机电一体化的关键技术篇1
关键词：贴片机表面贴装技术机电一体化
中图分类号：G71文献标识码：A文章编号：1672-3791（2015）03（b）-0087-01
我国作为电子加工行业的第一大国，表面贴装技术的先进与否直接影响着生产的效率与质量。而贴片机是SMT中最关键、最复杂的集光/机/电一体化的设备，一般情况下表面贴装设备占整条SMT生产线总投资额的60%以上，生产线的效率与质量主要取决于设备的快与慢，好与坏。目前，我国贴片机的生产技术正在逐步与国际先进水平接轨。关键技术主要包括：机械运动技术、工控机与信息处理技术、视觉检测与传感技术、自动化控制技术等。
1机械运动技术
在SMT生产工作中，因为贴片机高速运动，以及被抓放的元器件尺寸微小，所以主要执行部件要求微型化和高速化。贴片机对机械运动部分的要求有以下几点：（1）微型、精密化、高精度机械零件设计制造与装配技术；（2）运动机械快速响应、低损耗、高效、精密定位机构复合传动技术；（3）高精度、智能化高速度贴片头技术，贴装头是贴片机的执行机构。为了使贴片机运行稳定并达到精度要求，贴片机通常采用滚珠丝杠副传动。依据贴片机的类型导轨可以选择整体式导轨或活动式导轨。新型的SMT设备正从传统的单路印制PCB输送向多路印制PCB的输送结构发展，贴装头在向多吸嘴结构和多吸嘴联动方向发展。
2工控机与信息处理技术
由于伺服控制对工控机系统的实时性要求严格，同时SMT设备需要具备多任务同步处理的能力，如在线编程、多任务界面以及实时工作等。因此，需要为SMT设备建立并行处理的实时多任务控制模型，其运行于实时多任务操作系统上，作为控制SMT的实现平台。信息处理包括信息的存取、交换、运算、判断和决策等，计算机是实现信息处理的主要工具。信息处理技术和计算机应用是促进贴片机发展及机电一体化技术的最活跃因素。贴片机的控制都是由计算机来完成的，一般采取二级计算机控制：每一台贴片机都有自身的一套控制软件，达成对机械结构运动的操控；主控计算机采用软件实现编程和人机接口。随着计算机技术的蓬勃发展，windows操作系统已完全取代了DOS、OS2等平台，这使得贴片机的操作更加可视化、智能化。贴片机的智能水平已得到了巨大提升。
3视觉检测与传感器技术
视觉检测与传感器技术的研究方向是传感器及其信号检测装置，大力展开视觉检测与传感器技术的研究对发展机电一体化技术具有相当重要的意义。因为机器视觉在增强可检测性、提高检测精度等方面的先进性，所以随着机电自动化技术水平的提升，机器视觉在SMT元件、SMT产品质量检测等领域已经得到广泛应用。如今，基本所有高精度贴片机系统中都带有定位用的视觉子系统。利用这些子系统检测目标原始位置信息并进行处理，得到计算机需要的反馈信息，为精密的元件贴装提供准确的数据。视觉检测技术可以对元器件的抓取进行精确定位和校准。因为现在电子元器件对贴装精度的要求越来越高，所以在高精度微电子装备中使用的面向表面贴装技术的新型全视觉技术采用高精度、高速的图像处理与特征抽取方法。此外采取视觉技术还能对贴装IC进行图像识别，用于元器件分类、废料抛除等，提高贴装质量与效率。机器视觉检测技术包含有：（1）面向贴片的高速图像处理技术；（2）机器视觉高速识别技术；（3）照明技术等。一些先进的贴片机的机器视觉采用飞行检测技术实现电子元件的定位修正和缺陷检测。该项技术具有在元件拾取、定位和贴装过程中实时检测与定位的能力，使贴片机在保证精度的条件下，达到提高贴装效率的目的。
贴装设备需要高可靠、高精度机电检测定位技术。为了让贴片机的贴装头各机构能协同工作，贴装头安装着多种多样的传感器，它们宛如贴片机的眼睛一样，时时刻刻监测机器的运行状况，并能高效地调整贴片机的工作状态。传感器使用越多，预示着贴片机的智能化水平越高。应用于贴片机的传感器主要类型有位置传感器、负压传感器以及压力传感器等。（1）位置传感器是为了监测各种运动位置的极限位置；（2）负压传感器监测着负压的变化，当吸嘴吸不到或吸不住元件时，负压数据发生异常，传感器把异常信息反馈到计算机，系统就能及时报警；（3）压力传感器是为了让贴装头将元器件贴装到电路板上的时候可以调节贴装力度，避免力度过大损伤PCB或力度过小贴装不到位。
