(xué)過程中出現(xiàn)“重理論、輕實(shí)踐”的現(xiàn)象。應(yīng)用本科機(jī)電相關(guān)專業(yè)在教學(xué)過程中,強(qiáng)調(diào)理論教學(xué),輕視實(shí)踐。應(yīng)用本科機(jī)電相關(guān)專業(yè)在實(shí)踐教學(xué)方面不重視,實(shí)踐條件不足,造成培養(yǎng)出來的學(xué)生應(yīng)用能力不強(qiáng)。這是應(yīng)用本科機(jī)電相關(guān)專業(yè)教學(xué)過程中存在的問題之一,也是妨礙高職專科機(jī)電一體化專業(yè)與應(yīng)用本科機(jī)電相應(yīng)專業(yè)有效銜接的重要因素之一。
(三)課程體系銜接存在問題課程體系是高職專科、應(yīng)用本科各自的定位和人才培養(yǎng)目標(biāo)的具體表現(xiàn)。高職專科機(jī)電一體化專業(yè)定位為機(jī)電行業(yè)職業(yè)技能型人才的培養(yǎng),以實(shí)用為主,必需、夠用為度,主要培養(yǎng)機(jī)電行業(yè)的技能型人才,即高級機(jī)電維修維護(hù)技工和高素質(zhì)機(jī)電設(shè)備操作者。應(yīng)用本科機(jī)電相應(yīng)專業(yè)應(yīng)該在高職專科機(jī)電一體化專業(yè)基礎(chǔ)上,培養(yǎng)具有較強(qiáng)的理論基礎(chǔ)、實(shí)踐技能和應(yīng)用能力的更高層次的機(jī)電行業(yè)的技術(shù)技能型人才。機(jī)電一體化專業(yè)高職專科與應(yīng)用本科相應(yīng)專業(yè)進(jìn)行有效銜接時(shí),應(yīng)該對相應(yīng)的課程體系進(jìn)行設(shè)計(jì),使其滿足機(jī)電一體化專業(yè)高職專科生進(jìn)入應(yīng)用本科相應(yīng)專業(yè)后,能夠繼續(xù)有效地進(jìn)行學(xué)習(xí)。目前,專接本模式,課程基本與高職專科相同,不同的是教材不一樣,一個是高職高專的教材,一個是本科教材而已,基本上沒有相應(yīng)的實(shí)踐教學(xué)。專轉(zhuǎn)本模式,應(yīng)用本科相應(yīng)專業(yè)的課程設(shè)置上,前兩年基本上是機(jī)械方面課程,后面兩年是電方面的課程,高職專科機(jī)電一體化專業(yè)學(xué)生進(jìn)入本科后,主要就是進(jìn)行電方面課程的學(xué)習(xí)。無論是專接本,還是專轉(zhuǎn)本模式,高職專科機(jī)電一體化專業(yè)學(xué)生在完成三年專科學(xué)業(yè)后,進(jìn)入本科階段學(xué)習(xí),課程銜接得不是很好,這是進(jìn)行高職專科機(jī)電一體化專業(yè)與應(yīng)用本科相應(yīng)專業(yè)進(jìn)行有效銜接需要解決的問題。
(四)教師素質(zhì)由于許多應(yīng)用本科院校定位于教學(xué)科研型大學(xué),許多教師科研能力強(qiáng),理論基礎(chǔ)扎實(shí),許多教師都是直接引進(jìn)博士畢業(yè)生,這些教師是在研究型或教學(xué)研究型環(huán)境下培養(yǎng)出來的,缺乏在生產(chǎn)服務(wù)第一線工作的經(jīng)驗(yàn),沒有在企業(yè)經(jīng)歷過職業(yè)鍛煉,因此造成部分教師職業(yè)應(yīng)用能力不強(qiáng)的缺點(diǎn)。高職教育對教師素質(zhì)的要求與一般學(xué)術(shù)型本科教育對教師素質(zhì)的要求不同,高職教育強(qiáng)調(diào)教師的雙師素質(zhì),既要求教師具有扎實(shí)的理論水平,同時(shí)也要求教師具有職業(yè)背景,具有職業(yè)應(yīng)用能力,否則怎么來教育、培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用能力?許多應(yīng)用本科院校由于定位教學(xué)科研型,在人才引進(jìn)和教師素質(zhì)培養(yǎng)方面,注重教師人才的學(xué)術(shù)能力、科研能力。許多應(yīng)用本科院校在人才引進(jìn)方面明確要求引進(jìn)博士,強(qiáng)調(diào)引進(jìn)人才的學(xué)術(shù)能力,同時(shí),應(yīng)用本科院校對教師的考核以及職稱的評定都是強(qiáng)調(diào)學(xué)術(shù)能力,要求發(fā)表一定數(shù)量的高質(zhì)量的學(xué)術(shù)論文以及一定的科研項(xiàng)目,而幾乎沒有對教師的職業(yè)應(yīng)用能力等方面進(jìn)行考核和評定。這些原因都造成了應(yīng)用本科院校的教師們更愿意從事學(xué)術(shù)科研工作,形成了“重學(xué)術(shù)輕應(yīng)用”的風(fēng)氣。這些因素都是造成應(yīng)用本科教師科研能力、學(xué)術(shù)能力強(qiáng),而職業(yè)應(yīng)用能力欠缺的原因。這是應(yīng)用本科院校作為高等職業(yè)教育的組成部分存在的不足。機(jī)電一體化作為一名綜合了機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、電力電子技術(shù)、自動控制技術(shù)、傳感測試技術(shù)、軟件編程技術(shù)等多門技術(shù)的專業(yè),更加強(qiáng)調(diào)學(xué)生的動手應(yīng)用能力,包括機(jī)械圖紙繪制;機(jī)械設(shè)備的安裝、維護(hù)維修;電氣線路的設(shè)計(jì)、檢修;程序的設(shè)計(jì)、編寫等能力。因此從事機(jī)電一體化高職教育的教師更需要具備一定的應(yīng)用能力。目前應(yīng)用本科從事機(jī)電相關(guān)專業(yè)教學(xué)的教師應(yīng)用能力的缺乏,是機(jī)電一體化專業(yè)高職專科與應(yīng)用本科銜接的障礙之一。
二、解決問題的建議
將高職專科機(jī)電一體化專業(yè)與應(yīng)用本科相應(yīng)的機(jī)電專業(yè)進(jìn)行銜接是社會發(fā)展、經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型對機(jī)電應(yīng)用型人才需求的必然要求,也是完善我國機(jī)電行業(yè)高等職業(yè)教育的需要。針對高職專科機(jī)電一體化專業(yè)與應(yīng)用本科相應(yīng)專業(yè)進(jìn)行銜接存在的問題,提出一些建議和意見。
(一)應(yīng)用本科應(yīng)定位職業(yè)教育要想高職專科機(jī)電一體化專業(yè)與應(yīng)用本科機(jī)電相應(yīng)專業(yè)進(jìn)行有效銜接,關(guān)鍵就是要將應(yīng)用本科定位為高等職業(yè)教育。許多應(yīng)用本科定位于教學(xué)研究型大學(xué),甚至希望向一流本科學(xué)術(shù)型大學(xué)轉(zhuǎn)型,這同現(xiàn)在社會普遍對高等職業(yè)教育存在認(rèn)識上的偏差有關(guān),同時(shí)也與當(dāng)前對高等教育的評價(jià)機(jī)制有關(guān)。由于歷史等一些原因,在社會上普遍存在“輕實(shí)踐、重理論”的思想,特別是本科院校,認(rèn)為重視實(shí)踐,進(jìn)行職業(yè)教育是低人一等的事情。這種思想不清除,應(yīng)用本科就不可能真正向高等職業(yè)教育靠攏。應(yīng)用本科的定位也與目前大學(xué)的評價(jià)機(jī)制有關(guān)。目前對大學(xué)的評價(jià)考核以及排名,主要關(guān)注的是學(xué)術(shù)成果,例如論文數(shù)量與質(zhì)量,科研經(jīng)費(fèi)量,博士點(diǎn)、碩士點(diǎn)數(shù)量等。這就造成了許多應(yīng)用型本科將學(xué)術(shù)研究放在重要的位置,將學(xué)術(shù)論文、科研課題數(shù)量作為考核教師標(biāo)準(zhǔn)。要想應(yīng)用本科定位為高等職業(yè)教育,除了扭轉(zhuǎn)社會對高等職業(yè)教育的觀念,還必須對應(yīng)用本科建立合理的評價(jià)和考核機(jī)制,國家加大對職業(yè)教育,特別是高層次職業(yè)教育的投入,可以對國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展起重大作用的一些應(yīng)用本科在資金、教學(xué)資源等方面進(jìn)行傾斜。對應(yīng)用本科教師,建立合理的評價(jià)考核機(jī)制與職稱評定標(biāo)準(zhǔn),加大對教師應(yīng)用能力培養(yǎng)的考核,減少學(xué)術(shù)研究方面的考核,讓學(xué)校和教師的重心向應(yīng)用能力培養(yǎng),向技術(shù)技能教育轉(zhuǎn)移,使應(yīng)用本科真正地定位于高等職業(yè)教育,使應(yīng)用本科機(jī)電相關(guān)行業(yè)真正向職業(yè)應(yīng)用型人才培養(yǎng)方向挺進(jìn)。
