机电光仪一体技术-第1章-概述课件

江苏大学测控系江苏大学测控系01七月2024机电光仪一体化技术第1章机电光仪一体化系统概述30七月2023机电光仪一体化技术第1章机电光仪课程简介课程性质：专业特色课学分：2学时：30（22学时讲课+8学时实验）先修课程：传感器（测试技术）、工程光学、电子电路等使用教材：光机电一体化系统设计 范宁军等编著，机械工业出版社参考书目：光机电一体化系统典型实例 高学山编著，机械工业出版社 机电系统集成技术董景新、刘桂雄等编著,机械工业出版社 测控仪器设计浦昭绑、王宝光主编,机械工业出版社 光电检测技术与应用徐熙平等编著，机械工业出版社 机电一体化设计基础朱喜林等主编,科学出版社 课程简介课程性质：专业特色课第1章机电光仪一体化系统概述：2学时第2章机械系统设计技术：2学时第3章传感与光电检测技术：4学时第4章接口设计技术：2学时第5章控制系统设计技术：2学时第6章执行与驱动技术：2学时第7章多机与网络通信技术：2学时第8章测控仪器设计技术：2学时第9章系统总体设计技术：2学时第10章系统设计指导：2学时学时分配 机电光仪一体化技术是一门跨学科的边缘科学，它是光学与激光技术、微电子技术、现代仪器技术、信息技术与机械技术结合而成的综合性高技术。这种多种技术的综合及多个部分的组合，使得机电光仪系统集成技术及产品更具有系统性、完整性和科学性。第1章机电光仪一体化系统概述：2学时学时分配第一章概论知识点：机电光仪一体化的基本概念机电光仪一体化的基本概念 机电光仪一体化的功能构成和组成要素机电光仪一体化的功能构成和组成要素 机电光仪一体化的共性关键技术机电光仪一体化的共性关键技术 机电光仪一体化的应用与发展前景机电光仪一体化的应用与发展前景 第1章 机电光仪一体化系统概述第一章概论知识点：第1章机电光仪一体化系统概1.1 1.1 机电光仪一体化的基本概念机电光仪一体化的基本概念1.1.1 机电光仪一体化的产生 机电光仪一体化首先是来自于机电一体化。机电光仪一体化首先是来自于机电一体化。机电一体化机电一体化(Mechatronics)(Mechatronics)，亦称，亦称机械电子学机械电子学，是随着，是随着生产和技术的发展，在以机械技术、电子技术、计算机技术生产和技术的发展，在以机械技术、电子技术、计算机技术为主的多门学科相互渗透、互相结合的过程中逐渐形成和发为主的多门学科相互渗透、互相结合的过程中逐渐形成和发展起来的一门新兴边缘技术学科。展起来的一门新兴边缘技术学科。“机电一体化机电一体化”一词一词(Mechatronics)(Mechatronics)在在2020世纪世纪7070年代起年代起源于日本。它取英语源于日本。它取英语Mechanics(Mechanics(机械学机械学)的前半部和的前半部和ElectronicsElectronics（电子学）的后半部分拼成一个新词，即机械（电子学）的后半部分拼成一个新词，即机械电子学或机电一体化。电子学或机电一体化。机电一体化产生发展的原因：机电一体化产生发展的原因：社会的发展和科学技术社会的发展和科学技术的进步的进步。1.1机电光仪一体化的基本概念1.1.1机电光仪一体“机电一体化机电一体化”是机械技术、微电子技术相是机械技术、微电子技术相互交叉、融合的产物互交叉、融合的产物 图图1-11-1机电光仪一体化系统是在机电一体化系统的机电光仪一体化系统是在机电一体化系统的基础上与工学工程和仪器科学与工程的集成。基础上与工学工程和仪器科学与工程的集成。机械技术（机械学机构学）机电一体化技术领域微电子技术（半导体技术、计算机技术）1.1 1.1 机电光仪一体化的基本概念机电光仪一体化的基本概念“机电一体化”是机械技术、微电子技术相互交叉1.1.2 机电光仪一体化的含义u迄今为止，机电光仪一体化尚没有公认统一的定义。