关于机电一体化的详细介绍

【专家解说】：机电一体化技术 机电一体化技术 即结合应用机械技术和电子技术于一体。随着计算机技术的迅猛发展和广泛应用，机电一体化技术获得前所未有的发展，成为一门综合计算机与信息技术、自动控制技术、传感检测技术、伺服传动技术和机械技更多>>具体包括以下内容: 机械技术 计算机与信息技术 系统技术 自动控制技术 传感检测技术 伺服传动技术 机电一体化专业是一个宽口径专业，适应范围很广，学生在校期间除学习各种机械、电工电子、计算机技术、控制技术、检测传感等理论知识外，还将参加各种技能培训和国家职业资格证书考试，充分体现重视技能培养的特点。学生毕业后主要面向珠江三角洲各企业、公司，从事加工制造业，家电生产和售后服务，数控加工机床设备使用维护，物业自动化管理系统，机电产品设计、生产、改造、技术支持，以及机电设备的安装、调试、维护、销售、经营管理等等。 目录 1图书机电一体化 2内容简介 3作者简介 4目录 5发展方向 图书机电一体化 作者:(日)武藤一夫 译者:王益全 滕永红 于慎波 出版社:科学出版社 页码:258 页 出版日期:2007年 ISBN:9787030193810 装帧:平装 开本:16开 市场价:￥35.00 编辑本段内容简介 本书是介绍机电一体化实用技术的入门书，重点介绍机电一体化所必需的6项技术，即计算机技术、传感器技术、传动技术、接口技术、软件技术及网络技术等，最后对作为机电一体化典型应用的机器人技术和CNC技术作较为详细的说明。本书内容深入浅出、简明易懂、图文并茂。 本书可供从事机电一体化工作的现场工程技术人员参考，也可作为高等院校电气系、电子系、机械系本科生的教学参考书，以及专科学校或职业高等学校学生学习机电一体化的自学教材。 编辑本段作者简介 武藤一夫，1955年生于福岛县。1980年劳动部所管职业培训大学机械专业毕业。1982年山梨大学工学部工学研究科研究生院精密工程专业毕业。1993年东京农工大学工学部工学研究科研究生院机械系统工程专业工学博士现，在独立行政法人雇用一能力开发机构，职业能力开发综合大学精密机械系统工程系，兼任福祉工学系教授，岩手县、枥木县、福岛县、茨城各县技术顾问。厚生劳动部中央职业能力开发审议会专门调查会委员、经济产业部FA开放推进协议会open controller专门委员会委员、经济产业部FA开放推进协议会XML实证委员会委员、汽车技术会制造部门委员会委员长、机械振兴协会加工数据文件企划委员。 编辑本段目录 第1章 机电一体化概述 1.1 机电一体化及其基本要素 1.2 机电一体化的基本技术及其发展史 1.3 传感器 1.3.1 什么是传感器 1.3.2 传感器的种类 1.3.3 模拟信号与数字信号 1.3.4 传感器信号 1.3.5 传感器的选择方法 1.4 接口电路(电子电路及信号处理系统) 1.5 控制器 1.5.1 什么是控制器 1.5.2 继电器控制 1.5.3 半导体继电器(无触点)控制 1.5.4 顺序控制器 1.5.5 控制器信号 1.5.6 在控制器中把模拟信号转换成数字信号 1.5.7 控制器信号的电平(TTL电平) 1.6 传动装置 1.6.1 什么是传动装置 1.6.2 电动机 1.6.3 电磁驱动机构 1.6.4 气压驱动装置 1.7 软件 1.8 网络 1.8.1 什么是网络 1.8.2 基于PLC的网络应用举例 1.8.3 网络与3维CAD/CAE/CAM/CAT/网络系统 1.8.4 网络与机电一体化 第2章 微型计算机是机电一体化的基础 2.1 什么是微型计算机 2.2 微型计算机的硬件 2.2.1 20世纪70年代的8位和16位微型计算机 2.2.2 20世纪80年代的32位微型计算机 2.2.3 20世纪90年代的微型计算机 2.2.4 21世纪初的微型计算机 2.3 微型计算机的种类 2.2.3 单板计算机 2.3.2 单片微型计算机 2.3.3 个人计算机 2.4 微型计算机系统的构成 2.4.1 CPU 2.4.2 CPU的内部结构 2.4.3 CPU内部信息处理的定时与机器周期 