4自动化控制技术
自动化控制技术范围很广泛，它包括自动控制理论、控制系统设计、系统仿真、现场调试、可靠运行等从理论到实践的整个过程。又因为微型机的广泛应用，自动化控制技术更多地与计算机控制技术参合在一起，已成为机电一体化中相当重要的核心技术。自动化控制技术是整个贴装设备的核心。以贴片机为例，由于元器件的贴装速度受到PCB尺寸、所用元器件和送料器（feeder）类型等的影响，因以选择控制技术时应该综合考虑到各种因素，并且优化贴装头的运动顺序与路径等，使其在整个电路板的总行程时间最短，以达到最高效目的。由于贴片机对时间的严格要求以及IC引脚间距的细小化，PCB上IC的定位在高速的运动条件下（如直线速度最高达100km/h，加速度最达5～6g），定位精度需保持在0.1mm之内，与其同时元器件的贴装力度也需要严格控制，因此要达到速度、加速度、振动、冲击和贴装力度等指标要求，贴片机需要建立以实现高精度、高效减振和高速为目标的运动控制模型和制定智能控制策略。
5结语
该文通过对当今贴片机的分析，概括出其中的几个关键技术，并提出了对贴片机技术的研究方向的看法。希望通过开展贴片机关键技术的开发和研究，可以为贴片机开发理论的完善和发展提供基础积累，为我国电子设备研制的发展提供技术支持与依据。
参考文献
[1]南京熊猫电子集团张文典.研制国产贴片机时不我待[N].中国电子报，2005.
机电一体化的关键技术篇2
一、机电一体化的核心技术
1.机械技术
是机电一体化的基础，机械技术的着眼点在于如何与机电一体化技术相适应，利用其高、新技术来更新概念，实现结构上、材料上、性能上变更，满足减小重量、缩小体积、提高精度、提高刚度及改善性能要求。
2.计算机与信息技术
其中信息交换、存取、运算、判断与决策、人工智能技术、专家系统技术、神经网络技术均属于计算机信息处理技术。
3.系统技术
即以整体概念组织应用各种相关技术，从全局角度和系统目标出发，将总体分解成相互关联的若干功能单元，接口技术是系统技术中一个重要方面，是实现系统各部分有机连接的保证。
4.自动控制技术
其范围很广，在控制理论指导下，进行系统设计，设计后的系统仿真，现场调试，控制技术包括如高精度定位控制、速度控制、自适应控制、自诊断校正、补偿、再现、检索等。
5.传感检测技术
是系统的感受器官，是实现自动控制、自动调节的关键环节。其功能越强，系统的自动化程序就越高。
6.伺服传动技术
包括电动、气动、液压等各种类型的传动装置，伺服系统是实现电信号到机械动作的转换装置与部件、对系统的动态性能、控制质量和功能有决定性的影响。
二、机电一体化的发展进程
1.数控机床问世
自从1952年美国第1台数控铣床问世至今已50个年头。我国数控机床制造业在80年代曾有过高速发展阶段，尤其是在1999年后，国家向国防工业及关键民用工业部门投入大量技改资金，使数控设备制造市场一派繁荣。
2.微电子技术的发展
我国的集成电路产业起步于1965年，经过30多年发展，已初步形成包括设计、制造、包装业共同发展的产业结构。
3.可编程序控制器（PLC）的应用于工业
在保留PLC功能的前提下，采用面向现场总线网络的体系结构，采用开放的通信接口，如以太网、高速串口；采用各种相关的国际工业标准和一系列的事实上的标准；从而使PLC和DCS这些原来处于不同硬件平台的系统，正随着计算技术、通信技术和编程技术的发展，趋向于建立同一硬件平台，运用同一个操作系统、同一个编程系统，执行不同的DCS和PLC功能。这就是真正意义上的EIC三电一体化。
4.激光技术、模糊技术、信息技术等新技术的出现
以激光技术为首的光电子技术是未来信息技术发展的关键技术，它集中了固体物理、波导光学、材料科学、微细加工和半导体科学技术的科研成就，成为电子技术与光子技术自然结合与扩展、具有强烈应用背景的新兴交叉学科，对于国家经济、科技和国防都具有重要的战略意义。
三、机电一体化向智能化迈进
由于人工智能技术、神经网络技术及光纤技术等领域取得的巨大进步，为机电一体化技术开辟了发展的广阔天地，也为产业化发展提供了坚实的基础。未来机电一体化的主要发展方向有：