这是迄今为止，机电光仪一体化尚没有公认统一的定义。这是由于：首先，人们看问题的角度不同，对其理解也就各异；由于：首先，人们看问题的角度不同，对其理解也就各异；其次，随着生产活动和科学技术的迅猛发展，机电光仪一其次，随着生产活动和科学技术的迅猛发展，机电光仪一体化的具体内容和含义在不断发展与更新。体化的具体内容和含义在不断发展与更新。u日本机械振兴协会经济研究所于日本机械振兴协会经济研究所于19811981年提出的定义是：年提出的定义是：机机电一体化是指在机械的主功能、动力功能、信息与控制功电一体化是指在机械的主功能、动力功能、信息与控制功能上引进了电子技术，并将机械装置与电子设备以及软件能上引进了电子技术，并将机械装置与电子设备以及软件等有机结合而成系统的总称。等有机结合而成系统的总称。1.1 1.1 机电光仪一体化的基本概念机电光仪一体化的基本概念1.1机电光仪一体化的基本概念u美国机械工程师协会美国机械工程师协会(ASME)(ASME)的一个专家组于的一个专家组于19841984年在给美年在给美国国家科学基金会的报告中则提出：国国家科学基金会的报告中则提出：机电一体化系统是由机电一体化系统是由计算机信息网络协调与控制的，用于完成机械力、运动和计算机信息网络协调与控制的，用于完成机械力、运动和能量流等动力学任务的机械和能量流等动力学任务的机械和 (或或)机电部件相互联系的机电部件相互联系的系统。系统。u欧洲经济共同体欧洲经济共同体(EEC)(EEC)对机电一体化的定义则是：对机电一体化的定义则是：机电一机电一体化是指在设计机械产品和生产过程的初始阶段就考虑将体化是指在设计机械产品和生产过程的初始阶段就考虑将精密机械技术和电子控制系统有机地相结合。精密机械技术和电子控制系统有机地相结合。机电光仪一体化技术机电光仪一体化技术是一门跨学科的边缘科学，它是是一门跨学科的边缘科学，它是光学与激光技术、微电子技术、现代仪器技术、信息技术光学与激光技术、微电子技术、现代仪器技术、信息技术与机械技术结合而成的综合性高技术。与机械技术结合而成的综合性高技术。1.1 1.1 机电光仪一体化的基本概念机电光仪一体化的基本概念1.1机电光仪一体化的基本概念1.1.3 机电光仪一体化的特点1.1.机电光仪一体化的机电光仪一体化的灵魂灵魂是机械技术与工学工程、微电子技是机械技术与工学工程、微电子技术、计算机技术、仪器科学与技术等高新技术的有机结合。术、计算机技术、仪器科学与技术等高新技术的有机结合。这种结合，不是简单的组合、拼凑，而是相互融合。这种结合，不是简单的组合、拼凑，而是相互融合。2.2.机电光仪一体化在机电光仪一体化在技术技术上体现为机械技术与工学工程、微上体现为机械技术与工学工程、微电子技术、计算机技术、仪器科学与技术等高新技术的横电子技术、计算机技术、仪器科学与技术等高新技术的横向交叉、渗透和综合集成，从而产生了一种新的学术思想向交叉、渗透和综合集成，从而产生了一种新的学术思想和技术手段，达到各自单独所不能达到的境界。和技术手段，达到各自单独所不能达到的境界。3.3.机电光仪一体化在机电光仪一体化在产品产品结构上体现为机械装置与光电子设结构上体现为机械装置与光电子设备、计算机硬件与软件合理配置，形成一个互相联系的有备、计算机硬件与软件合理配置，形成一个互相联系的有机整体，协调一致地实现其目的功能。机整体，协调一致地实现其目的功能。4.4.机电光仪一体化的机电光仪一体化的目的目的在于设计和开发性能优良、功能完在于设计和开发性能优良、功能完善、效率高、柔性自动化的工程系统，为人类的生产和生善、效率高、柔性自动化的工程系统，为人类的生产和生活领域的自动化服务。活领域的自动化服务。