Documento sobre tecnología de interfaz mecatrónica: un estudio preliminar sobre la tecnología de interfaz para sistemas mecatrónicos
Resumen: La tecnología de interfaz mecatrónica estudia los problemas de interfaz en los sistemas mecatrónicos, permitiendo el intercambio de información y energía en el El sistema La transmisión y la conversión son más suaves, lo que permite que todas las partes del sistema se combinen orgánicamente para formar un sistema completo. Se analiza el diseño y la connotación del sistema mecatrónico y se discute el impacto de la tecnología de interfaz mecatrónica en el desarrollo de la mecatrónica.
Palabras clave: tecnología de interfaz mecatrónica, interfaz de potencia, interfaz inteligente
1 Introducción
El rendimiento de los productos mecatrónicos depende en gran medida del rendimiento de la interfaz, es decir, la El rendimiento de la interfaz entre cada componente y cada subsistema es el factor decisivo en el rendimiento del sistema integrado. Por tanto, la tecnología de interfaz mecatrónica es un campo de investigación que resuelve cómo integrar orgánicamente la mecatrónica y campos relacionados para diseñar los mejores productos mecatrónicos.
Diseño de sistemas mecatrónicos
La mecatrónica es una tecnología avanzada basada en grupos modernos de alta tecnología como maquinaria, electrónica, computadoras, control automático, detección y pruebas. Los productos de mecatrónica se componen de subsistemas mecánicos y subsistemas microelectrónicos. Cada uno de los subsistemas mecánicos y subsistemas microelectrónicos está compuesto por varios componentes. Para formar un sistema completo, la materia, la energía y la información deben transferirse e intercambiarse sin problemas entre los distintos elementos y subsistemas del sistema. En otras palabras, la interfaz entre cada componente y subsistema debe tener ciertas condiciones de contacto. Esta es la interfaz del sistema mecatrónico.
En los primeros sistemas mecatrónicos, el diseño de la parte mecánica era el centro del diseño del sistema. La energía eléctrica se utiliza únicamente para impulsar y alimentar el sistema. Aunque la estructura de transmisión del sistema mecánico se puede simplificar utilizando la función de velocidad variable del motor de CC, dado que la carrera de las partes móviles no se puede controlar, la automatización del programa sigue siendo el objetivo principal del diseño de control del sistema. El movimiento, la velocidad y la dirección del servomotor se pueden controlar, y el control independiente/vinculado de la posición y trayectoria de las piezas móviles hace posible una automatización flexible. El motor de accionamiento ya no es el punto de partida de la cadena de movimiento mecánico, sino la interfaz que conecta el movimiento mecánico, la potencia y el control. ¿Desde dónde comienza el diseño del sistema mecatrónico? ¿puro? El diseño mecánico se extiende al ámbito del control. Las computadoras, los circuitos digitales, los sensores y la teoría del control automático se han convertido en una base de conocimientos indispensable para los diseñadores de sistemas. La tecnología de la información y el diseño de software se han convertido en herramientas importantes para expresar ideas de diseño de sistemas y coordinar el trabajo de automatización.
La tecnología mecatrónica es un proceso de desarrollo y mejora continua. La precisión del producto y la eficiencia de la producción requieren que los sistemas mecatrónicos mejoren continuamente el rendimiento del servoaccionamiento y desarrollen algoritmos de control. Un excelente servoaccionamiento no solo amplía las funciones del sistema mecánico y simplifica el mecanismo tradicional, sino que también requiere que el sistema mecánico tenga una inercia razonable y un buen rendimiento dinámico del sistema. El monitoreo en línea de los sensores garantiza un funcionamiento seguro y confiable del sistema, y la información de retroalimentación garantiza la realización de la teoría de control avanzada y los requisitos de calidad del producto a través de circuitos cerrados. La estrecha intersección de maquinaria, electricidad e información hace que la interconexión y la influencia de cada parte del sistema mecatrónico sea un contenido importante que debe considerarse de manera integral en el diseño. Los primeros diseños de mecatrónica se centraron principalmente en la composición y estructura del sistema. Con el enriquecimiento de la práctica del diseño y la madurez de la teoría del diseño, la tecnología de interfaz electromecánica, como núcleo del diseño mecatrónico, ha atraído cada vez más la atención de expertos y académicos.