2.4.4 存储器及其功能 2.5 微型计算机的软件 2.6 微型计算机的接口电路 2.6.1 微型计算机接口电路内部数据信号的接收 2.6.2 输入输出(I/O)接口电路及其通信 2.6.3 并行一串行方式以及串行一并行变换 第3章 机电一体化的硬件技术 3.1 机械零部件的基础知识 3.1.1 机械运动 3.1.2 机构 3.1.3 机械零件 3.2 电子零部件的基础知识 3.2.1 电容器 3.2.2 电阻器 3.2.3 二极管 3.2.4 光电二极管 3.2.5 三极管 3.2.6 继电器 3.2.7 固体继电器 3.2.8 集成电路(IC) 3.2.9 运算放大器 3.2.10 数字集成电路 第4章 机电一体化的接口技术 4.1 接口电路的基础知识 4.1.1 接口电路概述 4.1.2 反向电流与源电流 4.1.3 逻辑“1”与逻辑“0” 4.1.4 上拉电阻和下拉电阻 4.2 接口技术 4.2.1 将数字信号转换为数字信号 4.2.2 将数字信号转换为模拟信号 4.2.3 将模拟信号转换为数字信号 4.2.4 将模拟信号转换为模拟信号 4.3 实用数字IC的读法与用法 4.3.1 逻辑校验 4.3.2 脉冲振荡电路 4.3.3 脉冲延迟电路 4.3.4 双稳态触发器电路 4.3.5 使用74LS393的计数器电路 4.3.6 防振电路 4.3.7 微分与积分电路 4.4 微型计算机与传感器的接口电路 4.4.1 传感器放大电路 4.4.2 振动传感器放大电路 4.4.3 光传感器(光电晶体管)放大电路 4.5 微型计算机与传动装置的接口电路 4.5.1 传动装置的驱动电路 4.5.2 达林顿连接 4.5.3 传动装置驱动用光电耦合器的用法 第5章 机电一体化的软件技术 5.1 软件概述 5.2 机器语言 5.2.1 什么是机器语言 5.2.2 位(bit) 5.2.3 机器语言是微型计算机的信号 5.2.4 为掌握机器语言和汇编语言所作的准备 5.2.5 汇编语言 5.2.6 程序流程图 5.3 C语言、C++和Java 5.4 XML语言 5.5 UML语言 第6章 机器人与CNC技术 6.1 什么是机器人 6.1.1 机器人的定义 6.1.2 机器人的结构 6.1.3 机器人发展史 6.1.4 机器人的种类 6.2 机器人技术 6.2.1 机器人控制技术 6.2.2 机器人的用途 6.3 CNC机床 6.3.1 什么是CNC 6.3.2 CNC机床及其构成 6.3.3 CNC机床工具路径的控制方式 6.3.4 伺服机构的结构 6.3.5 CNC机床简史 6.3.6 CNC机床的特点和种类 6.3.7 CNC机床的功效 6.3.8 CNC机床的程序设计 参考文献 机电设备安装试运行异常现象分析与对策在工程机电设备安装施工完成之后，通常要对电动机及其所带的机械作单机起动调试。调试运行设备是在施工单位人员的操作下，按照正式生产或使用的条件和要求进行较长时间的工作运转，与项目设计的要求进行对比。目的是考验设备设计、制造和安装调试的质量，验证设备连续工作的可靠性，对设备性能作一次检测，并将检测的数据与设备制造出厂记录的数据进行比较，对设备工程的质量作出评价。在实际工作中设备的试运行住住会碰到意想不到的异常现象，使电动机起动失败而跳闸，较大容量的电动机机会便多一些。为了便于事后分析，在电机起动之前，我们就应做好事前准备工作(尤其是大型电动机更需要重视)，并对检查的结果加以分析。 一. 电动机起动前的检查与试运行检查 1 启动前的检查 (1) 新安装的或停用三个月以上的电动机，用兆欧表测量电动机各项绕组之间及每项绕组与地(机壳)之间的绝缘电阻，测试前应拆除电动机出线端子上的所有外部接线。通常对500V以下的电动机用500V兆欧表测量，对500~3000V电动机用1000V兆欧表测量其绝缘电阻，按要求，电动机每1kV工作电压，绝缘电阻不得低于1兆欧，电压在1k伏以下、容量为了1000千瓦及以下的电动机，其绝缘电阻应不低于0.5兆欧。如绝缘电阻较低，则应先将电动机进行烘干处理，然后再测绝缘电阻，合格后才可通电使用。 (2) 检查二次回路接线是否正确，二次回路接线检查可以在未接电动机情况下先模拟动作一次，确认各环节动作无误，包括信号灯显示正确与否。检查电动机引出线的连接是否正确，相序和旋转方向是否符合要求，接地或接零是否良好，导线截面积是否符合要求。 (3)检查电动机内部有无杂物，用干燥、清洁的200-300kPa的压缩空气吹净内部(可使用吹风机或手风箱等来吹)，但不能碰坏绕组。 (4) 检查电动机铭牌所示电压、频率与所接电源电压、频率是否相符，电源电压是否稳定(通常允许电源电压波动范围为±5%)，接法是否与铭牌所示相同。如果是降压起动，还要检查起动设备的接线是否正确。 (5) 检查电动机紧固螺栓是否松动，轴承是否缺油，定子与转子的间隙是否合理，间隙处是否清洁和有无杂物。检查机组周围有无妨碍运行的杂物，电动机和所传动机械的基础是否牢固。 (6) 检查保护电器(断路器、熔断器、交流接触器、热继电器等)整定值是否合适。动、静触头接触是否良好。检查控制装置的容量是否合适，熔体是否完好，规格、容量是否符合要求和装接是否牢固。。 (7) 电刷与换向器或滑环接触是否良好，电刷压力是否符合制造厂的规定。 (8) 检查启动设备是否完好，接线是否正确，规格是否符合电动机要求。用手扳动电动机转子和所传动机械的转轴(如水泵、风机等)，检查转动是否灵活，有无卡涩、摩擦和扫膛现象。确认安装良好，转动无碍。 (9) 检查传动装置是否符合要求。传动带松紧是否适度，联轴器连接是否完好。 (10)检查电动机的通风系统、冷却系统和润滑系统是否正常。观察是否有泄漏印痕，转动电动机转轴，看转动是否灵活，有无摩擦声或其它异声。 (11)检查电动机外壳的接地或接零保护是否可靠和符合要求。 2.电动机试运行过程中检查。 启动时检查 (1)电动机在通电试运行时必须提醒在场人员注意，传动部分附近不应有其它人员站立，也不应站在电动机及被拖动设备的两侧，以免旋转物切向飞出造成伤害事故。 (2)接通电源之前就应作好切断电源的准备， 以防万一接通电源后电动机出现不正常的情况时(如电动机不能启动、启动缓慢、出现异常声音等)能立即切断电源。使用直接启动方式的电动机应空载启动。由于启动电流大，拉合闸动作应迅速果断。 (3)一台电动机的连续启动次数不宜超过3~5次，以防止启动设备和电动机过热。尤其是电动机功率较大时要随时注意电动机的温升情况。 (4)电动机启动后不转或转动不正常或有异常声音时，应迅速停机检查。 (5)使用三角启动器和自耦减压器时，软启动器或变频启动时必须遵守操作程序。 试运行时检查 (1)检查电动机转动是否灵活或有杂音。注意电动机的旋转方向与要求的旋转方向是否相符。 (2)检查电源电压是否正常。对于380V异步电动机，电源电压不宜高于400V，也不能低于360V。 (3)记录起动时母线电压、起动时间和电动机空载电流。注意电流不能超过额定电流。 (4)检查电动机所带动的设备是否正常，电动机与设备之间的传动是否正常。 (5)检查电动机运行时的声音是否正常，有无冒烟和焦味。 (6)用验电笔检查电动机外壳是否有漏电和接地不良。 (7)检查电动机外壳有无过热现象并注意电动机的温升是否正常，轴承温度是否符合制造厂的规定(对绝缘的轴承，还应测量其轴电压)。 编辑本段发展方向 机电一体化向智能化方向迈进.20世纪90年代后期，各主要发达国家开始了机电一体化技术向智能化方向迈进的新阶段。一方面，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崭露头脚，出现了光机电一体化和微机电一体化等新分支;另一方面，对机电一体化系统的建模设计、分析和集成方法，机电一体化的学科体系和发展趋势都进行了深入研究。同时，由于人工智能技术、神经网络技术及光纤技术等领域取得的巨大进步，为机电一体化技术开辟了发展的广阔天地，也为产业化发展提供了坚实的基础。 关注六个发展方向: 机电一体化是集机械、电子、光学、控制、计算机、信息等多学科的交叉综合，它的发展和进步依赖并促进相关技术的发展和进步。