机电一体化的未来发展趋势探析.docx

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1、机电一体化的未来发展趋势探析来源：考试吧（E）2009-8-31 14:53:00【考试吧：中国教育培训第一门户】论文大全-【论文关键词】：光机电一体化；技术特征；发展 【论文摘要】：介绍了光机电一体化技术特征，研究了国内外技术现状和发展趋势，指出了未来发展前景和一些重要技术热点。 近些年来，光机电一体化技术得到迅猛发展，在民用工业和军事领域得到广泛地应用。因此，光机电一体化技术成为当今机械工业技术发展的一个主要趋势。 1.光机电一体化技术特征 光机电一体化系统主要由动力、机构、执行器、计算机和传感器五个部分组成，相互构成一个功能完善的柔性自动化系统。其中计算机软硬件和传感器是光机电一体化技术

2、的重要组成要素。与传统的机械产品比较，光机电一体化产品具有以下技术特征。 1.1体积小，重量轻，适应性强，操作更方便 光机电一体化技术使得操作人员摆脱了以往必须按规定操作程序或节后频繁紧张地进行单调重复操作的工作方式，可以灵活方便地按需控制和改变生产操作程序，任何一台光机电一体化装置的动作，可由预设的程序一步一步控制实现，甚至实现操作全自动化和智能化。 1.2功能增加，精度大幅提高 光机电一体化系统包括以激光、电脑等现代技术集成开发的自动化、智能化机构设备、仪器仪表和元器件。电子技术的采用使得包馈控制水平提高，运算速度加快，通过电子自动控制系统可精确按预设动作，其自行诊断、校正、补偿功能可减少

3、误差，达到靠单纯机械方式所不能实现的工作精度。同时，由于机械传动部件减少，机械磨损及配合间隙等引起的误差也大大减小。 1.3部分硬件实现软件化，智能化程度提高 传统机械设备一般不具有自维修或自诊断功能。光机电一体化技术使得电子装置能按照人的意图进行自动控制、自动检测、信息采集及处理、调节、修正、补偿、自诊断、自动保护直至自动记录、显示、打印工作结果。通过改变程序，指令等软件内容而无需改动硬件部分就可变换产品的功能，使机械控制功能内容的确定和变化趋势向软件化和智能化。 1.4产品可靠性得到提高，使用寿命增长 传统的机械装置的运动部分，一般都伴随着磨损及运动部件配合间隙所引起的动作误差，导致可动摩

4、擦、撞击、振动等加重，严格影响装置寿命、稳定性和可靠性。而光机电一体化技术的应用，使装置的可动部件减少，磨损也大为减少，像集成化接近开关甚至无可动部件、无机械磨损。因此，装置的寿命提高，故障率降低，从而提高了产品的可靠性和稳定性。 1.5融合了多种学科新技术，衍生出许多功能更强、性能更好的新产品 光机电一体化产品的研究开发涉及到许多学科和专业知识，包括数学、物理学、化学、声学、机械工程学、电力电子学、电工学、系统工程学、光学、控制论、信息论和计算机科学等。例如人们很熟悉的静电复印机、彩色印像机等，就是一种由机、电、光、磁、化学等多种学科和技术复合创新的新型产品。光机电一体化技术将光电子技术、传

5、感器技术、控制技术与机械技术各自的优势结合起来，衍生出许多功能更强、性能更好的新一代技术装备。 1.6产品系统性增强，各部分系统间协调性要求提高 光机电一体化是一门学科的边缘科学技术，多种技术的综合及多个部分的组合，使得光机电一体化技术及产品更具有系统性、完整性和科学性。其各个组成部分在综合成一个完整的系统中相互配合有严格的要求，这就要求各种技术扬长避短，提高系统协调性。 2.研究现状和发展趋势 2.1研究现状 自从我国实行改革开放以来，科技领域急起直追，我国的光机电一体化技术已取得明显的成效，数控产品有了很大的提高，尤其是经济型灵敏数控装置发展很快，是我国特有的经济实用产品，不但适用国内市场

6、的需要，部分产品还随主机配套出口。国内的机械产品采用可编程控制器（PC）和微电子技术控制设备也越来越多，覆盖面也日益扩大，从纺织机械、轴承加工设备、机床、注塑机到橡胶轮胎成型机、重型机械、轻工业机械都是如此，我国自行研制和生产的光机电设备，在质量上也有重大突破，为今后的推广应用打下了良好的基础。 2.2发展趋势 光机电一体化技术已经渗透到各个学科、领域，成为一种新兴的学科，并逐渐成为一种产业，而这些产业作为新的经济增长点越来越受到高度重视。 从世界科学技术的发展情况来看，光机电一体化技术的未来技术热点主要包括： （1）激光技术 1）高单色性，利用激光高单色性作精密测量时，可极大地提高测量精度和