1.1 1.1 机电光仪一体化的基本概念机电光仪一体化的基本概念1.1.3机电光仪一体化的特点1.1机电光仪一体化的基本综上所述，我们可以概括出以下几点基本认识：综上所述，我们可以概括出以下几点基本认识：机电光仪一体化是以机电光仪一体化是以实践实践，即产品和过程为基础的，即产品和过程为基础的技技术术；机电光仪一体化以机电光仪一体化以机械机械为为主体主体；机电光仪一体化以计算机机电光仪一体化以计算机控制控制，特点是以智能控制为，特点是以智能控制为核心核心；机电光仪一体化将工业产品和过程都作为一个完整的机电光仪一体化将工业产品和过程都作为一个完整的系统系统看待，因此强调各种技术的协同和看待，因此强调各种技术的协同和集成集成，而不是，而不是将各个部件单独处理，把它们混合或凑到一起；将各个部件单独处理，把它们混合或凑到一起；机电光仪一体化贯穿于机电光仪一体化贯穿于设计设计和和制造制造的的全过程全过程中中。1.1 1.1 机电光仪一体化的基本概念机电光仪一体化的基本概念综上所述，我们可以概括出以下几点基本认识：1.1机电光仪一1.1.4 机电光仪一体化的原理机电光仪一体化技术应用系统工程的观点机电光仪一体化技术应用系统工程的观点和方法来分析、研究机电光仪一体化产品或系和方法来分析、研究机电光仪一体化产品或系统，综合应用各种现代高新技术进行产品设计统，综合应用各种现代高新技术进行产品设计和开发，通过各种技术的有机结合，实现产品和开发，通过各种技术的有机结合，实现产品内部各组成部分的合理配置和外部的整体性能内部各组成部分的合理配置和外部的整体性能最佳最佳。机电光仪一体化机电光仪一体化是多种技术的综合及多个是多种技术的综合及多个部分的组合，使得机电光仪系统集成技术及产部分的组合，使得机电光仪系统集成技术及产品更具有系统性、完整性和科学性。品更具有系统性、完整性和科学性。1.1 1.1 机电光仪一体化的基本概念机电光仪一体化的基本概念1.1.4机电光仪一体化的原理1.1机电光仪一体化的基1.1.5 机电光仪一体化的研究内容1.1.机电光仪一体化的基本支撑技术：机电光仪一体化的基本支撑技术：u微型计算机微型计算机(包括包括LSI)LSI)通过计算与控制实现通过计算与控制实现智能功能智能功能，相当于人的，相当于人的头脑头脑；u传感器传感器 通过信息流通实现通过信息流通实现感知功能感知功能，相当于人的，相当于人的感感觉器官觉器官；u软件软件 实现实现信息功能信息功能，相当于人的，相当于人的神经系统神经系统。1.1 1.1 机电光仪一体化的基本概念机电光仪一体化的基本概念1.1.5机电光仪一体化的研究内容1.1机电光仪一体化2.2.机电光仪一体化的基本系统机电光仪一体化的基本系统 机电光仪一体化包含机电光仪一体化包含技术技术和和产产品品两方面的内容。两方面的内容。(1)(1)机电光仪一体化机电光仪一体化技术技术是指是指包括包括技术基础、技术原理在内的，技术基础、技术原理在内的，使机电一体化产品得以实现、使机电一体化产品得以实现、使用和发展的技术使用和发展的技术。机电光仪机电光仪一体化一体化共性关键技术共性关键技术主要有六主要有六项：项：机械技术、计算机与信息机械技术、计算机与信息处理技术、检测与传感技术、处理技术、检测与传感技术、自动控制技术、伺服驱动技术、自动控制技术、伺服驱动技术、系统总体技术系统总体技术。1.1 1.1 机电光仪一体化的基本概念机电光仪一体化的基本概念2.机电光仪一体化的基本系统1.1机电光仪一体化的基本概念(2)(2)机电光仪一体化机电光仪一体化产品产品是指是指采用机电光仪一体化技术在采用机电光仪一体化技术在基本产品基本产品基础上创造出来的新一代产品。是富含高基础上创造出来的新一代产品。是富含高新技术的技术密集型产品新技术的技术密集型产品。