未来机电一体化的主要发展方向有: 1.智能化。智能化是21世纪机电一体化技术发展的一个重要发展方向。人工智能在机电一体化建设者的研究中日益得到重视，机器人与数控机床的智能化就是重要应用。这里所说的“智能化”是对机器行为的描述，是在控制理论的基础上，吸收人工智能、运筹学、计算机科学、模糊数学、心理学、生理学和混沌动力学等新思想、新方法，模拟人类智能，使它具有判断推理、逻辑思维、自主决策等能力，以求得到更高的控制目标。诚然，使机电一体化产品具有与人完全相同的智能，是不可能的，也是不必要的。但是，高性能、高速的微处理器使机电一体化产品赋有低级智能或人的部分智能，则是完全可能而必要的。 2.模块化。模块化是一项重要而艰巨的工程。由于机电一体化产品种类和生产厂家繁多，研制和开发具有标准机械接口、电气接口、动力接口、环境接口的机电一体化产品单元是一项十分复杂但又是非常重要的事。如研制集减速、智能调速、电机于一体的动力单元，具有视觉、图像处理、识别和测距等功能的控制单元，以及各种能完成典型操作的机械装置。这样，可利用标准单元迅速开发出新产品，同时也可以扩大生产规模。这需要制定各项标准，以便各部件、单元的匹配和接口。由于利益冲突，近期很难制定国际或国内这方面的标准，但可以通过组建一些大企业逐渐形成。显然，从电气产品的标准化、系列化带来的好处可以肯定，无论是对生产标准机电一体化单元的企业还是对生产机电一体化产品的企业，规模化将给机电一体化企业带来美好的前程。 3.网络化。20世纪90年代，计算机技术等的突出成就是网络技术。网络技术的兴起和飞速发展给科学技术、工业生产、政治、军事、教育及人们的日常生活都带来了巨大的变革。各种网络将全球经济、生产连成一片，企业间的竞争也将全球化。机电一体化新产品一旦研制出来，只要其功能独到，质量可靠，很快就会畅销全球。由于网络的普及，基于网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾，而远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品。现场总线和局域网技术是家用电器网络化已成大势，利用家庭网络(home net)将各种家用电器连接成以计算机为中心的计算机集成家电系统(computer integrated appliance system，CIAS)，使人们在家里分享各种高技术带来的便利与快乐。因此，机电一体化产品无疑将朝着网络化方向发展。 4.微型化。微型化兴起于20世纪80年代末，指的是机电一体化向微型机器和微观领域发展的趋势。国外称其为微电子机械系统(MEMS)，泛指几何尺寸不超过1立方厘米的机电一体化产品，并向微米、纳米级发展。微机电一体化产品体积小、耗能少、运动灵活，在生物医疗、军事、信息等方面具有不可比拟的优势。微机电一体化发展的瓶颈在于微机械技术，微机电一体化产品的加工采用精细加工技术，即超精密技术，它包括光刻技术和蚀刻技术两类。 5.绿色化。工业的发达给人们生活带来了巨大变化。一方面，物质丰富，生活舒适;另一方面，资源减少，生态环境受到严重污染。于是，人们呼吁保护环境资源，回归自然。绿色产品概念在这种呼声下应运而生，绿色化是时代的趋势。绿色产品在其设计、制造、使用和销毁的生命过程中，符合特定的环境保护和人类健康的要求，对生态环境无害或危害极少，资源利用率极高。设计绿色的机电一体化产品，具有远大的发展前途。机电一体化产品的绿色化主要是指，使用时不污染生态环境，报废后能回收利用。 6.系统化。系统化的表现特征之一就是系统体系结构进一步采用开放式和模式化的总线结构。系统可以灵活组态，进行任意剪裁和组合，同时寻求实现多子系统协调控制和综合管理。表现之二是通信功能的大大加强，特别是“人格化”发展引人注目，即未来的机电一体化更加注重产品与人的关系。机电一体化的人格化有两层含义。一是机电一体化产品的最终使用对象是人，如何赋予机电一体化产品人的智能、情感、人性显得越来越重要，特别是对家用机器人，其高层境界就是人机一体化。另一层含义是模仿生物机理，研制各种机电一体化产品。