機電系統(tǒng)分析1.5節(jié)所有翻譯

1、1.5機電一體化的應(yīng)用1.5.1狀態(tài)監(jiān)測生產(chǎn)過程自動化的成功主要取決于過程監(jiān)控系統(tǒng)的有效性。在生產(chǎn)系統(tǒng)中，一個自動化工廠需要有不同級別的傳感器。傳感器幫助生產(chǎn)過程中，通過補償意想不到的干擾，工件的公差變化，或由于產(chǎn)品/工藝問題的其他變化。智能制造系統(tǒng)使用自動診斷系統(tǒng)，處理機械維護和過程控制操作。狀態(tài)監(jiān)測被定義為機器狀態(tài)的確定或設(shè)備狀態(tài)的確定和隨時間變化的情況，以便在任何特定時間內(nèi)決定其狀態(tài)。機器的情況可以通過物理參數(shù)（如刀具磨損、機器振動、噪聲、溫度、油污染和碎片）來決定。其中某一個參數(shù)的變化可以提供機器狀態(tài)變化的指示。如果機器狀態(tài)得到正確的分析，那么在建立維護時間表和預(yù)防機械失效和故障中，可

2、以成為一個有價值的工具。可以在預(yù)定的時間間隔中連續(xù)測量和監(jiān)測診斷參數(shù)。在某些情況下，測量的二次參數(shù)，如壓力降，流量，和功率可以影響之前參數(shù)的信息，如振動，噪聲和腐蝕。來自不同級別工廠的數(shù)據(jù)提供自動化生產(chǎn)的支持。傳感器集成的自適應(yīng)過程控制能力體現(xiàn)在在工廠水平，生產(chǎn)管理水平，控制水平，或感官水平和處理如圖1-7所示的要求的水平。圖1-7 不同生產(chǎn)水平的傳感器分布在傳感器層面，在生產(chǎn)過程中經(jīng)常需要做的的任務(wù)是距離測量，輪廓跟蹤，模式識別，工藝參數(shù)的識別，和機器診斷。表1-2中所示的是傳感原理和參數(shù)的選擇。在制造機械的情況下，傳感器可以監(jiān)測加工操作，刀具的切削條件，原料的可用性，以及工作的進展。傳感器

3、可以協(xié)助零件、工具和托盤的識別。它們也可用于生產(chǎn)車間在預(yù)處理的情況下，或在制造過程正在進行中。表1-2 自動化生產(chǎn)中的傳感參數(shù)實例圖1-8顯示在生產(chǎn)過程中機床狀態(tài)監(jiān)測的基本要素。該監(jiān)控系統(tǒng)可以提供在加工過程中產(chǎn)生的扭矩數(shù)據(jù)和其他數(shù)據(jù)的工具管理。狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)可以是2種類型。1、 監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)顯示的機器狀態(tài)，使操作員能夠做出決定。2、 自適應(yīng)控制特性的自動監(jiān)測。如1-8 經(jīng)典生產(chǎn)線上的狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng) 如圖1-9下圖所示，設(shè)備狀態(tài)評價是用于檢查刀具狀態(tài)，工件裝配，碰撞檢測，和刀具磨損監(jiān)測，而特征識別方法應(yīng)用于檢測零件類型、工件的形狀、切削工具、類型的對齊，與自然的托盤。圖1-9 機床監(jiān)控系統(tǒng)振動、

4、溫度和磨損的監(jiān)測 機器的振動，或噪音識別，與機器的健康有很大關(guān)系。軸承座振動水平的精確測量和軸與軸承之間的相對位移的測量，可以提供關(guān)于故障的有用信息，如不平衡，錯位，缺乏潤滑和機器的磨損。在渦輪機械中，共振和振動分析是一種現(xiàn)有的診斷狀況惡化的方法。在球軸承中的振動頻率可以提供一個有缺陷的和良好的球軸承之間的比較。振動的水平和額外峰值的存在是一個表明缺陷的跡象。圖1-10和1-11顯示的是典型的機電一體化系統(tǒng)。圖1-10 影子手套圖1-11 聚碳酸酯機器人對一臺機器而言溫度也是一個有用的指標。在連續(xù)生產(chǎn)過程中，機器故障會導(dǎo)致溫度的偏差。熱電偶、RTD、光學(xué)高溫計、光纖儀表溫度測量傳感器。熱成像技

