机电一体化技术在智能制造中的应用
机电一体化技术在智能制造中的应用
周加良 方永刚 宣燕红
杭州鸿世电器股份有限公司 浙江省杭州市 311400
摘要：当今社会科技飞速发展，伴随着人民生活水平质量与要求的不断提升，市场智能化产品和设备应运而生，这也是当今世界上智能化的主要体现。智能化的出现为我们的生产、生活带来了极大的安全性、便利性和舒适性。
关键词：机电一体化；智能制造；应用
引言
在工业领域中，自动化技术的应用已经非常广泛，例如汽车的装配、机械制造等。在农业方面，由于农作物的种植、节能环保需要，所以就要求其能够实现智能自动培育和作业。而在建筑行业，则是对机电一体化的产物进行应用。机电一体化为的产物可以说是现代的一种新型的高科技产业，它不仅仅具有传统的功能而且还具备其他的一些特点。
一、机电一体化技术基础理论
（一）机电一体化技术的概念
机电一体化是指将机械设备、传感器、电气系统等集成在一个大的整体上，通过计算机技术和电子技术的结合，实现对各种信息的采集、评估和处理，以达到智能控制的目的；机电一体化的主要特点是:①采用微电脑控制系统，②运用现代的通信网络，③利用数字信号，④用智能的仪表显示。机电一体化的发展过程中，最重要的两个方面为:一是在设备原有的基础上进行升级改造，二是对原来的产品进行改进，使其更加适应市场需求。随着时代的进步与科技的飞速发展，人们已经逐渐认识到了机电一体的重要性以及必要性，并且也开始着手于机电一体的研究与开发。目前国内的许多企业都在积极地探索，并取得了一定的成果和经验。例如:华为公司，它是一家专注于工业机器人的研发与生产的公司；海尔公司，它致力于家用电器的设计制造，其产品涉及电子产品的各个领域，包括洗衣机、冰箱等等。这些都为企业的生产和人们的生活带来了极大的便利性。
（二）机电一体化技术的分类
1)按使用对象划分，机电一体化系统可分为单工机械和多工种的机电产品，其中主要有数控机床、数控车床、加工中心等。2)按功能分可将其划为装配型和控制型两大类。3)按照应用范围分，可将其划为工业型，如航天航空等。4)根据作用分，可以把它分成工业生产的机电一体化设备，如光缆、电致变色器、激光测距仪、自动驾驶仪、导航灯、电子计算机、信息交换机、汽车雷达、飞机上的各种传感器、卫星通讯、航空航天工程、海洋运输、电力传输、石油化工、铁路调度、公路隧道、码头设施、港口装卸船、污水处理、桥梁涵洞、地下排水、道路维护、水利水电、交通安全、城市建设、环境保护等方面。
（三）机电一体化技术的构成
1.机电一体化装置机电一体化的核心是机械部件，它由各种传感器、控制器、伺服电机和执行器等组成。2. 控制系统控制部分主要由步进电动机和减速机等构成。步进电动机的作用是将动力传递到驱动轴上，使其能够带动旋转系统的运转，以实现对物体的抓取。减速机的功能在于，将动力传输到工作台，并对其进行一系列的操作，以完成指定的任务；而制动器则负责对车辆的紧急安全保护。这些子系统的共同特点是:结构简单，价格低廉，使用方便，便于维修，性能稳定，可控性强，可维护性好。
二、机电一体化技术在智能制造中的特点
一、智能化。智能化是指通过计算机技术和网络技术，将机械设备进行智能控制，使之成为一个完整的自动化系统。二、可控性。可控性是指利用传感器，对物体的各种物理参数，如温度、湿度等进行实时监控，并根据检测的数据自动做出相应的调整和处理，以保证机器的正常运行。三、柔性化。可控性是指在设计的过程中，能够对不同的产品实现灵活的调节功能，以满足用户的需求变化。四、小而精。小而精，在生产中，可以充分的发挥出其作用，从而提高效率，减少成本。五、信息化。信息化就是把人的思想和信息的收集与分析结合起来，使其达到最优的状态来并且可以具备自学习功能。在现代的制造业中，由于电子信息技术的发展迅速，所以企业也应该顺应时代的潮流来建立属于自己的信息系统平台。同时，也要加强员工的专业技能，让他们能更好的为客户服务。这样才能更快的适应市场的要求并获得更多的利润空间。
三、机电一体化技术在智能制造中的应用策略
（一）机电一体化技术在智能制造系统中的需求
传统的机械制造系统中，由于信息传递的方式比较单一，在生产过程中，需要对大量的数据进行收集和处理，并且在加工的时候，也会浪费很多的人力物力，而且在产品的质量方面也没有办法保证，所以说，这种自动化的系统是无法适应现代社会的发展要求的。
机电一体化技术的应用可以实现智能的控制和检测，通过传感器的监测来对产品的性能、外观等做出判断，并及时的反馈给设计部门，以便能够更好的满足消费者的需求；机电一体化的智能控制系统还能为企业提供更多的便利性，例如:①自动识别系统。②远程操控。③智能的管理信息系统。④智能的监控设备。如:温度、湿度等。这些都能为用户带来更多的便捷性。比如:温度的实时调控，环境温差的有效调节，以及各种突发情况的应急方案等等，都能帮助使用者提高工作效率，减少了人工成本，让人们的生活更加舒适。
