時(shí)間:2023-02-27 11:15:11
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在1930年以前,工業(yè)的制造很多還以動(dòng)手制作為主。普遍使用老式的儀表來操縱濕度、溫度、壓力、速度等,開始掌握了機(jī)械控制的根本原理。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的產(chǎn)生以及現(xiàn)代電子技術(shù)的快速進(jìn)展,使數(shù)字技術(shù)完成了制造的參量把握以及過程操縱。目前普遍使用的機(jī)電一體化技術(shù)主要有:PID,模糊控制(FIC)以及變結(jié)構(gòu)控制。PID是完美控制理論的標(biāo)志,F(xiàn)IC是使用模糊數(shù)學(xué)理論,經(jīng)過仿照人的綜合判斷以及很相似推斷的過程,從而使算法的適應(yīng)性、可控性和合理性得到了大大的提升。對(duì)于繁雜的系統(tǒng),變化的量很多,模糊控制能夠比較好的處理問題。變結(jié)構(gòu)控制對(duì)于線性和非線性系統(tǒng)都適合,以及對(duì)于控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)、跟蹤等系統(tǒng)都非常適用。
2機(jī)電一體化在工業(yè)上的應(yīng)用
計(jì)算機(jī)和機(jī)械電子這兩種技術(shù)的合并使用,不僅僅限制在工業(yè)制造方面上,通過對(duì)以下幾個(gè)例子的分析,能夠看出它已經(jīng)融入到了我們的工作和生活的每一個(gè)細(xì)節(jié)中。
2.1工業(yè)機(jī)器人
工業(yè)機(jī)器人是一種有很多用處、能夠反復(fù)編程的、多自由度的、有很多性能以及能實(shí)施自動(dòng)操縱的操作機(jī)構(gòu)。對(duì)于很多簡(jiǎn)單的、可重復(fù)做的工作可以用機(jī)器人去做,能夠減少勞動(dòng)強(qiáng)度,使勞動(dòng)環(huán)境變得更好,使人身安全得以保障,加大了生產(chǎn)力度,使用的材料變得更少,還能讓產(chǎn)品的質(zhì)量更好。
2.2自動(dòng)售貨機(jī)
自動(dòng)賣貨的機(jī)器是由買家挑選貨品的類別,外面投進(jìn)去的貨幣是經(jīng)過光傳感器辨認(rèn)貨幣的值的大小,并且通過PIC使數(shù)碼管展示其大小,經(jīng)過判別等一系列的操作完成項(xiàng)任務(wù)。CPU經(jīng)過PLC限制物品的如何移動(dòng),經(jīng)過傳動(dòng)裝置把物品移動(dòng)到出貨口,高檔的自動(dòng)賣貨的機(jī)器還可以有找零錢的功能。自動(dòng)售貨機(jī)的使用,使更多的人力和物力得以節(jié)省。
2.3農(nóng)業(yè)方面的應(yīng)用
從目前農(nóng)業(yè)機(jī)械的檢查測(cè)試可以看出,從單個(gè)變量到智能化終端的轉(zhuǎn)變,人機(jī)交互界面越來越和諧。它能夠在屏幕上顯示,任意挑選不一樣的機(jī)組,及其不一樣地方的終端信息,能夠任意使用數(shù)據(jù)庫(kù)的信息,按照操作者的不同需求,可以在屏幕上展示語(yǔ)音、數(shù)據(jù)、圖形等可用的信息;也能把操作的指令、決策按時(shí)的送給農(nóng)機(jī)上的智能操作終端,完成自動(dòng)化的農(nóng)業(yè)制造。
2.4電腦橫機(jī)
最開始的橫機(jī)是用手來操縱的,僅僅可以實(shí)施很簡(jiǎn)單制作。但是產(chǎn)品顏色樣數(shù)的加多,電腦橫機(jī)便開始產(chǎn)生。設(shè)計(jì)人員能夠使用電腦策畫花的類型,使用特別的軟件進(jìn)行數(shù)字方面的完善,用計(jì)算機(jī)指令系統(tǒng)來操作機(jī)械的彎沙、脫圈、墊沙等步驟自動(dòng)完成整個(gè)制作,制造成果顯著提升。
3計(jì)算機(jī)技術(shù)與機(jī)械電子技術(shù)的融合發(fā)展應(yīng)用
3.1計(jì)算機(jī)技術(shù)與機(jī)械電子技術(shù)融合的簡(jiǎn)介
機(jī)電一體化是計(jì)算機(jī)技術(shù)和機(jī)械電子技術(shù)協(xié)同產(chǎn)生的,把電子技術(shù)用到動(dòng)力功能、控制功能、信息處理功能中去,而且聯(lián)合著計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)、機(jī)械裝置一起使用,把幾種技術(shù)合并在一起,就生成了機(jī)電一體化系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)技術(shù)、機(jī)械電子技術(shù)的聯(lián)合,讓他們有了更好的進(jìn)展,這樣不但能用在工業(yè)生產(chǎn)中,而且它的聯(lián)合進(jìn)展已經(jīng)進(jìn)入到了人們生活以及工作的每一個(gè)方面。
3.2機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用的領(lǐng)域
在柔性制造系統(tǒng)中,機(jī)電一體化技術(shù)有了很大程度上的使用。這個(gè)系統(tǒng)的主要構(gòu)成成分包括計(jì)算機(jī)、數(shù)控機(jī)床、自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)。能夠按照總裝線的條件,對(duì)工件實(shí)施隨機(jī)地、按照數(shù)量地一批一批的加工,而且還能對(duì)不一樣品種的零星的零件實(shí)施制造和加工。計(jì)算機(jī)技術(shù)、機(jī)械電子技術(shù)合并在一起之后,可編程控制器是使用它最多的。它對(duì)繼電接觸器故障多、消耗能量多的缺點(diǎn)實(shí)施了改造,而且能夠完全顧及加工的需求,實(shí)施不一樣的控制程序的制作。
4結(jié)語(yǔ)
機(jī)械電子自動(dòng)化技術(shù)產(chǎn)生于20世紀(jì)20年代,當(dāng)時(shí)被廣泛應(yīng)用到機(jī)械批量生產(chǎn)冷加工方面,直至20世紀(jì)60年代左右,為了適應(yīng)市場(chǎng)的變化及需要,提高機(jī)械生產(chǎn)的靈活性與反應(yīng)能力,逐步創(chuàng)建了可以改變的自動(dòng)化生產(chǎn)體系,也就是以電子計(jì)算機(jī)為核心推廣的柔性自動(dòng)化。此種電子自動(dòng)化是在生產(chǎn)體系不改變或者改變不大的前提下,在對(duì)生產(chǎn)及機(jī)械設(shè)備進(jìn)行管理期間,可以利用信息處理、自行檢測(cè)、判定分析等方法對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行預(yù)先判斷,同時(shí)可以自行由生產(chǎn)一種零部件轉(zhuǎn)變到生產(chǎn)另一種零部件。經(jīng)過實(shí)踐驗(yàn)證發(fā)現(xiàn),傳統(tǒng)的機(jī)械自動(dòng)化生產(chǎn)技術(shù)同當(dāng)前很多企業(yè)的真實(shí)生產(chǎn)不相符,所以,相關(guān)工作人員應(yīng)對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)與探究。對(duì)于機(jī)械自動(dòng)化來講,其技術(shù)水平不但同整體機(jī)械生產(chǎn)領(lǐng)域存在關(guān)聯(lián),同時(shí)也與社會(huì)經(jīng)濟(jì)存在密切聯(lián)系。因此,怎樣推動(dòng)我國(guó)機(jī)械電子自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展,成為當(dāng)前制造領(lǐng)域需要深入探究的首要問題。