5、術(shù)是一種技術(shù)，其中的一個組件的熱圖像。在這個過程中，一個紅外線攝像頭是用來監(jiān)測在渦輪機，軸承，管道，爐襯，和壓力容器的溫度模式。在一個屏幕上，顯示任何異常情況（如損壞的絕緣或局部溫度積聚在軸承）的熱圖像。影響制造工藝成本的一個因素是刀具磨損。在切削過程中，隨著刀具切削刃越來越遲鈍，切削力會增加。此外，機床的磨損可以提供機器目前狀態(tài)的信息。監(jiān)控磨損和使用自適應(yīng)優(yōu)化方法可以提高制造工藝。在汽車應(yīng)用中，可檢測到與氣缸接觸的滑動件的磨損或活塞環(huán)的損壞。直接測量機床磨損的方法是通過將一個電傳感器放置于機床頂端，觀察其電阻率的變化。聲探針，成像裝置，使用位置傳感裝置，和光纖探頭用于離線測量。1.5.2在線

6、監(jiān)控精益生產(chǎn)系統(tǒng)的重要性已經(jīng)為自主檢查，制造和決策系統(tǒng)創(chuàng)造了一個智能的機會，決策系統(tǒng)是指執(zhí)行任務(wù)時無需人工干預(yù)。目前，產(chǎn)品工程周期質(zhì)量的保證在2個不同的水平。1、 在產(chǎn)品設(shè)計階段：保證產(chǎn)品質(zhì)量的設(shè)計。使用穩(wěn)妥的設(shè)計方法。2、 在最后的檢查階段：使用統(tǒng)計過程控制方法。另一個層次的質(zhì)量保證，在線質(zhì)量監(jiān)測，補充穩(wěn)健設(shè)計統(tǒng)計控制方法。航空航天關(guān)鍵項目持續(xù)質(zhì)量檢測工業(yè)和微電子制造的硅器件都是通過在線系統(tǒng)完成的。100%檢查確保所有產(chǎn)品的質(zhì)量標準，無抽樣誤差。通過鏈接實現(xiàn)了過程數(shù)據(jù)和質(zhì)量數(shù)據(jù)的自動故障校正。質(zhì)量監(jiān)控為工業(yè)工廠提供快速糾正問題的能力源?，F(xiàn)代制造業(yè)的狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術(shù)研究具有重要的現(xiàn)實價值

7、意義。可以提高質(zhì)量和生產(chǎn)率，防止損壞機械。在一個經(jīng)典狀態(tài)監(jiān)測的實施中，傳感器被部署到監(jiān)測系統(tǒng)中去檢測異常。例如，頻率譜的特性機械軸承的振動可以作為軸承磨損的指示器；某些光譜成分的觀察可以用來檢測特定的故障機制的失效。在線監(jiān)測裝置已經(jīng)出現(xiàn)很多年了，但它們在工業(yè)上的應(yīng)用還是不普遍的。目前的主要問題是設(shè)備的功能性和可靠性有限，特別是在快速變化的生產(chǎn)條件時。 近幾年，正在優(yōu)化的制造工藝方法已經(jīng)取得了重大進展。一些相關(guān)的方法包括立體匹配，三維重建和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的使用?；跉W洲的智能設(shè)備在線和實時程序監(jiān)測、診斷、和加工過程的控制一直嘗試與科學(xué)家，機床制造商，信號處理專家，監(jiān)控設(shè)備的開發(fā)和傳感器，以及從事金屬切

8、削行業(yè)最終用戶連接。該網(wǎng)絡(luò)幫助歐洲工業(yè)部門通過削減成本，增加產(chǎn)品和過程質(zhì)量來實現(xiàn)或保持全球競爭力，同時提供靈活性。以證據(jù)為基礎(chǔ)的診斷 在醫(yī)療保健領(lǐng)域，互聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)的系統(tǒng)可以幫助醫(yī)生確定病人癥狀的可能原因。一個這樣的統(tǒng)計診斷助理，被稱作“伊莎貝爾”， 是由一個試圖改變診斷系統(tǒng)的父親發(fā)展的，這個系統(tǒng)影響對待他女兒的方式。這個系統(tǒng)基本上是一個直觀的系統(tǒng)，具有所有以前的診斷優(yōu)勢，提供統(tǒng)計上最有可能的疾?。ü收希┖椭委煟ㄐ蘩恚；跔顟B(tài)的維修信息系統(tǒng)同樣可以應(yīng)用在軍隊和軍事中。該系統(tǒng)具有集成車載傳感器信息和診斷設(shè)備的能力，發(fā)展艦隊廣泛的物流和態(tài)勢感知，實施以狀態(tài)為基礎(chǔ)的維修服務(wù)，將增強戰(zhàn)術(shù)的操作性和戰(zhàn)斗

