机电一体化研究生课件：jd-1N.ppt

1、机 电 一 体 化 控 制 系 统汤漾平汤漾平 机械学院工艺设备及自动化系机械学院工艺设备及自动化系 教授教授 系主任系主任机电一体化控制系统 参考书参考书机电一体化控制技术与系统机电一体化控制技术与系统 周祖德周祖德. .唐泳洪唐泳洪. .武汉武汉: :华中理工大学出版社华中理工大学出版社,1993.,1993.机械电子学机械电子学 刘政华刘政华. .何将三何将三. .长沙长沙: :国防科技大学出版社国防科技大学出版社,1999.,1999.机电一体化设备结构与维修机电一体化设备结构与维修 宋福生宋福生. .朱朱 江等江等. .南京南京: :东南大学出版社东南大学出版社,2000.,2000

2、. 前期课程及知识 大学物理、工程力学、大学物理、工程力学、工程材料、机械制图与画工程材料、机械制图与画法几何、机械原理、机械法几何、机械原理、机械零件、互换性与技术测量、机械制造技术基础、成零件、互换性与技术测量、机械制造技术基础、成型加工工艺、机械制造过程技术、机电传动控制、型加工工艺、机械制造过程技术、机电传动控制、微机原理等。微机原理等。 应经过金工实习、认识实习和生产实习，具备应经过金工实习、认识实习和生产实习，具备必要的实践知识。必要的实践知识。 相 关 课 程 机械加工自动化 机械制造系统 机械工艺装备设计本 课 程 的 目 的 从基本知识入手，结合典型的系统学习，使从基本知识入

3、手，结合典型的系统学习，使学生学生1.1.对对机电一体化机电一体化技技术与系统术与系统有较全面有较全面的的认识认识， 2.2.基本掌握基本掌握总体设总体设计的计的理论和方法理论和方法， 3.3.掌握掌握元部件的元部件的选选择和计算择和计算， 4.4.初步具备初步具备机电一机电一体化系统的体化系统的开发能开发能力力。 先进制造技术的层次及技术来源示意图先进制造技术的层次及技术来源示意图第二层第二层新型的制造单元技术新型的制造单元技术第三层第三层先进制造集成技术先进制造集成技术第一层第一层基础技术基础技术制造资源计划制造资源计划1 11 1 机电一体化技术的机电一体化技术的 产生与发展产生与发展1

4、 12 2 机电一体化的机电一体化的 概念概念1 13 3 机电一体化系统的机电一体化系统的 功能构成和组成要素功能构成和组成要素1 14 4 机电一体化系统的机电一体化系统的 共性关键技术共性关键技术1 15 5 机电一体化技术与系统的机电一体化技术与系统的 应用和发展应用和发展第一章 绪 论机电一体化这个词（机电一体化这个词（最早产生于日本）最早产生于日本）（mechatronicsmechatronics= mechanic + electronics= mechanic + electronics）机械电子学、我国习惯称之为机械电子学、我国习惯称之为 机电一体化机电一体化1.1机电一体

5、化技术的产生与发展根本原因根本原因理论基础理论基础-方法论方法论 技术基础技术基础1.机电一体化技术产生与发展的根本原因 机机 电电 一一 体体 化化 的的 产产 生生 与与 迅迅 速速发发 展展 的的 根根 本本 原原 因因 在在 于于 社社 会会 的的 发发 展展和和 科科 学学 的的 进进 步。步。 机电一体化是机械、电子、计算机和自动控制机电一体化是机械、电子、计算机和自动控制等技术有机结合的等技术有机结合的一门复合技术一门复合技术，其产生与发展与，其产生与发展与自动化技术的发展密切相关。自动化技术的发展密切相关。 在工程技术和科学的发展过程中，在工程技术和科学的发展过程中，自动化与自

6、自动化与自动控制技术动控制技术起着起着极其重要的作用极其重要的作用。 自动控制最早、最典型的应用自动控制最早、最典型的应用航天、制导、航天、制导、飞机驾驶不用说。冶金、电力、化工、练油、轧钢。飞机驾驶不用说。冶金、电力、化工、练油、轧钢。 进一步发展进一步发展现代机械制造、电子化机械产现代机械制造、电子化机械产品。品。锅炉供水的水位调节锅炉供水的水位调节 1818世纪世纪转速调解器转速调解器 1919世纪世纪单机、单个参数（温度单机、单个参数（温度T T、压力、压力P P、流量、流量Q Q） 的控制的控制2020世纪世纪3030年代年代复杂生产过程、工段、车间的控制复杂生产过程、工段、车间的控

