大机电体化技术现状产品制造技术发展趋势绪论现代科学技术的不断发展，极大地推动了不同学科的交叉与渗透，导致了工程领域的技术革命智能化是世纪机电体化技术发展的个重要发展方向。人工智能在机电体化建设者的研究日益得到重视，机器人与数控机床的智能化就是重要应用。这里所说的智能化是对机器行为的描述，是在控制理论的基础上，吸收人工智能运筹学计算机科学模糊数学心理学生理学和混沌动力学等新思想新方法，模拟人类智能，使它具有判断推理逻辑思维自主决策等能力，以求得到更高的控制目标。诚然，使机电体化产品具有与人完全相同的智能，是不可能的，也是不必要的。但是，高性能高速的微处理器使机电体化产品赋有低级智能或人的部分智能，则是完全可能而又必要的。在现代制造过程中，信息不仅已成为主宰制造产业的决定性因素，而且还是最活跃的驱动因素。提高制造系统的信息处理能力已成为现代制造科学发展的个重点。由于制造系统信息组织和结构的多层次性，制造信息的获取集成与融合呈现出立体性信息度量的多维性以及信息组织的多层次性。在制造信息的结构模型制造信息的致性约束传播处理和海量数据的制造知识库管理等方面，都还有待进步突破。各种人工智能工具和计算智能方法在制造中的广泛应用促进了制造智能的发展。类基于生物进化算法的计算智能工具，在包括调度问题在内的组合优化求解技术领域中，受到越来越普遍的关注，有望在制造中完成组合优化问题时的求解速度和求解精度方面双双突破问题规模的制约。制造智能还表现在智能调度智能设计智能加工机器人学智能控制智能工艺规划智能诊断等多方面。现代机械工程的前沿科学间的交叉融合将产生新的科学聚集，经济的发展和社会的进步对科学技术产生了新的要求和期望，从而形成前沿科学。前沿科学也就是已解决的和未解决的科学问题之间的界域。前沿科学具有明显的时域领域和动态特性。工程前沿科学区别于般基础科学的重要特征是它涵盖了工程实际中出现的关键科学技术问题。制造系统是个复杂的大系统，为满足制造系统敏捷性快速响应和快速重组的能力，必须借鉴信息科学生命科学和社会科学等多学科的研究成果，探索制造系统新的体系结构制造模式和制造系统有效的运行机制。制造系统优化的组织结构和良好的运行状况是制造系统建模仿真和优化的主要目标。制造系统新的体系结构不仅对制造企业的敏捷性和对需求的响应能力及可重组能力有重要意义，而且对制造企业底层生产设备的柔性和可动态重组能力提出了更高的要求。生物制造观越来越多地被引入制造系统，以满足制造系统新的要求。世纪将是生命科学的世纪，机械科学和生命科学的深度融合将产生全新概念的产品如智能仿生结构，开发出新工艺如生长成形工艺和开辟系列的新产业，并为解决产品设计制造过程和系统中系列难题提供新的解决方法。这是个极富创新和挑战的前沿领域。从生命现象中学习组织与运行复杂系统的方法和技巧，是今后解决目前制造业所面临许多难题的条有效出路。仿生制造指的是模仿生物器官的自组织自愈合自增长与自进化等功能结构和运行模式的种制造系统与制造过程。制造在机制的驱动下，在组织结构和运行模式上不断自我完善从而提高对于环境适应能力的过程。为自下而上的产品并行设计制造工艺规程的自动生成生产系统的动态重组以及产品和制造系统的自动趋优提供了理论基础和实现条件。制造属于制造科学和生命科学的远缘杂交，它将对世纪的制造业产生巨大的影响。改造。在机械工程领域，由于微电子技术和计算机技术的迅速发展及其向机械工业的渗透所形成的机电体化，使机械工业的技术结构产品机构功能与构成生产方式及管理体系发生了巨大变化，使工业生产由机械电气化迈入了机电体化为特征的发展阶段。机电体化概要机电体化是指在机构得主功能动力功能信息处理功能和控制功能上引进电子技术，将机械装置与电子化设计及软件结合起来所构成的系统的总称。机电体化发展至今也已成为门有着自身体系的新型学科，随着科学技术的不但发展，还将被赋予新的内容。