9、車輛的有效性。1.5.3 基于模型的制造基于模型的監(jiān)測系統(tǒng)通常使用一系列的建模方程和估計算法（如狀態(tài)觀測器）來估計有關(guān)機器性能的重要信號?；谀Ｐ偷谋O(jiān)測，模型的目的是指結(jié)構(gòu)的行為也能被外部感測和記錄。本地傳感器提供有關(guān)測量的輸出信號。模型的輸出信號和實際過程的輸出信號之間的差異需要一個簡單的機制去診斷，這是一個有吸引力，可以替代經(jīng)驗的決策系統(tǒng)。圖1-12給出一個基于智能模型的制造系統(tǒng)通用圖。圖1-12圖1-12也顯示了控制器怎樣處理命令，比如各種檢測值（關(guān)于本機和/或工藝性能）保持在所需的值。遠程傳感器可以感測到在一些難以訪問位置的診斷信號。在某些情況下，估計算法的使用是基于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和感應(yīng)信號

10、。建模程序（一些基于以前的知識）是用來制作簡單，準確的模型，以提高估計精度。開放式體系結(jié)構(gòu)的機電一體化系統(tǒng) 過程和機床狀態(tài)監(jiān)測是提高自動化程度的關(guān)鍵，也是提高生產(chǎn)效率的關(guān)鍵。此功能的一個先決要素是在內(nèi)核中的開放接口。今天，開放式數(shù)控內(nèi)核接口的控制方式可以在市場上得到，然而，不允許在不同的控制重復(fù)使用同一個監(jiān)控軟件。模塊化、開放式的架構(gòu)機控制器的發(fā)展，如圖1-13所示，改善了對現(xiàn)有系統(tǒng)克服開放式實時監(jiān)測功能的接口控制器集成的局限性。這一趨勢也加快了在制造智能中傳感器的使用。圖1-13帶有傳感器的智能控制系統(tǒng)可用于評估，以控制制造過程，并提供一個鏈接到基本設(shè)計。的制造方法的多元環(huán)境通常不產(chǎn)生該過程

11、的良好的分析模型。然而，附加信息通常被作為一個典型的工廠底層引入制造自動化的結(jié)果產(chǎn)生的，和用于建模的數(shù)據(jù)變得可用。仔細收集數(shù)據(jù)，并使用知識基礎(chǔ)的可視化仿真環(huán)境，使得它可以集成設(shè)計，控制和檢查，以及規(guī)劃活動。圖1-14所示用于集成異構(gòu)系統(tǒng)，它涉及到一種位置和速度控制的機器方法，一個過程的局部檢驗，一個過程的全部檢查。圖1-141.5.4監(jiān)控結(jié)構(gòu)除了影響產(chǎn)品的設(shè)計方式，機電一體化的發(fā)展創(chuàng)造了自主檢查和智能制造的機會。圖1-14顯示了其中控制器的位置和速度在機器程度，力和磨損的水平，和在產(chǎn)品層面的質(zhì)量控制問題。這種分層控制結(jié)構(gòu)由伺服，過程和監(jiān)督控制。最低水平是伺服控制，其中，相對于工件的切削工具的運

