La aplicación y las perspectivas de desarrollo de la tecnología mecatrónica
Resumen: 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. del desarrollo de la industria electromecánica. El artículo describe brevemente los componentes estructurales básicos y los principales campos de aplicación de la tecnología mecatrónica y señala sus tendencias de desarrollo.
Palabras clave: Industria mecánica; Mecatrónica; 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 Transformación y revolución. En el campo de la ingeniería mecánica, debido al rápido desarrollo de la tecnología microelectrónica y la tecnología informática y su penetración en la industria mecánica, la mecatrónica ha dado lugar a cambios en la estructura técnica, la estructura del producto, las funciones y la composición, los métodos de producción y los sistemas de gestión de la industria. Industria mecánica. Grandes cambios han llevado la producción industrial de la "electrificación mecánica" a una etapa de desarrollo caracterizada por la "mecatrónica".
1. Tecnologías centrales de la mecatrónica
La mecatrónica incluye tecnologías de software y hardware. El hardware se compone de cuerpo mecánico, sensor, 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 fabricados con materiales de acero. Para reducir la masa, además de las mejoras estructurales, también se debe considerar el uso de materiales compuestos no metálicos. Sólo reduciendo el peso del cuerpo mecánico será posible miniaturizar el sistema de propulsión, mejorando así las características de respuesta rápida en términos de control, reduciendo el consumo de energía y mejorando la eficiencia.
(2) Tecnología de detección
Los problemas de los sensores se centran en mejorar la confiabilidad, la sensibilidad y la precisión. La mejora de la confiabilidad está directamente relacionada con la antiinterferencia. Para evitar interferencias eléctricas, actualmente 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 analógico/digital y la confiabilidad de la entrada y salida del procesamiento de tiempo compartido, aumentando así la velocidad de procesamiento y resolviendo la lucha contra las interferencias. y cuestiones de estandarización.
(4) Tecnología de accionamiento
Los motores se han utilizado ampliamente como mecanismos de accionamiento, pero todavía existen algunos problemas en términos de velocidad de respuesta y eficiencia. Actualmente, estamos desarrollando activamente motores con codificadores en su interior y unidades de servoaccionamiento que controlan la trinidad de componentes especiales, sensor y motor.
(5) Tecnología de interfaz
Para comunicarse con la computadora, el formato de transmisión de datos debe estar estandarizado y estandarizado. Adoptar la misma especificación estándar para la interfaz no solo favorece la transmisión y el mantenimiento de la información, sino que también simplifica el diseño. Actualmente, los técnicos están trabajando en el desarrollo de interfaces seriales de alta velocidad y bajo costo para resolver problemas como cables de señal sin contacto, gran capacidad, miniaturización y estandarización de fibras ópticas y acopladores ópticos.
(6) Tecnología de software
El software y el hardware deben desarrollarse de manera coordinada. Para reducir el costo del desarrollo de software y mejorar la eficiencia de la producción y el 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 promoción de 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. Estructura compacta, modular y de tipo bus, es decir, una arquitectura de bus multi-CPU y multi-maestro.
2. Diseño abierto, es decir, la arquitectura de hardware y los módulos funcionales son jerárquicos, compatibles y están en línea con los estándares de interfaz, lo que puede maximizar los beneficios para el usuario.
3. Tecnología e inteligencia WOP. El sistema puede proporcionar tecnología de programación orientada al taller y realizar simulación dinámica de procesos de mecanizado bidimensionales y tridimensionales, e introducir mecanismos inteligentes como diagnóstico en línea y control difuso.
4. La aplicación de memoria de gran capacidad y el diseño modular del software no solo enriquecen las funciones del CNC, sino que también fortalecen las funciones de control del sistema CNC.
5. Puede realizar control multiproceso y multicanal, es decir, tiene la capacidad de completar múltiples tareas de procesamiento independientes al mismo tiempo o controlar múltiples máquinas herramienta con una sola máquina. e integra detección de daños en herramientas, manipulación de materiales. Controles como manipuladores están integrados en el sistema.
6. La función de red multinivel del sistema fortalece la capacidad de combinación de sistemas y formación de sistemas de procesamiento complejos.
7. Utilice placas individuales y microcontroladores como máquinas 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, utiliza la fabricación como columna vertebral para controlar la "logística" y el "flujo de información" 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 y las operaciones. 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 (FMS)
El sistema de fabricación flexible es un sistema de fabricación computarizado, compuesto principalmente por ordenadores, máquinas herramienta CNC, robots, bandejas de material, vehículos de manipulación automática y Almacén de automatización y otros componentes. Puede producir cualquier pieza dentro de sus capacidades de forma aleatoria, en tiempo real y en cantidad según 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 frecuentes de diseño. .