7、量程。 2）高方向性，因具有很远距离传输光能和传输控制指令的能力，从而可以进行远距离激光通信、激光测距、激光雷达、激光导航以及遥控。 3）高亮度性，利用激光的高亮度特性，中等亮度激光束在焦点附近可产生几千到几万度的高温，可使照射点物体熔化或汽化，对各种各样材料和产品进行特种加工。 4）相干性，由于激光速频率单一、相位方向相同。适用于激光通信、全息照相、激光印刷以及光学计算机的研制，而在实际运用中也会通过一些激光技术改变激光辐射的特性，应用范围更广。 （2）传感检测技术 1）激光准直，能够测量平直度、平面度、平行度、垂直度，也可以做三维空间的基准测量。 2）激光测距，其探测距离远，测距精度高，抗

8、干扰性强，体积小，重量轻，但受天然影响大。 3）光纤探测器，在目标很小，间隔受限或危险的环境中，最常选用的是光纤探测器。 其他还有激光打孔、刻槽=标记、光化学沉积等加工技术。 （3）激光快速成型技术 激光快速成型是利用计算机将复杂的三维物体转化为二维层，将热塑性塑料粉末或胶粘衬底片材纸张烧结，由点、线构造零件的面（层），然后逐层成型。激光快速成型技术可使新产品及早投放市场，极大地提高了汽车生产企业对市场的适应能力和产品的竞争能力。 （4）光能驱动技术 利用光致变形材料可制作光致动器和光机器人。现已研制成功一种光致动器，其工作原理是将光照在形状记忆合金上，反复地通、断使材料伸缩，再利用感温磁性体

9、的温度特性，将材料末端吸附在衬底上。利用材料本身的伸缩和端部的吸附特性，加上光的通断便能实现所要求的动作。实验验证，该致动器能可在顶面步行。这种状态目标处于初级阶段，如果能发现具有优异光作用特性的动态物质，则可使光能驱动技术广泛应用。 3.结语 技术上的改革和与之相配套的技术支持是创新技术的基础。开发光机电一体化产品有不同的层次和灵活的自由度。在机械技术中恰当地引入电子技术，产品的面貌和行业的面貌就可以迅速发生巨大变化。产品一旦实现光机电一体化，便具有很高的功能水平和附加价值，将给开发生产者和用户带来巨大的社会经济效益。 参考文献 1刘志，朱文坚.光机电一体化技术，现代制造工程，2001（12

10、） 梁进秋.微光机电系统国内外研究进展.光机电信息，2000（8） 宋云夺编译.光机电一体化业的未来.光机电信息，2003（12） 左铁钏、施定源、陈铠.激光加工技术的优势及在工业生产中的应用.激光杂志，1999（4） 王家淳.激光焊接技术的发展与展望.激光技术，2001（2）浅谈PLC抗干扰的措施 来源：考试吧（E）2010-4-3 10:39:00【考试吧：中国教育培训第一门户】论文大全-摘要：通过对PLC干扰源的分析探讨抗干扰的措施。 关键词：PLC；抗干扰；编程；措施 0引言 PLC（可编程序控制器）是以微处理器为核心，综合了计算机技术、自动控制技术和通信技术而发展起来的一种通用工业自

11、动控制装置。具有控制功能强，可靠性高，使用灵活方便，易于扩展等优点而应用越来越广泛。在冶金、交通、化工、电力等领域获得了广泛的应用，被成为现代工业技术的三大支柱之一。 高可靠性是电气控制设备的关键性能。PLC由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。故障也就大大降低。尽管PLC在设计制造时已采取了很多措施，使它对工业环境比较适应，但是为了确保整个系统稳定可靠，还是应当尽量使PLC有良好的工作环境条件，并采取必要的抗干扰措施。 1PLC控制系统干扰的主要来源及途径 1.1电源的干扰。PLC系统控制的正常供电电源均由电网供电。由于电网

12、覆盖范围广，它将受到所有空间电磁干扰，空间的辐射电磁场（EMI）主要是由电力网络、电气设备的暂态过程、雷电、无线电广播、电视、雷达等产生的，通常称为辐射干扰，若PLC系统置于所射频场内，就会收到辐射干扰，而在线路上感应电压。尤其是电网内部的变化，刀开关操作浪涌、大型电力设备起停、交直流传动装置引起的谐波、电网短路暂态冲击等，都通过输电线路传到电源原边。可能造成程序错误或运算错误，从而产生误输入并引起误输出，这将会造成设备的失控和误动作，从而不能保证PLC的正常运行。 1.2信号线引入的干扰。与PLC控制系统连接的各类信号传输线，除了传输有效的各类信号之外，总会有外部干扰信号侵入。此干扰主要有两