12、動（如它的位置和速度）被控制。這涉及到的大約1毫秒的循環(huán)時間。在所述過程控制水平，過程變量（如切削力和刀具磨損）被控制以約10毫秒的典型循環(huán)時間。在沒有明確考慮的因素下，控制級策略旨在補償在伺服和過程級控制器的設(shè)計。最高水平是監(jiān)督水平，直接測量產(chǎn)品相關(guān)的變量（如部分尺寸和表面粗糙度）。檢測水平也執(zhí)行功能，如震顫檢測和刀具監(jiān)控。檢測水平約1秒周期時間進行操作。最后，所有這些信息都可以被用來實現(xiàn)在車間和工廠控制水平的加工過程的在線優(yōu)化。在機電一體化的趨勢是由所有的信息集成到一個共同的數(shù)據(jù)庫，以優(yōu)化從產(chǎn)品設(shè)計的整體制造工藝的檢查。例如，部件的幾何形狀的知識，作為包含在CAD系統(tǒng)，可以被用于確定過程變

13、量的參考值。從各種工藝相關(guān)的傳感器的信息可以被集成，以提高傳感器的信息的可靠性和質(zhì)量。此共享信息（例如，一個部件的幾何形狀和距離的CAD / CAM數(shù)據(jù)庫中使用的材料的數(shù)據(jù)）可在選擇最佳的加工過程中，工具的選擇，和精加工操作中使用。最后，所有的這些信息都可以被用來實現(xiàn)加工過程的在線優(yōu)化。與刀具磨損和質(zhì)量檢驗的自動化監(jiān)控相結(jié)合，該系統(tǒng)有助于確保高效的制造工藝和更高質(zhì)量的產(chǎn)品。這將最終降低總的生產(chǎn)成本，產(chǎn)生更好的利潤率。1.5.5開放式體系結(jié)構(gòu)方面同機電型號：速度和復(fù)雜性不論角色，機電一體化起著單個或多個微控制器處理機床或多個機器人的汽車組裝線的可能性。這種模擬復(fù)雜的系統(tǒng)使設(shè)計人員能夠開發(fā)一個系統(tǒng)

14、沒有最后確定硬件。仿真程序可以作為一個“假設(shè)”場景時，硬件不存在。有考慮兩個關(guān)鍵問題：速度和復(fù)雜性。較大的系統(tǒng)涉及更多詳細的模擬和具體的系統(tǒng)要求。模擬速度和精度水平之間權(quán)衡根據(jù)可用的系統(tǒng)資源是必要的。仿真變得速度更快的處理器速度更快，并利用多核系統(tǒng)的幫助模擬（MacCleery和馬圖爾）。在接下來的頁面，圖1-15示出了在生產(chǎn)線，并在許多其它的工業(yè)應(yīng)用中使用的平臺的例子。在這種情況下，有有效的兩個模型：模擬的物理模型和應(yīng)用模型。物理模型占基于物理學(xué)的模擬環(huán)境。應(yīng)用模型與該環(huán)境交互以模擬真實的字應(yīng)用。 Simulink和MATLAB作為基于模型的開發(fā)工具;因此應(yīng)用程序是通過計算機輔助設(shè)計和制造工

15、具（如CATIA，歐特克®和SolidWorks）物理世界所代表的model.The基本設(shè)計有先進的仿真工具，雖然他們對物理結(jié)構(gòu)，而不是過程控制為導(dǎo)向集成（下頁圖1-16）。該仿真平臺可以檢查動態(tài)負載條件下的壓力。它也是解決非線性分析（如偏轉(zhuǎn)和影響）用柔性材料（如泡沫，橡膠和塑料）。在許多情況下，物理實體的模擬和分析是在不包括基于計算機的控制裝置的設(shè)計是有用的。由National Instruments的貢獻有利于這便于設(shè)計工程師在機械元件帶來（如齒輪，凸輪，和致動器），而程序員集中在反饋和控制算法，將處理系統(tǒng)中的電機和致動器的一個主要的集成。鏈接各種objectstogether使

16、模型進行互動。渲染的提供允許在行動模型的可視化。當創(chuàng)建大型模型，建模環(huán)境可以要求顯著的計算能力。大型模型的創(chuàng)建可以是計算一個挑戰(zhàn)。在此階段，開放架構(gòu)主機可以做出顯著差異。一些基于模型的CAD設(shè)計系統(tǒng)采用的接口軟件，需要多個核心的優(yōu)勢。利用大量的內(nèi)核和集群系統(tǒng)已經(jīng)在先進的軟件架構(gòu)是一個挑戰(zhàn)。主要的挑戰(zhàn)是核之間的通信。基礎(chǔ)的機電模擬的要求是在分布式環(huán)境中的各種對象之間的時間同步。模擬在多芯環(huán)境又是當共享存儲器不能處理同步的一個挑戰(zhàn)。通常情況下，有一個在物理空間中的限制量。一種機器人線裝配仿真可在其區(qū)域內(nèi)表現(xiàn)良好，但它有能力有限，如果有與其他細胞相互作用?；趫D形模型的編程可以協(xié)助聯(lián)的多個小區(qū)。1.