(二)加大實(shí)踐教學(xué)量、改善實(shí)踐條件由于高職教育的關(guān)鍵是培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)應(yīng)用能力,而培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用能力,不能只靠理論傳授,應(yīng)該將理論與實(shí)踐結(jié)合,通過實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)、企業(yè)實(shí)習(xí)、校企合作等多種實(shí)踐方式,達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生職業(yè)應(yīng)用能力的目的。高職專科機(jī)電一體化專業(yè)基本上都是根據(jù)培養(yǎng)目標(biāo),設(shè)置了相應(yīng)的實(shí)踐手段和方式來培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用能力。應(yīng)用本科機(jī)電相關(guān)專業(yè)在培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用能力方面還有所不足,主要也是受“重理論、輕實(shí)踐”的影響。應(yīng)用本科院校機(jī)電相關(guān)專業(yè)作為機(jī)電行業(yè)高等職業(yè)教育的一部分,必須轉(zhuǎn)變思想,將定位轉(zhuǎn)移到學(xué)生應(yīng)用能力培養(yǎng)方面上來,加強(qiáng)實(shí)踐實(shí)驗(yàn)條件的建設(shè),同時(shí),通過實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)、企業(yè)實(shí)習(xí)、校企合作,建立校外實(shí)踐區(qū)。在實(shí)踐教學(xué)過程中,建立起一套完善的實(shí)踐教學(xué)評價(jià)體系,強(qiáng)調(diào)突出過程考核的重要性,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性。應(yīng)用本科機(jī)電相關(guān)專業(yè)應(yīng)加大實(shí)踐教學(xué)量,對機(jī)電設(shè)備的設(shè)計(jì)、操作、維護(hù)維修增加學(xué)生實(shí)踐機(jī)會,同時(shí)也應(yīng)改善實(shí)踐條件,以便更好地培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用能力。
現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展極大地推動了不同學(xué)科的交叉與滲透,引起了工程領(lǐng)域的技術(shù)改造與革命。在機(jī)械工程領(lǐng)域,由于微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展及其向機(jī)械工業(yè)的滲透所形成的機(jī)電一體化,使機(jī)械工業(yè)的技術(shù)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品機(jī)構(gòu)、功能與構(gòu)成、生產(chǎn)方式及管理體系發(fā)生了巨大變化,使工業(yè)生產(chǎn)由“機(jī)械電氣化”邁入了“機(jī)電一體化”為特征的發(fā)展階段。
一、機(jī)電一體化的核心技術(shù)
機(jī)電一體化包括軟件和硬件兩方面技術(shù)。硬件是由機(jī)械本體、傳感器、信息處理單元和驅(qū)動單元等部分組成。因此,為加速推進(jìn)機(jī)電一體化的發(fā)展,必須從以下幾方面著手:
(一)機(jī)械本體技術(shù)
機(jī)械本體必須從改善性能、減輕質(zhì)量和提高精度等幾方面考慮。現(xiàn)代機(jī)械產(chǎn)品一般都是以鋼鐵材料為主,為了減輕質(zhì)量除了在結(jié)構(gòu)上加以改進(jìn),還應(yīng)考慮利用非金屬復(fù)合材料。只有機(jī)械本體減輕了重量,才有可能實(shí)現(xiàn)驅(qū)動系統(tǒng)的小型化,進(jìn)而在控制方面改善快速響應(yīng)特性,減少能量消耗,提高效率。
(二)傳感技術(shù)
傳感器的問題集中在提高可靠性、靈敏度和精確度方面,提高可靠性與防干擾有著直接的關(guān)系。為了避免電干擾,目前有采用光纖電纜傳感器的趨勢。對外部信息傳感器來說,目前主要發(fā)展非接觸型檢測技術(shù)。
(三)信息處理技術(shù)
機(jī)電一體化與微電子學(xué)的顯著進(jìn)步、信息處理設(shè)備(特別是微型計(jì)算機(jī))的普及應(yīng)用緊密相連。為進(jìn)一步發(fā)展機(jī)電一體化,必須提高信息處理設(shè)備的可靠性,包括模/數(shù)轉(zhuǎn)換設(shè)備的可靠性和分時(shí)處理的輸入輸出的可靠性,進(jìn)而提高處理速度,并解決抗干擾及標(biāo)準(zhǔn)化問題。
(四)驅(qū)動技術(shù)
電機(jī)作為驅(qū)動機(jī)構(gòu)已被廣泛采用,但在快速響應(yīng)和效率等方面還存在一些問題。目前,正在積極發(fā)展內(nèi)部裝有編碼器的電機(jī)以及控制專用組件-傳感器-電機(jī)三位一體的伺服驅(qū)動單元。
(五)接口技術(shù)
為了與計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信,必須使數(shù)據(jù)傳遞的格式標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)格化。接口采用同一標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格不僅有利于信息傳遞和維修,而且可以簡化設(shè)計(jì)。目前,技術(shù)人員正致力于開發(fā)低成本、高速串行的接口,來解決信號電纜非接觸化、光導(dǎo)纖維以及光藕器的大容量化、小型化、標(biāo)準(zhǔn)化等問題。
(六)軟件技術(shù)
軟件與硬件必須協(xié)調(diào)一致地發(fā)展。為了減少軟件的研制成本,提高生產(chǎn)維修的效率,要逐步推行軟件標(biāo)準(zhǔn)化,包括程序標(biāo)準(zhǔn)化、程序模塊化、軟件程序的固化、推行軟件工程等。
二、機(jī)電一體化技術(shù)的主要應(yīng)用領(lǐng)域
(一)數(shù)控機(jī)床
數(shù)控機(jī)床及相應(yīng)的數(shù)控技術(shù)經(jīng)過40年的發(fā)展,在結(jié)構(gòu)、功能、操作和控制精度上都有迅速提高,具體表現(xiàn)在:
1、總線式、模塊化、緊湊型的結(jié)構(gòu),即采用多CPU、多主總線的體系結(jié)構(gòu)。
2、開放性設(shè)計(jì),即硬件體系結(jié)構(gòu)和功能模塊具有層次性、兼容性、符合接口標(biāo)準(zhǔn),能最大限度地提高用戶的使用效益。
3、WOP技術(shù)和智能化。系統(tǒng)能提供面向車間的編程技術(shù)和實(shí)現(xiàn)二、三維加工過程的動態(tài)仿真,并引入在線診斷、模糊控制等智能機(jī)制。
4、大容量存儲器的應(yīng)用和軟件的模塊化設(shè)計(jì),不僅豐富了數(shù)控功能,同時(shí)也加強(qiáng)了CNC系統(tǒng)的控制功能。