1.智能化
是21世纪机电一体化技术发展的一个重要发展方向，是在控制理论的基础上，吸收人工智能、运筹学、计算机科学、模糊数学、心理学、生理学和混沌动力学等新思想、新方法，模拟人类智能，使它具有判断推理、逻辑思维、自主决策等能力，以求得到更高的控制目标。
2.网络化
20世纪90年代，计算机技术等的突出成就是网络技术。机电一体化新产品一旦研制出来，只要其功能独到，质量可靠，很快就会畅销全球。因此，机电一体化产品无疑将朝着网络化方向发展。
3.微型化
兴起于20世纪80年代末，指的是机电一体化向微型机器和微观领域发展的趋势。国外称其为微电子机械系统（MEMS），泛指几何尺寸不超过1立方厘米的机电一体化产品，并向微米、纳米级发展。微机电一体化产品体积小、耗能少、运动灵活，在生物医疗、军事、信息等方面具有不可比拟的优势。
4.绿色化
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，报废后能回收利用。绿色产品在其设计、制造、使用和销毁的生命过程中，符合特定的环境保护和人类健康的要求，对生态环境无害或危害极少，资源利用率极高。设计绿色的机电一体化产品，具有远大的发展前途。
5.系统化
其表现特征之一就是系统体系结构进一步采用开放式和模式化的总线结构。系统可以灵活组态，进行任意剪裁和组合，同时寻求实现多子系统协调控制和综合管理。表现特征之二是通信功能的大大加强，特别是“人格化”发展引人注目，即未来的机电一体化更加注重产品与人的关系。
机电一体化的关键技术篇3
关键词：技术；光机电一体化；系统；嵌入式控制技术；
引言
光机电一体化技术是微电子技术、计算机技术、控制技术、光学技术与机械技术的相互交叉与融合，是诸多高新技术产业和高新技术装备的基础。近几年光机电一体化技术逐步运用到军事和民用机械领域当中，随着社会的发展光机电一体化技术将得到很大程度的推广，渗入到国民经济的各个环节当中。它包括产品和技术两方面：光机电一体化产品是集光学、机械、微电子、自动控制和通信技术于一体的高科技产品，具有很高功能和附加值；光机电一体化技术是指其技术原理和使光机电一体化产品得以实现，使用和发展的技术。
光机电一体化技术是由光学，光电子学，电子信息和机械制造及其他相关技术交叉与融合构成的综合性高新技术是诸多高新技术产业和高新技术装备的基础。它丰富和拓宽了光机电一体化技术的内涵和外延。
1嵌入式光机电一体化设备的控制系统设计
1.1系统的总体设思路
本文所设计的系统是将嵌入式控制技术与机电一体化技术进行有机融合，以嵌入式控制器和数字信号处理器作为系统的核心，在输入/输出通道上采用目前最为先进的模块化设计，使用少量的CPU口线资源即可方便地队通道进行扩展。在电路板上实现传感器阵列检测、功率驱动、模拟信号采集、数据处理等功能，由此能够确保系统在现场干扰较强的情况下稳定、可靠运行。该系统不仅能够实现机电一体化设备中传感器检测和电动执行器的控制，而且还能实现模拟数据的高速采集与处理。
1.2硬件设计
该系统中共有两块核心芯片，它们是系统功能得以实现的关键，其中一块为控制处理芯片，另一块是数字信号处理芯片。为了进一步提升系统的整体性能，采用了APM+DSP的处理核心结构，这是目前应用较为广泛的一种嵌入式系统结构，APM处理器最为显著的特点是运算能力强，并且基于APM的电路设计较为齐全，各种单元几乎全都涵盖，如SPI、IIC、UART、PWM、定时器等等，从而使其更加适合用于机电设备的控制；DSP在系统当中的主要任务是对大量的数字信号进行快速处理。下面重点对各个单元的功能进行分析。
（1）传感器阵列输入单元。在本系统中，采用了阵列输入方式，对输入传感器进行扫描，以此来完成信号的同步检测，不仅能够实现对光电和开关点传感器的状态及变位检测，而且还能实现事件计数。该单元采用了多路选择器作为缓冲电路，这样设计不但有效节省了CPU的口线，又便于扩展，想要对输入进行增减时，只需要对多路选择器进行增减，并不需要对电路进行改动。
（2）控制输出单元。该单元选用带有寻址和锁存功能的输出器件作为扩展，支持最多32路的控制信号输入，它的电路与输入电路极为类似，在此不进行重复介绍。