17、5.6交互建模圖形環(huán)境的關(guān)鍵方面是，系統(tǒng)分區(qū)和相互作用的視覺表示適合于機電應(yīng)用程序。他們還降低了系統(tǒng)的復(fù)雜性從開發(fā)者的角度來看，允許應(yīng)用程序的細節(jié)濃度。例如，一個模擬工具（如的Simscape TM）被用作限定部件相對于顯式編程規(guī)范像C和C +以及圖形化數(shù)據(jù)流的語言，如LabVIEW TM語言之間的隱含關(guān)系的聲明性語言。目標的Simscape協(xié)同仿真，其中編程和CAD相交。這種多領(lǐng)域工具聯(lián)系在了一起的電子，機械傳動部件，和機械和液壓工具。例如，前面討論的Stewart平臺仿真可以結(jié)合在除了系統(tǒng)的軟件控制的電氣，液壓，機械，和信號流支持。通過減少專門用于開發(fā)機電一體化應(yīng)用所需的金額和開發(fā)人員在其

18、他領(lǐng)域所花費的時間和精力。同樣，有一個模型環(huán)境允許的理念和產(chǎn)品更好的交流。其中的區(qū)別是，該模型中的交換對象進行機電應(yīng)用已經(jīng)變得更加容易?？梢允褂媚M完整的可編程反饋（當一個模型包括應(yīng)用程序代碼，甚至應(yīng)用程序界面）。同時還提供一個設(shè)計驗證，其中斷言塊能夠被納入模型中，以便系統(tǒng)能夠確定系統(tǒng)中的一個對象的使用是否正確（下頁圖1-17）?；ソＪ窃O(shè)計過程的關(guān)鍵，它可以在真實和虛擬對象都合并混合環(huán)境發(fā)生。一個真正的機器人臂可以耦合與虛擬流水線，例如，如果當前的任務(wù)是，以確定是否在所述機器人臂手可重新定位的對象。機器人臂可能參與端板的激光焊接。關(guān)鍵是讓虛擬對象及其控制的同行與代碼的遠程設(shè)備上運行的真實對象

19、進行交互。曾經(jīng)專為工廠車間的機電控制系統(tǒng)已經(jīng)變得無處不在。例如，設(shè)計者可以回答通過添加加強件關(guān)于振動的問題。在一個集成的機電的過程，但是，小的機械變化可能會增加該部分的質(zhì)量;它也可能會影響該控制系統(tǒng)坡道的速度向上馬達速度和部分代替保存返回之前多久。許多頂尖的操作機電一體化也使用的軟件，航線，航跡和股份的工作。最常見的是工作流工具，它可以自動路由工作包，并通知期限和/或更改的權(quán)利人。許多公司利用產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理工具來管理的多學(xué)科的材料帳單。1.5.7一次成功的虛擬機樣機硬件在半實物便于置換數(shù)字設(shè)備常規(guī)機械運動控制裝置。機械系統(tǒng)由先進的電動馬達驅(qū)動的得到軟件運行的數(shù)字智能的嵌入式處理器上越來越多的控制

20、。獲得機電設(shè)計權(quán)需要多學(xué)科的團隊合作和團隊成員之間高超的溝通。就像選擇一個絲杠傳動裝置的特點的一項決定整個設(shè)計產(chǎn)生連鎖反應(yīng)并影響其他系統(tǒng)的性能。為了幫助促進一個更加一體化的設(shè)計過程中，我們需要運動仿真功能添加到CAD環(huán)境，以創(chuàng)造一個更加統(tǒng)一的機電一體化的工作流程。與CAD集成運動仿真簡化了設(shè)計，因為模擬使用已經(jīng)存在于CAD模型，如裝配體配合，聯(lián)軸器，和材料質(zhì)量特性的信息。添加一個高層次的功能塊語言編程的運動輪廓提供更容易獲得控制這些組件。這個概念被稱為虛擬機原型設(shè)計。它匯集了運動控制軟件和仿真工具創(chuàng)建的虛擬模型機電機中的操作。虛擬樣機可幫助設(shè)計人員通過定位系統(tǒng)級問題，尋找相互依存關(guān)系，并評估性

