光機電一體化技術(shù)應用及發(fā)展

光機電一體化是在機械工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中不斷滲透和融入微型電子技術(shù)，并與機械技術(shù)密切融合后而展現出的現代化工業(yè)技術(shù)，它不僅融合了多門(mén)類(lèi)的學(xué)科理論知識，還整合了其相關(guān)技術(shù)。光機電一體化系統是一個(gè)聚集了結構簡(jiǎn)單、功能齊全、資源利用率高、精度準確、能耗較低、使用操作方便等特點(diǎn)的柔性電氣自動(dòng)化控制系統。
目前許多高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)及其裝備都是以光機電一體化技術(shù)為基礎的，比如機械加工、醫療器械、家用電器以及軍事裝備。在一些信息通訊、生物化工、能源開(kāi)采、資源利用等高科技領(lǐng)域以及傳統產(chǎn)業(yè)技術(shù)的升級和改造中都與光機電一體化技術(shù)息息相關(guān)。未來(lái)的工業(yè)生產(chǎn)和人們生活需要一種既具備帶動(dòng)性和融合性，又能適用廣泛的技術(shù)產(chǎn)業(yè)，因此具備這些特點(diǎn)的光機電一體化技術(shù)將會(huì )不可替代。
1、光機電一體化技術(shù)的國內外研究現狀
20世紀70年代，機械與電子專(zhuān)業(yè)的相互融合，促進(jìn)了機電一體化的迅猛發(fā)展。大家通常把“機電一體化”理解為涵蓋機、電兩個(gè)學(xué)科在內的多學(xué)科集成方法，可以對產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)和制造系統進(jìn)行全面系統自由設計。由此可見(jiàn)，產(chǎn)品和產(chǎn)品的生產(chǎn)制造系統是機電一體化常運用的場(chǎng)所。光機電一體化技術(shù)在20世紀90年代的崛起，促使*的技能產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域發(fā)生了具有深遠意義的革新。在國外一些發(fā)達國家對于光機電一體化系統的開(kāi)發(fā)與研究非常重視，以致其發(fā)展比較迅速。像歐美和日本等發(fā)達國家有著(zhù)汽車(chē)制造工業(yè)、電氣設備制造業(yè)等與機
電一體化技術(shù)密切關(guān)聯(lián)的工業(yè)基礎，因此在這些國家里由機電一體化技術(shù)延伸而來(lái)的光機電一體化技術(shù)的產(chǎn)品的商業(yè)化和市場(chǎng)存有量和新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)與研制以及新的理論的建立等方面都處在技能產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的位置。
由于我國的工藝技術(shù)水平較國外一些發(fā)達國家落后，因此在產(chǎn)業(yè)技能領(lǐng)域還存在很大差距。自改革開(kāi)放以來(lái)，我國在科技產(chǎn)業(yè)方面比較重視，促使我們在科技領(lǐng)域出現了奮勇直追的趕超現象，從而推進(jìn)了我國在光機電一體化技術(shù)方面研究與發(fā)展，并取得了顯著(zhù)的成績(jì)。由于光機電技術(shù)的發(fā)展使我國的數字產(chǎn)品在控制方面的水平出現了很大的提升，針對我國現狀，*的既經(jīng)濟又實(shí)用的科技產(chǎn)品—經(jīng)濟靈敏型數字自動(dòng)控裝置的發(fā)展尤為迅速，在國內市場(chǎng)科技產(chǎn)品的數量上需求比重較大。目前還有一部分光機電一體化技術(shù)相關(guān)的產(chǎn)品和主機組合在一起成套出口國外。就現階段而言，我們國內運用可編程序邏輯控制器（PLC）和微電子技術(shù)控制技術(shù)的機械產(chǎn)品數量較多，這種機械產(chǎn)品的運用范圍也比較廣泛，它涉及到紡織加工機械設備、機床設備、軸承加工以及重、輕型機械設備等，我國自主開(kāi)發(fā)研制并生產(chǎn)應用光機電一體化設備的性能和質(zhì)量也有很大的提高，性?xún)r(jià)比也很高，為以后的推廣做好了充足的準備。
2、光機電一體化技術(shù)的運用情況
光機電一體化技術(shù)的運用領(lǐng)域范圍較廣，涵蓋了機械制造設計行業(yè)、電力行業(yè)、微電子行業(yè)、鋼鐵行業(yè)以及材料業(yè)等各行各業(yè)。光機電一體化技術(shù)包含的學(xué)科技術(shù)層面較為繁雜，主要體現在以下四個(gè)技術(shù)層面上：
2.1信息處理技術(shù)
運用計算機從大量的數據中采集出所需數值，并進(jìn)行相關(guān)處理，結果以圖文并茂的形式形象的顯示出來(lái)，同時(shí)對處理數據時(shí)所產(chǎn)生的誤差進(jìn)行修正和補償；由于計算機具有高速運算以及快速存儲數據的能力，可用來(lái)提升光機電一體化系統分析數據、問(wèn)題及實(shí)時(shí)反應的速度；運用計算機自動(dòng)識別和處理圖像信息，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò )來(lái)進(jìn)行協(xié)同工作，使信息達到共享目的。
2.2激光技術(shù)