（二）机电一体化技术体系架构
现代机电一体化系统是以计算机为基础的集成控制系统，它具有高精度、高可靠性、低能耗等特点，在工业领域得到了广泛的应用和发展。
1.智能控制技术的应用 智能控制技术的应用主要体现在智能的设备上，如机器人、自动生产线、仪表盘、仪器仪表，以及各种通信和通讯网络。在这些方面，可以通过使用先进的传感器来感知不同的环境中的信息并进行分析，然后做出相应的处理措施。例如:利用红外线对射器来检测物体的位置；用红外对射器来测量被测物的距离；用激光或数字相机来跟踪被测物的表面情况。2.机电一体化技术的应用 随着电子信息技术的飞速进步，机电一体化也越来越受到人们的重视与青睐。它是将机械的功能与微机的结合而产生的一种新型的产品——单片机。这种单片机的出现使得其成为了智能的控制器之一，并且能够完成许多传统的模拟电路的组装工作。
（三）机电一体化技术的模块
对于智能制造系统而言，其主要是通过传感器、微机、计算机等设备来完成的信息处理和分析的工作；而在进行智能化的过程中，则是对机电一体化技术的应用和发展。在智能制造的领域中，其最重要的部分就是智能控制系统，它能够将机械的生产能力转化成自动化的产品数量，从而提高了劳动的效率以及质量。目前，我国已经有很多企业都开始使用了这一系统，比如说杭州的“智慧工厂”，该公司的“智慧物流”，它利用了物联网技术，将网络与物联网相结合，实现了对物品的运输管理，同时也为消费者提供更加便捷的服务。机电一体化模块主要有以下几类:
1)传感器:传感器是一种检测装置，它能把被测量的信息转换成电信号，然后传送给控制器，从而使控制系统对采集到的数据进行处理。2)控制单元:它是机电一体化中的核心部分，其作用在于实现对机械的状态和参数的自动调节。3)显示系统:通过显示器，能够清晰地了解到当前的工作状况，并能根据所需的数值来决定是否调整设备的运转速度。4)报警器:当发现故障或发生事故时，可及时发出警报，提醒工作人员，防止造成更大的损失和伤害。同时，还可在无人看管的情况下，将设备的运行状态告知值班人员，减少人与人之间的安全隐患。该设计还可以在某些场合使用，如工厂、车间等。也可用于其他的领域中。如工业机器人的智能化。该产品的优点有:体积小，重量轻，寿命长，可靠性高，抗干扰能力强，抗振动，灵敏度高，性价比高等。
（四）机电一体化技术在智能制造中的界面
界面是智能系统中最基本的要素之一，它决定了智能化设备的功能和性能。在智能制造中，界面主要包括了传感器、显示、控制和通信等部分。
其中，传感器是指能够感知到的外界信息，而显示屏则是指能通过显示器来进行实时的动态展示。在机电一体化的过程中，界面设计的好坏会直接影响用户的使用体验感；而液晶屏则需要良好的亮度以及清晰的色彩搭配，同时还应该具备较高的可靠性和抗干扰能力，这样才可以让使用者的体验得到提高。目前，市场上的智能机器大多都是采用机械原理来实现的工作方式，这种操作方法虽然简单，但由于其成本较高，并且不容易被广大的消费者所接受所以很多的企业都选择了淘汰，这就导致其生产的效率不高，而且还存在着安全隐患。随着社会的发展与科技的进步，越来越多的人开始关注起机电一体化的未来前景，并将目光投向机电一体的研究领域。
（五）硬件电路
将智能制造中的硬件设备进行集成，可以实现对机械的自动化控制，提高工作效率，降低成本。在智能制造中，硬件电路主要包括传感器、控制器、显示系统等。
(1)传感器 传感器是智能制造的核心器件，它能够采集外界的信息并将其转换成电信号，然后传输给计算机，再由电脑处理。传感器是一种检测装置，它能感知外部的变化和环境的影响，从而自动的改变自身的状态或调整生产工艺。传感器在机电一体化的过程中起着重要的作用:一是对各种被测物体的参数作出判断，二是根据所获取的数据，分析出被测对象的优缺点，三是通过计算出的结果来确定测量的目的和程度。(2)显示器。 显示屏作为智能制造的关键部分，其功能的发挥直接关系到产品的质量与性能。因此，为了保证机电一体化的可靠性及稳定性，应选用数字式LED数码管，同时使用液晶屏。此外，还应考虑到美观性，使之具有一定的观赏性。
结语
本文的研究对象是机电一体化技术在智能制造中的应用和分析，通过对智能制造的概念和特点的了解与认识，以及对机电一体化的发展趋势进行了深入的探讨；结合机电一体化的相关理论知识，并将其应用于实际的生产过程中，从而使其具有一定的实用性。
参考文献：
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[2]牛威杨.机电一体化技术在汽车智能制造领域中的有效运用.内燃机与配件.2021-11-12 期刊.
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