13、种途径：一是通过变送器或共用信号仪表的供电电源串入的电网干扰；二是信号线受空间电磁辐射感应的干扰，由此引起系统故障的情况也很多。 1.3接地系统的干扰。接地是提高电子设备电磁兼容性（EMC）的有效手段之一。正确的接地，既能抑制电磁干扰的影响，又能抑制设备向外发出干扰；而错误的接地，反而会引入严重的干扰信号，使PLC系统将无法正常工作。 1.4变频器干扰。一是变频器启动及运行过程中产生谐波对电网产生传导干扰，引起电网电压畸变，影响电网的供电质量；二是变频器的输出会产生较强的电磁辐射干扰，影响周边设备的正常工作。 2抗干扰的措施 2.1电源干扰的抑制。一般通过设置屏蔽电缆和PLC局部屏蔽及高压泄放

14、元件进行保护。选用隔离性能较好的设备、选用优良的电源、动力线和信号线走线要更加合理等等，对电源变压器、中央处理器、编程器等主要部件，采用导电、导磁性良好的材料进行屏蔽处理，以防止外界干扰信号的影响。电源调整与保护:电源波动造成电压畸变或毛刺，将对PLC及I/O模块产生不良影响。对微处理器核心部件所需要的5V电源采用多级滤波处理，并用集成电压调整器进行调整，以适应交流电网的波动和过电压、欠电压的影响。尽量时电源线平行走线，时电源线对地呈低阻抗，以减少电源噪声干扰。其屏蔽层接地方式不同，对干扰抑制效果不一样，一般次级线圈不能接地。输入、输出线应用双绞线且屏蔽层应可靠接地，以抑制共摸干扰。此外可以安

15、装一台带屏蔽层的变比为1：1的隔离变压器，以减少设备与地之间的干扰，还可以在电源输入端串接LC滤波电路等。 2.2信号线引入的防干扰措施。动力线、控制线以及PLC的电源线和I/O线应分别配线，隔离变压器与PLC和I/O之间应采用双绞线连接。将PLC的I/O线和大功率线分开走线，如必须在同一线槽内，分开捆扎交流线、直流线，若条件允许，分槽走线最好，这不仅能使其有尽可能大的空间距离，并能将干扰降到最低限度。此外利用信号隔离器解决干扰问题也是很理想的办法，其原理是首先将PLC接收的信号，通过半导体器件调制变换，然后通过光感或磁感器件进行隔离转换，然后再进行解调变换回隔离前原信号或不同信号，同时对隔离

16、后信号的供电电源进行隔离处理。保证变换后的信号、电源、地之间绝对独立。只要在有干扰的地方，输入端和输出端中间加上这种隔离器，就可有效解决干扰问题。 2.3正确选择接地点，完善接地系统。良好的接地是保证PLC可靠工作的重要条件，可以避免偶然发生的电压冲击危害。接地的目的通常有两个，其一为了安全，其二是为了抑制干扰。完善的接地系统是PLC控制系统抗电磁干扰的重要措施之一。在PLC控制系统中，具有多种形式的“接地”，主要有：（1）信号地。输入端信号元件的地；（2）交流地。交流供电电源的N线；（3）屏蔽地。为防止静电和磁场感应而设置的外壳或金属丝网，通过专门的铜导线将其接入地下；（4）保护地。将机器设

17、备的外壳或设备内独立器件的外壳接地，用于保护人身安全和防止设备漏电。为了抑制附加在电源及输入、输出端的干扰，应对PLC系统进行良好的接地。一般情况下，接地方式与信号频率有关，当频率低于1MHz时，可用一点接地；高于10MHz时，采用多点接地；在110MH之间时，通常情况下，PLC控制系统采用一点接地，将所有地线端子和最近接地点相连接，以获得最好的抗干扰能力。接地线截面积不能小于2mm2，接地电阻不能大于100，接地线使用专用地线。 2.4变频器干扰的抑制。（1）加隔离变压器，主要是针对来自电源的传导干扰，可以将绝大部分的传导干扰阻隔在隔离变压器之前。（2）使用滤波器，滤波器具有较强的抗干扰能力

18、，还具有防止将设备本身的干扰传导给电源，有些还兼有尖峰电压吸收功能。（3）使用输出电抗器，在变频器到电动机之间增加交流电抗器主要是减少变频器输出在能量传输过程中线路产生电磁辐射，影响其它设备正常。 3结论 PLC控制系统中的干扰是一个十分复杂的问题，因此在抗干扰设计中应综合考虑各方面的因素，合理有效地抑制抗干扰，才能够使PLC控制系统正常工作。随着PLC应用领域的不断拓宽，如何高效可靠的使用PLC也成为其发展的重要因素。在不久的将来，PLC会有更大的发展，产品的品种会更丰富、规格更齐全，通过完美的人机界面、完备的通信设备会更好地适应各种工业控制场合的需求，PLC作为自动化控制网络和国际通用网络