机电光仪一体化为机械产机电光仪一体化为机械产品注入了过去所没有的新技术，把计算机和电子器件品注入了过去所没有的新技术，把计算机和电子器件的传感检测、信息处理、自动控制等功能融合到机械的传感检测、信息处理、自动控制等功能融合到机械装置中去，从而获得了过去单靠一种技术而无法实现装置中去，从而获得了过去单靠一种技术而无法实现的功能和效果，在功能、性能、质量和效率等方面都的功能和效果，在功能、性能、质量和效率等方面都有高水平的发展。有高水平的发展。机电光仪一体化产品表现出机电光仪一体化产品表现出整体结构最佳化整体结构最佳化、系系统控制智能化统控制智能化、操作性能柔性化操作性能柔性化。1.1 1.1 机电光仪一体化的基本概念机电光仪一体化的基本概念1.1机电光仪一体化的基本概念3.3.机电光仪一体化机电光仪一体化设计设计 机电光仪一体化设计是机电光仪一体化设计是按照机电光仪一体化按照机电光仪一体化思想、原理和方法，综合应用各项共性关键技术思想、原理和方法，综合应用各项共性关键技术进行的机电光仪一体化产品设计进行的机电光仪一体化产品设计。1.1 1.1 机电光仪一体化的基本概念机电光仪一体化的基本概念3.机电光仪一体化设计1.1机电光仪一体化的基本概念(1)(1)设计理论设计理论体现在两个方面：体现在两个方面：一方面一方面，当产品的某一功能单，当产品的某一功能单靠某一种技术无法实现时，必须进行机械与电子及其它多靠某一种技术无法实现时，必须进行机械与电子及其它多种技术有机结合的一体化设计：种技术有机结合的一体化设计：另一方面另一方面，当产品某一功，当产品某一功能的实现有多种可行的技术方案时，也必须应用机电光仪能的实现有多种可行的技术方案时，也必须应用机电光仪一体化技术对各种技术方案进行分析和评价，在充分考虑一体化技术对各种技术方案进行分析和评价，在充分考虑同其它功能单元的联接和匹配的条件下，选择最优的技术同其它功能单元的联接和匹配的条件下，选择最优的技术方案。方案。(2)(2)机电光仪一体化机电光仪一体化设计方法设计方法：机电光仪一体化设计一般以机电光仪一体化设计一般以计算机为工具，充分利用计算机辅助设计、优化设计、有计算机为工具，充分利用计算机辅助设计、优化设计、有限元分析、计算机仿真分析、动态分析设计、可靠性设计限元分析、计算机仿真分析、动态分析设计、可靠性设计等现代设计方法，以提高产品设计的效率和质量。等现代设计方法，以提高产品设计的效率和质量。特别特别注重系统优化，必须充分考虑各种技术方案的等效性、互注重系统优化，必须充分考虑各种技术方案的等效性、互补性及可比性。补性及可比性。硬件设计和软件设计并重。硬件设计和软件设计并重。机电光仪一体化的原理、技术、设计理论和方法，构机电光仪一体化的原理、技术、设计理论和方法，构成了机电光仪一体化的研究内容。成了机电光仪一体化的研究内容。1.1 1.1 机电光仪一体化的基本概念机电光仪一体化的基本概念(1)设计理论体现在两个方面：一方面，当产品的某一功能单靠某1.2 1.2 机电光仪一体化系统的功能构成和组成要机电光仪一体化系统的功能构成和组成要素素1.2.1 机电光仪一体化系统的功能构成 机电光仪一体化系统是由若干具有特定功机电光仪一体化系统是由若干具有特定功能的机械与微电子要素组成的有机整体，具有能的机械与微电子要素组成的有机整体，具有满足人们使用要求的功能满足人们使用要求的功能(目的功能目的功能)。根据不。根据不同的使用目的，要求系统能对输入的同的使用目的，要求系统能对输入的物质、能物质、能量和信息量和信息(即工业三大要素即工业三大要素)进行某一处理，输进行某一处理，输出所需要的出所需要的物质、能量和信息物质、能量和信息。1.2机电光仪一体化系统的功能构成和组成要素1.2.1 因此，系统必须具有以下三大因此，系统必须具有以下三大“目的功能目的功能”：变变换换(加工、处理加工、处理)功能、功能、传递传递(移动、输送移动、输送)功能和功能和储存储存(保持、积累、记录保持、积累、记录)功能。