7、制 40-50 40-50年代年代电子计算机的发展与应用、单机自电子计算机的发展与应用、单机自 动化和单个设备的自动化动化和单个设备的自动化 60 60年代年代系统自动化、自动生产线系统自动化、自动生产线 70 70年代年代后来，后来，综合自动化、综合自动化、FMSFMS与机电一体化产品与机电一体化产品由此可见，由此可见， 机电一体化技术机电一体化技术实际上实际上是自动化技术发展的是自动化技术发展的一个一个阶段和必然产物阶段和必然产物。 是自动化领域中机械技术与电子技术是自动化领域中机械技术与电子技术有机结合有机结合而产生而产生的的新技术新技术。2.机电一体化技术的理论基础（方法论） 系统工程

8、系统工程、控制论控制论和和信息论信息论是机电是机电一体化的一体化的理论基础理论基础，也，也是机电一体化技术的是机电一体化技术的方法论方法论2.机电一体化的技术基础微电子技术 微微 电电 子子 技技 术术 的的 发发 展，展， 半半 导导 体体 大大规规 模模 和和 超超 大大 规规 模模 集集 成成 电电 路路 制制 造造 技技术术 的的 发发 展展 和和 进进 步步为为 机机 电电 一一 体体 化化 奠奠定定 了了 技技 术术 基基 础础。 第一只晶体管的诞生第一只晶体管的诞生 19471947年年 集成电路集成电路 19591959年年 微处理芯片微处理芯片 7070年代年代 微电子技术获

9、得惊人的发展微电子技术获得惊人的发展intelintel 4004 1971 2000 4004 1971 2000器件器件/ /片片 时钟时钟 1MHz1MHz经过经过7 7次技术换代后次技术换代后8058680586（奔腾）（奔腾） 1995 3001995 300万器件万器件/ /片片 时钟时钟 133MHz133MHz8068680686（高性能奔腾）（高性能奔腾）19951995。1111月月 550550万器件万器件/ /片片 时钟时钟 300MHz300MHz其功能又翻了一番。其功能又翻了一番。 与此同时，能实现各种功能的那些专用的大规模集与此同时，能实现各种功能的那些专用的大规

10、模集 成电路芯片成电路芯片层出不穷层出不穷，大概现在，大概现在每天都有新的问世每天都有新的问世。 MCT 8000 F8 运运 动动 控控 制制 器器MC 系系 列列 DSP 运运 动动 控控 制制 器器 目前、机电一体化技术、产品和系统已经渗透目前、机电一体化技术、产品和系统已经渗透到国民经济、社会生活的到国民经济、社会生活的各个领域各个领域： 大的大的： 机械制造装备、汽车、石机械制造装备、汽车、石化装备、冶金装备、航空航化装备、冶金装备、航空航天、现代化武器天、现代化武器 小的小的 ： 办公自动化设备、家用电器等办公自动化设备、家用电器等 达到达到无孔不入无孔不入的地步。的地步。宇航员与

11、机械手配合，在航天飞机上安装宇航员与机械手配合，在航天飞机上安装“任务专门仪任务专门仪”12 机电一体化的概念 机电一体化的机电一体化的 定义定义 机电一体化的机电一体化的 研究内容研究内容 机电一体化的机电一体化的 特点和范畴特点和范畴1机电一体化的定义（1）（1 1）定义）定义1 1 是指在是指在机械机械的主功能、动力功能、信息与控制功能上的主功能、动力功能、信息与控制功能上引进引进了了电子电子技术，并将技术，并将机械装置机械装置与与电子设备电子设备以及以及软件软件等等有机结合有机结合而成的而成的系统的总称。系统的总称。 19811981年，日本机械振兴协会经济研究所年，日本机械振兴协会经

12、济研究所（2 2）定义）定义2 2 （系统）是由计算机信息网络协调与控制的，用于完成机械（系统）是由计算机信息网络协调与控制的，用于完成机械力、运动和能量流等动力学任务的力、运动和能量流等动力学任务的机械机械和（或）和（或）机电机电部件部件相互联相互联系的系统。系的系统。 19841984年，美国机械工程师协会（年，美国机械工程师协会（ASMEASME）（3 3）定义）定义3 3 是指在设计机械产品和生产过程的初始阶段就考虑将是指在设计机械产品和生产过程的初始阶段就考虑将精密机精密机械技术械技术和和电子控制技术电子控制技术有机地结合的技术和系统有机地结合的技术和系统。 欧洲经济共同体欧洲经济共

