Tesis de graduación de la carrera de electromecánica
La mecatrónica es una tecnología compuesta, un producto de la penetración mutua de la tecnología mecánica, la tecnología microelectrónica y la tecnología de la información, y es una tendencia inevitable en el desarrollo de la industria electromecánica. Este artículo describe brevemente la estructura básica y los principales campos de aplicación de la tecnología mecatrónica y señala sus tendencias de desarrollo.
Palabras clave: industria de maquinaria; mecatrónica; control numérico; modularización
El desarrollo de la ciencia y la tecnología modernas ha promovido en gran medida la intersección y penetración de diferentes disciplinas, dando lugar a la tecnología en el campo. de ingeniería Cambio y revolución. En el campo de la ingeniería mecánica, debido al rápido desarrollo de la microelectrónica y la tecnología informática y su penetración en la industria de la maquinaria, se han producido enormes cambios en la estructura técnica, la organización de los productos, las funciones y la composición, los métodos de producción y los sistemas de gestión de la maquinaria. La producción industrial ha entrado en la etapa de desarrollo caracterizada por la "electrificación mecánica".
1. Tecnología central de la mecatrónica
La mecatrónica incluye tecnologías de software y hardware. El hardware consta de cuerpo mecánico, sensores, unidad de procesamiento de información y unidad de accionamiento. Por tanto, para acelerar el desarrollo de la mecatrónica debemos partir de los siguientes aspectos.
(1) Tecnología del cuerpo mecánico
El cuerpo mecánico debe considerarse desde varios aspectos como mejorar el rendimiento, reducir la masa y mejorar la precisión. Los productos mecánicos modernos generalmente están hechos de materiales de acero. Para reducir la masa, se debe considerar el uso de materiales compuestos no metálicos además de las mejoras estructurales. Sólo cuando se reduce el peso del cuerpo mecánico, es posible lograr la miniaturización del sistema de propulsión, mejorando así las características de respuesta rápida, reduciendo el consumo de energía y mejorando la eficiencia del control.
(2) Tecnología de detección
Las cuestiones de los sensores se centran en mejorar la confiabilidad, la sensibilidad y la precisión, que están directamente relacionadas con la antiinterferencia. Para evitar interferencias eléctricas, existe una tendencia a utilizar sensores de cable de fibra óptica. Para los sensores de información externos, actualmente se desarrolla principalmente tecnología de detección sin contacto.
(3) Tecnología de procesamiento de información
La mecatrónica está estrechamente relacionada con los importantes avances de la microelectrónica y la popularización y aplicación de los equipos de procesamiento de información (especialmente microcomputadoras). Para seguir desarrollando la mecatrónica, es necesario mejorar la confiabilidad de los equipos de procesamiento de información, incluida la confiabilidad de los equipos de conversión de analógico a digital y la confiabilidad de las entradas y salidas de procesamiento de tiempo compartido, para aumentar la velocidad de procesamiento y resolver los problemas. Problemas de interferencia y estandarización.
(4) Tecnología de conducción
Como mecanismo de conducción, los motores se han utilizado ampliamente, pero todavía existen algunos problemas en términos de respuesta rápida y eficiencia. Actualmente, se están desarrollando activamente motores con codificadores incorporados y unidades de servoaccionamiento con elementos de control especiales (sensores) y motores.
(5) Tecnología de interfaz
Para comunicarse con las computadoras, es necesario estandarizar el formato de transmisión de datos. El uso de la misma especificación estándar de interfaz no solo facilita la transmisión y el mantenimiento de la información, sino que también simplifica el diseño. Actualmente, los técnicos están trabajando arduamente para desarrollar interfaces seriales de alta velocidad y bajo costo para resolver los problemas de miniaturización y estandarización de cables de señal sin contacto, fibra óptica de alta capacidad y acopladores ópticos.
㈥Tecnología de Software
El software y el hardware deben desarrollarse de manera coordinada. Para reducir los costos de desarrollo de software y mejorar la eficiencia de producción y mantenimiento, la estandarización del software debe implementarse gradualmente, incluida la estandarización de programas, la modularización de programas, la solidificación de programas de software y la ingeniería de software.
2. Principales áreas de aplicación de la tecnología mecatrónica
(1) Máquinas herramienta CNC
Después de 40 años de desarrollo, las máquinas herramienta CNC y la tecnología CNC correspondiente tienen La estructura, la función, la operación y la precisión del control se han mejorado rápidamente, como se muestra en:
1. Tipo de bus, estructura modular y compacta, es decir, utilizando una arquitectura de bus multi-maestro de múltiples CPU.
2. Diseño abierto, es decir, la arquitectura de hardware y los módulos funcionales están claramente estratificados, son compatibles y cumplen con los estándares de interfaz, lo que puede maximizar la eficiencia del usuario.
3. Tecnología e inteligencia WOP. El sistema puede proporcionar tecnología de programación orientada al taller, realizar simulación dinámica de procesos de mecanizado bidimensionales y tridimensionales e introducir mecanismos inteligentes como diagnóstico en línea y control difuso.
4. El diseño modular de las aplicaciones y el software de almacenamiento masivo no solo enriquece las funciones del sistema CNC, sino que también mejora la función de control del sistema CNC.
5. Se puede realizar un control multiproceso y multicanal, es decir, una máquina herramienta tiene la capacidad de completar múltiples tareas de procesamiento independientes al mismo tiempo o controlar múltiples o múltiples máquinas herramienta, y se integra. Detección de daños en herramientas, manipulación de materiales. El control del robot está integrado en el sistema.
6. La función de red multinivel del sistema mejora la capacidad de combinación de sistemas y sistemas de procesamiento complejos.
7. Utilice una sola placa y un microcontrolador como máquina de control, además de chips y plantillas especiales para formar un dispositivo CNC compacto.
(2) Sistema de fabricación integrado por computadora (CIMS)
La implementación de CIMS no es una simple combinación de sistemas distribuidos existentes, sino una síntesis óptima dinámica global. Rompe los límites entre los departamentos originales, controla la "logística" y el "flujo de información" basado en la fabricación y logra una combinación orgánica desde la toma de decisiones comerciales, el desarrollo de productos, la preparación de la producción, los experimentos de producción hasta la gestión de la producción. La mejora de la integración empresarial puede optimizar mejor la asignación de diversos factores de producción y maximizar el potencial de varios factores de producción.
(3) Sistema de fabricación flexible
El sistema de fabricación flexible es un sistema de fabricación computarizado, compuesto principalmente por computadoras, máquinas herramienta CNC, robots, paletas, vehículos de manipulación automática y almacenes automatizados. Puede producir de forma aleatoria, oportuna y cuantitativa cualquier pieza de trabajo dentro de sus capacidades de acuerdo con los requisitos del departamento de ensamblaje. Es especialmente adecuado para la producción en masa de piezas discretas con múltiples variedades, lotes pequeños y medianos y cambios de diseño frecuentes.