机电一体化系统在机械工程中的应用研究

俞钢栋　姜东东

摘 要：随着科学技术的不断发展进步，集数字技术、机械技术、电子技术为一体的机电一体化技术得到了前所未有的广泛应用。特别是机电一体化系统在机械工程中的应用已然成为了业内研究的热点课题，该技术的革新使得机械工程的自动化水平有了极大地提高。总之，研究此类技术在机械工程中的应有有着十分重要的现实意义。

关键词：机电一体化;机械工程;应用研究

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.23.064

1 引言

機电一体化系统在机械工程中的应用使得机械作业的精确度和准确率有了极大地提高，特别是在一些复杂性较强的工程中，该项技术已经得到了广泛的应有。以下先行对机电一体化系统的相关特征进行简要地阐述，并对其目前主要的应用方向进行详述地分析，以此为基础对此类技术在机械工程中的应用进行全面地介绍。

2 机电一体化系统目前主流的发展方向

（1）自动分配化方向。目前的机电一体化技术发展已经使得其在机械执行和控制过程中具备了全方位的空间，即在实际机械工程中有足够的“柔性”，进而使工程人员可以开发“自动分配系统”，从而达到自动化处理突发事件的能力。目前此类系统主要有如下几个方面的特征：各个子系统有较高的自律性，即在工程运行过程中能够保持较高的独立性;在执行总系统运行指令大的框架下，各个子系统都有一定的自主运行权，进而避免了在极端情况下出现大面积工程瘫痪的情况。

（2）全息系统化方向。所谓的“全息”是指工程指标全方位地展示和显现，在目前基于机电一体化系统实现而成的全息化系统中，主要呈现出如下几个方面的特征：全息化可以允许多个角度进行指令的执行，进而提高机械系统的适配性;全息化系统与智能化系统的融合深度较高，这已经成为行业内的主要发展趋势之一;全息化系统的发展一定程度上还依赖于模糊技术、虚拟现实技术等。

（3）光电一体化方向。光电一体化作为机械电子工程中前沿交叉领域，其集合了机电一体化技术、光学技术、数字技术、机械工程技术等，目前该方向呈现出如下两个方面的特征：光电一体化与能源设备系统、信息采集系统、设备传感系统的融合深度较高;光电一体化模块化的特征十分明显，目前在机械接口、动力接口、电气接口等领域已经较为成熟，进一步降低了该项技术的推广和应用成本。

3 机电一体化系统在机械工程中的应用

（1）实现监控功能。鉴于目前机械化工程的复杂度较高，在工程中实行实时监控、全角度监控等多种监控模式为一体的监控机制对提高工程质量、保障工程安全都有着十分重要的现实意义。随着机电一体化技术的不断发展，该项技术已经广泛地应用到了机械工程的监控环节中来。首先就目前行业现状来看，主流的监控方向大致有如下几个方面：机械作业监控、电子设备监控、机械运转监控、突发事故检测等。并且该技术可以实现在有突发状况时进行事故预警和报警，以提醒工作人员对机械设备进行相应的处理，在特殊情况下，目前的机电一体化工程还可以自行完成较为简单的故障处理。其次，传统的机械工程普遍存在着故障源难以确定等问题，给工作人员故障分析和处理造成了很大的困难。但是在引入了机电一体化技术实现监控功能的工程中，相关技术可以帮助工作人员在最短的时间内即可对机械的故障进行检查和维护，极大地降低了工程的运行成本，对提高工程效率也有着十分重要的意义。

（2）提高生产效率。传统的机械工程中，对资源浪费的现象十分严重，尤其是在石油、化工等领域原始资源浪费问题已经成为制约行业发展的重要因素。但是在工程引入机电一体化系统以后，上述资源浪费现象将会有很大地改善。首先，目前主流的方式是通过机电一体化技术实现对工程资源的实时调节，在保证工程质量的前提下提高资源的利用率。其次，工程人员可以通过机电一体化对工程中的机械进行有机整合，从而达到提高生产效率的目的。例如在传统的矿业工程中，由于受到人员素质、设备配置等方面的影响，导致行业生产率一直较为低下。但是在引入机电一体化系统之后，可以在矿业工程中实现产、运一体化，可以有效地降低极端天气、设备故障等对工程带来的影响，进而极大地提高工程的劳动生产率。最后，工程人员还可以立足机电一体化技术对现有的工程进行动态管理以强化设备的安全性，最终也会一定程度地提高工程生产效率。

（3）提升作业精度。在传统的机械工程中，由于受到工程环境、设备质量等多种因素的限制，导致工程作业的精度一直较低，特别是在一些对精度要求较高的工程中，如何保障作业精度一直是此类行业的难题。但是随着机电一体化技术的发展，尤其是以此技术为基础实现而成的终端电子控制设备，可以极大地提高多种类型机械工程的作业精度，给此类工程的质量提供了强有力的保障。例如，在传统的冶金、化工、发电等工程中，过滤设备的清洗一直是行业的难题，且清洗质量对作业的精度也有着较大的影响。但是基于机电一体化技术的自动清洗过滤器可以实现无间断的过滤设备清洗，从而极大地提高了此类行业中机械工程的作业精度。再如传统高精度称重工作中，由于需要用到数字滤波和动态称重等多种技术，使的称重工作的成本较高且精度较低。但是通过机电一体化技术实现的数字模拟和现实模拟相结合的称重模式，使得数据的获取更具时效性和准确性，同时简单的实现过程也使得高精度称重的成本有了极大的降低。

（4）提高自动化水平。在目前机电一体化技术已经广泛用于机械工程的大环境下，其中实现机械工程半自动化和全自动化已经成为行业发展的主流趋势。例如在该方向上目前常见的技术应用有如下两个方面：通过减少员工对工程环节的干预力度，尽最大可能地减少工程安全隐患;通过提高整个工程中的机械化水平，提高工程效率。

4 总结

机电一体化技术作为多种高新技术深度融合下的产物，其在机械工程中的应用方向越来越多样化、应用的程度也越来越深化。在此背景下，客观科学地归纳和分析机电一体化技术当前以及未来的应用方向，以方向为基础深度挖掘技术应用的层面，对提高工程质量、促进社会经济发展都有着现实的意义。

参考文献：

[1]郑维钊.机电一体化系统在机械工程中的实际应用[J].内燃机与配件，2019（06）.

[2]陈晓飞，陈思佳，谢志丰.机电一体化系统在机械工程中的有效应用[J].科技风，2017（12）.

[3]穆成昱.机电一体化系统在机械工程中的应用分析[J].内燃机与配件，2018（10）.