机电一体化绪论

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1、 淮南联合大学机电系淮南联合大学机电系 制作：陈其祥制作：陈其祥机电一体化机电一体化绪论绪论第一章第一章 概述概述1.1 1.1 机电一体化概念机电一体化概念1.2 1.2 机电一体化系统组成机电一体化系统组成1.3 1.3 功能部件关系及作用功能部件关系及作用1.4 1.4 机电一体化技术特点机电一体化技术特点1.5 1.5 地位与作用地位与作用主要内容主要内容1.1. 软硬件有机协调集成软硬件有机协调集成、控制实现特定功能的系统工程技术；控制实现特定功能的系统工程技术；2.2. 表现为微电子主导，高科技支持下的机电一体化系统或机电表现为微电子主导，高科技支持下的机电一体化系统或机电一体化产

2、品；一体化产品；3.3.综合机械技术、微电子技术、传感测试技术、自控技术、电综合机械技术、微电子技术、传感测试技术、自控技术、电力电子技术、接口技术等学科技术的一门群体技术；力电子技术、接口技术等学科技术的一门群体技术；4.4. 典型的机电一体化产品：数控机床典型的机电一体化产品：数控机床1.11.1机电一体化概念机电一体化概念1.2 1.2 机电一体化系统组成机电一体化系统组成1.机械本体：机身框架，运动部件传动部件等； 2.动力部分：提供系统所需的能量和动力； 3.测试传感部分：状态检测提供控制依据； 4.执行机构：电信号机械运动转换，（电动，电液等） 5.驱动部分：驱动执行机构完成规定操

3、作； 6.控制单元：根据命令和状态，执行信息加工，输出控制信 号，（工控机，单片机，PLC，继电器，数字电路等） 7.接口部分：控制部件和外设间的连接界面和桥梁，功能为 （1）信号变换 （2）放大 （3）传递 操作操作面板面板 PLC计算计算机数机数控装控装置置输入输入输出输出装置装置主轴伺服单元主轴伺服单元主轴驱动装置主轴驱动装置机床机床I/O电路和机床电器装置电路和机床电器装置进给伺服单元进给伺服单元进给驱动装置进给驱动装置 检测装置检测装置辅助控制机构辅助控制机构主体运动机构主体运动机构进给传动机构进给传动机构 机床机床第一章第一章 机电一体化技术概论机电一体化技术概论（系统组成例）（系

4、统组成例） 数控机床的机械本体数控机床的机械本体-主运动部件、进给运动部件（工作台、拖板以及相应的传动机构）-支承件（立柱、床身等）-特殊装置（刀具自动交换系统、工件自动交换系统）-辅助装置（如排屑装置等）第一章第一章 机电一体化技术概论机电一体化技术概论 （机械本体例）（机械本体例） 数控车床外观图数控车床外观图金属切削数控机床金属切削数控机床- -数控车床数控车床数控铣床外观图数控铣床外观图数控铣床数控铣床立式加工中心立式加工中心金属切削数控机床金属切削数控机床- -数控加工中心数控加工中心 车削中心（车削中心（Turning Machining CenterTurning Machini

5、ng Center） 车削中心适用回转体零件的加工。车削中心适用回转体零件的加工。可以对回转体工件的可以对回转体工件的大部分表面进行一次性加工，配合大部分表面进行一次性加工，配合C C轴功能可完成更多功能轴功能可完成更多功能 柔性制造单元柔性制造单元 柔性制造系统柔性制造系统 金属切削数控机床金属切削数控机床- -数控加工中心数控加工中心第一章第一章 机电一体化技术概论机电一体化技术概论 （机械本体例）（机械本体例）SONYSONY柔性装配系统柔性装配系统 数控铣削加工数控铣削加工（移动电话外壳注塑模加工）（移动电话外壳注塑模加工） 数控车床加工复杂表面数控车床加工复杂表面轴类零件轴类零件数控