（3）功率驱动单元。该单元的主要作用是对机电一体化设备当中的大功率器件进行直接驱动，采用了先进的电子电力技术，以功率场效应管作为核心器件，其特点是控制功率较小、反应时间短（可达纳米级），能够对交直流电机、继电器进行控制，不仅如此，还能对电动机进行调速控制。
（4）中控单元。采用APM芯片，由于该芯片具备强大的运算功能，故此其最为适合用于对于机电一体化设备进行实时控制。
（5）数字处理单元。采用DSP芯片其具备高速的数据处理能力，基本能够满足设备的控制要求。
（6）串行接口单元。为适应多种不同人机界面的需要，采用了UART异步串行通信接口，根据一定的通信协议进行数据互传。
1.3软件设计
在本系统的软件设计中，采用了模块化的设计方法，结合机电一体化设备的特点，设计出一下几个模块：
（1）信号输入模块。该模块主要对传感器阵列输入单元进行控制，因系统采用的事可寻址电路，所以每个传感器均能分配到一个确定的地址，并将信号定义为逻辑0和1、上下跳、电平信号、事件脉冲、频率与周期等几种类型。
（2）控制输出模块。该模块与驱动电路相配合能够对直流电机、继电器等不同输出器件进行控制，并且还能实现直流电机的闭环调速。
（3）驱动程序模块。该模块不仅是连接硬件与系统的软件，而且还是实现机电一体化设备功能的基础，，具体包括：伺服机构控制程序、接口驱动程序两个部分。
（4）中断服务程序模块。该模块主要包括以下几个中断：即定时中断、UART中断、SPI中断等等。
（5）设备程序模块。该模块是按照机电一体化设备的实际需求对系统进行组织的专用程序，用户借助这一程序能够实现设备需求，具体包括如下程序：主程序、人机接口程序、专用程序。
由于机电一体化设备的干扰源相对较多，加之干扰比较强烈，故此在以上几个模块中均采用了软件抗干扰措施，即输入与输出抗干扰。
2光机电一体化设备嵌入式控制系统应用中的关键技术
由于大部分光机电设备的运行环境中都存在大量的干扰源，所以控制系统的应用中，抗干扰技术成为不可或缺的关键技术。
2.1抗电机干扰
在光机电一体化设备中，电机对嵌入式控制系统的干扰可分为几种情况进行处理，例如多个电机同时启动需要借助软件进行处理，这样能够有效防止多个电机同时启动对系统造成影响。
2.2抗机械振动干扰
对于光机电一体化设备而言，机械振动是不可避免的问题，最为有效的抗振动方法为延时，具体是指在首次检测到传感器状态发生改变后，延长一段时间，再对其状态进行检查，并最终确认状态信息。
2.3抗ESD干扰
抗ESD干扰最为有效的措施包括屏蔽、加装滤波器、接地等。其中滤波器的应用较为常见，具体而言就是对信号线使用EMI，减少ESD对你处理器主板的干扰，如在信号线上加装铁氧体磁环或是加入RC滤波电路。
机电一体化的关键技术篇4
[关键词]机电a品设计；关键技术；探讨
中图分类号：TH122文献标识码：A文章编号：1009-914X（2017）22-0032-01
机电产品指的是使用机械、电器、电子设备所生产的各类农具机械、电器、电子性能的生产设备和生活用机具。机电产品设计作为一项基础性，是机电产品开发中至关重要的一个环节，机电产品设计的好坏会对机电产品后续的生产过程产生直接的影响，同时也决定机电产品质量好坏。对于机电产品设计的关键技术而言，是机电产品设计得以实现的重要因素，因此，为了能够提高机电产品设计的水平，确保后续生产环节的顺利开展，为机电产品的质量提供保障，很有必要加强对机电产品设计关键技术的探讨。本文先对机电产品设计的一些方法进行简单的介绍，并进一步探讨机电产品设计的关键技术。
一、机电产品设计的方法
1.逆向设计
逆向设计也叫反求设计，是相对正向设计提出来的，一般情况下，在机电产品设计中，它是以正向设计概念所产生的机电产品原始模型或现有机电产品作为依据来进行机电产品的改良。逆向设计是通过直接修改、试验以及分析所产生的问题来获得比较理想的结果；引进或模仿现有的机电产品，研制和生产出新的产品。
2.变形设计
