机电一体化与电子技术的发展研究

黄志坚

（浙江捷创智能技术有限公司，贵州 贵阳 550018）

0 引 言

近年来，科学技术日新月异，促进了机电一体化技术和电子技术的发展，推动了整个社会的不断前进。机电一体化技术和电子技术在发展过程中逐渐呈现出有效结合的特征，使得电力产业开始朝着智能化、绿色化及模块化方向发展，可满足我国可持续发展规划的要求，有利于提高相关机电设备的运行效率。鉴于此，系统思考和分析机电一体化与电子技术未来的发展势态及其具体应用显得尤为必要。

1 机电一体化的定义

所谓机电一体化技术，涵盖了电子技术、信息化技术、机械化技术、传感器技术及微电子技术等不同类型的技术，通过有效结合上述技术，以达到良好的应用效果。机电一体化技术设备可以运用于很多不同的行业领域。从以往有关理论方面的研究情况来看，它主要体现出一定的系统功能特征。通过针对各个构成部分加以系统分析，使得相关构成部分得到融合，从而有助于有序开展相关工作。依靠系统内的信息流动方式，可实现对微电子系统程序的科学管控，以便确保运动形式的科学性[1]。

2 机电一体化的发展势态

2.1 发展势态分析

从未来的发展势态来看，国内机电一体化技术表现出智能化、绿色化及模块化等多方面特征。比如，科学利用自动化管控技术、微电子技术的相关机电一体化产品，能够达到智能化管控和操作技术效果，体现出一定的高效性。当机电一体化技术朝着模块化方向生产后，加上统一化的生产规定，能够保证机电一体化生产质量，提升生产效率。目前，机电一体化生产以落实我国相关节能减排政策作为主要目的，提高相关资源的利用率，有助于减轻带给自然环境的污染，同时加大对绿色节能产品的开发力度，结合市场实际的需要情况，科学设计更加多样化的节能型产品，以便达到机电设备和自然环境的共同发展[2]。

2.2 发展的行业领域说明

对于我国来说，机电一体化技术的发展以材料、性能和造型等不同领域作为主要的研究内容。从造型设计的角度而言，机电一体化产品不仅应该确保相应的性能和质量，而且应该通过不断改进产品外观造型，借助先进的机电一体化技术以满足不同用户的需要。从材料应用的角度来说，机电一体化技术在发展过程中涉及到智能、陶瓷、高分子等不同类型的材料，具有明显的耐腐蚀和耐高温特点。从性能创新的视角而言，依靠机电一体化产品能够满足市场中不同的需要，加大对产品各项功能的开发和创新力度，从而充分发挥机电一体化技术的作用[3]。

3 电子技术的发展趋势

3.1 微型化趋势

从未来发展的角度来看，电子产品的功能日益多元化，外形更加美观，技术逐渐成熟，应用效果更加优良。尤其在电子产品的外观形状方面，呈现出微型化特征。同时，大规模集成电路与系统集成功能的发展速度越来越快，推进了电子产品朝着微型化方向发展，提供了一定的技术支持。目前，电子材料与钛合金、塑料合金和铝合金等众多不同材料已经运用于相关的电子产品制造工作，使得电子产品的设计呈现出微型、轻薄特征。以满足微型化为主要目的，能够运用无引线的片状器件。对比插装元件，它具有体积小、重量轻的特征。通过应用先进的表面组装技术，能够进一步减小电子产品的实际体积[4]。

3.2 集成化特征

从未来的发展势态来看，电子技术呈现出集成化特点。此过程中，企业管理模式表现出技术集成化特征。在微组装技术、表面组装技术快速发展的过程中，电子系统朝着集成化方向发展。运用微组装技术，借助相关三维微型组件、超大规模集成电路等不同的元器件，采用多层混合组装形式，可达到电子系统集成化的效果。其中，应用表面组装技术，借助相关自动组装设备，可以将无引线表面组装元器件装设进线路板内，以充分发挥集成电子系统的良好作用。