3 La connotación de tecnología de interfaz electromecánica
El sistema mecatrónico es un sistema integral que integra tecnologías con diferentes funciones como maquinaria, electrónica e información. Las interfaces entre sus subsistemas son extremadamente. importante. En cierto sentido, el diseño de sistemas mecatrónicos es el diseño de interfaces. Sin embargo, actualmente existen pocos estudios sobre la tecnología de interfaz electromecánica. A través del resumen y la inducción de los sistemas mecatrónicos, propusimos el concepto de tecnología de interfaz mecatrónica y formamos el siguiente entendimiento.
3.1 La connotación de tecnología de interfaz electromecánica
La tecnología de interfaz mecatrónica es una nueva tecnología que estudia la interfaz entre cada componente (subsistema) y cada tecnología de componente en el sistema mecatrónico.
El propósito del estudio de esta tecnología es interactuar de manera más efectiva la energía de la información en el sistema, integrar varias tecnologías y lograr el diseño óptimo del sistema mecatrónico.
3.2 Funciones de la interfaz del sistema mecatrónico (en adelante, interfaz mecatrónica)
La interfaz mecatrónica transmite y convierte información y energía, integrando las características de cada componente tecnológico de la mecatrónica. Las interfaces electromecánicas incluyen hardware y software. El hardware establece principalmente conexiones entre subsistemas o entre humanos y sistemas mecatrónicos, proporcionando canales físicos para entrada/salida, transmisión y conversión de información y energía. El software proporciona principalmente métodos y procesos para la interacción, conversión y ajuste de la información del sistema, coordina y sintetiza la tecnología mecatrónica e integra varios subsistemas en un todo para realizar nuevas funciones.
3.3 Clasificación de las interfaces electromecánicas
Las interfaces electromecánicas incluyen interfaces hombre-máquina, interfaces de potencia, interfaces inteligentes e interfaces electromecánicas.
3.3.1 Interfaz hombre-máquina
La interfaz entre el hombre y el sistema mecatrónico, a través de la cual se puede monitorear el estado operativo del sistema y controlar su proceso operativo, es decir, el El sistema se puede controlar a través de la interfaz hombre-máquina. Trabajar según la voluntad humana. La interfaz hombre-máquina es bidireccional y el hardware incluye dispositivos de entrada/salida, principalmente pantallas de visualización, teclados y botones.
Interfaz de alimentación
La fuente de alimentación está conectada a la interfaz del sistema de accionamiento para proporcionar la energía correspondiente al sistema de accionamiento. Según los diferentes tipos de potencia requerida por el sistema, como DC, AC, neumática, hidráulica, etc. , la forma de la interfaz de potencia también es muy diferente. Pero la interfaz de energía tiene una característica ** que le permite pasar más energía.
Interfaz inteligente
La interfaz inteligente existe principalmente en tres lugares: del sistema de control al sistema de accionamiento, del sistema de accionamiento al sensor y del sensor al sistema de control. La aplicación de interfaces inteligentes es relativamente compleja, pero podemos obtener algunas de sus características: las interfaces inteligentes transfieren y convierten diversa información y cambian la forma de la información de acuerdo con los requisitos de diferentes tecnologías, integrando diferentes subsistemas y diferentes tecnologías para formar un sistema completo. . Normalmente, las interfaces inteligentes son conexiones funcionales que se muestran mediante software.
Interfaz Mecánico-Eléctrico
La interfaz entre actuadores, sistemas de accionamiento y sensores. Convierta la señal del variador en la señal requerida por el actuador, o convierta la señal mecánica del actuador en la señal requerida por el sensor.
