光機(jī)電一體化設(shè)備的嵌入式技術(shù)探析

余金永

摘 ?要：社會快速發(fā)展的同時，科學(xué)技術(shù)也得到了很大的進(jìn)步，越來越多的科學(xué)技術(shù)呈現(xiàn)在人們面前。特別是微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，并且兩者之間出現(xiàn)了技術(shù)結(jié)合的局面，使我國當(dāng)前的機(jī)械工業(yè)的技術(shù)整體結(jié)構(gòu)發(fā)生了一定的改變。隨著技術(shù)整體結(jié)構(gòu)的改變，使嵌入式技術(shù)融入到機(jī)電一體化技術(shù)領(lǐng)域當(dāng)中，有效的促進(jìn)了我國機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展。將嵌入式技術(shù)的相關(guān)理論融入到機(jī)電一體化當(dāng)中，建立更加高性能的機(jī)電一體化設(shè)備。文章將針對光機(jī)電一體化設(shè)備的嵌入式技術(shù)展開分析。

關(guān)鍵詞：光機(jī)電一體化;設(shè)備;嵌入式技術(shù);光信號

中圖分類號：TH-39 ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2019）28-0149-02

Abstract： With the rapid development of society， science and technology have made great progress， and more and more science and technology are in front of people. In particular， the rapid development of the micro-electronic technology and the computer technology， and the combination of the technology between the two， has made a certain change in the overall structure of the current mechanical industry in our country. With the change of the whole structure of the technology， the embedded technology is integrated into the technical field of the electromechanical integration， and the development of the electromechanical integration technology in China is effectively promoted. The related theories of the embedded technology are integrated into the mechatronics integration， and a more high-performance electromechanical integrated device is established. The following will be an analysis of the embedded technology of the photoelectrical integrated device.

Keywords： optical and electromechanical integration; equipment; embedded technology; optical signal

1 概述

隨著嵌入式技術(shù)融入到光機(jī)電一體化技術(shù)當(dāng)中，我國的機(jī)械工業(yè)在技術(shù)方面、產(chǎn)品的功能、結(jié)構(gòu)方面以及對于機(jī)械工業(yè)的管理方式方面也發(fā)生了非常大的變化。嵌入式技術(shù)應(yīng)用到機(jī)電一體化技術(shù)當(dāng)匯總，能夠?qū)⑶度胧郊夹g(shù)的相關(guān)設(shè)計(jì)理論以及技術(shù)引用到機(jī)電一體化技術(shù)當(dāng)中，能夠較好的提高機(jī)電一體化的性能、硬件和軟件的可靠性等，使當(dāng)前的機(jī)電一體化設(shè)備的發(fā)展能夠滿足社會發(fā)展的需求。微電子技術(shù)逐漸滲透到機(jī)械工程當(dāng)中，使得當(dāng)前的機(jī)電一體化技術(shù)已經(jīng)發(fā)展成為一種集電氣工程、機(jī)械工程、信息技術(shù)以及計(jì)算機(jī)技術(shù)等多項(xiàng)技術(shù)為一體的綜合性技術(shù)。

2 機(jī)電一體化技術(shù)及其發(fā)展情況

光機(jī)電一體化技術(shù)是微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)、光學(xué)技術(shù)與機(jī)械技術(shù)的相互交叉與融合，是諸多高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)和高新技術(shù)裝備的基礎(chǔ)。近幾年光機(jī)電一體化技術(shù)逐步運(yùn)用到軍事和民用機(jī)械領(lǐng)域當(dāng)中， 隨著社會的發(fā)展光機(jī)電一體化技術(shù)將得到很大程度的推廣，滲入到國民經(jīng)濟(jì)的各個環(huán)節(jié)當(dāng)中。它包括產(chǎn)品和技術(shù)兩方面：光機(jī)電一體化產(chǎn)品是集光學(xué)、機(jī)械、微電子、自動控制和通信技術(shù)于一體的高科技產(chǎn)品，具有很高功能和附加值;光機(jī)電一體化技術(shù)是指其技術(shù)原理和使光機(jī)電一體化產(chǎn)品得以實(shí)現(xiàn)，使用和發(fā)展的技術(shù)。

光機(jī)電一體化技術(shù)是由光學(xué)，光電子學(xué)，電子信息和機(jī)械制造及其他相關(guān)技術(shù)交叉與融合構(gòu)成的綜合性高新技術(shù)是諸多高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)和高新技術(shù)裝備的基礎(chǔ)。它豐富和拓寬了光機(jī)電一體化技術(shù)的內(nèi)涵和外延。