5、能實(shí)現(xiàn)多過程、多通道控制,即具有一臺機(jī)床同時(shí)完成多個獨(dú)立加工任務(wù)或控制多臺和多種機(jī)床的能力,并將刀具破損檢測、物料搬運(yùn)、機(jī)械手等控制都集成到系統(tǒng)中去。
6、系統(tǒng)的多級網(wǎng)絡(luò)功能,加強(qiáng)了系統(tǒng)組合及構(gòu)成復(fù)雜加工系統(tǒng)的能力。
7、以單板、單片機(jī)作為控制機(jī),加上專用芯片及模板組成結(jié)構(gòu)緊湊的數(shù)控裝置。
(二)計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS)
CIMS的實(shí)現(xiàn)不是現(xiàn)有各分散系統(tǒng)的簡單組合,而是全局動態(tài)最優(yōu)綜合。它打破原有部門之間的界線,以制造為基干來控制“物流”和“信息流”,實(shí)現(xiàn)從經(jīng)營決策、產(chǎn)品開發(fā)、生產(chǎn)準(zhǔn)備、生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)到生產(chǎn)經(jīng)營管理的有機(jī)結(jié)合。企業(yè)集成度的提高可以使各種生產(chǎn)要素之間的配置得到更好的優(yōu)化,各種生產(chǎn)要素的潛力可以得到更大的發(fā)揮。
(三)柔性制造系統(tǒng)(FMS)
柔性制造系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)化的制造系統(tǒng),主要由計(jì)算機(jī)、數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人、料盤、自動搬運(yùn)小車和自動化倉庫等組成。它可以隨機(jī)地、實(shí)時(shí)地、按量地按照裝配部門的要求,生產(chǎn)其能力范圍內(nèi)的任何工件,特別適于多品種、中小批量、設(shè)計(jì)更改頻繁的離散零件的批量生產(chǎn)。
(四)工業(yè)機(jī)器人
第1代機(jī)器人亦稱示教再現(xiàn)機(jī)器人,它們只能根據(jù)示教進(jìn)行重復(fù)運(yùn)動,對工作環(huán)境和作業(yè)對象的變化缺乏適應(yīng)性和靈活性;第2代機(jī)器人帶有各種先進(jìn)的傳感元件,能獲取作業(yè)環(huán)境和操作對象的簡單信息,通過計(jì)算機(jī)處理、分析,做出一定的判斷,對動作進(jìn)行反饋控制,表現(xiàn)出低級智能,已開始走向?qū)嵱没坏?代機(jī)器人即智能機(jī)器人,具有多種感知功能,可進(jìn)行復(fù)雜的邏輯思維、判斷和決策,在作業(yè)環(huán)境中獨(dú)立行動,與第5代計(jì)算機(jī)關(guān)系密切。
三、機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展前景
縱觀國內(nèi)外機(jī)電一體化的發(fā)展現(xiàn)狀和高新技術(shù)的發(fā)展動向,機(jī)電一體化將朝著以下幾個方向發(fā)展:
(一)智能化
智能化是機(jī)電一體化與傳統(tǒng)機(jī)械自動化的主要區(qū)別之一,也是21世紀(jì)機(jī)電一體化的發(fā)展方向。近幾年,處理器速度的提高和微機(jī)的高性能化、傳感器系統(tǒng)的集成化與智能化為嵌入智能控制算法創(chuàng)造了條件,有力地推動著機(jī)電一體化產(chǎn)品向智能化方向發(fā)展。智能機(jī)電一體化產(chǎn)品可以模擬人類智能,具有某種程度的判斷推理、邏輯思維和自主決策能力,從而取代制造工程中人的部分腦力勞動。
(二)系統(tǒng)化
系統(tǒng)化的表現(xiàn)特征之一就是系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)進(jìn)一步采用開放式和模式化的總線結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)可以靈活組態(tài),進(jìn)行任意的剪裁和組合,同時(shí)尋求實(shí)現(xiàn)多子系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制和綜合管理。表現(xiàn)特征之二是通信功能大大加強(qiáng),一般除RS232等常用通信方式外,實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程及多系統(tǒng)通信聯(lián)網(wǎng)需要的局部網(wǎng)絡(luò)正逐漸被采用。未來的機(jī)電一體化更加注重產(chǎn)品與人的關(guān)系,如何賦予機(jī)電一體化產(chǎn)品以人的智能、情感、人性顯得越來越重要。機(jī)電一體化產(chǎn)品還可根據(jù)一些生物體優(yōu)良的構(gòu)造研究某種新型機(jī)體,使其向著生物系統(tǒng)化方向發(fā)展。
(三)微型化
微型機(jī)電一體化系統(tǒng)高度融合了微機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)和軟件技術(shù),是機(jī)電一體化的一個新的發(fā)展方向。國外稱微電子機(jī)械系統(tǒng)的幾何尺寸一般不超過1cm3,并正向微米、納米級方向發(fā)展。由于微機(jī)電一體化系統(tǒng)具有體積小、耗能小、運(yùn)動靈活等特點(diǎn),可進(jìn)入一般機(jī)械無法進(jìn)入的空間并易于進(jìn)行精細(xì)操作,故在生物醫(yī)學(xué)、航空航天、信息技術(shù)、工農(nóng)業(yè)乃至國防等領(lǐng)域,都有廣闊的應(yīng)用前景。目前,利用半導(dǎo)體器件制造過程中的蝕刻技術(shù),在實(shí)驗(yàn)室中已制造出亞微米級的機(jī)械元件。
(四)模塊化
模塊化也是機(jī)電一體化產(chǎn)品的一個發(fā)展趨勢,是一項(xiàng)重要而艱巨的工程。由于機(jī)電一體化產(chǎn)品種類和生產(chǎn)廠家繁多,研制和開發(fā)具有標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械接口、電氣接口、動力接口、信息接口的機(jī)電一體化產(chǎn)品單元是一項(xiàng)復(fù)雜而重要的事,它需要制訂一系列標(biāo)準(zhǔn),以便各部件、單元的匹配和接口。機(jī)電一體化產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)可利用標(biāo)準(zhǔn)單元迅速開發(fā)新產(chǎn)品,同時(shí)也可以不斷擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模。
(五)網(wǎng)絡(luò)化
網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展對機(jī)電一體化有重大影響,使其朝著網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。機(jī)電一體化產(chǎn)品的種類很多,面向網(wǎng)絡(luò)的方式也不同。由于網(wǎng)絡(luò)的普及,基于網(wǎng)絡(luò)的各種遠(yuǎn)程控制和監(jiān)視技術(shù)方興未艾,而遠(yuǎn)程控制的終端設(shè)備本身就是機(jī)電一體化產(chǎn)品。
(六)綠色化
工業(yè)的發(fā)達(dá)使人們物質(zhì)豐富、生活舒適的同時(shí)也使資源減少,生態(tài)環(huán)境受到嚴(yán)重污染,于是綠色產(chǎn)品應(yīng)運(yùn)而生。綠色化是時(shí)代的趨勢,其目標(biāo)是使產(chǎn)品從設(shè)計(jì)、制造、包裝、運(yùn)輸、使用到報(bào)廢處理的整個生命周期中,對生態(tài)環(huán)境無危害或危害極小,資源利用率極高。機(jī)電一體化產(chǎn)品的綠色化主要是指使用時(shí)不污染生態(tài)環(huán)境,報(bào)廢時(shí)能回收利用。綠色制造業(yè)是現(xiàn)代制造業(yè)的可持續(xù)發(fā)展模式。