19、的重要组成部分，将在工业控制领域发挥越来越大的作用。 参考文献： 1张万忠.可编程控制器应用技术M.北京：化学工业出版社，2001，12. 于庆广.可编程控制器原理及系统设计M.北京：清华大学出版社，2004. 刘锴，周海.深入浅出西门子S7-300PLCM.北京：航空航天大学出版社，2004.浅谈磨削加工与机床设计来源：考试吧（E）2010-3-19 11:23:00【考试吧：中国教育培训第一门户】论文大全-【摘 要】本文从国内外发展和应用的现状出发,阐述了砂带磨削的原理、特点及砂带机床的主要机构,并介绍了一个砂带磨床设计的实例。 【关键词】砂带磨削 磨床 磨削加工 一、前言 砂带磨削是根据

20、工件形状,用相应的接触方式及高速运动的砂带对工件表面进行磨削和抛光的一种新工艺。随着汽车、建材、装饰工业、模具工业及其它轻工业的进步和发展,对金属和非金属材料特别是难加工材料表面机械加工质量、生产率及劳动环境提出了越来越高的要求,用一般传统的切削加工方法已难以满足这些要求。在过去的五、六十年内,砂带磨削作为一种新工艺,在这些加工领域发挥着越来越大的作用。砂带磨床主要用来作为粗磨、去毛刺、大余量磨削、精磨、细磨、装饰抛光、无心磨以及成形磨削之用。在现代工业中,砂带磨削技术以其独具的加工特点被视为是一种很重要的加工方法。国外有专家曾把砂带磨床比做“未来的巨人”来加以评述。 二、砂带磨削原理 1.主

21、轴传动装置。有单速或具有较大灵活性的变速传动,有时装有可逆电动机,以改变砂带的运动方向。皮带速度为1050m/min,通常取1630m/min,主传动装置的功率,在每10mm宽的砂带上是0.30.7kW。 2.砂带张紧装置。保持磨削及导向时砂带的适当张力在砂带磨削过程中起到重要作用,它影响到砂带的切削性能和加工零件表面粗糙度。当增加砂带拉力时,可提高金属切除量,但同时也提高表面粗糙度值和磨料覆盖层的消耗量。 3.砂带导向装置。砂带工作时,惰轮或张紧轮应当可以调整,使砂带定位及对中,根据砂带的宽度,这一装置可以手动或自动。砂带宽度大于200mm时,通常使用自动导向装置,使接触轮与张紧轮之间的砂带

22、自动对正。 4.接触轮。接触轮在磨削点上支承砂带,其本体是用铝或钢制成,轮上覆盖橡胶、纤维、毛毡或其它材料制造的弹性圈(厚度为315mm)。根据需要,可制成各种密度橡胶轮,轮的表面制成交错开槽式或平滑式。使用各种橡胶化合物作为接触轮的覆盖面,以满足一定的磨削要求。 5.若在砂带后面安装一块型板(钢、硬质合金或铸铁平板)来代替接触轮,则可完成磨边、四边形、端面、平面及精磨工作,保证零件的平面度或直线性。 此外还有吸尘系统等。 三、砂带磨削特点 1.加工效率高。经过精选的针状砂粒采用先进的“静电植砂法”,使砂粒均匀直立于基底、且锋口向上、定向整齐排列,等高性好,容屑间隙大,接触面小,具有较好的切削

23、性能。应用这一多刀多刃的切削工具进行磨削加工,对钢材的切除率已达每mm宽砂带200600mm3/min。 2.加工表面质量高。砂带磨削时接触面小摩擦发热少,且磨粒散热时间间隔长,可以有效地减少工件变形及烧伤,故加工精度高,尺寸精度可达0.002mm;平面度可达0.001mm。另外,砂带在磨削时是柔性接触,具有较好地磨削、研磨和抛光等多重作用,再加上磨削系统振动小,磨削速度稳定使得表面加工质量粗糙度值小,残余应力状态好,工件的粗糙度可达Ra0.40.1m,且表面有均匀的粗糙度。但由于砂带不能修整,故砂带磨削加工精度比砂轮磨削略低。 3.工艺灵活性大,适应性强。砂带磨削可以方便地用于平面、外圆、内