2.1 機(jī)電一體化

機(jī)電一體化實(shí)質(zhì)上是將電子技術(shù)應(yīng)用到機(jī)構(gòu)的各種功能上，并且將這些電子化設(shè)計(jì)與機(jī)械裝置及相關(guān)的軟件進(jìn)行融合之后的系統(tǒng)，這個系統(tǒng)即為機(jī)電一體化。機(jī)電一體化已經(jīng)發(fā)展成為當(dāng)前工程技術(shù)的前端技術(shù)，將多個學(xué)科進(jìn)行融合而研發(fā)出的新型技術(shù)學(xué)科。借助機(jī)電一體化所研發(fā)的產(chǎn)品已經(jīng)應(yīng)用到了各個行業(yè)中，機(jī)電一體化已經(jīng)發(fā)展成為了前沿科學(xué)，并且能夠從側(cè)面反映出我國科學(xué)技術(shù)的發(fā)展水平。機(jī)電一體化系統(tǒng)在實(shí)際的使用過程中，具有功能多、質(zhì)量高、可靠性高等多種優(yōu)勢，在功能方面具有良好的價(jià)值。

2.2 機(jī)電一體化的發(fā)展現(xiàn)狀

機(jī)電一體化的發(fā)展大致上經(jīng)歷了三個階段，其中第一個階段為初級階段，初級階段時期會借助電子技術(shù)將機(jī)械產(chǎn)品的性能進(jìn)行完善，這一時期的機(jī)電一體化發(fā)展還處于自發(fā)狀態(tài)，各方面技術(shù)還存在很多的不足;第二個階段為快速發(fā)展階段，這一階段各種計(jì)算機(jī)技術(shù)以及信息技術(shù)的發(fā)展，推動了機(jī)電一體化的發(fā)展，受到了各個國家的重視;第三個階段是深入發(fā)展階段，這一階段光學(xué)等高端技術(shù)融入到了機(jī)電一體化技術(shù)當(dāng)中，并且機(jī)電一體化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)也得到了深入的研究，促使機(jī)電一體化技術(shù)有了一個完整的科學(xué)體系。機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展能夠有效的推動社會的發(fā)展，讓人們改變了對機(jī)電一體化技術(shù)的傳統(tǒng)觀念，支持并關(guān)注對機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用。

3 嵌入式系統(tǒng)及其技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

嵌入式系統(tǒng)最初是從單片機(jī)的嵌入式系統(tǒng)中產(chǎn)生的，并且經(jīng)過了多年的研究發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)應(yīng)用到了各個行業(yè)當(dāng)中，嵌入式系統(tǒng)在我們的生活中發(fā)揮了非常重大的作用，每個嵌入式系統(tǒng)都有準(zhǔn)確的定義，并且有很強(qiáng)的專用性。例如我們常用的微波爐和火星車上都含有嵌入式系統(tǒng)，并且兩者所包含的嵌入式系統(tǒng)中都含有同樣的未處理器，但是兩者之間不存在相同的部分。嵌入式系統(tǒng)在應(yīng)用時，要有與其相對應(yīng)的應(yīng)用與之結(jié)合，才能夠使嵌入式系統(tǒng)發(fā)揮出它的優(yōu)點(diǎn)。

4 嵌入式系統(tǒng)在機(jī)電一體化中的應(yīng)用

嵌入式系統(tǒng)在機(jī)電一體化產(chǎn)品中得到了廣泛的應(yīng)用，下面將進(jìn)行詳細(xì)的分析介紹。

4.1 工業(yè)控制設(shè)備

工業(yè)控制設(shè)備，是機(jī)電一體化中應(yīng)用嵌入式系統(tǒng)最為廣泛的一類，隨著工業(yè)控制技術(shù)的不斷發(fā)展，并且工業(yè)控制設(shè)備采取專業(yè)的工控設(shè)備，因此工業(yè)控制設(shè)備受到了廣泛的應(yīng)用。工業(yè)控制在實(shí)際應(yīng)用時具有較高的要求，并且隨著技術(shù)的發(fā)展，32位、64位的處理器已經(jīng)逐漸被采用，有效的提高了工業(yè)控制系統(tǒng)的性能。除此之外，嵌入式系統(tǒng)在工業(yè)控制器和設(shè)備控制器方面也有著廣泛的應(yīng)用，并且，大多數(shù)都是采用嵌入式處理器進(jìn)行工作的。嵌入式控制器能夠廣泛的應(yīng)用于工業(yè)控制當(dāng)中。