綜上所述,機(jī)電一體化技術(shù)是眾多科學(xué)技術(shù)發(fā)展的結(jié)晶,是社會生產(chǎn)力發(fā)展到一定階段的必然要求。它促使機(jī)械工業(yè)發(fā)生戰(zhàn)略性的變革,使傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)概念發(fā)生著革命性的變化。大力發(fā)展新一代機(jī)電一體化產(chǎn)品,不僅是改造傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)備的要求,而且是推動機(jī)械產(chǎn)品更新?lián)Q代和開辟新領(lǐng)域、發(fā)展與振興機(jī)械工業(yè)的必由之路。
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近些年來,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)展的一個主要趨勢。
1.光機(jī)電一體化技術(shù)特征
光機(jī)電一體化系統(tǒng)主要由動力、機(jī)構(gòu)、執(zhí)行器、計(jì)算機(jī)和傳感器五個部分組成,相互構(gòu)成一個功能完善的柔性自動化系統(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,任何一臺光機(jī)電一體化裝置的動作,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)集成開發(fā)的自動化、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,通過電子自動控制系統(tǒng)可精確按預(yù)設(shè)動作,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)行自動控制、自動檢測、信息采集及處理、調(diào)節(jié)、修正、補(bǔ)償、自診斷、自動保護(hù)直至自動記錄、顯示、打印工作結(jié)果。通過改變程序,指令等軟件內(nèi)容而無需改動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
傳統(tǒng)的機(jī)械裝置的運(yùn)動部分,一般都伴隨著磨損及運(yùn)動部件配合間隙所引起的動作誤差,導(dǎo)致可動摩擦、撞擊、振動等加重,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,使裝置的可動部件減少,磨損也大為減少,像集成化接近開關(guān)甚至無可動部件、無機(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)品的研究開發(fā)涉及到許多學(xué)科和專業(yè)知識,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)勢結(jié)合起來,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)電一體化是一門學(xué)科的邊緣科學(xué)技術(shù),多種技術(shù)的綜合及多個部分的組合,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。其各個組成部分在綜合成一個完整的系統(tǒng)中相互配合有嚴(yán)格的要求,這就要求各種技術(shù)揚(yáng)長避短,提高系統(tǒng)協(xié)調(diào)性。
2.研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢
2.1研究現(xiàn)狀
自從我國實(shí)行改革開放以來,科技領(lǐng)域急起直追,我國的光機(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,是我國特有的經(jīng)濟(jì)實(shí)用產(chǎn)品,不但適用國內(nèi)市場的需要,部分產(chǎn)品還隨主機(jī)配套出口。國內(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
光機(jī)電一體化技術(shù)已經(jīng)滲透到各個學(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)增長點(diǎn)越來越受到高度重視。從世界科學(xué)技術(shù)的發(fā)展情況來看,光機(jī)電一體化技術(shù)的未來技術(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量時(shí),可極大地提高測量精度和量程。
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)生幾千到幾萬度的高溫,可使照射點(diǎn)物體熔化或汽化,對各種各樣材料和產(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)用中也會通過一些激光技術(shù)改變激光輻射的特性,應(yīng)用范圍更廣。
(2)傳感檢測技術(shù)
1)激光準(zhǔn)直,能夠測量平直度、平面度、平行度、垂直度,也可以做三維空間的基準(zhǔn)測量。
2)激光測距,其探測距離遠(yuǎn),測距精度高,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,極大地提高了汽車生產(chǎn)企業(yè)對市場的適應(yīng)能力和產(chǎn)品的競爭能力。
(4)光能驅(qū)動技術(shù)
利用光致變形材料可制作光致動器和光機(jī)器人。現(xiàn)已研制成功一種光致動器,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)所要求的動作。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,該致動器能可在頂面步行。這種狀態(tài)目標(biāo)處于初級階段,如果能發(fā)現(xiàn)具有優(yōu)異光作用特性的動態(tài)物質(zhì),則可使光能驅(qū)動技術(shù)廣泛應(yīng)用。
3.結(jié)語
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,將給開發(fā)生產(chǎn)者和用戶帶來巨大的社會經(jīng)濟(jì)效益。
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3.改革優(yōu)化實(shí)踐環(huán)節(jié)。實(shí)踐教學(xué)是技術(shù)應(yīng)用能力形成的重要環(huán)節(jié),也是高職專業(yè)教育教學(xué)的重點(diǎn)。為了培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)技術(shù)能力,改革傳統(tǒng)的實(shí)踐教學(xué)模式,將實(shí)踐教學(xué)分為三個階段進(jìn)行:(1)實(shí)驗(yàn)技能訓(xùn)練。實(shí)驗(yàn)技能訓(xùn)練主要包括專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課中的實(shí)驗(yàn),使學(xué)生掌握基本實(shí)驗(yàn)儀器的使用,基本數(shù)據(jù)的測量、采集和基本實(shí)驗(yàn)方法的運(yùn)用。(2)單項(xiàng)技能訓(xùn)練。單項(xiàng)技能訓(xùn)練主要包括金工實(shí)習(xí)、數(shù)控實(shí)訓(xùn)等,學(xué)生進(jìn)行基本技能(鉗工、機(jī)加工、電工)、職業(yè)基本素質(zhì)(數(shù)控車、數(shù)控銑、加工中心的編程和操作)的訓(xùn)練。通過訓(xùn)練使學(xué)生掌握相應(yīng)的技能,參加職業(yè)資格考核取得數(shù)控工藝員或數(shù)控車、銑、加工中心操作工等級職業(yè)資格證書。(3)綜合技能訓(xùn)練。綜合技能訓(xùn)練主要包括生產(chǎn)實(shí)習(xí)、頂崗實(shí)習(xí)等,學(xué)在實(shí)訓(xùn)中,采用邊教、邊學(xué)、邊做的教學(xué)方法,通過典型零件數(shù)控加工案例引導(dǎo)教學(xué)設(shè)計(jì),針對實(shí)際零件數(shù)控加工任務(wù)討論工藝解決方案,并在加工現(xiàn)場實(shí)施,形成不同零件加工效果的直觀比較和認(rèn)識,以合作完成實(shí)訓(xùn)教學(xué)過程。融“理論、示范、練習(xí)、反饋”于一體,將“教、學(xué)、做”合而為一。有效培養(yǎng)學(xué)生的技術(shù)應(yīng)用能力。生根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)任務(wù),在不同的崗位上完成實(shí)踐任務(wù),畢業(yè)后實(shí)現(xiàn)“零距離上崗”。