2當(dāng)前我國(guó)機(jī)械電子自動(dòng)化的情況
對(duì)于機(jī)械電子自動(dòng)化技術(shù)來講,其開始于20世紀(jì),到目前為止已經(jīng)獲取了極大的發(fā)展。尤其是最近幾年計(jì)算機(jī)集成化水平越來越高,極大促進(jìn)了我國(guó)機(jī)械自動(dòng)化的發(fā)展。盡管我國(guó)近些年機(jī)械電子自動(dòng)化取得了一定進(jìn)步,然而仍處在初級(jí)階段。現(xiàn)今,全球除了西方少數(shù)經(jīng)濟(jì)較發(fā)達(dá)的國(guó)家外,很多國(guó)家的電子自動(dòng)化水平較低。我國(guó)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不夠合理,發(fā)展較不平衡,自動(dòng)化程度較低,與一些發(fā)達(dá)國(guó)家比較,在種類、質(zhì)量、應(yīng)用等方面存在較大差距。想要發(fā)展我國(guó)機(jī)械電子自動(dòng)化技術(shù),不可能一蹴而就,而是需要一個(gè)漫長(zhǎng)的過程,需要堅(jiān)持不懈的努力、勇于嘗試、大膽創(chuàng)新,開拓進(jìn)取,從而推動(dòng)我國(guó)機(jī)械自動(dòng)化更好發(fā)展。
3提高我國(guó)機(jī)械電子自動(dòng)化水平的措施
隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度的不斷加快,市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)越來越激烈,機(jī)械生產(chǎn)企業(yè)想要保證自身在激烈的競(jìng)爭(zhēng)中得以生存并不斷發(fā)展,就需要提高機(jī)械電子自動(dòng)化的能力及水平,具體可以從以下幾方面入手。
3.1同實(shí)際生活相結(jié)合,大力發(fā)展機(jī)械電子自動(dòng)化技術(shù)
對(duì)于機(jī)械制造技術(shù)來講,其核心內(nèi)容在于使用。想要促進(jìn)機(jī)械電子自動(dòng)化水平的不斷提高,需要從企業(yè)生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展的實(shí)際情況出發(fā)。唯有針對(duì)相應(yīng)的商品生產(chǎn)選用配套的自動(dòng)化生產(chǎn)形式,才能縮減成本投入,增加資金收益,提高企業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。所以,企業(yè)在發(fā)展機(jī)械電子自動(dòng)化技術(shù)期間,應(yīng)同實(shí)際相結(jié)合,關(guān)注應(yīng)用,也就是生產(chǎn)的真實(shí)收益。相關(guān)工作人員應(yīng)及時(shí)糾正盲目進(jìn)行自動(dòng)化的行為,如僅需1~2個(gè)月就可以完成的工作卻要進(jìn)行自動(dòng)化,不僅不會(huì)增加資金收益,同時(shí)還會(huì)降低工作效率。企業(yè)應(yīng)將注意力放在效益方面,而不是僅僅關(guān)注速度。
3.2大力推廣見效快、成本低的機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)
大力推廣成本低的機(jī)械自動(dòng)化技術(shù),具有較大的潛力,并且投入較少,前景十分廣闊,同時(shí)具備較高的自動(dòng)化水平,能夠取得事半功倍的效果,同我國(guó)當(dāng)前發(fā)展需求相吻合。美國(guó)著名的麻省理工大學(xué)曾提出了精益生產(chǎn)的LP形式,也就是通過最低的資金投入,獲取最高的生產(chǎn)收益。同時(shí),日本豐田公司提出了生產(chǎn)JIT、彈性作業(yè)、成組技術(shù)GT等生產(chǎn)形式,使很多自動(dòng)化水平較低的企業(yè)收獲了較高的資金收益。在芬蘭,NOKOAData企業(yè)在生產(chǎn)車間創(chuàng)造了386、486等生產(chǎn)線,其不僅僅是由自動(dòng)化的機(jī)械設(shè)備構(gòu)成的,同時(shí)在其中也插入計(jì)算機(jī)指導(dǎo)及員工的參與,將原始工業(yè)生產(chǎn)形式同高新科技靈活、巧妙地結(jié)合起來,進(jìn)而縮減生產(chǎn)過程中的資金使用,提高生產(chǎn)質(zhì)量及效率。其實(shí),精益生產(chǎn)自身就代表由企業(yè)及國(guó)家的真實(shí)狀況出發(fā),借助外國(guó)機(jī)械制造領(lǐng)域發(fā)展低成本自動(dòng)化的經(jīng)驗(yàn)。我國(guó)很多機(jī)械制造企業(yè)存有大量的通用型設(shè)備,在大力發(fā)展機(jī)械電子自動(dòng)化技術(shù)的同時(shí),在可以給予原始設(shè)備的前提下,對(duì)機(jī)床的布局進(jìn)行科學(xué)調(diào)整,盡可能少地加入數(shù)控設(shè)備,并且引進(jìn)CAD技術(shù),就可以全面發(fā)揮人員的創(chuàng)造性優(yōu)勢(shì)及電子計(jì)算機(jī)的管理特點(diǎn),形成以人為核心,以計(jì)算機(jī)為先導(dǎo)的生產(chǎn)體系,為我國(guó)的機(jī)械生產(chǎn)領(lǐng)域開創(chuàng)一條資金投入低、效果好、資金收益高、同我國(guó)國(guó)情相吻合的機(jī)械電子自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展途徑。
3.3把握基礎(chǔ),關(guān)注發(fā)展機(jī)械電子自動(dòng)化的配套技術(shù)