24、圆磨削、复杂的异形面加工、切削余量20mm以下的粗加工磨削、去毛刺和为镀层零件的预加工、抛光表面、消除板坯表面缺陷、刃磨和研磨切削工具、消除焊接处的凸瘤、代替钳工作业的手工劳动。除了有各种通用、专用设备外,设计一个砂带磨头能方便地装于车床、刨床和铣床等常规现成设备上,不仅能使这些机床功能大为扩展,而且能解决一些难加工零件如超长、超大型轴类、平面零件、不规则表面等的精密加工。 4.砂带有很大的弹性,因而整个系统有较高的抗振性。 5.砂带尺寸可很大,适用于大面积高效率加工,且设备简单,操作安全,使用维护方便,更换砂带和培训机床操作人员花费时间较少。 6.在加工过程中砂带增长,外形和尺寸达不到高精度

25、,加工零件上的尖锐突出部位和用细粒度磨料精磨困难,砂带的坚固性比较低,同时在大多数情况下砂带不可能修正,所以使用期限短。 四、砂带磨床设计 根据某厂要求,对该厂的反应罐内壁采用了砂带磨削加工,目的是去除该零件内壁氧化皮等表面缺陷,以有利于内壁搪瓷。该零件尺寸较大,原来采用砂轮磨削加工,加工中噪声很大,切屑到处飞扬,工作环境极差。该机床设计主要有下面三部分内容: 1.传动设计 (1)砂带的主运动。由电动机直接带动砂带机构运动,由于反应罐直径大,轴向较长,因此电动机前端的轴为悬臂式,焊接的机座结构刚性要好,尤其要注意焊接引起的内应力。 (2)砂带的进给运动。砂带的进给运动通过由丝杠螺母机构组成的小

26、车机构带动整个砂带机构沿反应罐轴向运动。为了在加工结束时使砂带机构以快速返回,因此该机床设有快速电机,快速电机与进给电机之间通过超越离合器连接。 (3)工件的进给运动。由于工件较大,所以单独设立电动机通过皮带轮及齿轮降速带动反应罐转动。 2.主要机构设计 (1)砂带张紧装置。此机构主要是通过丝杠和弹簧来调整接触轮与工件的相对位置,以及使张紧轮保持一定的张力。 (2)接触轮设计。由于该零件尺寸较大,并且是用作粗加工,故选用较硬的橡胶接触轮,接触轮直径为250mm,在接触轮表面采用较宽的沟槽纹和较窄的工作表面,以增加压强、提高切削效率和砂带寿命,根据该零件特点,沟槽纹间距取为10mm。 (3)主要

27、技术参数选择 砂带速度2030m/s,砂带长度25003150mm,宽度200mm,砂带电动机功率7.5kW。 五、结束语 砂带磨削作为一门新技术,在国际上已有各类砂带机产品应用,国内尚处在推广应用阶段,它的优越性已逐步被人们所认识。如果这一新技术得到进一步推广应用,必将对我国的制造业产生较大影响,同时也会对目前不景气的各中小企业降低成本、提高效率及提高产品加工精度起到重要作用。 参考文献: 1冯蕴华.国外砂带磨床现状J.磨床与磨削,1994,(4). 朱德敏.砂带磨削J.磨床与磨削,1995,(4). 手册编辑委员会.机械工程手册第8卷M.北京:机械工业出版社,1997. (苏).鲁里耶.砂

28、带磨削M.张洪勋译.北京:机械工业出版社,1987.关于数控机床的几点思考来源：考试吧（E）2010-3-11 14:06:00【考试吧：中国教育培训第一门户】论文大全-摘要：文章首先介绍了数控机床的优点与缺点，接着阐述了数控机床的种类，最后指出了数控机床控制技术的发展与数控机床控制技术的发展趋势。 关键词：数控机床控制技术 数控机床是机电一体化的典型产品，数控机床控制技术是集计算机及软件技术、自动控制技术、电子技术、自动检测技术、液压与气动技术和精密机械等技术为一体的多学科交叉的综合技术。随着科学技术的高速发展，机电一体化技术迅猛发展，数控机床在企业普遍应用，对生产线操作人员的知识和能力要求

29、越来越高。 一、数控机床的优点与缺点 (一)数控机床的优点 对零件的适应性强，可加工复杂形状的零件表面。在同一台数控机床上，只需更换加工程序，就可适应不同品种及尺寸工件的自动加工，这就为复杂结构的单件、小批量生产以及试制新产品提供了极大的便利，特别是对那些普通机床很难加工或无法加工的精密复杂表面(如螺旋表面)，数控机床也能实现自动加工。 加工精度高，加工质量稳定。目前，数控机床控制的刀具和工作台最小移动量(脉冲当量)普遍达到0.0001mm，而且数控系统可自动补偿进给传动链的反向间隙和丝杠螺距误差，使数控机床达到很高的加工精度。此外，数控机床的制造精度高，其自动加工方式避免了生产者的人为操作误