变型设计是关于设计方法和过程的一种分类定义，它是得到一个类似于原设计的机电产品设计所采取的对已有的设计、设计计划进行提取并作出特定的修改一种设计方法。一般来说，变形设计是以适应市场发展的新要求，实现新产品的快速、低成本、高质量的研发与生产为目的，为了达到这一目的会对原设计的基本结构特征和基本原理予以保留，并修改原设计的参数或者调整原设计的局部结构，又或是两者同时进行。
3.改进设计
改进设计也就是再设计，在机电产品设计中，改进设计是对现有的传统的机电产品进行优化、充实和改进的再开发设计。因此，机电产品的改进设计就是在对现有产品考察、分析以及认识的基础上，对现有机电产品的优缺点进行全面的、客观的分析判断。并且分析机电产品过去、现在与未来的使用条件和使用环境。
4.适应性设计
在机电产品设计中，适应性设计就是指在不改变原有机电产品的总的方案原理前提下，更改原有机电产品局部结构，经过这样多次的更改优化后，使得机电产品更能适应人们生活的需求。适应性设计的积累基础是建立在原有的机电产品上的，但其又具有一定的创新性。
5.开发性设计
对于机电产品的开发性设计就是一个全新的设计，它是完全脱离机电产品的参照来开展的，仅凭借抽象的机电产品设计原理和要求，在满足客户在质量和性能方面的要求上所设计出来的机电产品。机电产品要认定属于开发性设计，必须符合工作原理、主体结构以及所实现的功能是首创的条件之一。其过程极为复杂，创新性强，而且对理论和实际经验要求也非常高。
二、机电产品设计的关键技术探讨
1.质量特性提取技术
质量特性提取技术在提取的时候，主要以少数关键与多数次要的原则作为依据。在实际应用该项技术的时候，要结合机电产品质量特性来着重分析机电产品的性能、安全等因素所产生的直接影响，对机电产品出现故障后所造成的后果作出明确，并相应调整和优化制作的过程。该项技术最早在西方发达国家得到应用。上世纪四十年代，美国贝尔公司运用分层次处理方法在全公司范围内对产品的质量特性等进行处理，让产品的重要质量特性的有效管理得到加强，使得产品质量和安全性都得到一定程度的提高。层次分析法是应用该技术的核心所在，该技术属于决策方式的范畴，其具有一种实用的多方案或者多目标的特点。
2.逆向映射技术
对于精度高、较为复杂的机电产品来说，客户在表达和描述对产品的需求的时候，通常都比较不清晰，因此机电产品开发的成功与否关键在于能否准确识别客户需求，并将其映射到复杂机电产品设计中。通过逆向映射技术的这一目标得以有效实现。在实际的情况中，在客户需求的基础上，在各个阶段实施不同映射，将客户需求变成设计阶段的实际的工程技术特点，以达到所设计出来的机电产品能够客户的实际需求。逆向映射技术的具体应用，首先是集理论模型粗略构造，然后再以客户的加工质量要求为标准，运用逆向映射技术将其变成机电产品及功能部件质量特征。通过这样的技术方法来提升机电产品设计科学性，为整个产品设计全过程提品设计及生产发展方向的引导。
3.优化决策技术
复杂的机电产品具有质量多元化的特点，相对于传统方法来说，仅关注质量特性技术，在控制产品质量、性能等方能意义重大。然而建立质量特性方案需要有产品设计方案的基础支持，此时如果能运用优化决策技术辅助最佳产品设计方案的选择，就能事半功倍的效果。该技术的实际应用首先要与实际情况相结合，把综合决策模型构建出来，然后通过相关软件进行定量分析，对各指标的权重进行明确，最后优化和对比各个关键设计方案，从而将定量的决策依据提供到质量工程活动中。
三、总结
总而言之，目前我国机电产品设计的关键技术主要包括质量特性提取技术、逆向映射技术以及优化决策技术等几个方面，加强对这些关键技术的探讨意义重大，能够让机电产品设计得以更好的实现，为产品的投入生产提供保障，以及确保机电产品的质量。随着科学技术的发展与进步，对机电产品设计的关键技术的要求也越来越高，只有不断地加强对机电产品关键技术的研究，才能满足机电产品设计的新需求，跟上时展的脚步，让我国机电产品开发与设计水平达到国际化的发展水平。
参考文献
[1]阮长江.面向机电产品的工业设计知识管理系统研究与实现[D].西北工业大学.2005.
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[3]俞国燕.机电产品的绿色设计技术研究[J].机电产品开发与创新.2007（02）.