激光具有一些別具*的優(yōu)點(diǎn)，可作精密測量用，以提高測量的度和量程范圍；在光纖通訊和航海航天領(lǐng)域利用激光可實(shí)現遠距離通信和導航服務(wù)；利用激光束產(chǎn)生的高溫熔化或汽化物體，對各種材料和產(chǎn)品進(jìn)行打孔、切割、劃線(xiàn)、光刻和微細加工等特殊處理；由于激光束頻率單一，光線(xiàn)疊加幅度穩定，在印刷技術(shù)以及光學(xué)計算機的研制方面應用優(yōu)化了產(chǎn)品的性能。
2.3傳感檢測技術(shù)
在數控機床工件加工過(guò)程中常用激光傳感器來(lái)測量和校驗所需數據。利用激光與眾不同的多普勒物理特性，用來(lái)快速準確地確定被測物體的運動(dòng)速度；激光的空間感和距離感較強，可以用來(lái)測量三維空間的基準數據，并可實(shí)現高度的遠距離測量；使用光纖探測器可在空間較小和危險的環(huán)境中進(jìn)行檢測。
2.4先進(jìn)制造技術(shù)
利用計算機制圖方法，將立體的三維物體的復雜圖形轉化為二維層面的簡(jiǎn)單圖形，然后運用高等數學(xué)中的“積分”思想，以激光形成的點(diǎn)和線(xiàn)為基礎構造出零件的二維層面，由二維層面逐層疊加以塑鑄成元器件。此過(guò)程不需要與機械接觸和任何產(chǎn)品模具的參與就可以直接生產(chǎn)出金屬材質(zhì)的產(chǎn)品，這是激光金屬塑性成形的先進(jìn)制造技術(shù)，它簡(jiǎn)化了新產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程，縮短了生產(chǎn)
產(chǎn)品所需用的時(shí)間，并提升了產(chǎn)品在市場(chǎng)上的說(shuō)服力和
競爭力。
3、光機電一體化技術(shù)的未來(lái)發(fā)展方向光機電一體化是把機械制造技術(shù)、微電子技術(shù)、光感技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)以及計算機、信息處理等多學(xué)科技術(shù)相互交叉融合在一起的群體技術(shù)。高科技術(shù)作為“引路人”，帶領(lǐng)著(zhù)光機電一體化技術(shù)向著(zhù)數字智能化、模塊集成化、網(wǎng)絡(luò )人性化以及微型、綠色的方向勇往直前。
3.1數字智能化
要求光機電一體化產(chǎn)品的系統必須可靠，管理和維護簡(jiǎn)單便捷，自診斷能力較強。光機電一體化的人機界面應更加方便用戶(hù)操作，并且用戶(hù)可根據自己不同的需求自行調整和改進(jìn)人機界面。隨著(zhù)高科技術(shù)在人工智能、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )及光纖等領(lǐng)域的研發(fā)突破，使光機電一體化產(chǎn)品融入了類(lèi)似于人類(lèi)的思維邏輯、判斷推理以及自主決策能力的功能。
3.2模塊集成化
光機電一體化的產(chǎn)品種類(lèi)繁多，生產(chǎn)廠(chǎng)家也層出不窮，研發(fā)具有機械、電氣等標準化的模塊是一件有利于光機電一體化技術(shù)發(fā)展并具有舉足輕重的事。把一些相關(guān)功能集成在一個(gè)單元模塊上不僅有利于產(chǎn)品的安裝，還便于快速研發(fā)新產(chǎn)品。集成化是現代科學(xué)所追崇的技術(shù)趨勢，它包含了各種不同的技術(shù)，可優(yōu)化產(chǎn)品結構，增加產(chǎn)品的種類(lèi)，以小批量生產(chǎn)模式來(lái)提高自動(dòng)化的生產(chǎn)效率，從而使光機電一體化產(chǎn)品的系統功能更加齊全，并達到優(yōu)化性能、強化功能的效果。
3.3網(wǎng)絡(luò )人性化
由于現在網(wǎng)絡(luò )技術(shù)在人們的生產(chǎn)生活中隨處可見(jiàn)，已達到*的地步，作為光機電一體化產(chǎn)品的遠程控制的終端設備正具優(yōu)勢。利用先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò )技術(shù)將各種家用電器以不同的模式在一起，形成以計算機為中心的控制系統，以便于人們對自家用電設備的總體控制。在未來(lái)，家用電器網(wǎng)絡(luò )化將會(huì )實(shí)現家庭電氣自動(dòng)控制的智能化家庭。人是光機電一體化產(chǎn)品的zui終使用對象，調整光機電一體化產(chǎn)品的外形和色彩等方面要求，使其外界環(huán)境相協(xié)調一致，以達到滿(mǎn)足人們在視覺(jué)上和感觀(guān)上的藝術(shù)享受。把光機電一體化產(chǎn)品的網(wǎng)絡(luò )化和人
性化相結合，達到理想人性化設計。
3.4微型化
光機電一體化技術(shù)作為一項高科技術(shù)，要跟隨技術(shù)發(fā)展潮流向微觀(guān)世界“進(jìn)軍”。微型化的光機電一體化產(chǎn)品有著(zhù)小體積以及耗能少、靈活、多變的特性，決定了它在信息通訊領(lǐng)域、生物醫療領(lǐng)域以及軍事裝備領(lǐng)域等方面中應用的不可替代和的作用。
3.5綠色化
綠色產(chǎn)品的呼聲越來(lái)越高，體現了人們對保護環(huán)境、崇尚自然、回歸本真的愿望，也就是在環(huán)境保護規定以及人類(lèi)健康生活的標準下設計、生產(chǎn)和使用以及回收產(chǎn)品過(guò)程都要嚴格，做到不破壞生態(tài)環(huán)境、資源利用率高、回收及時(shí)的要求。光機電一體化的綠色產(chǎn)品將更具市場(chǎng)適應力。