30、差，因此，同一批工件的尺寸一致性好，产品合格率高，加工质量稳定。 生产效率高。由于数控机床结构刚性好，允许进行大切削用量的强力切削，从主轴转速和进给量的变化范围比普通机床大，因此在加工时可选用最佳切削用量，提高了数控机床的切削效率，节省了机动时间。与普通机床相比，数控机床的生产效率可提高23倍。 良好的经济效益。使用数控机床进行单件、小批量生产时，可节省划线工时，减少调整、加工和检验时间，节省直接生产费用；同时还能节省工装设计、制造费用；数控机床加工精度高，质量稳定，减少了废品率，使生产成本进一步下降。此外，数控机床还可实现一机多用，所以数控机床虽然价格较高，仍可获得良好的经济效益。 自动化程

31、度高。数控机床自动化程度高，可大大减轻工人的劳动强度，减少操作人员的人数，同时有利于现代化管理，可向更高级的制造系统发展。 (二)数控机床的缺点 数控机床的主要缺点价格较高，设备首次投资大；对操作、维修人员的技术要求较高；加工复杂形状的零件时。手工编程的工作量大。 二、数控机床的种类 数控机床的种类很多，主要分类 按工艺用途分类。按工艺用途，数控机床可分类如下。普通数控机床：这种分类方式与普通机床分类方法一样，铣床、数控锚床、数控钻床、数控磨床、数控齿轮加工机床等。加工中心机床：数控加工中心是在普通数控机床上加装一个刀库和自动换刀装置而构成的数控机床，它可在一次装夹后进行多种工序加工。 按运动

32、方式分类。按运动方式，数控机床可分类点位控制数控机床。数控系统只控制刀具从要有数控钻床、数控坐标锤床、数控冲剪床等。直线控制数控机床：数控系统除了控制点与点之间的准确位置以外，还要保证两点之间移动的轨迹是一条直线，而且对移动的速度也要进行控制。这类机床主要有简易数控车床、数控销、铣床等。轮廓控制数控机床：数控系统能对两个或两个以上运动坐标的位移及速度进行连续相关的控制，使合成的运动轨迹能满足加工的要求。这类机床主要有数控车床、数控铣床等。 按伺服系统的控制方式分类。按伺服系统的控制方式，数控机床可分类如下。开环控制系统的数控机床。闭环控制系统的数控机床。半闭环控制系统的数控机床。 按数控系统的

33、功能水平分类。技功能水平分类，数控系统可分类如下。经济性数控机床。经济性数控机床大多指采用开环控制系统的数控机床价格便宜，适用于自动化程度要求不高的场合。中档数控机床。这类数控机床功能较全，价格适中，应用较广。高档数控机床。这类数控机床功能齐全，价格较贵。 三、数控机床控制技术的发展 机械设备最早的控制装置是手动控制器。目前，继电器接触器控制仍然是我国机械设备最基本的电气控制形式之一。到了20世纪奶年代至50年代，出现了交磁放大机电动机控制，这是一种闭环反馈系统，系统的控制精度和快速性都有了提高。20世纪60年代出现了晶体管晶闸管控制，由晶闸管供电的直流调速系统和交流调速系统不仅调运性能大为改

34、善，而且减少了机械设备和占地面积，耗电少，效率局，完全取代了交磁放大机电动机控制系统。 在20世纪的60年代出现丁一种能够根据需要方便地改变控制程序，结构简单、价格低廉的自动化装置顺序控制器。随着大规模集成电路和微处理器技术的发展及应用，在20世纪70年代出现了一种以微处理器为核心的新型工业控制器可编程序控制器。这种器件完全能够适应恶劣的工业环境，由于它具备了计算机控制和继电器控制系统两方面的优点，故目前已作为一种标准化通用设备普通应用于工业控制。 随着计算机技术的迅速发展，数控机床的应用日益广泛，井进一步推动了数控系统的发展，产生了自动编程系统、计算机数控系统、计算机群控系统和天性制造系统。

35、计算机集成制造系统及计算机辅助设计、制造一体化是机械制造一体化的高级阶段，可实现产品从设计到制造的全部自动化。 综上所述，机械设备控制技术的产生，并不是孤立的，而是各种技术相互渗透的结果。它代表了正在形成中的新一代的生产技术，已显示出并将越来越显示出强大的威力。 四、数控机床控制技术的发展趋势 生产技术的发展对产品性能要求越来越高，产品改型频繁，采用多品种小批量生产方式的企业越来越多，这就要求数控机床向高速化、高招度化、复合化、系统化、智能化发展。 高速化和高精度化。数控系统智能化、信息化。数控系统开放化。论机电一体化系统的联合仿真技术来源：考试吧（E）2010-3-9 15:02:00【考试