6、车削加工数控车削加工数控装置在数控机床中的位置数控装置在数控机床中的位置主轴伺服单元数 控装置输出设备PLC进给伺服单元主 轴电机进 给电机位 置检测机床本体接口电路操作面板输入设备 早期的数控系统，它的输入、运算、插补、控制功能均由电子管、晶体管、中小规模集成电路组成的逻辑电路实现。不同的数控机床需要设计专门的逻辑电路，可靠性差，功能和灵活性差。 小型机的采用，世界上第一台CNC系统于1970年问世，1974年美日等国便研究出了以微处理器为核心的数控系统，之后相继8位、16位、后16位、32位、64位CNC被应用。CNC具有体积小、结构紧凑、功能丰富、可靠性好等优点。数控装置的硬件结构数控装

7、置的硬件结构 在一块半导体芯片上集成了在一块半导体芯片上集成了CPU, CPU, 存储器以及输入存储器以及输入/ /输出接口电路输出接口电路，这样的芯片习惯上程为单片微型计算机（，这样的芯片习惯上程为单片微型计算机（single chip single chip microcomputer,SCMmicrocomputer,SCM）单片机的典型结构如图：单片机的典型结构如图：系统时钟ROMCPU定时计数器串行I/O并行I/ORAMRESETINT电源 例：由单片机组成的数控装置主轴电机主轴电机进给进给伺服电机伺服电机电子手轮电子手轮I/OI/O模块模块机床控制面板机床控制面板CNCCNC键盘键

8、盘驱动系统驱动系统 CNCCNC系统组成简介系统组成简介第一章第一章 机电一体化技术概论机电一体化技术概论 （控制单元例）（控制单元例）系统控制面板系统控制面板第一章第一章 机电一体化技术概论机电一体化技术概论 （控制单元例操作面板（控制单元例操作面板 人机交互）人机交互）EPROMEEPROMRAM通讯接口主轴控制单元输入输出接口CPUCRT显示器液晶显示器接口PLC接口MDI接口位置控制单元纸带阅读机接口第一章第一章 机电一体化技术概论机电一体化技术概论 （控制单元例）（控制单元例）数控装置数控装置系统软件系统软件管理软件管理软件控制软件控制软件输入输出管理输入输出管理显示控制管理显示控制

9、管理故障诊断管理故障诊断管理译码控制译码控制刀补计算控制刀补计算控制插补计算控制插补计算控制速度控制速度控制位置控制位置控制第一章第一章 机电一体化技术概论机电一体化技术概论 （控制单元例）（控制单元例）检测装置检测装置检测装置概述检测装置概述 检测装置是机电一体化系统的重要组成部分。在闭环、半闭环控制检测装置是机电一体化系统的重要组成部分。在闭环、半闭环控制系统中，它的主要作用是检测外部状态，并发出反馈信号，构成闭环或系统中，它的主要作用是检测外部状态，并发出反馈信号，构成闭环或半闭环控制。半闭环控制。 对检测装置的要求如下：对检测装置的要求如下：（1 1） 工作可靠，抗干扰能力强；工作可靠

10、，抗干扰能力强；（2 2） 满足精度和速度的要求；满足精度和速度的要求；（3 3）易于安装，维护方便，适应工作环境；）易于安装，维护方便，适应工作环境； 成本低。成本低。 光栅光栅 结构和分类结构和分类 根据光线在光栅中是透射还是反射分为透射光栅和反射光栅，透射光栅分根据光线在光栅中是透射还是反射分为透射光栅和反射光栅，透射光栅分辨率较反射光栅高，其检测精度可达辨率较反射光栅高，其检测精度可达1m1m以上。以上。 从形状上看，又可分为圆光栅和直线光栅。圆光栅用于测量转角位移，直从形状上看，又可分为圆光栅和直线光栅。圆光栅用于测量转角位移，直线光栅用于检测直线位移。两者工作原理基本相似，本节着重