3.3 智能化趋势

电子技术不仅污染较轻，而且损耗非常小，并且兼具了智能化、精度较高以及众多功能等不同特点，实现了电子技术与计算机技术之间的密切结合，有效提高了相关机械设备的精密度。而制造微电子时，应该加大检查车间中粉尘的数量与直径、芯片材料的质量等工作力度，以便满足相关规定。科学规划电子电路时，可以应用先进的计算机技术与智能化技术，凸显出仿真技术的功效，确保电路和印刷电路板规划的科学性。为完善有关电子设备的功能，需要科学利用计算机技术和自动化控制技术，与相关精密设备结合运用，以增强有关电子设备的自动化能力[5]。可见，电子技术在未来发展过程中呈现出智能化趋势。

3.4 绿色化特征

以未来的视角来看，绿色化属于电子技术发展的一项重要特征。早在10年前，欧盟确定了在电器设备中存在有害物质，其中的铅、多嗅联苯等众多有害物质含量均超出相关标准。对于国内来说，在2006年便落实了有关电子产品污染管控的规定，其中细化了已经报废的电子电气设备的回收和相关环境方面的规定。此外，依靠此项措施的有效落实，提升了有关电子产品相应的入门门槛。

3.5 微机电趋势

通常，电子产品易于被自身构造与周边环境因素所干扰，且无论是运输、存储还是生产、应用等，均易产生相应的安全隐患。比如，电子产品碰到糟糕的天气、产生摇摆与碰撞以及震动等不同情况时，必然会干扰到实际的工作性能和使用年限。而微机电系统在相关电子设备中得到了大范围运用，有助于增强电子产品在抵抗恶劣天气环境方面的能力[6]。

4 机电一体化技术的具体应用

本次研究将数控激光雕刻机设备当作主要载体，运用软件编程、CAD/CAM、运动管控与电气设计、数控编程和电机驱动等技术，开展数控机械设计创新。这个过程中，需要科学利用机电一体化技术。数控激光雕刻机设备运行应用了很多机电一体化技术，实现了软、硬件信息化技术和相关制造技术的有效结合。

4.1 整体的设计方案

数控激光雕刻机设备属于十分常见的机电一体化类型产品，主要涵盖机械部分、电气部分、软硬件部分及计算机控制等不同构成部分，具体见图1，旨在达到对球面进行激光雕刻的目的。

图1 雕刻机构成框架图

4.2 机械部分的合理设计说明

结合对球面进行激光雕刻的因素，合理选用直导轨和旋转导轨，数量分别为2个和1个。通过明确相应的基础尺寸，借助常用的三维设计软件Pro/E，完成最初的设计任务，并实施有效的干涉检查工作，同时要细致校核其中重要的零件。科学设计后，形成的效果见图2。

图2 雕刻机设备运行图

4.3 电气部分的科学设计分析

进行电气部分科学设计的过程中，包含了下述几个不同方面的功能：

（1）交流伺服系统的有效控制功能，涵盖了对上电、下电以及使能的有效控制；

（2）轴流风机设备的有效控制功能；

（3）急停键的有效控制功能。

详情如图3所示。

图3 电气控制部分图

4.4 硬件部分的科学设计说明

此数控系统能够有效控制电机与激光器等装置，具体的硬件功能见图4。

图4 硬件构成图

4.5 相关功能的实现

通过硬件与软件之间的联调处理，可以完成对数控激光雕刻机设备的雕刻任务，具体的雕刻产品见图5。

图5 雕刻产品图

5 结 论

系统分析与思考机电一体化与电子技术未来的发展势态及其具体应用十分必要，具有一定的研究意义和实施价值。本文通过阐释机电一体化的定义，说明了机电一体化未来的发展势态，指出了电子技术的发展趋势，并分析了机电一体化技术的具体应用情况，包括整体的设计方案、机械部分的合理设计说明、电气部分的科学设计分析、硬件部分的科学设计说明以及相关功能的实现，以增强机电一体化技术和电子技术应用的实际效果，促进机电一体化技术和电子技术的不断发展与进步。