13、同体1机电一体化的定义（2） 上述定义不尽相同，但其实质是一致的。上述定义不尽相同，但其实质是一致的。 即：即：机电一体化是机电一体化是机械技术机械技术与与微电子技术微电子技术、计算计算机技术机技术、自动控制技术自动控制技术有机结合的一门复合技术有机结合的一门复合技术。注意：这个有机结合不是简单的组合、拼合在一起，而是注意：这个有机结合不是简单的组合、拼合在一起，而是相相互互融合融合。 技术上：体现为技术上：体现为机械技术与微电子技术、计算机技术等机械技术与微电子技术、计算机技术等高新技术的高新技术的横向交叉横向交叉、渗透渗透和和综合集成综合集成，从而形成一种新的，从而形成一种新的学术思想和技

14、术手段，各自单项技术是达不到的。学术思想和技术手段，各自单项技术是达不到的。 产品结构上：机械装置与电子设备、计算机硬件与软件产品结构上：机械装置与电子设备、计算机硬件与软件合理配置，形成一个相互联系的合理配置，形成一个相互联系的有机整体有机整体。2机电一体化的研究内容机电一体化机电一体化的的原理、技术、原理、技术、设计理论和设计理论和方法方法（1）独特的机电一体化的基本技术体系（2）高性能的机电一体化产品（3）最优化的机电一体化设计方法（1）独特的机电一体化的基本技术体系 （2）高性能的机电一体化产品1 1）机电一体化的产品应是富含高新技术的）机电一体化的产品应是富含高新技术的技术密集型技术

15、密集型产产品。应用系统工程的观点和方法来分析、研究机电一体品。应用系统工程的观点和方法来分析、研究机电一体化的产品和系统。化的产品和系统。2 2）在）在功能、性能、质量和效率功能、性能、质量和效率等方面都有高水平的发展。等方面都有高水平的发展。3 3）内部合理配置、外部性能最佳内部合理配置、外部性能最佳。表现出：表现出： 整体结构的整体结构的最佳化最佳化； 系统控制的系统控制的智能化智能化； 操作性能的操作性能的柔性化柔性化数数 控控 机机 床床工工 业业 机机 器器 人人 我们最熟悉的家用电器：我们最熟悉的家用电器：电子相机电子相机到到数码相数码相机（理光）机（理光） （从测光、测距、调光、

16、调焦、曝光、卷片倒（从测光、测距、调光、调焦、曝光、卷片倒片、闪光及其他附件的控制）片、闪光及其他附件的控制） 全自动洗衣机全自动洗衣机 微微 波波 炉炉多功能喷墨一体机多功能喷墨一体机 打印机打印机+ +扫描仪扫描仪 办公自动化（电脑设备）办公自动化（电脑设备）打印机打印机扫描仪扫描仪（3）最优化的机电一体化设计方法突出体现突出体现： 1 1）当产品的某一功能单靠）当产品的某一功能单靠某一种技术无法实现某一种技术无法实现时，时，必须进行机械与电子及其它多种技术有机结合的一体必须进行机械与电子及其它多种技术有机结合的一体化设计；化设计； 2 2）当产品的某一功能）当产品的某一功能有多种可行的技

17、术方案有多种可行的技术方案时，时，必须应用机电必须应用机电一体化技术对一体化技术对各种技术方案各种技术方案进行分析和评进行分析和评价。价。电电 脑脑 绣绣 花花 机机3机电一体化的特点和范畴（1）（1)1)特点特点从机电一体化的定义和技术体系可以看出如下特点：从机电一体化的定义和技术体系可以看出如下特点： 机器的精密定位机器的精密定位传统机械技术传统机械技术通过提高齿轮和丝杆螺母等穿传动机通过提高齿轮和丝杆螺母等穿传动机构的加工和安装精度实现，定位精度构的加工和安装精度实现，定位精度受受机械传动精度机械传动精度限限制制机电一体化机电一体化用传感器实时地对定位误差进行检测，用传感器实时地对定位误