机电一体化的关键技术篇5
关键词：机电一体化；接口；分析
中图分类号：F407文献标识码：A
一、机电一体化系统组成
单纯的机械技术只能形成纯机械产品，机械技术与信息技术、微电子技术结合后就能够生产出具有机电一体化特征的多功能机电一体化产品。机电一体化系统由五部分组成，分别是动力源、控制系统、传感器、驱动系统、和执行机构。机电一体化的组成部分都有各自的分层，例如动力源和驱动系统以及传感器组成的驱动反馈层，有控制系统控制整个系统的控制措施，而执行机构则为直行车。机电一体化的系统运行是按照控制层获得命令将信息放大驱动反馈给执行层，执行层执行命令动作后将结果经过驱动层反馈给控制层。机电一体化系统内部之间的信息和能力的交互和传递是通过各种机电接口来实现的，不同的机电接口有不同的用处。接口可以起到连接作用，能够将每个子系统的特性和优点有机地结合起来，达到系统最优化，激发出系统最大潜力，子系统之间的机电接口决定着整个机电一体化系统的性能。因此，机电接口技术在机电一体化中占有举足轻重的地位，需要进行深入的探讨和研究。
二、机电一体化中的接口问题探讨
机电一体化系统可分为机械和微电子系统两大部分，各部分连接须具备一定条件，这个联系条件通常称为接口。各分系统又由各要素（子系统）组成。本文以机电一体化控制系统（微电子系统）为例，将接口分为人机与机电接口两大类。
1机电接口
由于机械系统与微电子系统在性质上有很大差别，两者间的联系须通过机电接口进行调整、匹配、缓冲，因此机电接口起着非常重要的作用：
（1）行电平转换和功率放大。一般微机的I/O芯片都是TTL电平，而控制设备则不一定，因此必须进行电平转换；另外，在大负载时还需要进行功率放大；
（2）抗干扰隔离。为防止干扰信号的串入，可以使用光电耦合器、脉冲变压器或继电器等把微机系统和控制设备在电器上加以隔离；
（3）进行A/D或D/A转换。当被控对象的检测和控制信号为模拟量时，必须在微机系统和被控对象之间设置A/D和D/A转换电路，以保证微机所处理的数字量与被控的模拟量之间的匹配。
1.1模拟信号输入接口
在机电一体化系统中，反映被控对象运行状态信号是传感器或变送器的输出信号，通常这些输出信号是模拟电压或电流信号（如位置检测用的差动变压器、温度检测用的热偶电阻、温敏电阻、转速检测用的测速发电机等）计算机要对被控对象进行控制，必须获得反映系统运行的状态信号，而计算机只能接受数字信号，要达到获取信息的目的，就应将模拟电信号转换为数字信号的接口--模拟信号输入接口。
1.2模拟信号输出接口
在机电一体化系统中，控制生产过程执行器的信号通常是模拟电压或电流信号，如交流电动机变频调速、直流电动机调速器、滑差电动机调速器等。而计算机只能输出数字信号，并通过运算产生控制信号，达到控制生产过程的目的，应有将数字信号转换成模拟电信号的接口--模拟信号输出接口。任务是把计算机输出的数字信号转换为模拟电压或电流信号，以便驱动相应的执行器，达到控制对象的目的。模拟信号输出接口一般由控制接口、数字模拟信号转换器、多路模拟开关和功率放大器几部分构成。
1.3开关信号通道接口
机电一体化系统的控制系统中，需要经常处理一类最基本的输入/输出信号，即数字量（开关量）信号包括：开关的闭合与断开；指示灯的亮与灭；继电器或接触器的吸合与释放；电动机的启动与停止；阀门的打开与关闭等。这些信号的共同特征是以二进制的逻辑“1”和“0”出现的。在机电一体化控制系统中，对应二进制数码的每一位都可以代表生产过程中的一个状态，此状态作为控制依据。
（1）输入通道接口。开关信号输入通道接口的任务是将来自控制过程的开关信号、逻辑电平信号以及一些系统设置开关信号传送给计算机。这些信号实质是一种电平各异的数字信号，所以开关信号输入通道又称为数字输入通道（DI）。由于开关信号只有两种逻辑状态“ON”和“OFF”或数字信号“1”和“0”，但是其电平一般与计算机的数字电平不相同，与计算机连接的接口只需考虑逻辑电平的变换以及过程噪声隔离等设计问题，它主要由输入缓冲器、电平隔离与转换电路和地址译码电路等组成。
（2）输出通道接口。开关信号输出通道的作用是将计算机通过逻辑运算处理后的开关信号传递给开关执行器（如继电器或报警指示器）。它实质是逻辑数字的输出通道，又称为数字输出通道（DO）。DO通道接口设计主要考虑的是内部与外部公共地隔离和驱动开关执行器的功率。开关量输出通道接口主要由输出锁存器、驱动器和输出口地址译码电路等组成。