(四)建設(shè)特色課程
在課程設(shè)置上根據(jù)對企業(yè)人才需求情況和對近幾年畢業(yè)生就業(yè)情況的調(diào)查,以工作過程為導(dǎo)向,以工作任務(wù)或產(chǎn)品為載體,根據(jù)學(xué)生就業(yè)崗位群的任職要求,參照相關(guān)的職業(yè)資格標(biāo)準(zhǔn),通過與企業(yè)有關(guān)人員共同論證,進(jìn)行課程設(shè)置。課程內(nèi)容的確立與工作過程各階段的任務(wù)密切相關(guān),在與企業(yè)的深度耦合中,通過對職業(yè)崗位群從業(yè)人員和與職業(yè)崗位群有關(guān)的人員及專家進(jìn)行調(diào)查,通過對在職業(yè)崗位上工作的學(xué)生的描述,經(jīng)過分析、歸納、整理、綜合,確立職業(yè)崗位工作過程中不同階段的工作任務(wù),將工作任務(wù)和內(nèi)容轉(zhuǎn)化為學(xué)習(xí)領(lǐng)域的課程內(nèi)容,通過對工作過程各階段的各級工作任務(wù)的使用頻率和難易程度進(jìn)行分析,確定適用于不同層次的專業(yè)核心課程內(nèi)容和學(xué)時(shí)安排。
(五)總結(jié)
機(jī)電專業(yè)教學(xué)中必須堅(jiān)持“面向現(xiàn)代,面向世界,面向未來”的發(fā)展方針,從實(shí)際出發(fā),確定教學(xué)改革思路、培養(yǎng)目標(biāo),深入改革課程體系、教學(xué)方法和教學(xué)內(nèi)容,使專業(yè)人才培養(yǎng)與未來社會發(fā)展需要相適應(yīng)。在對學(xué)生的培養(yǎng)方面要做到:1.培養(yǎng)學(xué)生的綜合應(yīng)用能力、實(shí)際動手能力、工程設(shè)計(jì)和創(chuàng)新能力,學(xué)生能根據(jù)一般的設(shè)計(jì)要求和動作流程完成整個控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。2.提高教學(xué)質(zhì)量,培養(yǎng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。3.在實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)中增強(qiáng)了他們的團(tuán)隊(duì)合作精神。從一個目的、兩個原則的教改思想出發(fā),抓好課程理論、實(shí)踐、考核的每一個教學(xué)環(huán)節(jié),不僅充分發(fā)揮了學(xué)生的開拓創(chuàng)新精神,而且充分調(diào)動教師教學(xué)和教改的積極性,在教與學(xué)兩個積極性的推動下,教學(xué)質(zhì)量得以大幅度提高,使高校為社會主義現(xiàn)代化建設(shè)培養(yǎng)出更多優(yōu)秀的人才。
【論文關(guān)鍵詞】機(jī)電一體化教學(xué)改革專業(yè)特色
【論文摘要】針對機(jī)電一體化專業(yè)教學(xué)不能滿足經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的需求這一現(xiàn)狀,提出了以實(shí)踐為導(dǎo)向的機(jī)電一體化教學(xué)改革。闡述了機(jī)電教學(xué)改革的必要性、思路和方法,提出在實(shí)踐環(huán)節(jié)深化改革,在專業(yè)培養(yǎng)方案上努力突出專業(yè)特色的重要性,淡化了原專業(yè)課和專業(yè)基礎(chǔ)課的界限,對課程實(shí)踐教學(xué)進(jìn)行了改革,體現(xiàn)了機(jī)電教學(xué)的特色。
【參考文獻(xiàn)】
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1.1在建筑材料生產(chǎn)中的應(yīng)用目前,我國在施工建設(shè)方面的要求越來越高,相應(yīng)的,對于建筑材料的生產(chǎn)更是提出了較高的要求。這樣一來,機(jī)電一體化技術(shù)就成了有關(guān)單位的首要選擇。畢竟機(jī)電一體化是一種綜合技術(shù),其高質(zhì)量、高性能、多功能、低能耗的特性對于建筑材料的生產(chǎn)有著至關(guān)重要的作用。此外,材料的級配控制對于現(xiàn)代建筑和公共設(shè)施相當(dāng)重要。一旦有級配誤差現(xiàn)象的出現(xiàn),必定會減短建筑和公共設(shè)施的壽命,安全問題就得不到保障。然而,在建筑材料中應(yīng)用機(jī)電一體化技術(shù)就可以實(shí)現(xiàn)微機(jī)控制,使級配的誤差降到最小。
1.2在現(xiàn)代制造業(yè)方面的應(yīng)用現(xiàn)代制造業(yè)強(qiáng)調(diào)有效利用一切資源,逐漸以機(jī)器代替人力來獲得生產(chǎn)盈利,綠色的現(xiàn)代化制造具有虛擬化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化等特點(diǎn)。下面通過對Li/MnO2扣式電池生產(chǎn)過程的介紹來向讀者說明機(jī)電一體化技術(shù)在制造業(yè)方面的應(yīng)用。Li/MnO2扣式電池的生產(chǎn)有以下幾道程序:先上負(fù)極片,然后加隔熱板并把電解液注入其中,最后上正極片、滲透。這種自動組裝生產(chǎn)的控制系統(tǒng)通過采用PLC技術(shù)進(jìn)行控制,通過觸摸系統(tǒng)中的傳感器來監(jiān)測生產(chǎn)過程中的狀態(tài),一旦有系統(tǒng)故障出現(xiàn),機(jī)械裝置就會自動報(bào)警。如果生產(chǎn)過程中出現(xiàn)不合格的產(chǎn)品,該系統(tǒng)還會將其自動剔除。漫反射光電開關(guān)、對射光電開關(guān)、磁性開關(guān)、行程開關(guān)、接近開關(guān)、壓力傳感器等原件在PCL控制系統(tǒng)中擔(dān)任著檢測作用,氣缸、沖床、電視、振動料斗、狀態(tài)顯示燈以及聲光報(bào)警器等部件在該系統(tǒng)中擔(dān)任著執(zhí)行作用。
1.3在鋼鐵企業(yè)中的應(yīng)用
1.3.1分布式控制系統(tǒng)(DCS)一臺中央電腦、若干臺現(xiàn)場測控電腦和智能控制單元,這就是分布式控制系統(tǒng)的組成部件。通過中央電腦對現(xiàn)場測控電腦和智能控制單元的指揮來監(jiān)視、管理、操作和分散控制生產(chǎn)過程。相比集中型控制系統(tǒng),分布式控制系統(tǒng)具有安全性高、功能強(qiáng)的特點(diǎn)。很顯然,分布式控制系統(tǒng)已成為引領(lǐng)機(jī)電一體化系統(tǒng)的潮流。
1.3.2開放式控制系統(tǒng)“開放”意味著解除封鎖、限制。開放式控制系統(tǒng)可以使不同廠家的產(chǎn)品得到互換和兼容,實(shí)現(xiàn)資源共享,技術(shù)交流,促進(jìn)企業(yè)共同進(jìn)步。工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)是開放式控制系統(tǒng)中重要組成部分,其可以實(shí)現(xiàn)管理計(jì)算機(jī)和控制設(shè)備的互聯(lián),從而集控制與決策、管理、經(jīng)營于一體。
