机电一体化技术在机械工程领域的应用

机电一体化技术在机械工程领域的应用

汤奇麟

中交武汉港湾工程设计研究院有限公司

摘要：作为一种交叉性、综合性明显的融合学科，机电一体化技术囊括了机械、通信、电力、微电子等多个学科，将其整合到机械工程系统内形成一项综合性应用技术。在实际应用过程中，遵循机电一体化技术的性质、特点，对各领域机械工程设施的功能、结构等进行拓展性、可靠性设计，促使机电一体化技术的应用朝着符合机械工程标准化、数字化、自动化趋势的方向发展，能够在逐步提高机电一体化技术应用价值的同时，确保机械工程各环节、功能模块的作用得到有

效发挥。基于此，本文章对机电一体化技术在机械工程领域的应用进行探讨，以供参考。

关键词：机电一体化技术；机械工程；应用

引言

自改革开放以来，工业化发展便是我国建设发展的重点，并取得了重大成果。随着时代的不断进步，传统工业亟须创新与转型，其中智能化是极为重要的发展方向。在推动现代工业智能化发展的进程中，机电一体化技术的作用不容忽视，有必要对其展开研究。

一、机电一体化技术的定义

机电一体化技术涉及的专业范围较广，包含内容较多，是以计算机技术、微电子技术为基础并逐渐向工业领域发展的新型群体技术。通常情况下，所应用的技术主要包括自动控制技术、软件编程技术、电子信息技术、传感通信技术、接口测试技术等，同时利用各要素之间的信息处理方式将整个系统进行整合，从而实现终端和控制中心之间的有效连接。当前背景下，机电一体化技术凭借其良好的精度、较低的损耗、全面的功能、稳定的性能等优势在各行各业的生产过程中得到了广泛应用。与此同时，机电一体化技术的不断发展及生产经验的不断积累，逐渐推动其形成了较完善的系统理论，为其后续发展与应用提供了有力保障。

二、机电一体化技术的特点

机电一体化技术涵盖机械技术、计算机技术、软件编程技术等，是一种高新技术产业中的核心技术，在机械中主要应用于微处理、信息处理，提高机械的使用性能，促进产业升级。机电一体化技术的核心组成部分包括信息输入模块、控制及处理模块、驱动模块、执行模块、传感模块。机电一体化技术应用于机械中在操作者方面得到技术运用指令后通过信息传入、控制及信息处理模块等进入驱动部分，给予动力模块工作指令，并开始执行命令，使得机械进入工作状态。机械的工作状态会通过传感器测试模块向控制及信息处理模块反馈，从而让操作者时刻掌握机械的运行情况，及时做出调整，发出新的指令。

三、机电一体化技术在机械工程领域的应用

（一）故障诊断技术

故障诊断是机械工程生产建设整体体系的重要组成部分，同其他工作环节有着密切联系，保障工程机械整体运行质量和效率。在机电一体化技术的作用下，工程机械运行系统功能参数相对丰富，且形成了贴合工程机械实际建设要求的配套生产技术。在机械工程生产建设过程中出现的一些问题，如产品使用故障或损坏等情况，其本质在于不同技术进行融合时存在协调性不足或其他方面的原因。利用现代化故障诊断技术结合工程机械生产建设实际情况，搭建起科学完善的安全容错体系，以及时反馈细节问题和有效规避运行风险。将故障自动化诊断功能模块嵌入工程机械整个系统，用于发现机械设备运行异常和精准确定故障区域。应用故障诊断技术的同时需加强对相关工作人才操作培训，使其形成对技术应用的正确认知。

（二）人工智能技术

智能化是中国制造业发展的终极目标，也是中国制造2025的核心方向。在人工智能的支撑下，智能生产系统的灵活性、信息量和数字化水平都有了很大的提升，能够模拟专家的智能分析、判断和决策，能够更好地适应智能生产对生产的需求。在这些系统中，智能控制器起着举足轻重的作用，它包括了自动传感信息与处理功能、控制策略、评价机制等，除了对系统自身进行控制外，还能对执行器和传感器进行控制，从而有效防止外界对系统的影响。

（三）传感技术

传感技术是机电一体化技术中的重要组成部分，传感技术要具备高精准性和敏捷性，在运行时，需要对周围环境进行判定，避免客观因素对传感精度的影响。工作人员在考虑设备运行效率和信号基础传播原则上，要结合智能生产的优势。普通的传感器在应用中受到多方制约，因此可以构建对应的传感器网络平台，保障数据传播的有效性。此外，还能够借助计算机收集的信息，及时整理、分析，保障传感技术的全过程有效控制。分析目前各制造企业生产中所使用的传感器，主要为光纤电缆传感器。光纤电缆传感器兼容性较高，降低了设计中的难度。企业应用光纤电缆传感器，可以降低企业投入成本，符合企业发展要求。在现阶段的生产中，光缆电缆传感器是一种应用较广泛的重要生产设备，它具有相应的数据接口，可以节约资金投入，在工业生产中得到了广泛的应用。

（四）虚拟技术

虚拟技术是一项能够在农业生产中建立几何、物理、运动等多种模型的集成技术，从而达到农业技术的最优化，根据机械的运动特性和农业生产特性，此技术可以为使用者提供更为直观的工程结构和运作前景，让使用者能够更好地了解其设计流程。在出现问题时，使用者可以利用虚拟技术来模拟实际的工程状况，并将细节传达给使用者，以此来降低农业的损失；目前，部分企业已实现了基本的自动化，但在推进数字化、计算机化方面，仍存在诸多问题。农业是一种较为复杂的制度，在此阶段，若要将农业生产的各个环节都用数据来全面地描绘出来，需要根据采集到的资料，对生产的各个环节进行分析，以达到对农业生产的实时、智能化的调控与优化，而虚拟技术和机电一体化也是重要应用领域。虚拟化技术是针对传统农业的最优运行与调度问题，对其进行智能定制与优化，虚拟化技术应建立在数据基础之上，同时也是软件与硬件的融合；可以将其与农业机械化、智能化相结合，实现信息的传递、储存和信息的自动流动，保证信息的安全性和有效性。

（五）RFID技术

目前基于RFID技术研发并投入使用的智能制造系统较多，包含特种RFID标签及读写装置、基于RFID技术的刀具智能管理系统等。其中特种RFID标签及读写装置能通过抗金属、抗液体、抗振动、抗电磁干扰的智能感知RFID标签适应各种复杂、恶劣工况，为智能制造提供必要支持；基于RFID技术的刀具智能管理系统主要用于数控车床操作与管理中，能实现对加工工艺参数、刀具补偿量、刀具寿命参数、刀具磨损与破损情况等的在线监控，还能实现刀具借用、归还、配置等的自动化、智能化管理。另外，基于RFID技术的数字化车间、基于RFID的智能产品全生命周期管理系统、基于RFID技术的制造物流智能管理系统等则是RFID技术在智能制造中的发展趋势。

结束语

总之，在智能制造生产过程中对机电一体化技术进行科学、合理的应用，是时代发展的需要，也是我国产业战略发展的必然要求。目前的智能制造还处在探索阶段，存在很多亟待解决的问题，为此，必须从模式创新与技术提升两个方面对其进行分析与完善。

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