4.2 機(jī)器人

機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展離不開嵌入式系統(tǒng)，兩者之間存在著緊密的聯(lián)系，機(jī)器人技術(shù)在早期應(yīng)用時，并沒有達(dá)到芯片的要求水平。隨著智能理論在后期的逐漸發(fā)展，機(jī)器人逐漸受到了人們的關(guān)注，并對其展開了深入的研究。隨著嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用到機(jī)器人技術(shù)當(dāng)中，使得機(jī)器人技術(shù)得到了快速的發(fā)展。

5 光機(jī)電一體化設(shè)備嵌入式控制技術(shù)研究

隨著我國機(jī)電一體化技術(shù)的快速發(fā)展，我國的機(jī)電設(shè)備已經(jīng)在市場中占有了較大的分量，但是我國的機(jī)電一體化設(shè)備與發(fā)達(dá)國家相比還存在著一定的不足，特別是在設(shè)備精度方面相差甚遠(yuǎn)。高性能的機(jī)電設(shè)備能夠較好的反映出設(shè)備的工作情況，同時這些傳感器都是借助光信號作為介質(zhì)進(jìn)行傳輸?shù)摹９怆娨惑w化設(shè)備在工作的過程中將光信號轉(zhuǎn)化為電信號。光電一體化設(shè)備采用的光學(xué)部件在進(jìn)行運(yùn)作的過程中，是與機(jī)械運(yùn)動之間進(jìn)行協(xié)同合作的。光電一體化設(shè)備中的各個部件之間的協(xié)調(diào)運(yùn)行能夠保障設(shè)備的正常運(yùn)行。機(jī)電設(shè)備在工作的過程中，有幾大控制特點(diǎn)，分別是：傳感器多、控制輸出多、現(xiàn)場干擾大、控制流程復(fù)雜、實(shí)時性強(qiáng)和具有接口功能。由此可見，光機(jī)電一體化設(shè)備要想發(fā)揮更大的作用，就需要將傳統(tǒng)的機(jī)電設(shè)備技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新完善。

采用新型的控制技術(shù)將光電一體化技術(shù)與嵌入式系統(tǒng)進(jìn)行結(jié)合，這種新型技術(shù)是電控系統(tǒng)。通過借助電控系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的采集以及分析，并將信號進(jìn)行處理等多種功能。新型電控系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)緊湊，并且具有較高的可靠性。電控系統(tǒng)在實(shí)際的使用過程中，能夠在現(xiàn)場干擾的情況下正常的進(jìn)行工作，同時還能夠滿足較復(fù)雜的系統(tǒng)功能，方便軟件進(jìn)行升級和移植。采用新型電控系統(tǒng)進(jìn)行光機(jī)電一體化設(shè)備的運(yùn)行能夠?qū)崿F(xiàn)一些高端技術(shù)，從而滿足光機(jī)電一體化設(shè)備的特殊需求。不僅如此，新型電控系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)人機(jī)接口以及PC高速通信的能力，這些特殊的功能能夠有效的增強(qiáng)光機(jī)電一體化設(shè)備的使用性能，提高了我國機(jī)電設(shè)備在國際市場中的競爭力。

在科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展的當(dāng)今社會，機(jī)電產(chǎn)品的更新速率不斷加快，社會對于機(jī)電產(chǎn)品的需求量也越來越大，采用傳統(tǒng)的機(jī)電設(shè)備進(jìn)行產(chǎn)品的開發(fā)，不能夠滿足社會發(fā)展的需求，因此將嵌入式系統(tǒng)開發(fā)方法引入到新型電控系統(tǒng)當(dāng)中，開發(fā)人員能夠借助嵌入式系統(tǒng)將系統(tǒng)進(jìn)行移植操作，有效的縮短了機(jī)電產(chǎn)品的研發(fā)周期，提高了工作效率。不僅如此，將嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用到工業(yè)控制當(dāng)中，有效的提高了控制的可靠性，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性能。

6 結(jié)束語

隨著嵌入式技術(shù)的不斷發(fā)展，生活中的各個角落中都能夠找到嵌入式系統(tǒng)的痕跡。將嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用到光機(jī)電一體化技術(shù)當(dāng)中，能夠?qū)崿F(xiàn)光信號與機(jī)械運(yùn)動之間的協(xié)調(diào)運(yùn)作，有效的推動了光機(jī)電一體化設(shè)備的創(chuàng)新發(fā)展，并且，完善了光機(jī)電一體化設(shè)備在實(shí)際操作中存在的不足和缺陷，提高了光機(jī)電一體化設(shè)備的工作效率，促使光機(jī)電一體化設(shè)備的廣泛應(yīng)用，有效的推動了我國機(jī)電行業(yè)的發(fā)展。

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