18、差进行检测，把误差信号反馈给具有误差处理能力的控制器，利用控制手把误差信号反馈给具有误差处理能力的控制器，利用控制手段对定位误差进行段对定位误差进行修正和补偿修正和补偿，达到提高精度，达到提高精度。 1 1）机电机电 有机结合有机结合 机电一体化是机械技术和电子技术机电一体化是机械技术和电子技术有机结合有机结合的的高级技术。的的高级技术。例如：例如：3机电一体化的特点和范畴（2）2 2）计算机信息处理计算机信息处理计算机硬件和软件共同组成的信息处理系统是机电一体化不可计算机硬件和软件共同组成的信息处理系统是机电一体化不可缺少的部分。缺少的部分。例如：例如： CNCCNC（计算机控制的数控机床）

19、，一种典型的（计算机控制的数控机床），一种典型的机电一体化产品。机电一体化产品。 CNCCNC数控机床的数控机床的CNCCNC数控系统是其进行信息处数控系统是其进行信息处理的核心：理的核心： 其作用：其作用： A A）实现闭环）实现闭环控制控制和软件和软件插补插补，并具有很强的，并具有很强的自诊断自诊断功能；功能； B B）实现）实现逻辑控制逻辑控制 C C）系统设置有标准的数据传送）系统设置有标准的数据传送通道和接口通道和接口，可与上位计算机联机，进行程序传，可与上位计算机联机，进行程序传输和管理，控制信息通信，以便于纳入计算机集成制造系统网络。输和管理，控制信息通信，以便于纳入计算机集成制

20、造系统网络。 利用控制手段对定位误差进行修正和补偿，达到利用控制手段对定位误差进行修正和补偿，达到提高精度提高精度3机电一体化的特点和范畴（3）3 3）系统工程的方法系统工程的方法 系统工程的观点和方法是机电一体化的基本方法。系统工程的观点和方法是机电一体化的基本方法。系统是典型的高新技术的。系统是典型的高新技术的。比较复杂的工程系统，具有系统的比较复杂的工程系统，具有系统的 集合性集合性（整体性）、（整体性）、关联性关联性、目的性目的性和和相对性相对性等等四个四个基本属性基本属性。 因此，设计开发机电一体化系统，一开始就要运因此，设计开发机电一体化系统，一开始就要运用系统工程的观点和方法来进

21、行分析。用系统工程的观点和方法来进行分析。3机电一体化的特点和范畴（4）（2 2）范畴范畴1 1）在工程技术（学科谱系）中，机电一体化属在工程技术（学科谱系）中，机电一体化属于于机械工程机械工程的范畴，是机械工程中的范畴，是机械工程中新兴新兴的一个的一个学科学科2 2）按前面的分析，按前面的分析，凡凡是由各种现代高新技术与是由各种现代高新技术与机械和电子技术相结合而形成的各种机械和电子技术相结合而形成的各种技术、产品或技术、产品或系统系统都属于机电一体化的范畴都属于机电一体化的范畴 如：如：CNCCNC机床，机床，MCMC（加工中心），（加工中心），FMSFMS（柔性制（柔性制 造系造系统），

22、统），CIMSCIMS（计算机集成制造系统）以及自动化生产工程（计算机集成制造系统）以及自动化生产工程等都属于机电一体化的范畴。等都属于机电一体化的范畴。13 机电一体化系统的功能构成和组成要素 功能构成 组成要素1机电一体化系统的功能构成（1）1机电一体化系统的功能构成（2） （1 1）切削加工是）切削加工是CNCCNC机床的机床的主功能主功能； （2 2）电源通过电机驱动机床，实现）电源通过电机驱动机床，实现动力功能动力功能； （3 3）位置检测和）位置检测和CNCCNC装置分别实现装置分别实现计测功能计测功能和和控制功控制功能能，其作用是实时检测机床内部和外部信息，据此对机床，其作用是实

23、时检测机床内部和外部信息，据此对机床实施相应的控制。实施相应的控制。 （4 4）机械结构）机械结构结构功结构功能能，使机床各功能部，使机床各功能部件保持规定的相互位置关系。件保持规定的相互位置关系。 传统的机械产品一般不完全具备以上传统的机械产品一般不完全具备以上5 5大内部功能。大内部功能。可见，机电一体化产品功能齐全；可见，机电一体化产品功能齐全； 而而实现实现其功能的其功能的形式形式更灵活，技术更先进，效果更好。更灵活，技术更先进，效果更好。2机电一体化系统的组成要素（1）2机电一体化系统的组成要素（2）14 机电一体化系统的共性关键技术（精密）机械技术（精密）机械技术计算机和信息处理技