4 El impacto de la tecnología de interfaz electromecánica en el desarrollo de la mecatrónica
Las necesidades sociales han impulsado el desarrollo de la tecnología mecatrónica. Cuando la tecnología mecánica tradicional no puede satisfacer las crecientes necesidades sociales, la tecnología mecatrónica formada combinando tecnología mecánica, tecnología electrónica y tecnología de la información se ha vuelto inevitable para el desarrollo de la tecnología mecánica. En sus inicios, la tecnología mecatrónica era simplemente una combinación simple de tecnología mecánica y tecnología electrónica, y la forma en que se combinaban las dos: la interfaz era relativamente simple. Con el desarrollo de la tecnología mecatrónica, los productos mecatrónicos se han convertido en sistemas complejos que integran múltiples tecnologías, y las interfaces dentro de los sistemas correspondientes se han vuelto cada vez más complejas.
La investigación sobre cada tecnología de componentes de la tecnología mecatrónica ha sido profunda y madura. Al mismo tiempo, la gente también se ha dado cuenta de que el simple desarrollo y la investigación de cada tecnología de componentes no pueden garantizar la optimización del sistema mecatrónico. Creemos que es necesario estudiar no solo la teoría del diseño de sistemas, sino también la integración de sistemas y la teoría de la integración. Sin embargo, debido a la complejidad del sistema mecatrónico, es difícil para estas dos teorías realizar una investigación detallada sobre el sistema mecatrónico y solo pueden permanecer en el nivel teórico. La tecnología de interfaz electromecánica les proporciona una forma eficaz de estudiar sistemas y aplicar la teoría del diseño, la integración y la integración de sistemas al diseño real.
Hoy en día, la mecatrónica se está desarrollando en la dirección de la inteligencia, la modularización y la interconexión en red. La inteligencia requerirá inevitablemente una integración más estrecha de todas las partes del sistema y una transmisión y retroalimentación de información más rápida y precisa. La modularización seguramente planteará requisitos más altos para las interfaces. La interfaz debe garantizar la transmisión de información y energía del sistema y la integración de la tecnología manteniendo la coherencia. La conexión en red requiere que la interfaz del sistema tenga funciones de red, incluida la red de campo, la red de área local y funciones de Internet. A juzgar por los requisitos de la tecnología de interfaz electromecánica en la dirección del desarrollo de la mecatrónica, la investigación y el desarrollo de la tecnología de interfaz electromecánica se han vuelto inevitables. Al mismo tiempo, la investigación y el desarrollo de la tecnología de interfaz electromecánica también promoverán inevitablemente el desarrollo de la tecnología mecatrónica.
5 Conclusión
El sistema mecatrónico se desarrolla mediante la integración continua de diversas tecnologías nuevas y nuevos conocimientos en el sistema mecánico. Por tanto, la complejidad y el carácter multidisciplinar de la tecnología mecatrónica desarrollada a partir de la tecnología mecánica determina que el foco de investigación de esta tecnología sea la integración e innovación de diversas tecnologías en tecnología mecánica. La tecnología de interfaz mecatrónica estudia los problemas de interfaz en los sistemas mecatrónicos, haciendo que la transmisión y conversión de información y energía en el sistema sea más fluida y combinando orgánicamente todas las partes del sistema para formar un sistema completo. La tecnología de interfaz mecatrónica se desarrolla sobre la base de la tecnología mecatrónica y está adquiriendo cada vez más importancia con el desarrollo de la tecnología mecatrónica. Al mismo tiempo, la investigación sobre tecnología de interfaz mecatrónica promoverá inevitablemente el desarrollo de la mecatrónica y el desarrollo de la teoría de sistemas mecatrónicos.
Referencia
[1] Zhang, Li. Tecnología de interfaz en mecatrónica [J]. Ingeniería de Minas, 2010, (6).
Zheng Gang, Fei Renyuan, Zhang Huihui. Tecnología de interfaz del sistema mecatrónico [J]. Ingeniería de fabricación moderna, 2009, (9).
[3]Ella Minghui. Investigación sobre tecnología de interfaz basada en sistemas mecatrónicos [J]. Revista de Jiangxi Electric Power Vocational and Technical College, 2006, (4).
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