36、吧：中国教育培训第一门户】论文大全-摘要:本文以机电一体化系统为研究对象,分析了机电产品容错设计与仿真技术的发展现状,并提出了自己的看法。 关键词:机电一体化仿真容错 一、引言 现代机电产品正朝着集成化、自动化、智能化的方向发展,有的机电产品对人的依赖性越来越小,发生故障根本不可能由人去维修,有的机电产品形成大系统,一旦发生故障可能导致重大事故,并造成巨大经济损失。例如:美国发射的“勇气”号火星车和“机遇”号火星车,在太空飞行半年之久,一旦有了故障靠人去诊断和维修是根本不可能的;2008年8月巴西一枚VLS-3型卫星运载火箭,在接受最后检测时突然爆炸,导致现场21人被炸死,另有20多人身受重伤

37、。 这些集成化、自动化、智能化的机电系统发生故障的随机性很强,往往难以预料,但工程实践表明除了少数突发故障以外,大多数故障是一个渐进的过程。如果早期发现,及时采取恰当的措施是完全可以防止的,机电产品容错设计与仿真技术研究以及容错技术的应用正是顺应了这种需求。 容错技术为提高系统的可靠性开辟了一条新的途径。虽然人们无法保证所设计的系统各个构成环节的绝对可靠,但若把容错的概念引入到机电产品,可以使各个故障因素对产品性能的影响被显着削弱,这就意味着间接地提高了产品的可靠性。研究和应用容错技术,对于保障机电系统运行的连续性和安全性,减少安全事故,提高现代机电产品的经济效益和社会效益,具有非常重要的意义

38、。 二、仿生硬件容错研究现状 随着电路系统功能的复杂化,传统的硬件容错技术越来越不能满足日益庞大的电路系统要求。为了提高系统可靠性,人们提出了动态地对故障进行自检测、自修复的要求,并努力寻找新的容错设计方法。早在20世纪50年代末,计算机之父冯诺依曼就提出了研制具有自繁殖与自修复能力通用机器的伟大构想。 研究人员从自然界得到灵感,将自然计算(如进化计算,胚胎理论等)引入到硬件设计中从而形成仿生硬件(Bio-inspired Hardware,BHW)。仿生硬件的概念最初是由瑞士联邦工学院于1992年提出的,虽然历史不长,但其发展非常迅速,现在已经成为国际上的研究热点之一。仿生硬件早期也称为进化

39、硬件(Evolvable Hardware,EHW)。A.Thompson等人较早提出了EHW应用于容错方面的想法。仿生硬件是一种能根据外部环境的变化而自主地、动态地改变自身的结构和行为以适应其生存环境的硬件电路,它可以像生物一样具有硬件自适应、自组织、自修复特性。采用仿生硬件实现的容错,不需要显式冗余,而是利用进化本身固有容错的特性,这种特性带来的优势是传统方法通过静态冗余实现容错所不能比拟的。 三、仿生硬件的容错技术新思路 基于仿生硬件的容错研究,对建立借鉴生物进化机制的硬件容错新理论、新模型和新方法,提高硬件系统的可靠性,具有至关重要的意义。 (一)胚胎型仿生硬件的容错体系结构和容错原理

40、 仿生硬件可以分为进化型和胚胎型,其中胚胎型仿生硬件也称为胚胎电子系统,是模仿生物的多细胞容错机制实现的硬件。 胚胎型仿生硬件的容错体系结构,主要由胚胎细胞、开关阵和线轨组成。开关阵根据可编程连线的控制信号完成开关闭合,控制线轨内各线段的使用。胚胎细胞包含存储器、坐标发生器、I/O换向块、功能单元、直接连线、可编程连线、控制模块等。存储器用于保存配置数据位串,并根据细胞状态和坐标发生器计算出的结果,从配置位串中提取一段经译码后对胚胎电子细胞的换向块和功能单元进行配置。坐标发生器根据每个细胞最近两侧(左侧和下侧)邻居细胞的坐标为其分配坐标。I/O换向块为细胞功能单元间的可编程连线提供控制信号。功

41、能单元用于实现一个n输入的布尔函数,用于实现所需的细胞功能。直接连线负责功能单元之间的相互通信。可编程连线传递控制信号控制开关阵。控制模块完成细胞的工作状态检测、故障诊断、控制细胞冗余切换。 (二)胚胎型仿生硬件实现容错的策略 为了实现对故障细胞的容错,常用的容错策略有两种:行(列)取消和细胞取消策略,通过记录有错的单元位置,重新布线,用其他备用的单元来代替。 但是对于连线资源故障,这些策略并未给出相应的对策。在深入研究胚胎仿生硬件容错体系结构的基础上,本文提出一种针对线轨故障的容错策略。 1. 行(列)取消策略。在行(列)取消中,若一个细胞出错,则它所在行(列)的所有细胞都将被取消,而该行(