功能。1.2 1.2 机电光仪一体化系统的功能构成和组成要素机电光仪一体化系统的功能构成和组成要素图1-4因此，系统必须具有以下三大“目的功能”：变换(加工不管那类系统（或产品），其系统内部必须具备如所示的不管那类系统（或产品），其系统内部必须具备如所示的五种内部功能，即五种内部功能，即主动能、动力功能、检测功能、控制功主动能、动力功能、检测功能、控制功能、构造功能能、构造功能。1.2 1.2 机电光仪一体化系统的功能构成和组成要素机电光仪一体化系统的功能构成和组成要素图1-5不管那类系统（或产品），其系统内部必须具备如所示的五种机电光仪一体化机电光仪一体化系统要实现其目的功能，一般需要具备五种内部功能内部功能，即主功能、动力功能、计测功能、控制功能主功能、动力功能、计测功能、控制功能和结构功能和结构功能。主功能主功能是实现系统目的功能直接必需的功能，它表明了系统的主要特征；动力功能动力功能是向系统提供动力、让系统得以运转的功能；计测功能计测功能和控制功能控制功能的作用是根据系统内部信息和外部信息对整个系统进行控制，使系统正常运转；结构功能结构功能则将系统各要素组合起来，进行空间配置，形成一个统一的整体。1.2 1.2 机电光仪一体化系统的功能构成和组成要素机电光仪一体化系统的功能构成和组成要素1.2机电光仪一体化系统的功能构成和组成要素机电光仪一体化系统由机械本体（机构）、信息处理与控制部分（计算机）、能源部分（动力源）、检测部分（传感器）、执行元件部分（如电动机）等五个子系统五个子系统组成能源部分信息处理与控制信息输入驱动部分执行元件机械本体检测部分1.2机电光仪一体化系统的功能构成和组成要素图1-6能源部分信息处理与控制信息输入驱动部分执行元件机械本体1.2.2机电光仪一体化系统的组成要素u机电光仪一体化系统与其五种内部功能相对应，则由动力源、机械本体、执行机构、传感器、计算机动力源、机械本体、执行机构、传感器、计算机五部分组成，各部分之间通过接口相联系。u机械本体系统所有功能元素的机械支持结构，包括机身、框架、机械连接等，它实现系统的构造功能。要求尽量采用新结构、新材料和新工艺，以适应机电光仪一体化产品高效、多功能、可靠和节能、小型、轻量、美观等方面的要求。1.2机电光仪一体化系统的功能构成和组成要素1.2机电光仪一体化系统的功能构成和组成要素u动力源向系统提供能量，并将输入的能量转换成需要的形式，实现动力功能。机电光仪一体化产品以电能利用为主，其目的功能则多数通过机械动作来实现，因而动力源应包括电源、电动机等驱动装置。对动力源的要求是效率高、响应快、可靠性好。u执行机构包括机械传动与操作机构，在控制信息作用下完成要求的动作，实现产品的主功能。执行机构因作业对象不同而形式各异。由于它是实现产品目的功能的直接参与者，其性能好坏决定着整个产品的性能，因而是机电光仪一体化产品中最重要的组成要素之。要求是精确、耐磨、可靠、刚性好。1.2机电光仪一体化系统的功能构成和组成要素1.2机电光仪一体化系统的功能构成和组成要素u检测与传感装置包括各种传感器及其信号检测电路，用于对产品运行时的内部状态和外部环境进行检测，提供进行控制所需的各种信息，实现计测功能。机电光仪一体化产品对检测与传感装置的主要要求是体积小、便于安装和连接、检测精度高、抗干扰能力强等。u控制与信息处理装置根据产品的功能和性能要求以及传感器的反馈信息，进行处理、运行和决策，对产品运行施以相应的控制，实现控制功能。机电光仪一体化产品中，这一组成要素主要是指由计算机及其相应硬、软件所构成的控制系统，目前正向着高可靠性、柔性和智能化方向发展。