在促進(jìn)機(jī)械電子自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展期間,還需要做好該技術(shù)應(yīng)用的基礎(chǔ)工作,并且基于實(shí)際情況進(jìn)行推廣,不但應(yīng)發(fā)展主要設(shè)備,同時(shí)還需要加大開發(fā)自動(dòng)化軟件及相關(guān)配套控制系統(tǒng)的力度。電子計(jì)算機(jī)、微處理設(shè)備、新型刀具、傳感設(shè)備、可編程控制設(shè)備等必將是未來機(jī)械電子自動(dòng)化技術(shù)的前提與基礎(chǔ)。配套設(shè)備的質(zhì)量同日后機(jī)械設(shè)備自動(dòng)化發(fā)展水平之間存在密切的關(guān)聯(lián)。所以,相關(guān)工作人員應(yīng)對(duì)其予以重視,不斷更新機(jī)械自動(dòng)化的配套技術(shù),進(jìn)而推動(dòng)我國(guó)現(xiàn)代自動(dòng)化的發(fā)展。在應(yīng)用其進(jìn)行自動(dòng)化加工期間,體系的自行檢測(cè)、控制、伺服等操作都不能缺少微電子技術(shù);并且需要進(jìn)行信息處理與交換,對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算,進(jìn)而同計(jì)算機(jī)及信息處理技術(shù)又形成了密切關(guān)聯(lián)。對(duì)于現(xiàn)代的自動(dòng)化技術(shù)來講,其涵蓋微電子、自動(dòng)控制、機(jī)械技術(shù)等內(nèi)容。想要促進(jìn)機(jī)械電子自動(dòng)化水平的提高,就需要對(duì)電子學(xué)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、機(jī)床裝料技術(shù)等給予高度重視,大量選用數(shù)控程序機(jī)床進(jìn)行生產(chǎn),并且不斷改進(jìn)并完善生產(chǎn)線,保證其穩(wěn)定性與安全性,同時(shí)加大對(duì)生產(chǎn)控制信息體系的重視程度。相關(guān)工作人員在應(yīng)用并發(fā)展自動(dòng)化技術(shù)期間,需要不斷提高自身的專業(yè)技能及綜合素養(yǎng),牢牢把握自動(dòng)化的基礎(chǔ),由真實(shí)情況出發(fā),不僅發(fā)展主要設(shè)備,同時(shí)發(fā)展配套技術(shù),為后續(xù)工作夯實(shí)基礎(chǔ),降低企業(yè)成本投入,增加企業(yè)資金收益,提高企業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。
3.4與我國(guó)的國(guó)情相結(jié)合,大力發(fā)展機(jī)械電子自動(dòng)化技術(shù)
發(fā)展機(jī)械電子自動(dòng)化技術(shù),其是一個(gè)由低至高,由簡(jiǎn)單至復(fù)雜,由存在缺陷到不斷改進(jìn)及完善的過程。在通過自動(dòng)控制設(shè)備操控機(jī)械生產(chǎn)期間,其生產(chǎn)的形式也由機(jī)械化水平逐步向機(jī)械控制自動(dòng)化水平過渡,實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)、數(shù)字化控制的自動(dòng)化。唯有建設(shè)自動(dòng)化廠房后,才能保證生產(chǎn)整體過程實(shí)施自動(dòng)化,進(jìn)而提高生產(chǎn)質(zhì)量及效率,增加企業(yè)資金收益。當(dāng)前,我國(guó)的機(jī)械自動(dòng)化水平相對(duì)較低,不可急于求成,需要逐步開展。對(duì)于我國(guó)這一處在發(fā)展期間的國(guó)家來講,對(duì)生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)行探究的前提是保證技術(shù)的適用性。例如:我國(guó)想要學(xué)習(xí)借鑒國(guó)外柔性制造系統(tǒng),則需要在柔性生產(chǎn)的基礎(chǔ)上,對(duì)人機(jī)工作界面進(jìn)行優(yōu)化,創(chuàng)建比較全面的信息體系,提高人機(jī)管理的質(zhì)量及效率。在體系中,先進(jìn)的自動(dòng)化設(shè)備需要同普通裝置并存,在體系中各個(gè)環(huán)節(jié)都可以進(jìn)行人工干預(yù)。這種方法密切結(jié)合的我國(guó)的國(guó)情,選用科學(xué)、先進(jìn)的技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新,以適用性為基礎(chǔ),獲取經(jīng)驗(yàn),進(jìn)行應(yīng)用與推廣,從而增加企業(yè)資金收益,提高企業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。
4總結(jié)
1.知識(shí)點(diǎn)的傳授和項(xiàng)目相結(jié)合。
知識(shí)點(diǎn)的傳授與項(xiàng)目相結(jié)合,有助于學(xué)生實(shí)施項(xiàng)目時(shí),不存在知識(shí)點(diǎn)學(xué)習(xí)的困難或應(yīng)用的障礙。項(xiàng)目中所涉及到的知識(shí)點(diǎn)應(yīng)在課堂上提前介紹,依據(jù)學(xué)時(shí)的安排,調(diào)整知識(shí)點(diǎn)講授的廣度與深度。
2.項(xiàng)目選取和布置的注意點(diǎn)。
項(xiàng)目的選取范圍應(yīng)覆蓋課程的重點(diǎn)內(nèi)容,可以通過一個(gè)大項(xiàng)目覆蓋所有重點(diǎn)內(nèi)容,也可通過幾個(gè)小項(xiàng)目涉及幾個(gè)重點(diǎn)內(nèi)容。項(xiàng)目的難易度適中,應(yīng)使學(xué)生覺得項(xiàng)目有點(diǎn)難度但自己通過努力可以完成,這樣的項(xiàng)目是比較好的。項(xiàng)目的選題還需要與實(shí)際應(yīng)用相關(guān),有了應(yīng)用背景,學(xué)生做項(xiàng)目的興趣度也會(huì)提升。項(xiàng)目布置時(shí),應(yīng)明確設(shè)計(jì)要求、設(shè)計(jì)任務(wù)和設(shè)計(jì)的關(guān)鍵點(diǎn),這樣學(xué)生才會(huì)有的放矢,從而順利地完成項(xiàng)目。
3.項(xiàng)目分組的注意點(diǎn)。
小組規(guī)模是影響學(xué)生參與的一個(gè)重要變量,如果小組規(guī)模較大,部分學(xué)生的分工會(huì)出現(xiàn)重復(fù)或是任務(wù)不足,如果小組規(guī)模較小,組內(nèi)成員的任務(wù)過于繁重,有時(shí)導(dǎo)致項(xiàng)目不能順利完成。教師應(yīng)設(shè)定小組規(guī)模的范圍(一般2~5人一組為宜),讓學(xué)生們自由組合。
4.鼓勵(lì)實(shí)驗(yàn)測(cè)試和實(shí)物加工。
機(jī)械專業(yè)對(duì)學(xué)生的動(dòng)手能力要求較高,實(shí)驗(yàn)測(cè)試和實(shí)物加工是鍛煉學(xué)生動(dòng)手能力的一個(gè)重要途徑。常常出現(xiàn)紙上設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu),看起來合適,實(shí)際做起來是不合適的,因此在學(xué)生實(shí)施項(xiàng)目過程中,教師應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)測(cè)試和實(shí)物加工,從而檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性。
5.項(xiàng)目的考核。