1.3.3計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS)計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)是集人、技術(shù)、經(jīng)營三者而成的一種產(chǎn)物。在鋼鐵企業(yè)中應(yīng)用CIMS不僅可以提高勞動生產(chǎn)力,還可以提高員工的技術(shù)水平,可以對企業(yè)的發(fā)展做出極大的貢獻(xiàn)。國家產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化離不開CIMS技術(shù),CIMS技術(shù)的應(yīng)用與推廣,還可以提高企業(yè)在國際市場上的競爭力。
1.4在煤礦企業(yè)中的應(yīng)用眾所周知,煤礦的地下開采作業(yè)是非常危險(xiǎn)的,惡劣的環(huán)境和無法預(yù)知的自然災(zāi)害時(shí)時(shí)刻刻都對工人的人身安全造成威脅。所以,世界各國都在力求尋找一種能夠用機(jī)器替代人力的先進(jìn)技術(shù)。而機(jī)電一體化技術(shù)正符合這一技術(shù)要求,可以使井下作業(yè)變得自動化、機(jī)械化。井下機(jī)器人的智能化操作對煤礦企業(yè)的發(fā)展有著史無前例的重要貢獻(xiàn)。
2機(jī)電一體化的發(fā)展方向
2.1綠色化當(dāng)今時(shí)代,人類的生活因工業(yè)科技的發(fā)展而發(fā)生著巨大變化。我們在享受著美好生活的同時(shí),更應(yīng)該注意到生態(tài)環(huán)境的污染,地球資源的減少。因此,工業(yè)綠色化已成為人們奮斗的目標(biāo)。綠色的機(jī)電一體化產(chǎn)品在這個工業(yè)時(shí)代里必將發(fā)揮出重大作用。
2.2光機(jī)電一體化組成機(jī)電一體化系統(tǒng)的部件有能源系統(tǒng)、傳感系統(tǒng)、機(jī)械結(jié)構(gòu)和信息處理系統(tǒng)等。在機(jī)電一體化系統(tǒng)中引進(jìn)光學(xué)技術(shù),可以把光學(xué)技術(shù)優(yōu)點(diǎn)用于其能源系統(tǒng)、傳感系統(tǒng)和信息處理系統(tǒng)中,實(shí)現(xiàn)由機(jī)電一體化向光機(jī)電一體化的改進(jìn)轉(zhuǎn)變。
2.3智能化21世紀(jì)是一個智能化的時(shí)代,人工智能也逐漸運(yùn)用于機(jī)電一體化技術(shù)中。機(jī)電一體化的智能化除了一些控制理論外,還吸收了多方面的新方法、新思維。例如,人工智能、計(jì)算機(jī)科學(xué)、生理學(xué)、心理學(xué)、模糊數(shù)學(xué)等等。盡管機(jī)電一體化產(chǎn)品是不可能和人類擁有相同智能的,但是,其高性能的微處理器卻完全有可能使產(chǎn)品具有低級智能。
2.4網(wǎng)絡(luò)化20世紀(jì)90年代,網(wǎng)絡(luò)技術(shù)得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展,在工業(yè)生產(chǎn)、科學(xué)技術(shù)、軍事、教學(xué)等方面都有所應(yīng)用。隨著網(wǎng)絡(luò)化的廣泛普及,在網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上應(yīng)運(yùn)而生的高科技技術(shù)也在改變著時(shí)代。屬于機(jī)電一體化產(chǎn)品的遠(yuǎn)程控制終端設(shè)備在各種領(lǐng)域中都發(fā)揮出了其應(yīng)有的價(jià)值。由于計(jì)算機(jī)的推廣應(yīng)用,使人們在家里就能享受到機(jī)電一體化帶來的便利。所以,機(jī)電一體化的發(fā)展毫無疑問會向著網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展。
1.1種類比較少
現(xiàn)在市場上常見的有各種修剪機(jī)、灑水機(jī)等,這些比較單一,還有許多機(jī)電一體化機(jī)械并不常見,如移植機(jī)等。在許多發(fā)達(dá)國家,其園林設(shè)計(jì)機(jī)電一體化設(shè)備更加多樣化,在美國、歐洲等國家,其園林設(shè)計(jì)設(shè)備種類就更多,用途也更廣泛。國內(nèi)也有許多知名品牌的銷售,如綠友、東方園林等,在國內(nèi)還有許多生產(chǎn)園林機(jī)械的著名廠家,在淮安、揚(yáng)州等地就有許多知名廠家。
1.2普及率低
與數(shù)十年前相比,園林設(shè)計(jì)中采用機(jī)電一體化機(jī)械的頻率雖然有所升高,但就目前來講,機(jī)械的使用率還是偏低,還不夠普及。與發(fā)達(dá)地區(qū)相比,我國大部分地方還在用半自動化機(jī)械工作,距離全自動機(jī)械工作還有一定距離。
1.3利用率較低
部分園林機(jī)電設(shè)備會投入使用,但機(jī)電設(shè)備的使用效率不高,其原因有二,一是存在人為操作的問題,錯誤的操作規(guī)程對機(jī)電設(shè)備造成很嚴(yán)重的破壞,導(dǎo)致維修費(fèi)用升高,使成本不降反增;二是沒有將機(jī)電設(shè)備的利用效率最大化,導(dǎo)致資源浪費(fèi),增加了管理與維護(hù)的成本,阻礙了機(jī)電設(shè)備在園林設(shè)計(jì)方面的投入和使用。
1.4保管和維護(hù)不到位
機(jī)械是易損耗的,使用過程中難免會出現(xiàn)故障,但有些企業(yè)由于缺乏技術(shù)人員維修不到位,有的根本不進(jìn)行定期維修,故障的機(jī)器多數(shù)被棄置倉庫,卻利用人力完成作業(yè),這成為園林設(shè)計(jì)中機(jī)電一體化的缺點(diǎn)。不懂得機(jī)械結(jié)構(gòu)和原理,不熟悉機(jī)械的操作,不知道如何保養(yǎng)機(jī)械,導(dǎo)致機(jī)械使用壽命降低。對上述問題,企業(yè)必須制定相關(guān)的操作規(guī)程,讓員工認(rèn)真學(xué)習(xí)操作規(guī)范以及正確的使用方法。另外,在大規(guī)模使用園林機(jī)電一體化機(jī)械時(shí)引起的噪音、環(huán)境污染等問題也有待解決。機(jī)電一體化的知識總量已擴(kuò)大到遠(yuǎn)非個人所能全部掌握,專業(yè)化是必不可少的。由于各類科技學(xué)科發(fā)展及相互滲透,促使了機(jī)電一體化技術(shù)和產(chǎn)品在各行業(yè)、部門的飛速發(fā)展。其中機(jī)電一體化在園林設(shè)計(jì)中也得到了應(yīng)用。
2機(jī)電一體化在園林設(shè)計(jì)中的應(yīng)用
隨著現(xiàn)代化技術(shù)的廣泛應(yīng)用,機(jī)電一體化技術(shù)也逐漸滲透進(jìn)了園林設(shè)計(jì)。經(jīng)過兩千多年的發(fā)展,中國古典傳統(tǒng)園林所講究的意境已經(jīng)到了爐火純青的地步,雖然可能會有更好的園林出現(xiàn),但是機(jī)電化已經(jīng)成了一個重要的發(fā)展趨勢,這是大勢所趨。園林設(shè)計(jì)中會融入更多的機(jī)電一體化等元素。沿著這個思路走,創(chuàng)造園林的科技文明和傳統(tǒng)意境對園林現(xiàn)代化的普遍需求相結(jié)合,是成就上流園林的必要條件之一。
一、概述
煤礦機(jī)電一體化產(chǎn)品是把各項(xiàng)高新技術(shù)融于一體的高科技產(chǎn)品,其主要技術(shù)包括:微電子、計(jì)算機(jī)、自動控制、人工智能、傳感產(chǎn)品可靠性等等,這些都是科技高速發(fā)展的熱門技術(shù)。在煤礦企業(yè)中,開始利用機(jī)電一體化技術(shù)對煤炭系統(tǒng)進(jìn)行改造舊設(shè)備和開發(fā)新產(chǎn)品,并取得了巨大的成功,這讓人們清楚地意識到,機(jī)電一體化技術(shù)和產(chǎn)品的發(fā)展是實(shí)現(xiàn)高效、安全、機(jī)械化采煤和煤礦機(jī)電產(chǎn)品更新?lián)Q代的重要途徑。
二、煤礦機(jī)電一體化技術(shù)產(chǎn)品的應(yīng)用