2、人机接口
人机接口是操作者与机电系统（主要是控制微机）之间进行信息交换的接口。按照信息的传递方向，可以分为输入与输出接口两大类。机电系统通过输出接口向操作者显示系统的各种状态、运行参数及结果等信息；另一方面，操作者通过输入接口向机电系统输入各种控制命令，干预系统的运行状态，以实现所要求的功能。
2.1输入接口
（1）拨盘输入接口。拨盘是机电一体化系统中常见的一种输入设备，若系统需要输入少量的参数，如修正系数、控制目标等，采用拨盘较为方便，这种方式具有保持性。拨盘的种类很多，作为人机接口使用最方便的是十进制输入、BCD码输出的BCD码拨盘。BCD码拨盘可直接与控制微机的并行口或扩展口相连，以BCD码形式输入信息。
（2）键盘输入接口。键盘是一组按键集合，向计算机提供被按键的代码。常用的键盘有：
a.编码键盘，自动提供被按键的编码（如ASCII码或二进制码）；
b.非编码键盘，仅仅简单地提供按键的通或断（“0”或“1”电位），而按键的扫描和识别，则由设计的键盘程序来实现。前者使用方便，但结构复杂，成本高；后者电路简单，便于设计。
2.2输出接口
在机电一体化系统中，发光二极管显示器（LED）是典型的输出设备，由于LED显示器结构简单、体积小、可靠性高、寿命长、价格便宜，因此使用广泛。常用的LED显示器有7段发光二极管和点阵式LED显示器。7段LED显示器原理很简单，是同名管脚上所加电平高低来控制发光二极管是否点亮而显示不同字形的。点阵式LED显示器一般用来显示复杂符号、字母及表格等，在大屏幕显示及智能化仪器中有广泛应用。
三、结语
接口技术是研究机电一体化系统中的接口问题，使系统中信息和能量的传递和转换更加顺畅，使系统各部分有机地结合在一起，形成完整的系统。接口技术是在机电一体化技术的基础上发展起来的，随着机电一体化技术的发展而变得越来越重要；同时接口技术的研究也必然促进机电一体化的发展。从某种意义上讲，机电一体化系统的设计，就是根据功能要求选择了各部分后所进行的接口设计。接口的好与坏直接影响到机电一体化系统的控制性能，以及系统运行的稳定性和可靠性，因此接口技术是机电一体化系统的关键环节。
参考文献
[1]费仁元，张慧慧，郑刚.机电接口技术的内涵和发展[J].北京工业大学学报，2003（4）.
[2]佘明辉.基于机电一体化系统接口技术的研究[J].江西电力职业技术学院学报，2006（4）.
机电一体化的关键技术篇6
以下就是麦肯锡列举的颠覆性技术及其潜在的经济影响程度（含消费者盈余在内，即消费者并未支付的因创新而获得的价值），当然，这种影响评估只是粗略的，不会像GDP数字那么具体。
下图数字更具体一点：
如上表所示，麦肯锡认为，未来10多年最具经济影响性的技术应该是那些已经取得良好进展的技术—如已经在发达国家普及并在新兴国家蓬勃发展的移动互联网；知识工作的自动化，比方说用计算机语音来处理大部分的客户电话；物联网，比方说将传感器嵌入物理实体中用来监控产品在工厂的流动；以及云计算。按照麦肯锡的估算，到2025年，这些技术每一个对全球经济的价值贡献均超过1万亿美元（即便是预测的下限）。
不过麦肯锡的报告中令人感兴趣的预测是，一些比较性感的新潮技术，如无人驾驶汽车、3D打印、可再生能源等的经济影响相对较低。
这种炒作热度（关于技术炒作可参见Garnter的技术炒作周期）与潜在经济影响力的失联可以从下图（纵向坐标为炒作指数，以过去1年发表的效果技术文章数衡量；横向坐标为潜在经济影响）看出。经济影响力最大的技术并非炒作最厉害的。在图中，只有右上角的技术—移动互联网是名符其实的，即炒作与经济影响力相当。而相对而言，知识工作自动化、物联网、云计算以及先进机器人技术就要低调许多。
以下就是这12项技术的关键摘要：
1、移动互联网
价格不断下降能力不断增强的移动计算设备和互联网连接
到2025年的影响力：
经济：3.7—10.8万亿美元
生活：远程健康监视可令治疗成本下降20%
主要技术包括：
无线技术
小型、低成本计算及存储设备
先进显示技术
自然人机接口
先进、廉价的电池
关键应用包括：
服务交付
员工生产力提升
移动互联网设备使用带来的额外消费者盈余
2、知识工作自动化
可执行知识工作任务的智能软件系统
到2025年的影响力：
经济：5.2—6.7万亿美元
