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(nèi)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(chǎn)品和技術兩個方面。光機電一體化產(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)品得以實現(xiàn)、使用和發(fā)展的技術。光機電一體化產(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)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(jù)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(chǎn)品的典型代表。與傳統(tǒng)的機械產(chǎn)品比較，光機電一體化產(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)品中占有重要位置，而且在生產(chǎn)制造系統(tǒng)內(nèi)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(nèi)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(chǎn)業(yè)。
光電子科學技術和產(chǎn)業(yè)在促進國家經(jīng)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(shù)字化、智能化、模塊化、網(wǎng)絡化、人格化、微型化、集成化、帶源化和綠色化 .
　　3.1數(shù)字化微處理器和微控制器的發(fā)展奠定了單機數(shù)字化的基礎，如不斷發(fā)展的數(shù)控機床和機器人，而計算機網(wǎng)絡的迅速崛起，為數(shù)字化制造鋪平了道路，如計算機集成制造。數(shù)字化要求光機電一體化產(chǎn)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(jù)需要參與改進。
　　3.2智能化賦予光機電產(chǎn)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(shù)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(shù)據(jù)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(jīng)網(wǎng)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(chǎn)品不斷涌現(xiàn)�，F(xiàn)在，模糊控制技術已經(jīng)相當普遍，甚至還出現(xiàn)了混沌控制的產(chǎn)品。
　　3.3模塊化由于光機電一體化產(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(chǎn)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(diào)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(chǎn)品。同時也可以擴大生產(chǎn)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(chǎn)品模塊化的發(fā)展促進了新產(chǎn)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(chǎn)品。

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