2.1礦井運(yùn)輸提升產(chǎn)品的應(yīng)用在煤礦生產(chǎn)中,因?yàn)楝F(xiàn)代化煤礦發(fā)展的需要,對煤礦機(jī)械化采煤提出更高的要求,那么隨之對井下、井上的運(yùn)輸和提升系統(tǒng)的要求也就越來越高。如今,對于國外一些采煤技術(shù)比較先進(jìn)的國家,煤礦井下大巷的運(yùn)輸系統(tǒng)大多是采用帶式運(yùn)輸機(jī),他們基本上是采用直流式交流變頻裝置驅(qū)動方式,主要以電力電子器件為核心。在英國和意大利等國家,高性能、高可靠性的磁阻電機(jī)在煤礦提升系統(tǒng)中也得以應(yīng)用。還有德國自主研發(fā)的內(nèi)裝式交——交變頻調(diào)速提升機(jī),它采用機(jī)電一體化技術(shù)把電機(jī)和滾筒做成一體,這樣的融合技術(shù)不論在機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面還是在電氣控制系統(tǒng)方面在世界上都處于領(lǐng)先地位。
在我國,大多數(shù)煤礦井下生產(chǎn)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了皮帶化,采用大巷強(qiáng)力帶式運(yùn)輸機(jī)運(yùn)輸?shù)姆绞揭卜浅F毡椤A硗猓?jì)算機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)展也非常迅速,它們具有很多種及時(shí)故障診斷和自我保護(hù)等功能,如應(yīng)用過程中的軸承溫度、倒轉(zhuǎn)、跑偏及斷帶等故障,可能在某些方面沒有面面俱到,在使用上還不能滿足一些功能,但是從發(fā)展的角度看問題,這的確是一個很好的開始。目前,我國直徑在兩米以上的提升機(jī)有1700多臺,其中90%為交流提升機(jī),并且均是采用轉(zhuǎn)差功率消耗型的轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速,電控系統(tǒng)部分絕大多數(shù)仍采用繼電器——接觸器系統(tǒng),只有一小部分采用可控制編程器。直流提升機(jī)多數(shù)為發(fā)電機(jī)拖動,雖有部分可控硅供電系統(tǒng),也均為模擬量控制。而PLC可編程控制器使用比較簡單,程序設(shè)計(jì)起來也比較容易,不需要一些復(fù)雜的輸入輸出接口裝置,抵抗外界的干擾能力也很強(qiáng),因此,它能在環(huán)境比較惡劣的情況下進(jìn)行長時(shí)間工作。
2.2綜合機(jī)械化采煤1970年,我國自主設(shè)計(jì)制造裝配了第一套綜合機(jī)械化采煤工作面,并在大同礦務(wù)局進(jìn)行試驗(yàn)使用,一直試驗(yàn)使用到80年代后期,這項(xiàng)技術(shù)的使用標(biāo)志著我國的煤礦綜合機(jī)械化采煤有了重大的突破性發(fā)展,推動了煤礦自動化的發(fā)展進(jìn)程,同樣,采煤機(jī)也由液壓牽引開始轉(zhuǎn)向電牽引;液壓支架的控制系統(tǒng)也逐漸向計(jì)算機(jī)化發(fā)展,以計(jì)算機(jī)為核心,采用電液控制,移架自動化得以實(shí)現(xiàn)。另外,對工作面刮板運(yùn)輸機(jī)也進(jìn)行了微機(jī)監(jiān)控裝置的配置,實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)自動化控制。機(jī)電一體化技術(shù)在綜合機(jī)械化采煤中的應(yīng)用,使設(shè)備動作趨于協(xié)調(diào),且安全性、可靠性大為提高,操作性能更加完善,為煤炭企業(yè)帶來了更高的經(jīng)濟(jì)效益。
2.3礦井安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)從多數(shù)煤礦使用監(jiān)控系統(tǒng)的效果來看,還存在一些問題,但是主要問題是傳感器的不足,并且使用過程中,其穩(wěn)定性相對較差,使用壽命不足,一些研究所和使用單位在這方面進(jìn)行了大量的研究,對一些關(guān)鍵技術(shù)也實(shí)施多次再設(shè)計(jì)改進(jìn)措施,但仍然沒有得到預(yù)期的效果,因此這些在實(shí)際現(xiàn)場應(yīng)用率不是很高。在國外,由于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)軟硬件技術(shù)發(fā)展很快,運(yùn)行速度和質(zhì)量也在不斷提高,傳輸介質(zhì)由同軸電纜發(fā)展到光纜,信息媒體由字符發(fā)展到聲像,煤礦的安全監(jiān)控系統(tǒng)有了很大的發(fā)展,他們的機(jī)電一體化技術(shù)在監(jiān)控系統(tǒng)上的應(yīng)用已有了非常高的水平。我國煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)是煤炭行業(yè)內(nèi)部機(jī)電一體化技術(shù)推廣應(yīng)用最快的產(chǎn)品,一些高校、科研所和企業(yè)正在研究和生產(chǎn)煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)。
三、對我國煤礦機(jī)電一體化技術(shù)的思考
在20世紀(jì),我國煤礦機(jī)電一體化技術(shù)(產(chǎn)品)取得了較大的發(fā)展,機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用到了煤礦每個環(huán)節(jié),但相對國外先進(jìn)煤礦還是比較落后的。因此,要讓我國煤礦機(jī)電一體化技術(shù)達(dá)到世界先進(jìn)技術(shù)水平,必須掌握信息時(shí)代機(jī)電一體化技術(shù)的特點(diǎn)和相關(guān)技術(shù)發(fā)展的動態(tài)。:
應(yīng)提高我國煤礦機(jī)電一體化產(chǎn)品的規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化的程度;以計(jì)算機(jī)為機(jī)電一體化的核心裝置,因?yàn)橛?jì)算機(jī)運(yùn)算和存貯能力非常強(qiáng),且體積和功耗小,更加適合于工作空間狹小的煤礦機(jī)電一體化產(chǎn)品,在設(shè)計(jì)煤礦機(jī)電一體化產(chǎn)品時(shí),應(yīng)盡可能的選用功能強(qiáng)大的嵌入式計(jì)算機(jī),從而保證工作性能更可靠;對于新開發(fā)的煤礦機(jī)電一體化產(chǎn)品應(yīng)具有通信功能,同時(shí),要選用很好的開放性和高可靠性的通信模塊,方便與控制網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接通信控制;煤礦機(jī)電一體化產(chǎn)品需要達(dá)到智能化發(fā)展水平,能判斷機(jī)電設(shè)備和周圍環(huán)境的狀態(tài),使設(shè)備能自動適應(yīng)環(huán)境并以最優(yōu)的狀態(tài)工作,同時(shí)能快速地對所采集的參數(shù)進(jìn)行分析,從而對故障進(jìn)行診斷,再根據(jù)這些診斷結(jié)果對以后工作過程中的故障進(jìn)行預(yù)測;要對礦用傳感器進(jìn)行深入研究和開發(fā),提高礦用傳感器的可靠性和使用壽命,同時(shí)考慮傳感器的數(shù)字化、集成化、智能化和多維化,使礦用傳感器在比較惡劣的工作環(huán)境下進(jìn)行信號的測量,并保證其測量準(zhǔn)確度,并具有自校正、自診斷、狀態(tài)識別和自我調(diào)節(jié)等功能;要關(guān)注國內(nèi)外高新技術(shù)的發(fā)展,將那些適于煤礦井下工作環(huán)境的高新技術(shù)用于煤礦機(jī)電一體化產(chǎn)品,從而提高煤礦現(xiàn)代化,達(dá)到煤礦自動化生產(chǎn)。
四、結(jié)束語
煤礦機(jī)電一體化技術(shù)是煤礦綜合自動化的發(fā)展基礎(chǔ),更是煤礦企業(yè)信息化建設(shè)的重要支撐技術(shù),煤礦機(jī)電一體化技術(shù)在采、掘、運(yùn)、裝備等方面的應(yīng)用和推廣,大力地推動我國煤礦綜合生產(chǎn)力,同時(shí),為實(shí)現(xiàn)安全、高效、潔凈、結(jié)構(gòu)優(yōu)化的現(xiàn)代化、高科技煤炭工業(yè)生產(chǎn)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
參考文獻(xiàn):