生活：相当于增加1.1—1.4亿全职劳动力
主要技术包括：
人工智能、机器学习
自然人机接口大数据
关键应用包括：
教育行业的智能学习
医疗保健的诊断与药物发现
法律领域的合同/专利查找发现
金融领域的投资与会计
3、物联网
用于数据采集、监控、决策制定及流程优化的廉价传感器网络
到2025年的影响力：
经济：2.7—6.2万亿美元，对制造、医保、采矿运营成本的节省最高可达36万亿美元
主要技术包括：
先进、低价的传感器
无线及近场通讯设备（如RFID）
先进显示技术
自然人机接口
先进、廉价的电池
关键应用包括：
流程优化（尤其在制造业与物流业）
自然资源的有效利用（智能水表、智能电表）
远程医疗服务、传感器增强型商业模式
4、云
利用计算机软硬件资源通过互联网或网络提供服务
到2025年的影响力：
经济：1.7—6.2万亿美元，可令生产力提高15-20%
主要技术包括：
云管理软件（如虚拟化、计量装置）
数据中心硬件
高速网络
软件/平台即服务（SaaS、PaaS）
关键应用包括：
基于云的互联网应用及服务交付
企业IT生产力
5、先进机器人
具备增强传感器、机敏性与智能的机器人；用于自动执行任务
到2025年的影响力：
经济：1.7—4.5万亿美元
生活：可改善5000万截肢及行动不便者的生活
主要技术包括：
无线技术
人工智能/计算机视觉
先进机器人机敏性、传感器
分布式机器人
机器人式外骨骼
关键应用包括：
产业/制造机器人
服务性机器人—食物准备、清洁、维护
机器人调查
人类机能增进（如钢铁侠）
个人及家庭机器人—清洁、草坪护理
6、自动汽车
在许多情况下可自动或半自动导航及行驶的汽车
到2025年的影响力：
经济：0.2—1.9万亿美元
生活：每年可挽回3-15万个生命
主要技术包括：
人工智能、计算机视觉
先进传感器，如雷达、激光雷达、GPS
机器对机器的通信
关键应用包括：
自动汽车及货车
7、下一代基因组
快速低成本的基因组排序，先进的分析，合成生物学（如”写“DNA）
到2025年的影响力：
经济：0.7—1.6万亿美元
生活：通过快速疾病诊断、新药物等延长及改善75%的生命
主要技术包括：
先进DNA序列技术
DNA综合技术
大数据及先进分析
关键应用包括：
疾病治疗
农业
高价值物质的生产
8、储能技术
存储能量供今后使用的设备或物理系统
到2025年的影响力：
经济：0.1—0.6万亿美元，到2025年40%-100%的新汽车是电动或混合动力的
主要技术包括：
电池技术—锂电、燃料电池
机械技术—液压泵、燃气增压
先进材料、纳米材料
关键应用包括：
电动车、混合动力车
分布式能源
公用规模级蓄电
9、3D打印
利用数字化模型将材料一层层打印出来创建物体的累积制造技术
到2025年的影响力：
经济：0.2—0.6万亿美元
生活：打印的产品可节省成本35-60%，同时可实现高度的定制化
主要技术包括：
选择性激光烧结
熔融沉积造型
立体平版印刷
直接金属激光烧结
关键应用包括：
消费者使用的3D打印机
直接产品制造
工具及模具制造
组织器官的生物打印
10、先进材料
具备强度高、导电好等出众特性或记忆、自愈等增强功能的材料
到2025年的影响力：
经济：0.2—0.5万亿美元
生活：纳米医学可为2025年新增的2000万癌症病例提供靶向药物
主要技术包括：
石墨烯
碳纳米管
纳米颗粒—如纳米级的金或银
其他先进或智能材料—如压电材料、记忆金属、自愈材料
关键应用包括：
纳米电子、显示器
纳米医学、传感器、催化剂、先进复合物
储能、太阳能电池
增强化学物和催化剂
11、先进油气勘探开采
勘探与开采技术的进展可实现经济性
到2025年的影响力：
经济：0.1—0.5万亿美元，2025年每年可额外增加32—62亿桶原油
主要技术包括：
水平钻探
水力压裂法
微观监测
关键应用包括：
燃料提取能源，包括页岩气、不透光油、燃煤甲烷
煤层气、甲烷水汽包合物（可燃冰）
12、可再生能源—太阳能与风能
用清洁环保可再生的能源发电
到2025年的影响力：
经济：0.2—0.3万亿美元，到2025年每年可减少碳排放10-12亿吨
主要技术包括：
光伏电池
风力涡轮机
聚光太阳能发电
水力发电、海浪能
关键应用包括：
发电
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