項(xiàng)目的考核是檢驗(yàn)學(xué)生完成項(xiàng)目的一個(gè)重要總結(jié),項(xiàng)目的考核應(yīng)包含設(shè)計(jì)文檔、口頭報(bào)告、實(shí)物或?qū)嶒?yàn)展示這三部分。設(shè)計(jì)文檔鍛煉了學(xué)生總結(jié)設(shè)計(jì)過程的文字撰寫能力;口頭報(bào)告鍛煉了學(xué)生口頭匯報(bào)的能力,口頭報(bào)告還應(yīng)包含教師和學(xué)生提問環(huán)節(jié),檢驗(yàn)學(xué)生的完成情況,鍛煉學(xué)生思考的能力;實(shí)物或?qū)嶒?yàn)展示直觀地反映學(xué)生項(xiàng)目完成的效果,同時(shí)增強(qiáng)學(xué)生的動(dòng)手能力。
二、項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)法在“電子精密機(jī)械設(shè)計(jì)”中的應(yīng)用實(shí)例
下面以“陶瓷放電管全自動(dòng)打印機(jī)”為例介紹如何開展項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)法。
1.知識(shí)點(diǎn)的講解。
由于陶瓷放電管全自動(dòng)打印機(jī)涉及上料機(jī)構(gòu)、打印機(jī)構(gòu)、供墨機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(凸輪機(jī)構(gòu))、下料機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì),因此布置項(xiàng)目之前,教師應(yīng)大概講解凸輪機(jī)構(gòu)、上料機(jī)構(gòu)、下料機(jī)構(gòu)、控制系統(tǒng)等相關(guān)章節(jié),為學(xué)生的項(xiàng)目實(shí)施掃清未了解知識(shí)的障礙。
2.項(xiàng)目選取和布置的注意點(diǎn)。
“陶瓷放電管全自動(dòng)打印機(jī)”項(xiàng)目與實(shí)際緊密聯(lián)系,難度適中,學(xué)生在了解了相關(guān)知識(shí)點(diǎn)后不會(huì)出現(xiàn)看到題目而不知所措的現(xiàn)象。接下來,教師應(yīng)明確項(xiàng)目的要求。該項(xiàng)目要求學(xué)生完成打印機(jī)的整機(jī)設(shè)計(jì),包括上料機(jī)構(gòu)、打印機(jī)構(gòu)、供墨機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(凸輪機(jī)構(gòu))、下料機(jī)構(gòu)等的設(shè)計(jì),使該設(shè)備滿足打印質(zhì)量要求,其中自動(dòng)上料機(jī)構(gòu)保證放電管的供料率;打印機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)陶瓷放電管的打印,要求保證打印質(zhì)量;凸輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)打印機(jī)構(gòu),使其完成打印任務(wù);供墨裝置是為印章提供油墨的機(jī)構(gòu),要保證油墨厚度均勻。教師還應(yīng)指出項(xiàng)目實(shí)施的關(guān)鍵點(diǎn),例如陶瓷放電管對(duì)自動(dòng)上料的特殊要求:一方面該類放電管的形狀和尺寸使放電管在振動(dòng)排料時(shí)出現(xiàn)多種姿態(tài),給自動(dòng)上料帶來一定難度,因此自動(dòng)上料機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)必須保證放電管的供料率。另一方面,放電管在振動(dòng)料斗中的振動(dòng),會(huì)造成放電管之間的碰撞和摩擦,進(jìn)而影響放電管的外觀甚至質(zhì)量,進(jìn)而影響打印質(zhì)量,因此要優(yōu)化振動(dòng)料斗的機(jī)構(gòu)以減少放電管間的碰撞和摩擦?!疤沾煞烹姽苋詣?dòng)打印機(jī)”是一個(gè)較為復(fù)雜的系統(tǒng),因此需要向?qū)W生說明設(shè)計(jì)的要求和設(shè)計(jì)的關(guān)鍵點(diǎn),同時(shí)鼓勵(lì)學(xué)生組隊(duì)合作完成,培養(yǎng)他們的團(tuán)隊(duì)精神。
3.實(shí)物的加工和實(shí)驗(yàn)測(cè)試。
要求依據(jù)設(shè)計(jì)圖紙,加工陶瓷放電管全自動(dòng)打印機(jī)。加工之前可通過多次文檔報(bào)告或口頭報(bào)告,不斷改進(jìn)設(shè)計(jì),從而使得加工出來的實(shí)物是可行的,實(shí)物的完成會(huì)讓學(xué)生有成就感,讓他們對(duì)學(xué)習(xí)《電子精密機(jī)械設(shè)計(jì)》增添興趣。
4.項(xiàng)目的考核。
項(xiàng)目的考核綜合設(shè)計(jì)文檔、口頭報(bào)告、實(shí)物或?qū)嶒?yàn)展示這三部分,分別占40%、30%和30%。設(shè)計(jì)文檔應(yīng)注意規(guī)范性,圖紙是否規(guī)范、合理;文字描述是否正確、翔實(shí);圖標(biāo)是否清晰等等??陬^報(bào)告應(yīng)注意學(xué)生表述是否明朗、思路是否清晰,若發(fā)現(xiàn)學(xué)生的思路有誤,應(yīng)及時(shí)糾正,防止后續(xù)工作的中斷。實(shí)物或?qū)嶒?yàn)的展示是成果最直接的體現(xiàn),教師應(yīng)對(duì)完成的實(shí)物或?qū)嶒?yàn)測(cè)試提問,掌握學(xué)生從項(xiàng)目實(shí)施過程中遇到的關(guān)鍵問題,以及他們解決的思路。
三、結(jié)語(yǔ)
我國(guó)的機(jī)械電子技術(shù)發(fā)展歷史不長(zhǎng),對(duì)其研究并投入使用是從20世紀(jì)80年代開始。起初國(guó)家成立的機(jī)電一體化領(lǐng)導(dǎo)小組將機(jī)械電子技術(shù)列在“863計(jì)劃”中,并在以后的“九五”規(guī)劃和發(fā)展綱要中將機(jī)械電子技術(shù)的發(fā)展動(dòng)向和對(duì)社會(huì)的影響列入考慮范疇。許多研究機(jī)構(gòu)及企業(yè)也對(duì)這一技術(shù)做了深入的研究并取得了一定的成果,但在產(chǎn)品的品種、質(zhì)量等方面與日本和歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家相比還有一定的差距。比如歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家工業(yè)中CAD(計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì))應(yīng)用率超過85%,而我國(guó)CAD的應(yīng)用雖然也比較普及,但應(yīng)用水平仍滿足不了實(shí)際需要。從發(fā)展現(xiàn)狀來看,我國(guó)的機(jī)械電子技術(shù)現(xiàn)階段更新速度快、涉及學(xué)科范圍更加廣泛,有著很好的發(fā)展前景。從總體上看,機(jī)械電子技術(shù)現(xiàn)階段的發(fā)展主要有以下幾個(gè)特點(diǎn):