24、术计算机和信息处理技术检测与传感技术检测与传感技术自动控制技术自动控制技术伺服驱动技术伺服驱动技术系统总体技术系统总体技术机电一体化系统的共性关键技术1. （精密）机械技术(1) 机械技术是一门历史最久的应用技机械技术是一门历史最久的应用技术，是各个技术领域的基础，有一整套术，是各个技术领域的基础，有一整套完整的理论和实践规范。完整的理论和实践规范。1. （精密）机械技术(2)机电一体化产品机械方面的要求：机电一体化产品机械方面的要求： （1 1）为了充分发挥机电一体化产品的优点。）为了充分发挥机电一体化产品的优点。必须使其机械本体部分具有高精度、轻量化和高必须使其机械本体部分具有高精度、轻量

25、化和高可靠性；可靠性； （2 2）内部结构和外部造型部局合理、操作）内部结构和外部造型部局合理、操作方便、美观协调。方便、美观协调。2.计算机和信息处理技术(1) （1 1）计算机自动控制技术包括）计算机自动控制技术包括 高精度定位控制、高精度定位控制、 速度控制、速度控制、 力控制、力控制、 自适应控制、自适应控制、 以及自诊断、仿真、校正、补偿、再现、检索等。以及自诊断、仿真、校正、补偿、再现、检索等。 经典控制理论和现代控制理论是自动控制技术的基础，经典控制理论和现代控制理论是自动控制技术的基础，计算机的发展为控制理论的应用和实施提供了条件。计算机的发展为控制理论的应用和实施提供了条件。

26、 目前在机电一体化系统中广泛应用的计算机有那些：目前在机电一体化系统中广泛应用的计算机有那些： 可编程序控制器（可编程序控制器（PLCPLC）、）、 单片机（单片微处理机）、单片机（单片微处理机）、 工业控制机等。工业控制机等。计算机和信息处理技术 目前在机电一体化系统中目前在机电一体化系统中广泛应用的计算机有那些：广泛应用的计算机有那些： 可编程序控制器（可编程序控制器（PLCPLC）、）、 单片机（单片微处理机）、单片机（单片微处理机）、 工业控制机等。工业控制机等。2.计算机和信息处理技术(2) （2 2）信息处理技术包括）信息处理技术包括 信息输入、变换（信息输入、变换（A/DA/D、

27、D/AD/A）、运算、储存、判断、）、运算、储存、判断、决策和输出等技术。决策和输出等技术。 信息处理技术的硬件包括信息处理技术的硬件包括 输入输入/ /输出设备、显示器、磁盘、计算输出设备、显示器、磁盘、计算机、可编程控制器和数控装置等。机、可编程控制器和数控装置等。 信息处理是否及时，处理结果是否正确和精确，将信息处理是否及时，处理结果是否正确和精确，将直接影响产品的质量和数量。直接影响产品的质量和数量。 3.检测与传感技术(1) （如何从（如何从 待测对象待测对象 那里获取能反映那里获取能反映 待检待检测对象特征与状态的测对象特征与状态的 信号信号 取决于传感器技术；取决于传感器技术；

28、而能否有效地利用这些信号所携带的丰富而能否有效地利用这些信号所携带的丰富信息则取决于检测技术。信息则取决于检测技术。 在实际的机电一体化系统中，前者比后者在实际的机电一体化系统中，前者比后者更为重要。更为重要。3.检测与传感技术(2) 随着测控技术的发展，对传感器的检测速度、随着测控技术的发展，对传感器的检测速度、灵敏度和精度的要求越来越高，并推动了传感器灵敏度和精度的要求越来越高，并推动了传感器技术的发展。技术的发展。 传感器的发展方向是传感器的发展方向是 集成化集成化 智能化智能化3.3.检测与传感检测与传感技术技术(3)(3)集成化的含义集成化的含义 一是指将传感器、放大器、补偿电路、运

