马传奇
（阜阳职业技术学院 2360031）
摘要：在科学技术的助推下，机电一体化技术逐渐呈现出了新的发展趋势，在国民经济建设中发挥了重要作用。本文阐述了机电一体化装置的含义，结合机电技术的实际发展情况，对机电一体化精准定位装置电控部分的选型设计进行了探讨。
关键词：机电一体化；定位装置；控制系统
一、机电一体化的发展趋势
机电一体化的主要发展趋势可以分为模块化、智能化、网络化、系统化、绿色化、光机电一体化7个部分，本文简述智能化及光机电一体化如下：
1.1智能化
把机器人与数控机床作为代表的智能化是二十一世纪机电融入技术发展的一个重要目标。越来越多的人关注于机电一体化在人工智能方面的专研。随着模糊小波理论、数控、神经网络、混沌与分离还有灰色理论等人工智能技术的进步和发展，开展了机电一体化技术的传播。目前，机电一体化产品不会也没必要具有和人有相同的只能，但机电一体化产品却有可能也有必要具有人的低级智能。
1.2光机电一体化
组成机电一体化系统的部件有能源系统、传感系统、机械结构和信息处理系统等。在机电一体化系统中引进光学技术，可以把光学技术优点用于其能源系统、传感系统和信息处理系统中，实现由机电一体化向光机电一体化的改进转变。
二、机电一体化装置概述
机电一体化装置是一个较为复杂的系统，具有检测、动力及控制等多种功能。在实际的工作中，机电一体化的装置系统起到了动力与运动之间的转换和传递作用。动力功能会向整个机电系统提供充足的动力，这种动力能量应该与动力、运动之间的传递与转换相互匹配，进而推动整个机电系统的正常运转。机电一体化装置的主要目的是对系统内、外部的信息进行加工处理，进而维持系统的正常运转。机械、信息检测控制及驱动单元等部分共同组成了机电一体化装置系统，其具体构成如图1所示。
三、机电一体化定位装置结构
一般情况下，机电一体化定位装置由于工作的性质与作用的不同，会有很多种类，主要有一维、二维及多维运动等，无论何种形式的定位装置，都是以一线运动为基础，并进行复合处理而成。在新时期，对机电一体化定位装置的设计提出了更高的要求，为了进行大行程运行与高度精确运动，一维大行程运动的控制技术是关键。
3.1联轴器设计
在定位装置中，联轴器主要起到了轴与轴的连接作用，并且可以对其进行分离处理，对力进行传递和中断控制。联轴器具有很多种类，如果按照行政来划分，主要可以分成挠性联轴器和刚性联轴器。其中，挠性联轴器在结构上具有特殊性，而且功能也比较齐全。多种联轴器主要具有如下几方面的作用：①联轴器能够起到一定的补偿作用。由于多种零部件在生产或者安装的过程中，很容易使两个轴之间出现轴向、径向及角位移，而联轴器的应用可以防止轴端产生较大的额外载荷。②改变改变轴系的共振转速，例如，如果冲击吸收功相同时，以扭矩为基准的扭转角越大，冲击扭矩则会越小，共振转速则会越低。同时，联轴器惯性矩的存在也会对轴的转速造成影响。③联轴器可以缓和轴上扭转冲击，并减轻轴的扭转振动。
联轴器在精确传动中也发挥了重要作用，作为基础性的部件，对定位精确度产生了重要影响。原动部分与传动部分等共同组成了机械部分，每种零件也有多种类型，而且优缺点各异。总之，需高度重视联轴器的设计，提高其设计的合理性。
3.2设计总装配图
在机电一体化的定位装置中，不能忽略了总装配图的重要性。总装配图的工作原理是：电机通电以后会产生转动，在联轴器作用下，可以促使丝杠副旋转，进而带动整个工作台的运动，并通过对伺服电机的控制，最终实现精确定位。总装配图的结构如图2所示。
四、电控部分的选型设计
伺服电机、步进电机和直流电机等都是当前使用频率较高的电控设备，而且都具有其明显的优势。下面主要对步进电机及其他重要系统控制进行详细分析。
4.1步进电机设计与选型
步进电机具有多种优势，其结构较为简单、维修方便，因而对其控制较为容易，同时性价比比较高。近些年来，计算机网络技术得到了较快发展，提高了步进电机的性能，驱动控制作用较大，除了功率放大电路以外，在相关软件的支持下，其他功效都可以实现。由于步进电机具有较高的使用价值，因而在有关领域中得到了广泛应用。为了进一步提高步进电机的应用价值，在其设计过程中要投人更多的精力。在设计时，要保证最大静力矩能够满足进给传动系统的空载快速启动力矩要求，步进电机的步距角要满足进给传动系统脉冲当量的要求，步进电机的启动矩频特性和工作矩频率特性必须满足进给传动系统对工作运行力矩与运行频率、启动力矩与启动频率的要求。在项目研究中，要尽量选取结构较为紧凑、小步矩角及可靠性强步进电机，并要优化机磁路设计，进而减少磁损，并确保不会占用过多空间，不会被电机的堵转所影响，振动小，使用寿命比较长。
4.2触摸屏设计与选型
人机界面是一类具有直观性的操作单元，想要完成特定条件下的任务，仅仅需要PC通过人工手指触摸画面图形对象即可。触摸屏主要是人员的行为与机器行为达到统一，在此基础上，使操作系统的操作更为简单、自然与直接。由于数据信息不断发生变化，因而需要操作或者监控系统的用户通过手指触摸画面图像的上的按钮、文本框及图元等信息进行处理。触摸屏具有多种优势，不仅能够节省空间，同时还具有坚固耐用等优点。在一般条件下，可以选用MT4414T型号的触摸屏。由于该触摸屏的画面较为细腻与逼真，具有加高的分辨率，因而可以为高效工作提供保障。
4.3光纤传感器的选型
待测量对光纤内传输光波参量进行调制，进而得到了调制信号。该信号经过光纤能传输到光探测器进行解调，从而获取待测量值，这是光纤传感器的工作原理。光纤传感器和传统类型的传感器有所不同，它是把需要被测量的信号转换成光信号，对检测光强度变化进行分析，进而完成被测量的测量。现阶段，光纤传感器的应用频率越来越高，并且与工业生产息息相关。在本设计研究中，需要把光纤安装在运动机构所在的平面内，从而能够准确地检测执行机构的位置，从而对电机的进给进行控制。
结语
在信息技术快速发展的背景下，机电一体化技术越来越受到广泛关注。由于机电一体化定位装置及其控制系统具有多种优势，功能较为强大，应用频率也在逐渐提高。我们需要对控制系统进行深入研究，使系统设计得到优化，从而使机电一体化定位装置发挥出更大的价值。
参考文献：
[1]余仕彪.机电一体化精确定位装置及其控制系统的研究［D］.上海：上海海洋大学，2013.
[2]徐章锁.基于虚拟原型的机电一体化建模与仿真技术研究[D].西安电子科技大学，2013.
[3]张翠霞.某机电一体化执行元件控制及特性分析［D］.南京：南京理工大学，2012.
作者简介：
马传奇（1986.4-），男，安徽阜阳人，中南民族大学自动化学士，助教，单位：阜阳职业技术学院，研究方向：机电一体化。
论文作者:马传奇
论文发表刊物:《电力设备》第02期供稿
论文发表时间:2015/9/21
标签：联轴器论文; 机电一体化论文; 装置论文; 系统论文; 步进电机论文; 光纤论文; 触摸屏论文; 《电力设备》第02期供稿论文;