(1)機(jī)械電子技術(shù)的產(chǎn)品已經(jīng)涉及到了很多工業(yè)領(lǐng)域,各行各業(yè)都有機(jī)械電子技術(shù)的滲入,而且在工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家,像數(shù)控機(jī)床等有關(guān)產(chǎn)品已經(jīng)大規(guī)模投入使用,極大地提高了生產(chǎn)效率。
(2)機(jī)械電子技術(shù)目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了從簡(jiǎn)單機(jī)械向集成化制造的過渡,出現(xiàn)了計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)CIMS,該系統(tǒng)以制造來控制信息流和物流,將原有部門之間的界限打破,實(shí)現(xiàn)了開發(fā)、生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)管理等方面的有機(jī)結(jié)合。
(3)現(xiàn)代激光技術(shù)已經(jīng)融入到機(jī)械電子技術(shù)當(dāng)中,激光技術(shù)與機(jī)械電子技術(shù)的結(jié)合,擴(kuò)大了機(jī)械電子技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域,為行業(yè)的發(fā)展開辟了新的道路。
(4)細(xì)微加工技術(shù)高速發(fā)展,帶動(dòng)了眾多高新技術(shù)的興起與發(fā)展,對(duì)機(jī)械電子技術(shù)的發(fā)展提供了可靠的保障。
2機(jī)械電子技術(shù)在未來的發(fā)展趨勢(shì)
伴隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展,機(jī)械電子技術(shù)也在應(yīng)用技術(shù)不斷創(chuàng)新的推動(dòng)下逐步形成一個(gè)新型的技術(shù)領(lǐng)域。機(jī)械電子技術(shù)具有其它許多技術(shù)無可替代的重要作用,同時(shí)它又是一種多學(xué)科的交叉融合,所以,機(jī)械電子技術(shù)在未來的發(fā)展趨勢(shì)備受關(guān)注,該技術(shù)將朝如下幾個(gè)方向發(fā)展。
2.1智能化
智能化,顧名思義,是要求機(jī)械電子產(chǎn)品具有類似人的思考、判斷和決策的能力。機(jī)械電子產(chǎn)品在早期就有自動(dòng)化操作的優(yōu)點(diǎn),隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,機(jī)械電子技術(shù)正在將智能化成果融入其中,來實(shí)現(xiàn)高效、精確生產(chǎn)。未來人們會(huì)將更多的人工智能元素植入到產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、開發(fā)與研制的方方面面,使產(chǎn)品盡可能具備與人思維協(xié)調(diào)的操作功能。比如可在CNC數(shù)控機(jī)床上設(shè)置人機(jī)對(duì)話功能,通過設(shè)置智能接口和智能工藝數(shù)據(jù)庫(kù)使人們的操作以及對(duì)機(jī)器的維護(hù)更加方便。隨著神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊控制、灰色理論等一些人工智能新技術(shù)的不斷發(fā)展,為機(jī)械電子技術(shù)的智能化提供了更廣闊的技術(shù)支持,使其智能化程度不斷提高。
2.2數(shù)字化
現(xiàn)代機(jī)械電子產(chǎn)品數(shù)字化的產(chǎn)生是基于微控制器技術(shù)的發(fā)展。而近年來隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅速崛起,如計(jì)算機(jī)集成制造、虛擬設(shè)計(jì)等技術(shù),使數(shù)字化機(jī)械電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與制造水平得到了快速提高。數(shù)字化的機(jī)械電子技術(shù)產(chǎn)品具有更友好的人機(jī)界面,更容易操作和維護(hù)。數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用還有助于實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操作和控制,而且基于數(shù)字化技術(shù)的機(jī)械電子產(chǎn)品,其輸出不再是單一的模擬信號(hào),而是經(jīng)過處理之后的數(shù)字信號(hào),會(huì)使人們的使用更加方便。
2.3網(wǎng)絡(luò)化
近年來,網(wǎng)絡(luò)普及率大幅提高,以網(wǎng)絡(luò)為媒介的監(jiān)視技術(shù)和遠(yuǎn)程控制技術(shù)也得到了長(zhǎng)足發(fā)展,可以說網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已經(jīng)滲透到了社會(huì)生活、生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域,成為人們生活中必不可少的工具。將互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用到機(jī)械電子技術(shù)中,它可以幫助其實(shí)現(xiàn)多個(gè)終端的連接,解決因?yàn)榫嚯x的障礙而不能傳輸信息的問題。眾所周知,遠(yuǎn)程控制技術(shù)的終端設(shè)備就是機(jī)械電子技術(shù)產(chǎn)品,如家用電器利用局域網(wǎng)技術(shù)和現(xiàn)場(chǎng)總線實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化,可形成以計(jì)算機(jī)為中心的家用電器系統(tǒng),為人們提供了各種高技術(shù)發(fā)展帶來的便利。毫無疑問,機(jī)械電子技術(shù)必定會(huì)朝著網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展。
3總結(jié)