29、算器等一是指将传感器、放大器、补偿电路、运算器等组件集成在一起，形成一体化传感器；组件集成在一起，形成一体化传感器； 二是指把一些相同的传感器装成一列或矩阵，形二是指把一些相同的传感器装成一列或矩阵，形成一维或二维传感器。成一维或二维传感器。CCDCCD矩阵矩阵 例如，由一些单个光传感器组成的合成光学传感例如，由一些单个光传感器组成的合成光学传感器，用于检测和显示不同视野的物体。集成化传感器器，用于检测和显示不同视野的物体。集成化传感器的性能稳定、可靠性高、功能强、成本低，为检测装的性能稳定、可靠性高、功能强、成本低，为检测装置小型化开辟了新路。置小型化开辟了新路。3.检测与传感检测与传感技术

30、技术(4) 智能智能传感器是指具有传感器是指具有判断判断能力、能力、学习学习能力能力和和创造创造能力的传感器，代表传感器技术的发能力的传感器，代表传感器技术的发展方向。展方向。 SIMATIC 机器视觉系统机器视觉系统 完成所有的工作完成所有的工作- 从零件从零件物流的组织物流的组织, 尺寸测量和外观检查尺寸测量和外观检查, 完整性检查完整性检查, 包装包装箱和饮料瓶的排序箱和饮料瓶的排序,当然还包括位置检测、图案识别当然还包括位置检测、图案识别以及面向电子和半导体行业应用的字符和条码识别。以及面向电子和半导体行业应用的字符和条码识别。4.4.伺服驱动技术伺服驱动技术(1)(1) 伺服驱动技术

31、是是机电一体化技术的一个重要组成伺服驱动技术是是机电一体化技术的一个重要组成部分，包括电动、气动、液压等直接执行操作功能，部分，包括电动、气动、液压等直接执行操作功能，对产品质量产生直接影响的技术。对产品质量产生直接影响的技术。 它的作用是接受控制系统的指令，经过一定的转换它的作用是接受控制系统的指令，经过一定的转换和放大后，经伺服驱动装置（经伺服驱动装置直流伺和放大后，经伺服驱动装置（经伺服驱动装置直流伺服电机、功率步进电机、交流伺服电机、服电机、功率步进电机、交流伺服电机、电液伺服阀电液伺服阀等）等）实现机电一体化装置或系统的运动。实现机电一体化装置或系统的运动。 伺服驱动技术在很大程度上

32、决定了机电一体化系统伺服驱动技术在很大程度上决定了机电一体化系统的性能的性能4.4.伺服驱动技术伺服驱动技术(2)(2)5.5.系统总体技术系统总体技术(1)(1) 是否将以上几种简单叠加就构成了机电一体化系统是否将以上几种简单叠加就构成了机电一体化系统呢呢? ? 而是要通过系统总体设计使他们形成一个有机整体。而是要通过系统总体设计使他们形成一个有机整体。系统总体技术是一种综合应用技术。具体：系统总体技术是一种综合应用技术。具体：（1 1） 从整体的目标出发，用系统的观点和方从整体的目标出发，用系统的观点和方法，将总体分解成若干功能单元，找出能完成法，将总体分解成若干功能单元，找出能完成各个功

33、能的技术方案，各个功能的技术方案，5.5.系统总体技术系统总体技术(2)(2) （2 2） 再将各个功能与技术方案组合成方案再将各个功能与技术方案组合成方案组进行分析、评价、优选组进行分析、评价、优选 总体技术内容涉及多个方面：如接插件、接口总体技术内容涉及多个方面：如接插件、接口转换、软件开发、微机技术应用、控制系统的成转换、软件开发、微机技术应用、控制系统的成套性和成套设备的自动化技术。套性和成套设备的自动化技术。 特别强调整个系统能很好的协调。特别强调整个系统能很好的协调。1 15 5 机电一体化技术与系统的应用和发展机电一体化技术与系统的应用和发展机电一体化技术与系统的机电一体化技术与

34、系统的 应用应用 机电一体化技术与系统的机电一体化技术与系统的 发展前景发展前景1 1机电一体化技术与系统的应用机电一体化技术与系统的应用（1 1）机电一体化）机电一体化 技术与系统技术与系统 的应用分类的应用分类数控机械类数控机械类电子设备类电子设备类机电结合类机电结合类电液伺服类电液伺服类信息控制类信息控制类1 1）数控机械类）数控机械类 执行机构是机械装置执行机构是机械装置数控机床数控机床工业机器人工业机器人全全自自动动洗洗衣衣机机发动机控制系统发动机控制系统2 2）电子设备类）电子设备类 执行机构是电子装置执行机构是电子装置电火花机床电火花机床超超声声波波机机械械激光测距仪激光测距仪线

