微电子工程论文
现代科学技术的发展极大地促进了不同学科的相互渗透和渗透，引起了工程领域的技术变革和反作用。在机械工程领域，由于微电子和计算机技术的快速发展及其对机械工业的渗透，机械工业的技术结构、产品组织、功能与构成、消费方式和管理体制都发生了很大的变化，工业消费进入了以“机械电气化”为特征的发展阶段。
一、机电一体化的核心技术
机电一体化包括软件和硬件技术。硬件由机械本体、传感器、信息处理单元和驱动单元组成。因此，为了加速机电一体化的发展，我们必须从以下几个方面着手:
(一)机械本体技术
机械本体必须从提高性能、降低质量、提高精度等几个方面来考虑。现代机械产品一般以钢铁材料为基础。为了减轻质量，不仅要改进结构，还要考虑非金属复合材料的应用。只要减少机械体的重量，就有可能完成驱动系统的小型化，从而改善控制中的快速响应特性，减少能量消耗并提高效率。
(2)传感技术
传感器的问题集中在提高可靠性、灵活性和准确性上，这与抗干扰直接相关。为了防止电干扰，有使用光纤电缆传感器的趋势。对于外部信息传感器，目前主要发展非接触式检测技术。
(3)信息处理技术
机电一体化与微电子学的显著进步和信息处理设备(特别是微型计算机)的改进和应用密切相关。为了进一步发展机电一体化，需要提高信息处理设备的可靠性，包括模数转换设备的可靠性和分时处理输入输出的可靠性，以提高处理速度，处理抗干扰和标准化问题。
(4)驾驶技术
电机作为一种驱动机构已经得到了广泛的应用，但是在快速响应和效率方面还存在一些问题。目前，内置编码器的电机和带有特殊控制元件-传感器-电机的伺服驱动单元正在积极开发中。
(5)接口技术
为了停止与计算机的通信，有必要规范数据传输的格式。使用相同的接口规范不仅有利于信息传输和维护，而且可以简化设计。目前，技术人员正在努力开发低成本、高速串行接口，以应对非接触式信号电缆、大容量、光纤和光耦合器的小型化和标准化问题。
㈥软件技术
软件和硬件必须和谐发展，有所区别。为了降低软件开发成本，提高消耗和维护效率，应逐步实施软件标准化，包括程序标准化、程序模块化、软件程序固化和软件工程化。
二、机电一体化技术的主要应用领域
(1)数控机床
经过40年的发展，数控机床和相应的数控技术在结构、功能、操作和控制精度等方面都取得了长足的进步。详情如下:
1，总线型，模块化紧凑结构，即多CPU多主总线架构。
2.开放式设计，即硬件架构和功能模块层次分明，兼容并符合接口规范，可以最大限度地提高用户的利用效率。
3.WOP技术与智能。该系统可提供面向车间的编程技术，完成二维和三维加工过程的动态仿真，并引入在线诊断和模糊控制等智能机制。
4.海量存储的应用和软件的模块化设计不仅丰富了数控系统的功能，而且增强了数控系统的控制功能。
5、能完成多工序、多通道控制，即一台机床能同时完成多个独立的加工任务或控制多台及多台机床，并将刀具破损检测、物料搬运、机械手等控制集成到系统中。
6.系统的多级网络功能增强了系统组合和复杂加工系统的能力。
7.以单板和单片机为控制机，加上专用芯片和模板，组成一个紧凑的数控装置。
(2)计算机集成制造系统(CIMS)
CIMS的完成不是现有分散系统的简单组合，而是一个全局动态最优综合。它突破了原有部门之间的界限，以制造为基础控制“物流”和“信息流”，完成了运营决策、产品开发、消费准备、消费实验、消费运营管理的有机分离。企业整合的进步可以更好地优化各种消费要素的配置，更大程度地发挥各种消费要素的潜力。
(3)柔性制造系统
柔性制造系统是一种计算机化的制造系统，主要由计算机、数控机床、机器人、托盘、自动搬运小车和自动化仓库组成。它可以根据装配部门的要求，对其范围内的任意工件进行随机、定时、定量消耗，特别适用于种类繁多、中小批量、设计变更频繁的离散零件的批量消耗。