1.2工作站群獨(dú)有的功能虛擬特性的樣機(jī)、建構(gòu)好的評估站群,經(jīng)由PDM的路徑,獲取機(jī)械協(xié)同下的控制算法。依循給定流程,建構(gòu)一體化這樣的樣機(jī)。與此同時(shí),還要創(chuàng)設(shè)電控特有的仿真模式。采納某規(guī)格下的CAE,優(yōu)化給定參數(shù)。其他關(guān)涉的工作站群,可以經(jīng)由虛擬樣機(jī),獲取明晰的反饋結(jié)果。把反饋得來的數(shù)值,當(dāng)成后續(xù)時(shí)段的設(shè)計(jì)指引。根據(jù)反饋方向,審慎修補(bǔ)缺陷。各時(shí)段的文檔歸整、工作站群特有的修護(hù),涵蓋多層級的技術(shù)。制備明晰的產(chǎn)品說明,審慎處理多重圖片。項(xiàng)目關(guān)涉的專利申報(bào),也被涵蓋在這一范疇。帶有管理特性的工作站,可被設(shè)定成單獨(dú)架構(gòu)下的站點(diǎn),也可融匯至預(yù)設(shè)的站點(diǎn)之內(nèi)。設(shè)計(jì)管理特性的這類站點(diǎn),能夠查驗(yàn)設(shè)計(jì)之中的可行性,有序管控進(jìn)度,并調(diào)和主體沖突。
2多時(shí)段的平臺運(yùn)作
一體化特有的設(shè)計(jì)平臺,建構(gòu)在Web的根基之上,擬定了多重的工作站群。在開發(fā)之后,應(yīng)考量的側(cè)重點(diǎn),是后續(xù)時(shí)段的真正運(yùn)作。細(xì)分出來的運(yùn)作時(shí)段,整合了初始時(shí)段的概念設(shè)定、接續(xù)的細(xì)化設(shè)定、平臺建構(gòu)及評估、制備樣機(jī)及評估。首先應(yīng)考量的,是擬定可行特性的落實(shí)方案。采納多學(xué)科特有的互通語言,以便描畫完備的設(shè)定流程。現(xiàn)有的最優(yōu)語言,被看成UML。它采納了配套特性的成熟技術(shù),帶有可視化的傾向。它適宜篩選出來的多重領(lǐng)域,獲取廣泛認(rèn)同。在這種語言下,各科目特有的設(shè)計(jì)者,能夠妥善互通,擬定任務(wù)書。把制備好的產(chǎn)品,看成帶有概念特性的總設(shè)計(jì)。
后續(xù)時(shí)段的細(xì)化設(shè)計(jì),應(yīng)圍繞預(yù)設(shè)的樣機(jī)線索,在彼此協(xié)同之中,明辨彼此職責(zé)。項(xiàng)目組這一層級的PDM,在后續(xù)的這個時(shí)段,凸顯了側(cè)重價(jià)值。它能隨時(shí)跟蹤,把處理得來的精準(zhǔn)數(shù)值,分享給擬定好的完整團(tuán)隊(duì)。若需要某一范疇的協(xié)同,即可經(jīng)由特有的Web,來訪問界面以內(nèi)的PDM,獲取期待中的數(shù)據(jù)。技術(shù)文檔特有的歸整及處理,包含說明書。設(shè)計(jì)人員歸結(jié)得來完備的設(shè)計(jì)流程,把帶有典型特性的珍貴經(jīng)驗(yàn),存留至知識庫。這就便利了接續(xù)的復(fù)用,提升設(shè)計(jì)實(shí)效。
1.2機(jī)電一體化技術(shù)在發(fā)泡線中的應(yīng)用發(fā)泡線設(shè)備為冰柜(箱)箱體、門體的生產(chǎn)設(shè)備,設(shè)備結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。原先大多數(shù)企業(yè)采用環(huán)形發(fā)泡結(jié)構(gòu),由烘道控制發(fā)泡溫度,采用液壓系統(tǒng)控制線體前進(jìn),并使用人工裝箱、取箱等,現(xiàn)多數(shù)企業(yè)采用立式發(fā)泡結(jié)構(gòu),水循環(huán)加溫系統(tǒng)、箱殼進(jìn)模、產(chǎn)品出模、注射等實(shí)現(xiàn)整合與自動化,全線采用PLC與觸摸屏進(jìn)行控制,立式發(fā)泡的優(yōu)越性明顯高于環(huán)形發(fā)泡,主要表現(xiàn)在:(1)自動化程度高:環(huán)形發(fā)泡人工進(jìn)模、出模、注料,操作人員勞動強(qiáng)度大,立式發(fā)泡實(shí)現(xiàn)自動進(jìn)模、產(chǎn)品自動出模、自動注料、自動控制發(fā)泡時(shí)間,同時(shí)自動控制發(fā)泡溫度等,保證了產(chǎn)品質(zhì)量;(2)節(jié)約能源:環(huán)形發(fā)泡溫度由烘道控制,面積大、升溫慢、散熱快;立式發(fā)泡自動控制、調(diào)節(jié)溫度,實(shí)現(xiàn)單模可控制,整體調(diào)控;(3)發(fā)泡時(shí)間、質(zhì)量可控:環(huán)形發(fā)泡由液壓系統(tǒng)控制前進(jìn)速度,一個工位停止則全線停止,發(fā)泡時(shí)間不準(zhǔn)確;立式發(fā)泡單獨(dú)控制,每模發(fā)泡時(shí)間可自由控制與調(diào)整;(4)效率高、產(chǎn)量高:環(huán)形發(fā)泡按圈輪轉(zhuǎn),箱殼與工位配套裝箱發(fā)泡,順序要求高,且人工出箱慢;立式發(fā)泡可隨機(jī)進(jìn)箱,機(jī)器自動出箱快,效率更高。
1.3機(jī)電一體化技術(shù)在其他冰柜(箱)生產(chǎn)設(shè)備中的應(yīng)用冰柜(箱)生產(chǎn)設(shè)備機(jī)電一體化、自動化水平的發(fā)展在各種小型配套設(shè)備中也得到了充分的體現(xiàn),各種小型設(shè)備通過機(jī)電一體化改造,反應(yīng)更快、更加精簡,以打包機(jī)為例,打包機(jī)上卷后,設(shè)備控制中心PLC根據(jù)光電信號確定冰柜(箱)位置,自行送帶、拉緊、割斷、粘連,完成打包動作,一個產(chǎn)品三次打包動作僅需要10s左右,實(shí)現(xiàn)快速動作,低故障率,有效地保證了產(chǎn)量。另有創(chuàng)新型的各種機(jī)電一體化設(shè)備,以蒸發(fā)器自動纏繞機(jī)為例,該設(shè)備用于冰柜內(nèi)膽蒸發(fā)器的纏繞,實(shí)現(xiàn)了鋁箔膠帶與鋁管的同時(shí)粘附,且配有相應(yīng)的伺服間隙調(diào)整,人工設(shè)定纏繞參數(shù)完畢后,PLC根據(jù)伺服脈沖、編碼器反饋信號等自動計(jì)算纏繞圈數(shù)、高度,有效地解決了冰柜內(nèi)膽一直由人工貼覆的難題,將冰柜(箱)的自動生產(chǎn)向前推進(jìn)了一大步。
2冰柜(箱)生產(chǎn)設(shè)備機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用的發(fā)展趨勢
我國制造的冰柜(箱)生產(chǎn)用機(jī)電一體化設(shè)備都具有智能化、程序化、信息化的特點(diǎn)以及設(shè)備體積小,操作、維護(hù)方便,保護(hù)齊全,性能可靠等優(yōu)點(diǎn)。這些設(shè)備在冰柜(箱)生產(chǎn)中的廣泛應(yīng)用,不僅減輕了操作人員的勞動強(qiáng)度,而且極大地提高冰柜(箱)生產(chǎn)的生產(chǎn)水平和能力,創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。但是,我國的冰柜(箱)機(jī)電一體化技術(shù)與發(fā)達(dá)國家相比,還有一定的差距,因此還有很多的問題需要解決,技術(shù)需要研究,其未來的發(fā)展趨勢是:(1)掌握核心技術(shù)且形成產(chǎn)業(yè),目前我國機(jī)電設(shè)備采用的控制中心及各種電器、液壓元件,如PLC、觸摸屏、油缸、氣缸等大多為進(jìn)口元件,增加該方面的研發(fā)與投入,提高國產(chǎn)元器件的穩(wěn)定性與實(shí)用性,將對我國的機(jī)電一體化進(jìn)程起到極大的推動作用;(2)市場競爭的加劇,使得降低殘次率、減少人工成本成為冰柜(箱)企業(yè)考慮的關(guān)鍵問題,機(jī)器人、機(jī)械手將被不斷研發(fā)與采用;(3)機(jī)電設(shè)備將更加人性化,設(shè)備的操作舒適性成為操作者選用要求之一;(4)車間機(jī)電設(shè)備實(shí)現(xiàn)整體通信連接,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)、信息的實(shí)時(shí)交流。