35、切割机床线切割机床自自 动动 探探 伤伤 机、状机、状 态态 识识 别别 装装 置、置、CT CT 扫扫 描描 仪仪3 3）机电结合类）机电结合类执行机构是机械与电子执行机构是机械与电子装置有机结合装置有机结合 CT CT是用是用X X线对人体作体层扫描线对人体作体层扫描，对于软组织观察作用最，对于软组织观察作用最大，通过电子计算机处理，测得体内不同层面；大，通过电子计算机处理，测得体内不同层面； 除了可以横断面观察病变外，还可以从冠状面、矢状面除了可以横断面观察病变外，还可以从冠状面、矢状面观察，组成该体层图像，更有利于测定病变的部位、长度及观察，组成该体层图像，更有利于测定病变的部位、长度

36、及面积，来诊断人体内部疾病，尤其在颅脑系统，更具有优越面积，来诊断人体内部疾病，尤其在颅脑系统，更具有优越性。性。 由于由于CTCT扫描具有无创伤性，高度分辨率，定位准确和迅扫描具有无创伤性，高度分辨率，定位准确和迅速安全等特点，现已被临床较广泛地应用。速安全等特点，现已被临床较广泛地应用。 PET PET显像是利用回旋加速器显像是利用回旋加速器(cyclotron)(cyclotron)加速带电粒子轰击靶核，产生如加速带电粒子轰击靶核，产生如 等带正电等带正电子的放射性核素。子的放射性核素。 利用正电子核素利用正电子核素 等（它们多是人体组等（它们多是人体组成的基本元素）及其标记的具有携带生

37、物成的基本元素）及其标记的具有携带生物信息的人体生物活性物质如糖、氨基酸、信息的人体生物活性物质如糖、氨基酸、脂肪、核酸、配基或抗体等作为示踪剂引脂肪、核酸、配基或抗体等作为示踪剂引入机体。入机体。 正电子核素在衰变过程中发射带正电荷正电子核素在衰变过程中发射带正电荷的电子，正电子在机体组织中运行很短距的电子，正电子在机体组织中运行很短距离离(2(23mm)3mm)后，即与体内的负电子结合，后，即与体内的负电子结合，发生湮没辐射，产生一对能量相同发生湮没辐射，产生一对能量相同(511 keV(511 keV) )但方向相反的但方向相反的光子，光子，PETPET采用符合探测技采用符合探测技术，探

38、测到这一对光子，得到人体内不同术，探测到这一对光子，得到人体内不同脏器的核素分布信息，通过计算机进行图脏器的核素分布信息，通过计算机进行图像重建处理，得到人体内示踪剂的分布图像重建处理，得到人体内示踪剂的分布图像，从而反应机体组织功能、代谢信息。像，从而反应机体组织功能、代谢信息。 PET/CT PET/CT 4 4）电液伺服类）电液伺服类 执行机构是液压驱动的机械装置，控制机构是执行机构是液压驱动的机械装置，控制机构是接收电信号的液压伺服阀接收电信号的液压伺服阀两两通通道道汽汽车车道道路路模模拟拟系系统统比例阀 5 5）信息控制类）信息控制类执行机构的动作执行机构的动作完全由所接收的信号来控

39、制完全由所接收的信号来控制办公自动化办公自动化传真机传真机（2 2）机电一体化技术与系统的应用效益）机电一体化技术与系统的应用效益1 1）提高精度）提高精度 机械传动部件减少，机械传动部件减少，因而，机械磨损、机械因而，机械磨损、机械间隙、机械受力变形所引起的误差减间隙、机械受力变形所引起的误差减少。少。 可以实现补偿，校正误差可以实现补偿，校正误差2 2）增强功能（可用性）增强功能（可用性） 例如，机床例如，机床CNCCNCMCMC MC MC将多将多台普通机台普通机床上的多床上的多道工序在道工序在一次装夹一次装夹中完成，中完成，换刀，自换刀，自动检测等动检测等 数控弯曲机数控弯曲机环保型干洗机人像机 人像机是我一种模拟人体结构进行整体熨形设备，使用方便可靠，整形效率高、效果好，自动化控制，居世界先进水平。 直线电机结构原理图理光 Caplio RR30 数码相机