EDA技術(shù)是機(jī)械電子工程設(shè)計(jì)當(dāng)中重要的技術(shù),其主要載體可以進(jìn)行大規(guī)模編程的邏輯器件,在編程過程當(dāng)中,使用的表達(dá)方式是硬件描述語(yǔ)言。EDA技術(shù)在應(yīng)用的過程中要使用計(jì)算機(jī)、編程邏輯器件等科技工具,應(yīng)用的最終目標(biāo)是對(duì)特定的目標(biāo)新平進(jìn)行適配編譯和邏輯映射,形成電子系統(tǒng)或是成為專用集成芯片。EDA技術(shù)是在電子電路技術(shù)之上發(fā)展起來的,EDA技術(shù)要編譯器、綜合器、下載器、適配器等部件共同構(gòu)成。其中,綜合器能夠?qū)υO(shè)計(jì)者的設(shè)計(jì)文件進(jìn)行轉(zhuǎn)換,使其成為系統(tǒng)內(nèi)門級(jí)電路描述。適配器可以生產(chǎn)最終的下載文件,并安排到制定的器件中。EDA技術(shù)是機(jī)械電子工程設(shè)計(jì)中的核心技術(shù),EDA技術(shù)使用的HDL語(yǔ)言可以公開利用,其描述范圍廣泛,可以機(jī)械電子工程設(shè)計(jì)帶來諸多的幫助。在后期進(jìn)行交流、修改、保存等工序時(shí)也可以十分方便的進(jìn)行。另外,EDA技術(shù)擁有較高的自動(dòng)化,一些常規(guī)的糾錯(cuò)、調(diào)整等工作可以快速完成。
2電子工程中存在的問題
機(jī)械電子工程快速發(fā)展,但是到目前為止,世界各國(guó)對(duì)于機(jī)械電子工程都沒有明確的定義和統(tǒng)一的認(rèn)識(shí),出現(xiàn)這種問題的原因,一方面是機(jī)械電子工程發(fā)展速度太快,所涉獵的領(lǐng)域越來越多,另一方面是因?yàn)樵O(shè)立明確的定義必定會(huì)對(duì)其發(fā)展產(chǎn)生一定的限制作用,不利于機(jī)械電子工程繼續(xù)快速發(fā)展。電子工程在發(fā)展的過程中產(chǎn)生了一些難以解決的問題,電子產(chǎn)品的發(fā)展方向是具有更高集成和大容量,同時(shí)體積也越來越小,這就需要技術(shù)的不斷升級(jí)來實(shí)現(xiàn)發(fā)展目標(biāo)。電子工程設(shè)計(jì)方案需要獲得科學(xué)的檢驗(yàn),要對(duì)其進(jìn)行仿真分析。電子元件所處的工作環(huán)境是設(shè)計(jì)人員應(yīng)該考慮的問題,要對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行有效優(yōu)化,最后要對(duì)電路特性進(jìn)行分析。另外電子工程在運(yùn)行中要避免靜電的危害。為了實(shí)現(xiàn)電子工程取得進(jìn)步獲得發(fā)展,需要在電子工程設(shè)計(jì)中采用EDA技術(shù)。
3電子工程設(shè)計(jì)要點(diǎn)
3.1仿真分析
機(jī)械電子工程設(shè)計(jì)方案需要通過科學(xué)的系統(tǒng)仿真或是結(jié)構(gòu)模擬來說對(duì)其可行性、科學(xué)性進(jìn)行驗(yàn)證和分析。通過仿真分析來確保設(shè)計(jì)方案在后續(xù)實(shí)踐中能夠順利應(yīng)用。在仿真分析過程中,使用EDA技術(shù)可以為仿真分析提供良好的支持。EDA技術(shù)能夠通過各個(gè)環(huán)節(jié)當(dāng)中的傳遞函數(shù)來進(jìn)行數(shù)學(xué)建模并對(duì)其進(jìn)行仿真分析,這樣構(gòu)建和仿真系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確驗(yàn)證設(shè)計(jì)方案的實(shí)踐性,并能夠?qū)﹄娮酉到y(tǒng)工最后程設(shè)計(jì)方案進(jìn)行推廣和使用。這種仿真分析對(duì)于提高我國(guó)電子工程設(shè)計(jì)的整體水平和產(chǎn)品質(zhì)量有積極的指導(dǎo)意義。
3.2優(yōu)化設(shè)計(jì)
對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化的目的是盡可能確保電子元件在應(yīng)用過程中具備穩(wěn)定性與可靠性,保證其擁有最佳的容差和工作環(huán)境。在實(shí)際工作條件下,使用傳統(tǒng)的電子工程設(shè)計(jì)方法,難以對(duì)實(shí)際容差及電子工程元件工作環(huán)境進(jìn)行全面的檢查和分析。不能對(duì)電子元件環(huán)境進(jìn)行全面勘測(cè),就容易導(dǎo)致設(shè)計(jì)方案在此方面出現(xiàn)漏洞,這樣一來電子元件的容差及其工作環(huán)境溫度就很難得到有效的保障。利用EDA技術(shù)則能對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行良好的優(yōu)化,因?yàn)镋DA技術(shù)可以對(duì)電子方案環(huán)境進(jìn)分析計(jì)算,獲得電子元件在實(shí)際工作中所處的環(huán)境溫度等相關(guān)數(shù)值。在分析獲得的數(shù)值基礎(chǔ)上,來對(duì)電子工程設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化,保證方案在實(shí)施后,可以穩(wěn)定工作,具有可靠安全保障。
3.3預(yù)防機(jī)械結(jié)構(gòu)中的靜電
機(jī)械結(jié)構(gòu)是根據(jù)設(shè)計(jì)方案來工作并應(yīng)用于事物成為滿足功能需求的結(jié)構(gòu)。在科技快速發(fā)展的大環(huán)境下,集成電路設(shè)計(jì)愈來愈復(fù)雜,這對(duì)靜電的防治也提出了更高的要求。靜電對(duì)電子元件的破壞巨大,靜電電場(chǎng)能夠?qū)χ苓呺姾捎形?huì)破壞絕緣體,使電子元件敏感度降低,甚至是引發(fā)集成電路燒毀,使電子產(chǎn)品直接報(bào)廢。這要求工作人員做好靜電防護(hù),對(duì)防靜電工作區(qū)域進(jìn)行劃分,保持操作空間的清潔,降低靜電發(fā)生的概率。在電子工程故障檢測(cè)方面,要將傳統(tǒng)的電子工程故障檢測(cè)和智能故障檢測(cè)方法結(jié)合,相互驗(yàn)證,在電子技術(shù)投入方面加強(qiáng),提升電子工程檢測(cè)技術(shù)的能力,增強(qiáng)電子元件、電路對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力。
3.4電路特性的有效分析
對(duì)電特性進(jìn)行有效分析是EDA技術(shù)中的重要內(nèi)容,在電子工程設(shè)計(jì)的過程中,理論分析都是在數(shù)據(jù)分析和特性分析的基礎(chǔ)之上進(jìn)行。因此,數(shù)據(jù)分析和特性分析方面的數(shù)據(jù)必須準(zhǔn)確及時(shí),使用傳統(tǒng)的電子工程設(shè)計(jì)方法會(huì)受到多方面的限制,難以保證數(shù)值的準(zhǔn)確性,電力測(cè)試的實(shí)際精度會(huì)受到較大的影響,不利于后期穩(wěn)定性的建立。EDA技術(shù)就能夠?qū)φ麄€(gè)系統(tǒng)進(jìn)行全面的測(cè)試,并保證測(cè)試的精確性與科學(xué)性,避免設(shè)計(jì)方案出現(xiàn)結(jié)構(gòu)性的差異確保設(shè)計(jì)方案的整體性以及合理性。
4結(jié)論
1)職技高師院校輸出人才特點(diǎn)研究。
一是面向社會(huì)上的企事業(yè)單位,因此要具有理論與實(shí)踐相結(jié)合的高素質(zhì)技術(shù)人才;同時(shí)又面向各個(gè)中、高職院校,因此還應(yīng)是“雙師型”人才。
2)機(jī)械電子工程專業(yè)人才培養(yǎng)特點(diǎn)。