但其基本特征可概括为机电体化是从系统的观点出发，综合运用机械技术微电子技术自动控制技术计算机技术信息技术传感测控技术电力电子技术接口技术信息变换技术以及软件编程技术等群体技术，根据系统功能目标和优化组织目标，合理配置与布局各功能单元，在多功能高质量高可靠性低能耗的意义上实现特定功能价值，并使整个系统最优化的系统工程技术。由此而产生的功能系统，则成为个机电体化系统或机电体化产品。因此机电体化涵盖技术和产品两个方面。只是，机电体化技术是基于上述群体技术有机融合的种综合技术，而不是机械技术微电子技术以及其它新技术的简单组合拼凑。这是机电体化与机械加电气所形成的机械电气化在概念上的根本区别。机械工程技术有纯技术发展到机械电气化，仍属传统机械，其主要功能依然是代替和放大的体力。但是发展到机电体化后，其中的微电子装置除可取代些机械部件的原有功能外，还能赋予许多新的功能，如自动检测自动处理信息自动显示记录自动调节与控制自动诊断与保护等。即机电体化产品不仅是人的手与肢体的延伸，还是人的感官与头脑的眼神，具有智能化的特征是机电体化与机械电气化在功能上的本质区别。机电体化的发展状况机电体化的发展大体可以分为个阶段。世纪年代以前为第阶段，这阶段称为初级阶段。在这时期，人们自觉不自觉地利用电子技术的初步成果来完善机械产品的性能。特别是在第二次世界大战期间，战争刺激了机械产品与电子技术的结合，这些机电结合的军用技术，战后转为民用，对战后经济的恢复起了积极的作用。那时研制和开发从总体上看还处于自发状态。由于当时电子技术的发展尚未达到定水平，机械技术与电子技术的结合还不可能广泛和深入发展，已经开发的产品也无法大量推广。世纪年代为第二阶段，可称为蓬勃发展阶段。这时期，计算机技术控制技术通信技术的发展，为机电体化的发展奠定了技术基础。大规模超大规模集成电路和微型计算机的迅猛发展，为机电体化的发展提供了充分的物质基础。这个时期的特点是首先在日本被普遍接受，大约到世纪年代末期在世界范围内得到比较广泛的承认机电体化技术和产品得到了极大发展各国均开始对机电体化技术和产品给以很的关下子载波总数为，使用编码，保护间隔为观察周期的，个子载波中间的个用来传输，其中的个导频用于相位估计。系统的是个传输数据的子载波来衡量的。由于信号是个复数，它的实部和虚部以速度被上传到，产生两路模拟信号，此时的传输速率为然后两路信号分别进入个光学调制器的和端口，直接将调制到光域上光信号传入光纤环路进行传输，该光纤环路由单模光纤和组成，其中用于补偿链路的损耗。在接收端，从环路中出来的信号，调节本地激光器的频率使其接近发送激光器的频率，使用两个平衡宽所引起的脉冲展宽值。因此，公里光纤由色散引起的脉冲展宽值为其中为光源谱宽为根均方展宽值色散系数越小越好。光纤的色散系数越小，就意味着其带宽系数越大即传输容量越大。例如建议在波长微米处单模光纤的色散系数应小于。经过计算，其带宽系数在以上，是多模光纤的多倍多模光纤的带宽系数般在以下。模场直径模场直径表征单模光纤集中光能量的程度。由于单模光纤中只有基模在进行传输，因此粗略地讲，模场直径就是在单模光纤的接收端面上基模光斑的直径实际上基模光斑并没有明显的边界。可以极其粗略地认为很不严格的说法，模场直径和单模光纤的纤芯直径相近。截止波长我们知道，当光纤的归化频率小于其归化截止频率时，才能实现单模传输，即在光纤中仅有基模在传输，其余的高次模全部截止。也就是说，除了光纤的参量如纤芯半径，数值孔径必须满足定条件外，要实现单模传输还必须使光波波长大于个数值，即，这个数值就叫做单模光纤的截止波长。因此，截止波长的含义是，能使光纤实现单模传输的最小工作光波波长。也就是说，尽管其它条件皆满足，但如果光波波长不大于单模光纤的截止波长，仍不可能实现单模传输。回损反射损耗又称为回波损耗，它是指出光端，后向反射光相对输入光的比率的分贝数，回波损耗愈大愈好，以减少反射光对光源和系统的影响。单模光纤的波长单模传输设备所采用的光器件是，通常按波长可分为和两个波长，按输出功率可分为普通高功率分布反馈光器件。