21、能折衷（圖1-18），降低風(fēng)險。1.5.8評估貿(mào)易關(guān)閉模擬使大家在完成第一個原型之前開發(fā)工作。工程師可以使用模擬，從應(yīng)力和應(yīng)變的分析力和扭矩數(shù)據(jù)來驗證機械部件是否有足夠的剛度，以處理運行期間的負荷。機電系統(tǒng)分析ppt翻譯29到33頁他們可以通過模擬控制系統(tǒng)邏輯和時間驗證整個操作周期的機器，他們可以計算周期時間表現(xiàn)現(xiàn)實的估計和比較的現(xiàn)實局限性的傳動部件和電機的力和力矩數(shù)據(jù)。從 CAD 環(huán)境中此信息可以幫助您識別缺陷和驅(qū)動器設(shè)計。模擬仿真還簡化評價工程設(shè)計不同概念之間的權(quán)衡取舍。例如，SCARA 機器人是可取的四軸笛卡爾門式機器人系統(tǒng)嗎？每當你進行設(shè)計更改時，仿真速度更快，可以再次運行?？紤]到底鉛

22、絲桿升降機的扭矩負荷分析。使用模擬軟件,你可以找到所有組件安裝在導(dǎo)螺桿的質(zhì)量, 通過創(chuàng)建一個引用位于導(dǎo)螺桿的中心的坐標系統(tǒng)。確定產(chǎn)生的質(zhì)心坐標系統(tǒng),并計算的質(zhì)量特性。根據(jù)這些信息,你可以計算導(dǎo)螺桿上的靜態(tài)轉(zhuǎn)矩引起的重力懸臂負載。如果你違反由制造商指定的限制,可能達不到機械傳動部分的使用生命周期。評估動態(tài)扭矩引起的運動很重要,因為它往往是遠遠大于靜態(tài)轉(zhuǎn)矩負載?，F(xiàn)實的運動概要文件將幫助我們?；谶\動的概要文件它可以提供更精確的轉(zhuǎn)矩和速度要求以及質(zhì)量,摩擦,齒輪傳動比的屬性傳播要求。有時,設(shè)計師可能會考慮他設(shè)計的組件的合規(guī)問題,但關(guān)于力和扭矩可能會導(dǎo)致不正確的假設(shè)問題。在機電一體化系統(tǒng)中,合規(guī)問題有

23、兩種主要形式:旋轉(zhuǎn)合規(guī)和線性合規(guī)。機械傳動組件的靈活性是受旋轉(zhuǎn)遵從性影響的,如連桿和耦合。各轉(zhuǎn)動部分就像一個有特定剛度的彈簧、和整個傳動系就像一系列彈簧串聯(lián)連接。線性合規(guī)問題影響的機械組件的靈活性,如夾持臂的拿起和放下。力臂的長度,有效載荷的重量和速度運動都發(fā)揮一定作用。另一個現(xiàn)象是方向的反彈，后者引起交配組件 （齒輪齒與齒） 之間的間隙發(fā)生變化。合規(guī)和反彈問題使比例積分微分反饋設(shè)備無法調(diào)整,導(dǎo)致在操作系統(tǒng)上的嗡嗡聲。如果通過減少PID大小來避免問題的發(fā)生,周期時間的性能就會受到影響。1.5.9嵌入式傳感器和致動器隨著微機電系統(tǒng)和無線信息和其他支持技術(shù)的進步，新的傳感器系統(tǒng)能夠更精確的感知信息