職業(yè)教育培養(yǎng)人才是提倡理論與實(shí)踐相結(jié)合,加大技能培訓(xùn)力度,培養(yǎng)的是社會(huì)需要的實(shí)用型、應(yīng)用型、操作技術(shù)人才和管理人才。隨著技術(shù)的發(fā)展,現(xiàn)在的設(shè)備都是將機(jī)械技術(shù)、電氣技術(shù)高度集合而成的,因此,企業(yè)需要大量的能在現(xiàn)場(chǎng)處理設(shè)備故障的,既懂機(jī)械、又懂電氣的機(jī)械電子工程專業(yè)的應(yīng)用人才。
3)“理實(shí)一體化”教學(xué)特點(diǎn)研究。
一是將技能訓(xùn)練、知識(shí)傳授和能力培養(yǎng)三者融為一體并且實(shí)現(xiàn)了有機(jī)組合;二是克服了理論與實(shí)踐相脫節(jié)的弊端,加強(qiáng)了學(xué)生動(dòng)手能力的培養(yǎng);三是理實(shí)一體化教學(xué)方式體現(xiàn)了職業(yè)教育“理論必須、夠用為度”的特點(diǎn),同時(shí)符合高校教育高素質(zhì)高技能人才培養(yǎng)目標(biāo)。
4)機(jī)械電子工程專業(yè)“理實(shí)一體化”教學(xué)的實(shí)驗(yàn)室建設(shè)研究。
a.建立機(jī)械電子工作專業(yè)實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)。
要想讓實(shí)驗(yàn)室利用率、設(shè)備使用率到達(dá)最佳,我們就必須對(duì)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行科學(xué)的信息化管理。實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)一般能夠?qū)崿F(xiàn)網(wǎng)上排課、網(wǎng)上選課,網(wǎng)上布置、批改作業(yè),以及一些相關(guān)的資料下載,實(shí)驗(yàn)室上課、教師上課情況。這樣可以更好的制訂實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)計(jì)劃,有利于實(shí)驗(yàn)室的資源共享和綜合利用。
b.合理人事管理制度的建立。
首先,一個(gè)合理的人事管理制度可以促進(jìn)實(shí)驗(yàn)室教師隊(duì)伍水平的提高,教師可以將自己的理論知識(shí)應(yīng)用到實(shí)踐當(dāng)中去,同時(shí)了解企業(yè)的發(fā)展動(dòng)態(tài)和需求。教師通過實(shí)踐學(xué)習(xí)技能水平得到了提高,優(yōu)化了人才結(jié)構(gòu),加快了一支理論知識(shí)強(qiáng)、動(dòng)手能力過硬的教師隊(duì)伍建設(shè)。其次,創(chuàng)造能夠使實(shí)驗(yàn)室隊(duì)伍安心工作的環(huán)境;再次,實(shí)驗(yàn)室建設(shè)要和實(shí)驗(yàn)室隊(duì)伍建設(shè)結(jié)合起來,保證實(shí)驗(yàn)室有專家型隊(duì)伍從事高水平科研工作。最后,合理地配備實(shí)驗(yàn)室的人員,擁有一個(gè)高、中、低檔次分明,知識(shí)結(jié)構(gòu)合理,工作職責(zé)明確的實(shí)驗(yàn)室隊(duì)伍是建設(shè)和管理好實(shí)驗(yàn)室的根本保證。
c.根據(jù)“理實(shí)一體化”教學(xué)改革進(jìn)度逐漸配置實(shí)驗(yàn)室資源。
首先,要有合理的硬件資源做保障,因?yàn)槔韺?shí)一體化教學(xué)是在一個(gè)場(chǎng)所,也就是實(shí)驗(yàn)室即要完成理論教學(xué)又要完成實(shí)踐教學(xué),這就要求有與專業(yè)和規(guī)模相適應(yīng)的硬件教學(xué)環(huán)境。其次,根據(jù)機(jī)械電子工程專業(yè)特點(diǎn)以及現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)室的配備情況選擇一門或幾門具體代表性的課程進(jìn)行理實(shí)一體化教學(xué)改革試點(diǎn),改建工作循序漸進(jìn)、以點(diǎn)帶面,保證實(shí)驗(yàn)室資源的合理配備。最后,改建或新建的實(shí)驗(yàn)室要避免單一性,即能滿足理實(shí)一體化課程的要求又能滿足其他理論課程實(shí)驗(yàn)的要求,使實(shí)驗(yàn)室具有多樣性,避免資源浪費(fèi)。
d.結(jié)合“雙師型”人才培養(yǎng)的教學(xué)需要建立實(shí)驗(yàn)室。
一為培養(yǎng)學(xué)生不同的師能,根據(jù)課程性質(zhì)將實(shí)驗(yàn)室分為理論師能和實(shí)踐師能實(shí)驗(yàn)室兩大類,理論師能實(shí)驗(yàn)室主要以機(jī)械零件、原理及制造和液壓等基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室組成,實(shí)驗(yàn)室的主要項(xiàng)目以演示螺紋聯(lián)接受力、齒輪、蝸輪傳動(dòng)、減速器拆裝、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)和機(jī)械制造工藝等。實(shí)踐師能實(shí)驗(yàn)室主要以單片機(jī)、PLC、檢測(cè)、電工、數(shù)控等實(shí)驗(yàn)室組成,主要完成各門課程的理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)。教師可以通過不同的實(shí)驗(yàn)室來培養(yǎng)學(xué)生不同的師能技巧,使其達(dá)到一個(gè)合格的雙師型人才。二為適應(yīng)社會(huì),驗(yàn)室設(shè)備的組建要盡量與企業(yè)接軌,同時(shí)采取以班級(jí)為單位建立“理實(shí)一體化實(shí)驗(yàn)室”,設(shè)計(jì)并配置理實(shí)一體化實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目模塊和多媒體教學(xué)設(shè)備。上課期間教師通過多媒體設(shè)施授課或網(wǎng)絡(luò)授課,實(shí)現(xiàn)了“講與演示”、“聽與練習(xí)”的結(jié)合。教師可以隨時(shí)將理論教學(xué)與實(shí)踐操作訓(xùn)練穿行,實(shí)現(xiàn)了將知識(shí)與技能緊密聯(lián)系,增強(qiáng)了學(xué)生的直觀體驗(yàn),激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,達(dá)到培養(yǎng)雙師型人才目的。
二、總結(jié)
