主頁 > 技術文章 > 光機電一體化技術的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 2024-10-17

光機電一體化技術的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢

摘要：光機電一體化是現(xiàn)代科學技術發(fā)展的必然結果，本文簡述了光機電一體化技術的基本概要和發(fā)展背景。綜述了國內外光機電一體化技術的現(xiàn)狀，分析了光機電一體化技術的發(fā)展趨勢。

1、光機電一體化概要：
　　光機電一體化包括產品和技術兩個方面。光機電一體化產品是包含光學技術、機械技術、微電子技術、計算機技術、信息技術、自動控制技術和通訊技術的高科技產品；光機電一體化技術是指其技術原理和使用光機電一體化產品得以實現(xiàn)、使用和發(fā)展的技術。光機電一體化產品具有結構簡單、功能多、效率高，能耗低等特點，它們一般由機械本體、傳感器、接口、微處理器和執(zhí)行機構等5部分組成。如果把光機電一體化產品比做一個人，則計算機就是它的頭腦，傳感器就是它的五官，軟件就是使軀體（機械本體）能發(fā)揮效能的手段，所以，光機電一體化產品就是具有頭腦和五官，能夠感知外界環(huán)境的變化，并根據這種變化作出響應的機器或機構。機器人就是光機電一體化產品的典型代表。與傳統(tǒng)的機械產品比較，光機電一體化產品具有以下有點：
　　（1）綜合性與系統(tǒng)性：
　�。�2）多層次，覆蓋面廣；
　�。�3）結構簡化，方便操作；
　�。�4）精度提高，功能增加：
　�。�5）高可靠性，高穩(wěn)定性和高使用壽命；
　�。�6）產品開發(fā)上的只是密集性。
　　目前，工業(yè)發(fā)達國家光機電一體化技術的應用已十分廣泛，不僅在單機產品中占有重要位置，而且在生產制造系統(tǒng)內也十分活躍。例如，計算機集成制造系統(tǒng)（CIMS）、快速成型制造系統(tǒng)（RPM）、智能制造體統(tǒng)（IMS）等。
2、國內外光機電一體化的發(fā)展概況：
　　光電子技術是在20世紀6O年代激光器問世之后，電子技術與瓜果女子技術的自然結合與擴展，它不僅拓展了傳統(tǒng)電子技術的功能，并使之有更強的適應性。目前，信息的探測、傳輸、存儲、顯示、運算和處理已由光子和電子共同參與來完成。光通信、光存儲和光電顯示技術的興起希I它們在近20年來的飛速發(fā)展，已使人們認識到光電子學技術的重要性和它廣闊的發(fā)展前景，并且成為光電子領域的支柱產業(yè)。
光電子科學技術和產業(yè)在促進國家經濟和科學持續(xù)發(fā)展中起著巨大的作用，當今：[業(yè)化的世界各國無不把發(fā)展光電子技術列為國家高技術重點發(fā)展目標。
3、光機電一體化的發(fā)展趨勢：
　　光機電一體化是集機械、微電子、光學、控制、計算機、信息處理等多學科的交叉融合，其發(fā)展和進步有賴于相關技術發(fā)展和進步。其主要發(fā)展方向有數字化、智能化、模塊化、網絡化、人格化、微型化、集成化、帶源化和綠色化 .
　　3.1數字化微處理器和微控制器的發(fā)展奠定了單機數字化的基礎，如不斷發(fā)展的數控機床和機器人，而計算機網絡的迅速崛起，為數字化制造鋪平了道路，如計算機集成制造。數字化要求光機電一體化產品的軟件具有高可靠性和可維護性以及自診斷能力，其人機界面對用戶更加友好，易于使用，并且用戶能根據需要參與改進。
　　3.2智能化賦予光機電產品一定的智能，使它具有人的判斷推理，邏輯思考，自主決策能力。例如在CNC數控機床上增加了人一機對話功能，使之了智能I／O通道和智能工藝數據庫，給使用、操作和維護帶來了極大的方便。隨著人工智能技術、神經網絡技術及光纖技術等領域取得的巨大進步，為光機電一體化技術開辟了發(fā)展的廣闊天地。大量的智能化光機電一體化產品不斷涌現(xiàn)�，F(xiàn)在，模糊控制技術已經相當普遍，甚至還出現(xiàn)了混沌控制的產品。
　　3.3模塊化由于光機電一體化產品種類和生產廠家繁多，研制和開發(fā)具有標準機械接口、l電氣接口、動力接口、環(huán)境接口的光機電一體化產品單元是一項十分復雜但又是非常重要的事。如研制集減速、智能調速、電機于一體的動力單元，具有視覺、圖像處理、識別和測距等功能的控制單元，以及各種能完成典型操作的機械裝置。這樣可利用標準單元迅速開發(fā)出新產品。同時也可以擴大生產規(guī)模，這需要制定各項標準。一邊各部件、單元的匹配和接口。光機電一體化產品模塊化的發(fā)展促進了新產品的開發(fā)，品種不斷增多，花樣不斷翻新，縮短了開發(fā)周期。
　　以驅動為核心的驅動模塊單元，一伺服為核心的運動控制模塊單元，以兩根單線把各功能單元連接起來的總線或現(xiàn)場總線等，已形成了標準化的產品。

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