24、。智能傳感器芯片的概念包括板載的校準和溫度補償,自測功能,嵌入式軟件進行數(shù)據(jù)分析和無線通信接口提供一個有用的輸出信號時適當?shù)母兄獢?shù)據(jù)。智能傳感器系統(tǒng)有能力測量生物或化學(xué)成分的存在，并處理數(shù)據(jù)來評估這藥劑濃度。結(jié)合其他芯片上的軟件, 控制算法包括用從同一芯片上的多個傳感器的遙感數(shù)據(jù)更新的模型。此外,通過無線數(shù)據(jù)注入從鄰近的智能傳感器、智能傳感器可以生成一個適當?shù)妮敵鲇|發(fā)各種行動。幾個網(wǎng)絡(luò)化智能傳感器是共享信息的。一個網(wǎng)絡(luò)組件失效,他們有內(nèi)置的機制系統(tǒng)重新配置嗎？這種技術(shù)的例子有壓電薄膜嵌入在工作夾具中進行精確運動控制或渦流探頭安裝在刀架中來進行刀具磨損檢測。MEMS直線電機的控制熱變形誤差精度水

25、平達到納米級。電子產(chǎn)品帶寬的增加,極大地提高網(wǎng)絡(luò)通信的應(yīng)用,制造車間的關(guān)節(jié)位置和過程的監(jiān)控/控制系統(tǒng)不再是必須的。1.5.10快速成型的機械電子產(chǎn)品快速成型技術(shù)和硬件仿真是當今產(chǎn)品開發(fā)過程的組成部分。硬件仿真測試為設(shè)計師提供了任何假設(shè)的模型是正確的保證。基于pc的集成系統(tǒng)得益于使用圖形化編程創(chuàng)建虛擬儀器的各種軟件包。在一個虛擬環(huán)境中，硬件仿真也是一個成本效益好的方法來進行系統(tǒng)測試。當代碼直接移植到最終目標平臺，它演示對一個系統(tǒng)進行建模有一定的相互作用是不可能的。當被測試的組件插入到閉環(huán)系統(tǒng)中，數(shù)學(xué)模型代替大部分的組件系統(tǒng)的環(huán)境。如果任何的假設(shè)是不正確的,設(shè)計師也有機會繼續(xù)之前的優(yōu)化設(shè)計硬件平臺

26、。目前有兩種方法用于完成硬件仿真測試。一個方法是虛擬儀器儀表基于用戶界面加上標準的數(shù)據(jù)采集和控制接口。實際的車間環(huán)境代替車間仿真模型，實際的傳感器和執(zhí)行器是靠計算機關(guān)聯(lián)在一起的。圖1-20顯示了一個典型的此類型硬件環(huán)形仿真。另一種完成半實物測試的方法是交叉編譯控制算法實時控制嵌入式處理器，嵌入式處理器平臺是一個數(shù)字信號處理器和I / O定制的嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)品。交叉編譯的代碼下載到嵌入式處理器中，傳感器連接到輸入口，執(zhí)行器連接在輸出口?？祻?fù)沃克機電動態(tài)設(shè)計，沃克康復(fù)設(shè)備(如圖21所示)是一個意圖幫助醫(yī)院的康復(fù)患者重新學(xué)習(xí)走路的設(shè)備。這個裝置和控制系統(tǒng)符合工業(yè)質(zhì)量要求，將來可以實現(xiàn)全部使用現(xiàn)成的零件

27、。沃克康復(fù)設(shè)備背后的想法是,在日常生活中病人行走時，它將支撐一定百分比的病人的體重類似于提升機。提升機是使用應(yīng)變式傳感器的反饋進行控制的。當病人在房間大小龍門范圍內(nèi)行走時，提升機將跟隨在病人旁邊。架空龍門運動中的 x 和 y 方向如圖 1-22。閉環(huán)電機通過在起重機吊線上的多軸傾斜傳感器進行感知反饋。如果患者要下降，提升機系統(tǒng)會消除病人的體重滿負荷?？刂葡到y(tǒng)的基礎(chǔ)是由一個國家的基礎(chǔ)儀器緊湊的可重構(gòu)輸入輸出可編程自動化控制器(CRIO)組成。CRIO 系統(tǒng)是基于現(xiàn)場可編程門陣列陣列 (FPGA) 底板和一個實時控制器組成。底板接受模塊執(zhí)行各種 I/O 功能。選擇模塊與康復(fù)沃克傳感器進行交互，以及