機(jī)械工程學(xué)科的研究生,大多數(shù)來自機(jī)械工程及自動(dòng)化本科專業(yè),一般具有較扎實(shí)的機(jī)械專業(yè)的基礎(chǔ),在“機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械制造”領(lǐng)域具備一定的專業(yè)知識(shí),但是電子方面的基礎(chǔ)知識(shí)卻比較薄弱,許多研究生連常識(shí)性的電子知識(shí)都不具備,甚至對(duì)“測(cè)量”、“控制”領(lǐng)域一無所知。因此需對(duì)其在電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、機(jī)電系統(tǒng)集成技術(shù)等方面進(jìn)行專業(yè)培養(yǎng)。由機(jī)械電子系統(tǒng)的構(gòu)成要素可見,機(jī)械電子工程技術(shù)一般包括六大共性關(guān)鍵技術(shù):機(jī)械技術(shù)、傳感檢測(cè)技術(shù)、計(jì)算機(jī)與信息技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、伺服傳動(dòng)技術(shù)、系統(tǒng)集成技術(shù)。如圖1所示。因此,機(jī)械電子工程的教學(xué)將以機(jī)械電子工程的原理與系統(tǒng)設(shè)計(jì)為主線,在上述各關(guān)鍵技術(shù)為主要模塊深入展開,而在每一關(guān)鍵技術(shù)中,又分別設(shè)置三個(gè)層次的教學(xué)內(nèi)容:基礎(chǔ)要求模塊、較高要求模塊、高要求模塊,形成“一縱三橫”的模塊化結(jié)構(gòu)。模塊化教學(xué)設(shè)計(jì)很好地實(shí)現(xiàn)了引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)自身?xiàng)l件及科研需要有針對(duì)性地選擇要學(xué)習(xí)的內(nèi)容,做到因需施教,因材施教。
2“一縱三橫”的模塊化教學(xué)
“一縱”是指按機(jī)械電子工程原理與系統(tǒng)設(shè)計(jì)為主線的縱向結(jié)構(gòu),具體包括:傳感檢測(cè)技術(shù)模塊、計(jì)算機(jī)與信息技術(shù)模塊、自動(dòng)控制技術(shù)模塊、伺服傳動(dòng)技術(shù)模塊、系統(tǒng)集成技術(shù)模塊?!叭龣M”是指在每個(gè)技術(shù)模塊中又細(xì)分為三個(gè)層次的教學(xué)內(nèi)容:基礎(chǔ)要求模塊、較高要求模塊、高要求模塊。具體內(nèi)容如下:傳感檢測(cè)技術(shù)模塊:基礎(chǔ)要求模塊包括傳感與測(cè)試技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)(傳感器的基本構(gòu)成、傳感器的靜態(tài)數(shù)學(xué)模型及其靜態(tài)特性指標(biāo)、傳感器的選用),機(jī)電系統(tǒng)最常用的位移檢測(cè)(光柵傳感器、絕對(duì)碼編碼器、增量碼編碼器),力學(xué)量檢測(cè)(應(yīng)變式多維測(cè)力彈性體、扭矩傳感器等),視覺檢測(cè)(線陣CCD和面陣CCD的基本原理)。較高要求模塊包括雙目視覺檢測(cè)的基本原理及標(biāo)定,觸覺傳感器(指端應(yīng)變式觸覺傳感器、多功能觸覺傳感器)。高要求模塊包括機(jī)電測(cè)試新技術(shù),現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng),虛擬儀器技術(shù),多傳感器數(shù)據(jù)融合等。計(jì)算機(jī)與信息技術(shù)模塊:基礎(chǔ)要求模塊包括計(jì)算機(jī)控制技術(shù)基礎(chǔ),計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的組成、分類,及常用控制器(工控機(jī)、PLC、單片機(jī)),軟件方面要求測(cè)量數(shù)據(jù)的預(yù)處理,數(shù)字濾波,線性化處理,標(biāo)度變換。較高要求模塊包括PLC、單片機(jī)的應(yīng)用高級(jí)技巧。高要求模塊包括PMAC原理及應(yīng)用,基于DSP的運(yùn)動(dòng)控制及DSP運(yùn)動(dòng)控制卡。自動(dòng)控制技術(shù)模塊:基礎(chǔ)要求模塊包括PID控制算法的基本原理,標(biāo)準(zhǔn)PID算法的改進(jìn),數(shù)字PID參數(shù)的選擇。較高要求模塊包括模糊控制,模糊控制的定義及特點(diǎn),模糊控制系統(tǒng)的組成,模糊控制系統(tǒng)的基本原理,應(yīng)用模糊控制算法解決實(shí)際問題。高要求模塊包括其它先進(jìn)控制方法,如智能控制、自適應(yīng)控制、模型預(yù)測(cè)控制、神經(jīng)控制等。伺服傳動(dòng)技術(shù)模塊:主要講解直流電動(dòng)機(jī)、交流電動(dòng)機(jī)、步進(jìn)電機(jī)及其控制?;A(chǔ)要求模塊講解三種電機(jī)的基本原理、機(jī)械特性及最常用的控制方法。較高要求模塊講解更深一層次的原理,如直流電機(jī)的電樞電動(dòng)勢(shì)、電磁轉(zhuǎn)矩,交流電機(jī)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)和定轉(zhuǎn)子的電路分析,變頻控制的原理及實(shí)現(xiàn)方法,步進(jìn)電機(jī)的磁阻最小原理等。高要求模塊講解三種電機(jī)的先進(jìn)控制技術(shù),如直流電機(jī)的雙閉環(huán)控制、交流電機(jī)的矢量控制等。系統(tǒng)集成技術(shù)模塊:基礎(chǔ)要求模塊主講機(jī)電系統(tǒng)各模塊之間的級(jí)聯(lián)設(shè)計(jì),重點(diǎn)講解模塊之間的電氣性能的相互匹配、信號(hào)耦合、時(shí)序配合、電平轉(zhuǎn)換接口。較高要求模塊主講機(jī)電系統(tǒng)的電磁兼容技術(shù),重點(diǎn)講解接地技術(shù)、屏蔽技術(shù)、共模干擾的抑制、差模干擾的抑制、供電系統(tǒng)抗干擾、印刷電路板的抗干擾等。高要求模塊重點(diǎn)講解軟件抗干擾技術(shù),如軟件冗余技術(shù)、軟件陷阱技術(shù)、“看門狗”技術(shù)等。
3以案例為載體,推進(jìn)模塊化教學(xué)設(shè)計(jì)
針對(duì)上述的模塊化教學(xué)內(nèi)容,設(shè)計(jì)了針對(duì)不同教學(xué)內(nèi)容相應(yīng)的數(shù)字化資源,建設(shè)了課程網(wǎng)站,開發(fā)了多媒體課件,設(shè)計(jì)了多個(gè)教學(xué)案例。在典型的機(jī)電一體化的應(yīng)用領(lǐng)域,將“加工中心”、“工業(yè)機(jī)器人”、“自動(dòng)導(dǎo)引車”、“汽車防抱死剎車系統(tǒng)”制作了教學(xué)案例,并對(duì)一些復(fù)雜系統(tǒng)進(jìn)行了分解設(shè)計(jì)。采用單片機(jī)進(jìn)行直流電機(jī)控制、采用PLC對(duì)交流電機(jī)進(jìn)行變頻控制,基于MATLAB的模糊控制仿真等案例模塊在教學(xué)中起到了很好的效果。通過這些案例,是將機(jī)械電子工程領(lǐng)域的科研成果及前沿技術(shù)引入教學(xué),最大程度地吸引了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,激發(fā)了研究生的學(xué)習(xí)動(dòng)力。
4結(jié)語(yǔ)