(4)工业机器人
1代机器人也叫教学复制机器人。他们只能按照教导停止自己的重复动作，对工作环境和工作对象的变化缺乏适应性和敏感性。第二代机器人配备了各种先进的传感元件，可以获取工作环境和操作对象的简单信息。经过计算机处理分析，可以做出一定的判断，停止对动作的反应控制，表现出低级智能，已经开始应用。第三代机器人，即智能机器人，具有多种感官功能，可以停止复杂的逻辑思维、判断和决策，在工作环境中独立行动，与第五代计算机关系密切。
三、机电一体化技术的发展前景
从国内外机电一体化的现状和发展高新技术的意图来看，机电一体化将向以下方向发展:
(一)智能化
智能化是机电一体化与传统机械自动化的主要区别之一，也是21世纪机电一体化的发展方向。近年来，处理器速度的进步、微型计算机的高性能和传感器系统的集成化、智能化为嵌入智能控制算法创造了条件，有力地推动了机电一体化产品向智能化方向发展。智能机电一体化产品可以模仿人类的智能，具有一定水平的判别推理、逻辑思维和独立决策能力，从而替代制造工程中人的局部脑力劳动。
(2)系统化
系统化的特点之一是系统架构进一步采用开放、形式化的总线架构。系统可灵敏配置，停止任意切割组合，同时实现多子系统协调控制和综合管理。第二个性能特点是通信功能大大增强。除了RS232等常见的通信方式外，一些满足远程和多系统通信组网需求的网络也逐渐被采用。未来机电一体化会越来越重视产品与人的关系。如何赋予机电一体化产品以人类的智能、情感和人性变得越来越重要。机电一体化产品还可以根据某些生物的优良结构来研究一种新的生物类型，使其向生物系统化方向发展。
(3)小型化
微机电一体化系统是机电一体化的一个新的发展方向，它高度融合了微机械技术、微电子技术和软件技术。从国外来看，MEMS的几何尺寸一般小于1cm3，正在向微米、纳米方向发展。微电子机械集成系统具有体积小、能耗低、动作灵敏等特点。，可以进入普通机械无法进入且容易停止精密作业的空间，因此在生物医学、航空航天、信息技术、工农业乃至国防等领域具有广阔的应用前景。目前，通过在半导体器件的制造过程中使用蚀刻技术，已经在实验室中制造出亚微米机械部件。
模块化
模块化也是机电一体化产品的发展趋势，是一项重要而艰巨的工程。由于机电一体化产品和消费者种类繁多，研发具有标准化机械接口、电气接口、电源接口和信息接口的机电一体化产品单元是一件复杂而重要的事情。它需要制定一系列规范，以方便组件和单元的匹配和接口。消费机电一体化产品的企业可以利用标准化的单位快速开发新产品，同时还可以不时扩大消费范围。
(5)联网
网络技术的飞速发展对机电一体化产生了严重的冲击，使其向网络化方向发展。机电一体化产品种类繁多，面对网络的方式也各不相同。由于网络的完善，基于网络的各种远程控制和监控技术方兴未艾，远程控制终端设备本身就是机电一体化产品。
(6)
)绿化
工业的繁荣使人们物质丰富，生活温馨，但也减少了资源，严重污染了生态环境，绿色产品应运而生。绿色化是大势所趋，其目的是使产品从设计、制造、包装、运输、应用到报废处理的整个生命周期内，对生态环境没有或很少危害，资源利用率极高。机电一体化产品的绿色化主要是指使用时不污染生态环境，报废时可以回收利用。绿色制造业是现代制造业的可持续发展形式。
综上所述，机电一体化技术是众多科学技术的结晶，是社会消费发展到一定阶段的必然要求。它推动了机械工业的战略创新，使传统的机械设计方法和设计理念发生了革命性的变化。大力发展新一代机电一体化产品，不仅是改造传统机械设备的要求，也是推动机械产品升级换代和开拓新领域，发展和振兴机械工业的目标。
参考资料:
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