1.2机电光仪一体化系统的功能构成和组成要素1.2机电光仪一体化系统的功能构成和组成要素CNC机床内部功能构成实例1.2机电光仪一体化系统的功能构成和组成要素图1-7CNC机床内部功能构成实例1.2机电光仪一体化系统的典型闭环控制系统1.2机电光仪一体化系统的功能构成和组成要素图1-8典型闭环控制系统1.2机电光仪一体化系统的功能构成和组机电光仪一体化系统（产品）的五大要素及其对应的五大功能1.2机电光仪一体化系统的功能构成和组成要素图1-91.2机电光仪一体化系统的功能构成和组成要素图1-机电光仪一体化系统（产品）的五大要素与人体要人体要素素的比较如下所示。1.2机电光仪一体化系统的功能构成和组成要素图1-10机电光仪一体化系统（产品）的五大要素与1.2.3机电光仪一体化系统接口概述1.2机电光仪一体化系统的功能构成和组成要素图1-111.2.3机电光仪一体化系统接口概述1.2机电光仪1.3机电光仪一体化系统的共性关键技术1.3.1机械技术机械技术是机电光仪一体化的基础。机电光仪一体化产品中的主功能和构造功能，往往是以机械技术为主实现的。特别是关键部件，如导轨、滚珠丝杠、轴承、传动部件等的材料、精度对机电一体化产品的性能、控制精度等多方向的要求。新材料、新工艺、新原理、新机构等不断出现，现代设计方法不断发展和完善，以满足机电光仪一体化产品对减轻重量、缩小体积、提高精度和刚度、改善性能等多方面的要求。1.3机电光仪一体化系统的共性关键技术1.3.11.3.2计算机与信息处理技术计算机技术包括计算机硬件技术和软件技术、网络与通信技术、数据库技术等。信息处理技术包括信息的输入、交换、存取、运算、识别、变换、判断和决策等，实现信息处理的主要工具是计算机。因此计算机技术与信息处理技术是密切相关的。在机电光仪一体化产品中，计算机与信息处理装置指挥整个产品的运行。信息处理是否正确、及时，直接影响到系统工作的质量和效率。因此，计算机应用和信息处理技术已成为促进机电光仪一体化技术和产品发展的最活跃的因素。人工智能、专家系统、神经网络技术等都属于计算机与信息处理技术。1.3机电光仪一体化系统的共性关键技术1.3.2计算机与信息处理技术1.3机电光仪一体1.3.3自动控制技术自动控制技术就是通过控制器使被控对象或过程自动地按照预定的规律运行。自动控制技术范围很广，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。由于被控对象种类繁多，所以控制技术的内容极其丰富，包括高精度定位控制、速度控制、自适应控制、自诊断、校正、补偿、示教再现、检索等控制技术。由于微型机的广泛应用，自动控制技术越来越多地与计算机控制技术联系在一起，成为机电光仪一体化中十分重要的关键技术。1.3机电光仪一体化系统的共性关键技术1.3.3自动控制技术1.3机电光仪一体化系统的1.3.4传感与检测技术检测传感技术是机电光仪一体化的关键技术，研究对象是传感器及其信号检测装置。它将所测得的各种参量如位移、位置、速度、加速度、力、温度、酸度和其他形式的信号等转换为统一规格的电信号输入到信息处理系统中，并由此产生出相应的控制信号以决定执行机构的运动形式和动作幅度。传感器检测的精度、灵敏度和可靠性将直接影响到机电一体化的性能。由于目前检测与传感技术还不能与机电光仪一体化的发展相适应，使得不少机电一体化产品不能达到满意的效果或无法实现设计，因此，大力开展检测与传感技术的研究对发展机电光仪一体化具有十分重要的意义。1.3机电光仪一体化系统的共性关键技术1.3.4传感与检测技术1.3机电光仪一体化系统1.3.5执行与驱动技术伺服驱动技术的主要研究对象是伺服驱动单元及其驱动装置。执行元件分为电动、气动、液压等多种类型，机电光仪一体化产品中多采用电动式执行元件驱动装置主要是指各种电动机的驱动电源电路，目前多采用电力电子器件及集成化的功能电路构成。