单模光纤传输所用的光纤最普遍的是，其线径为微米。波长的光在光纤上传输时，决定其传输距离限制的是衰减因数因为在波长下，光纤的材料色散与结构色散相互抵消总的色散为，在波长上有微小振幅的光信号能够实现宽频带传输。波长的光在光纤上传输时衰减因数很小，单纯从衰减因数考虑，波长的光在相同的光功率下传输的距离大于波长的光下的传输的距离，但是实际情况并非如此，单模光纤带宽与色散因数的关系为其中为光纤的长度，为谱料色散含有不同波长的光脉冲通过光纤传输时，不同波长的电磁波会导致玻璃射率不相同，传输速度不同就会引起脉冲展宽，导致色散。波导色散又称结构色散它是由光纤的几何结构决定的色散，其中光纤的横截面积尺寸起主要作用。光在光纤中通过芯与包层界面时，受全反射作用，被限制在纤芯中传播。但是，如果横向尺寸沿光纤轴发生波动，除导致模式间的模式变换外，还有可能引起少部分高频率的光线进入包层，在包层中传输，而包层的折射率低传播速度大，这就会引起光脉冲展宽，从而大机电体化技术现状产品制造技术发展趋势绪论现代科学技术的不断发展，极大地推动了不同学科的交叉与渗透，导致了工程领域的技术革命智能化是世纪机电体化技术发展的个重要发展方向。人工智能在机电体化建设者的研究日益得到重视，机器人与数控机床的智能化就是重要应用。这里所说的智能化是对机器行为的描述，是在控制理论的基础上，吸收人工智能运筹学计算机科学模糊数学心理学生理学和混沌动力学等新思想新方法，模拟人类智能，使它具有判断推理逻辑思维自主决策等能力，以求得到更高的控制目标。诚然，使机电体化产品具有与人完全相同的智能，是不可能的，也是不必要的。但是，高性能高速的微处理器使机电体化产品赋有低级智能或人的部分智能，则是完全可能而又必要的。在现代制造过程中，信息不仅已成为主宰制造产业的决定性因素，而且还是最活跃的驱动因素。提高制造系统的信息处理能力已成为现代制造科学发展的个重点。由于制造系统信息组织和结构的多层次性，制造信息的获取集成与融合呈现出立体性信息度量的多维性以及信息组织的多层次性。在制造信息的结构模型制造信息的致性约束传播处理和海量数据的制造知识库管理等方面，都还有待进步突破。各种人工智能工具和计算智能方法在制造中的广泛应用促进了制造智能的发展。类基于生物进化算法的计算智能工具，在包括调度问题在内的组合优化求解技术领域中，受到越来越普遍的关注，有望在制造中完成组合优化问题时的求解速度和求解精度方面双双突破问题规模的制约。制造智能还表现在智能调度智能设计智能加工机器人学智能控制智能工艺规划智能诊断等多方面。现代机械工程的前沿科学间的交叉融合将产生新的科学聚集，经济的发展和社会的进步对科学技术产生了新的要求和期望，从而形成前沿科学。前沿科学也就是已解决的和未解决的科学问题之间的界域。前沿科学具有明显的时域领域和动态特性。工程前沿科学区别于般基础科学的重要特征是它涵盖了工程实际中出现的关键科学技术问题。制造系统是个复杂的大系统，为满足制造系统敏捷性快速响应和快速重组的能力，必须借鉴信息科学生命科学和社会科学等多学科的研究成果，探索制造系统新的体系结构制造模式和制造系统有效的运行机制。制造系统优化的组织结构和良好的运行状况是制造系统建模仿真和优化的主要目标。制造系统新的体系结构不仅对制造企业的敏捷性和对需求的响应能力及可重组能力有重要意义，而且对制造企业底层生产设备的柔性和可动态重组能力提出了更高的要求。生物制造观越来越多地被引入制造系统，以满足制造系统新的要求。世纪将是生命科学的世纪，机械科学和生命科学的深度融合将产生全新概念的产品如智能仿生结构，开发出新工艺如生长成形工艺和开辟系列的新产业，并为解决产品设计制造过程和系统中系列难题提供新的解决方法。这是个极富创新和挑战的前沿领域。从生命现象中学习组织与运行复杂系统的方法和技巧，是今后解决目前制造业所面临许多难题的条有效出路。仿生制造指的是模仿生物器官的自组织自愈合自增长与自进化等功能结构和运行模式的种制造系统与制造过程。