42、列)细胞的功能将被其上一行(右一列)的细胞所代替,即当一个细胞出错时,细胞所在行(列)上移(右移)到一个备用行(备用列)来代替它当前的工作。 2. 细胞取消策略。在细胞取消中,用备用细胞代替故障细胞分两个阶段。当某一行的出错细胞数超过备用细胞数时,整行被取消,行细胞上移,用备用行取代出错行的功能。 (三)胚胎型仿生硬件实现容错的流程 胚胎型仿生硬件容错的流程为: (1)根据设计需求选择器件,确定硬件设计方案; (2)以电路结构及有关参数等作为染色体进行编码,按照进化算法的进化模式对系统进行进化操作; (3)一般以电路的功能与预期结果的符合程度作为个体的适应度。根据给定的输入条件或测试集,通过基

43、于电路模型的仿真测试或实测计算群体中的每个个体的适应度; (四)胚胎型仿生硬件内部错误检测机制 错误检测是胚胎型仿生硬件实现容错的前提,本文在此着重研究针对细胞故障的错误检测机制。 基于细胞功能单元的三模冗余与多数表决器电路实现是硬件容错常用的冗余容错策略。 多数表决器判断输出多数细胞模块的信号,但并不能判断出具体哪个细胞出现了错误,也就没法启动对出错细胞的重启动或重构来修复该细胞。为了能检测出错细胞的具体位置,从而修复该细胞,进一步提高三模冗余的可靠性,需要设计相应的差错检测器。 参考文献: 1高金吉,装备系统故障自愈原理研究.中国工程科学,2009(5). 刘心松、朱鹰,容错并行处理系统结

44、构研究.计算机应用,2008(1). 姚睿、王友仁、于盛林,胚胎型仿生硬件及其关键技术研究.河南科技大学学报,2009(3).提高数控机床改造精度方法探讨来源：考试吧（E）2010-2-23 9:47:00【考试吧：中国教育培训第一门户】论文大全-摘 要:数控机床的改造在机械加工行业中的应用越来越广,对于数控机床改造的特点进行了分析,并在此基础上对提高数控机床改造的精度的常见的几点方法进行了详细的阐述,对数控机床的改造具有一定的指导作用。 关键词:数控;机床;精度 0 前言 前几年,我国很多单位从国外引进了很多中高档数控机床,有的服役期满,有的不能正常工作,处于闲置,造成巨大资源浪费。这些机床

45、共同之处在于机械部分基本完好,精度较高,主要是由于数控系统出现问题而又难以购置配件,不能满足正常生产的需要和现代高精度、高速度和高可靠性的加工要求。如果利用进口数控系统对现有数控设备进行数控化改造,只需几十万元就能发挥现有设备的作用,而购置一台新的同性能的数控机床则需要几百万甚至上千万的资金,因此,对我国来说数控机床的数控化改造具有明显的经济效益与社会效益,非常迫切。文章基于此在论述了数控机床改造特点的基础上对于常见的提高数控机床改造精度的措施进行了较详细的阐述。 1 数控机床改造的特点 数控改造技术在机械加工行业中的应用越来越广泛,这主要是由于数控改造有以下几方面突出特点和优点: (1)投资

46、额少、交货期短同购置新机床相比,一般可以节省60%-80%的费用,改造费用低,特别是大型、特殊机床尤其明显。一般大型机床改造,只是新机床购置费用的1/3,交货期短。即使有些特殊情况,如高速主轴、托盘自动交换装置的制造与安装过于费工、费钱,改造成本也高2-3倍,但与购置新机床相比,也能节省投资50%左右。 (2)机械性能稳定可靠所利用的床身、立柱等基础件都是重而兼顾的铸造构件,而不是那种焊接构件,改造后的机床性能高、质量好,可以作为新设备继续使用多年。 (3)熟悉了解设备、便于操作维修购买新设备时,不了解新设备是否满足其加工要求。改造则不然,可以精确地计算出机床地加工能力,另外,由于多年使用,操作者对机床的特性早已了解,在操作使用和维修方面培训时间短,见效快。改造的机床一安装好,就可以实现全负荷运转。 (4)可采用最新的控制技术可根据技术革新的发展速度,及时地提高生产设备地自动化水平和效率,提高设备和档次,将旧设备改成当今水平的机床。充分利用现有的条件可以充分利用现有地基,不必像购置新设备时那样需要重新构筑地基。因此可节约费用,降低改造成本,同时也可缩短生产准备周期。 (5)提高产品质量和工效可以解决复杂零件的加工精度控制