28、處理電機驅(qū)動輸出信號。工業(yè)放大器驅(qū)動電機，而位置跟蹤是通過正交編碼器反饋完成的。1.5.11光機電一體化近幾年光學(xué)技術(shù)越來越多地納入機電一體化系統(tǒng)，造成更多的智能產(chǎn)品。光集成的技術(shù)提供了增強的特點。在下圖 1-23 顯示機電一體化技術(shù)的發(fā)展（直線上面是機電一體化的發(fā)展，下方是光學(xué)工程的發(fā)展）。有大量可選擇的陣列用來測量臨界尺寸，從視覺到高科技激光技術(shù)的非接觸式技術(shù)與材料加工一樣提供越來越多的檢驗。通過先進的控制系統(tǒng)和編程三維、五軸激光加工技術(shù)已經(jīng)成為有吸引力的研究方向。1.5.12 基于Web的監(jiān)測是最快的方式把你的實時數(shù)據(jù)傳到Web，提供從工廠車間在線實時數(shù)據(jù)直接到Web。具有Web功能的平

29、臺，是一個支持實時信息系統(tǒng)，并允許靈活的監(jiān)測和分析的集成，視覺環(huán)境。遠程監(jiān)視裝置接口和系統(tǒng)技術(shù)需要基于通用設(shè)備模型被開發(fā)。主要目的是盡量減少與分布式應(yīng)用開發(fā)和部署問題斗爭的需要，并允許行業(yè)工程師專注于應(yīng)用程序的功能來代替。該平臺包含了所有相關(guān)的監(jiān)測信息機器，設(shè)備和安裝的數(shù)目。數(shù)據(jù)服務(wù)器。應(yīng)用程序服務(wù)器。Web服務(wù)器。網(wǎng)絡(luò)瀏覽器。所有從裝置和機器收集的數(shù)據(jù)將被存儲在數(shù)據(jù)庫中，它可以與不同的系統(tǒng)集成。35頁：E-制造是一個方法論體系，使生產(chǎn)運營順利通過利用互聯(lián)網(wǎng)與企業(yè)的功能整合目標，提供免費連接臂（即無線，網(wǎng)絡(luò)等）和預(yù)測技術(shù)。 E-制造包括監(jiān)測車間資產(chǎn)，預(yù)測變化和性能損失動態(tài)重新安排生產(chǎn)和維護操作

30、，并同步相關(guān)和由此產(chǎn)生的行動，以實現(xiàn)制造系統(tǒng)和上層企業(yè)應(yīng)用之間的完全集成的能力。羅克韋爾自動化公司年度報告概述了需要世界級公司的能力的陳述。這些都是設(shè)計，操作，維護和同步。 E-制造業(yè)應(yīng)包括智能維護和績效考核系統(tǒng)提供可靠性，可靠性，并縮短停機時間，使設(shè)備在其最高性能的流暢運行。36頁：1.5.13機電系統(tǒng)的應(yīng)用工業(yè)用機電系統(tǒng)的例子在許多領(lǐng)域找到。機電監(jiān)測系統(tǒng)已被應(yīng)用到產(chǎn)品，如飛機，機床，和汽車。這些系統(tǒng)被設(shè)計為測量植物參數(shù)（如合規(guī)性和慣性），植物狀態(tài)（例如電流和速度），和生產(chǎn)狀態(tài)（如力和磨損）。圖1-26顯示了最近的一個應(yīng)用，機電一體化技術(shù)的用于六自由度液壓擴展程序應(yīng)用在裝卸飛機。值得注意的機電系統(tǒng)的應(yīng)用汽車制造業(yè)車輛診斷和健康監(jiān)測。各種傳感器被用于檢測環(huán)境或道路條件;傳感器來監(jiān)測發(fā)動機冷卻液，溫度和質(zhì)量;發(fā)動機機油壓力，水平，和質(zhì)量;輪胎氣壓;制動壓力。壓力，在各種發(fā)動機和動力傳動位置控制歧管與壓力傳感器溫度傳感;尾氣分析和控制;曲軸的定位;燃油泵壓力和噴油控制;傳動力和壓力控制。安全氣囊部署系統(tǒng)。微加速度計和慣性傳感器安裝在x或y方向上的轎廂的措施汽車減速可以在氣囊展開協(xié)助的底盤上。防抱死制動系統(tǒng)，巡航控制系統(tǒng)。位置傳感器，方便防抱死制動系統(tǒng);位移和位置傳感器的懸掛系統(tǒng)。座