光機電一體化技術的現狀和發展趨勢

摘要：光機電一體化是現代科學技術發展的必然結果，本文簡述了光機電一（yī）體化技術的基本概要和發（fā）展（zhǎn）背景（jǐng）。綜述了國內外光機電一體化技術的現狀，分析了光機電一體化技術（shù）的發展（zhǎn）趨勢。

1、光機電一體化概要：
　　光機電一體化包括產品和技術兩個方麵。光機電一體化產品是包含（hán）光學技術（shù）、機械技術、微電子（zǐ）技（jì）術、計算（suàn）機技術、信息技術、自動控製（zhì）技（jì）術和通訊技（jì）術的高科技產（chǎn）品；光（guāng）機電一體化技術是（shì）指其技術原理和使用（yòng）光機電一體（tǐ）化產品得以（yǐ）實現、使用和發展（zhǎn）的技術。光機電一體化產品具有結構簡單、功能多、效率高，能耗低等（děng）特點，它們一般由機械本體、傳（chuán）感器、接口、微處理器和執行（háng）機構等5部分組（zǔ）成。如果把（bǎ）光機電一（yī）體化產品比做一個（gè）人，則計算機就是它的頭腦，傳感器就是它的五官，軟件（jiàn）就（jiù）是使軀體（機械本體）能發揮效能（néng）的手段，所以，光機電一體化產品就是具有頭腦和五官，能夠感知外界（jiè）環（huán）境的（de）變化，並（bìng）根據這種變化作出響（xiǎng）應的機器或機構。機器人就是光機電一體化產品的典型代（dài）表。與傳統的（de）機械產品比較，光機電一體化產品具有以下有點：
　　（1）綜合性與係統性：
　　（2）多層（céng）次，覆蓋麵廣；
　　（3）結構簡化，方便（biàn）操作；
　　（4）精（jīng）度提高，功能增加：
　　（5）高可靠性，高穩（wěn）定性和高使用壽命；
　　（6）產品開發上的隻是密集性。
　　目前（qián），工業（yè）發達國（guó）家光機電一體化技術的應用已十分廣泛，不僅在單機產品（pǐn）中（zhōng）占有重要位置（zhì），而且在生產製造係統內也十分活躍。例如，計算機集成製造係統（CIMS）、快速成型製造係統（RPM）、智能製造體統（IMS）等。
2、國內外光機電一（yī）體化的發展概況：
　　光電子技術是在20世紀（jì）6O年代激光器問世之後，電子技術與（yǔ）瓜果女子技術的自然結合與擴展（zhǎn），它不僅拓展了傳統電子技術的功能，並使之有更強的適應（yīng）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（tōng）信、光存儲和光（guāng）電顯示技術的興起希I它們在（zài）近20年來的飛速（sù）發展，已使（shǐ）人們認識到光電子學（xué）技術的重要性和它廣闊的發展前景，並且成為光電子領域的支柱產業。
光電子科（kē）學技術和產業在促進國家（jiā）經濟和科學持續發展中起（qǐ）著巨大的作用，當今：[業化的世界各國無不（bú）把發展光電（diàn）子技術列為國（guó）家高技術重點發展目標。
3、光機電一（yī）體化的發展（zhǎn）趨勢：
　　光機電一體化是集機械、微電子、光學、控製、計算機、信息處理等多學科的交叉融（róng）合，其發展和進步有賴於相關技術發展和進步。其主要發展方向有數（shù）字化、智（zhì）能化、模塊化、網絡化、人格化、微型化、集成化、帶源化和綠色化 .
　　3.1數字（zì）化微處理器和微控製器的發展奠定了單機數字化的（de）基礎，如不斷發展的數控（kòng）機床和機器人，而計算（suàn）機（jī）網絡的迅速崛起（qǐ），為數字化製造（zào）鋪平了道路，如計（jì）算機（jī）集成（chéng）製造。數字化要求光（guāng）機電一體化產品（pǐn）的軟件具有（yǒu）高可靠性和可維（wéi）護性以及自（zì）診（zhěn）斷能力，其人機界麵對用戶更加友好（hǎo），易於（yú）使用，並且用戶能根據（jù）需要參與改進。
　　3.2智能化賦予光機電產品一定的智能（néng），使它具有人的判（pàn）斷推理，邏輯思考，自主決策能力。例如在CNC數控機床上增加了人一機對話功能，使之了智（zhì）能（néng）I／O通道和智能工藝數據庫，給使用、操作和維護帶來了極大的方便。隨（suí）著人工智能技（jì）術、神經網絡技術及（jí）光纖技術等領域取得的巨大進步（bù），為光機電一體化技術開辟了發展的廣（guǎng）闊天地。大量的智能化光機電（diàn）一體化產品（pǐn）不斷湧現。現在，模糊控製技術已經相當普遍，甚至還出現了混沌控製的產品。
　　3.3模塊化（huà）由於光機電一體化產品種類和生產廠家繁多，研製和開發具（jù）有標準機械接口、l電氣接口、動力接口、環境接口的光機電一（yī）體化產品單元是一項十分複雜但又是（shì）非常重要的事。如研製集減（jiǎn）速、智（zhì）能（néng）調速、電機於一體的動力單元，具有視覺、圖像處理（lǐ）、識別和測距（jù）等功（gōng）能的控（kòng）製單元，以及各種能完成（chéng）典型操作（zuò）的機械裝置。這樣可利用標準單元迅速開發（fā）出新產品。同（tóng）時也可以擴大（dà）生產（chǎn）規模，這需要製定各項標準（zhǔn）。一邊各部件、單元的匹配和接口。光機電一體化產品模塊化的發展促進了新產品的開發（fā），品種不斷增多，花樣不斷翻新，縮短了（le）開發周期。
　　以驅動（dòng）為核心的驅（qū）動模塊單元，一伺服為核心的運動控（kòng）製模塊單元，以兩根單線把各功能單元連接起來的總線或現場總線等，已（yǐ）形成了標準化的產品。

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