伺服驱动技术是直接执行操作的技术，对机电光仪一体化产品的动态性能、稳态精度、控制质量等具有决定性的影响。实际上，机电光仪一体化系统与非机电光仪一体化机械系统的区别，核心是其是否具有计算机控制的伺服驱动系统。1.3机电光仪一体化系统的共性关键技术1.3.5执行与驱动技术1.3机电光仪一体化系统1.3.6总体设计技术系统总体技术是一种从整体目标出发，用系统工程的观点和力法，将系统总体分解成相互有机联系的若干功能单元，并以功能单元为子系统继续分解，直至找到可实现的技术方案，然后再把功能和技术方案组合成方案指进行分析、评价和优选的综合应用技术。系统总体技术包含的内容很多，接口技术是其重要内容之一，机电光仪一体化产品的各功能单元通过接口联接成一个有机的整体。系统总体技术是最能体现机电光仪一体化设计特点的技术，其原理和方法还在不断发展和完善。1.3机电光仪一体化系统的共性关键技术1.3.6总体设计技术1.3机电光仪一体化系统的1.4机电光仪一体化的应用与发展前景1.4.1机电光仪一体化发展现状机电光仪一体化技术的发展大体上可分为三个阶段。(1)20世纪60年代以前为第一阶段，也可称其为“萌芽阶段”。(2)70年代至90年代为第二阶段。称其为“蓬勃发展阶段”。(3)从上世纪90年代后期开始为第三阶段，称其为“智能化阶段”，机电光仪一体化技术向智能化新阶段迈进。1.4机电光仪一体化的应用与发展前景1.4.1机电光1.4.2机电光仪一体化发展趋势机电光仪一体化的发展趋势可以概括为以下三个方面：性能上向高精度、高效率、智能化高精度、高效率、智能化方向发展：功能上向小型化、轻型化、多功能小型化、轻型化、多功能方向发展；层次上向系统化、复合集成化系统化、复合集成化方向发展。因此，机电光仪一体化的主要发展方向如下：（1）智能化（2）模块化（3）网络化（4）微型化（5）绿色化（6）人性化1.4机电光仪一体化的应用与发展前景1.4.2机电光仪一体化发展趋势1.4机电光仪一体化的1.4.3数控技术与机器人技术一、数控机床数控技术，简称数控（NumericalControl）。它是利用数字化的信息对机床运动及加工过程进行控制的一种方法。数控系统包括：数控装置、可编程控制器、主轴驱动器及进给装置等部分.数控机床是机、电、液、气、光高度一体化的产品。1.4机电光仪一体化的应用与发展前景1.4.3数控技术与机器人技术1.4机电光仪一体化的应用二、工业机器人机器人技术是综合了计算机、控制论、机构学、信息和传感技术、人工智能、仿生学等多学科而形成的高新技术，是当代研究十分活跃，应用日益广泛的领域。机器人应用情况，是一个国家工业自动化水平的重要标志。工业机器人由操作机（机械本体）、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置构成，是一种仿人操作、自动控制、可重复编程、能在三维空间完成各种作业的机电光仪一体化自动化生产设备。1.4机电光仪一体化的应用与发展前景1.4机电光仪一体化的应用与发展前景1.4.4新型的MEMS系统微机电系统MEMS(MicroElectronicMechanicalSystems)是一种全新的必须同时考虑多种物理场混合作用的研发领域，相对于传统的机械，它们的尺寸更小，最大的不超过一个厘米，甚至仅仅为几个微米，其厚度就更加微小。1.4机电光仪一体化的应用与发展前景1.4机电光仪一体化的应用与发展前景MEMS特点可以总结如下：（1）微型化：MEMS器件体积小、重量轻、耗能低、惯性小、谐振频率高、响应时间短。（2）集成化：微传感器、微执行器和IC集成在一起可以制造出高可靠性和高稳定性的智能化MEMS。（3）多学科交叉：MEMS的制造涉及电子、机械、材料、信息与自动控制、物理、化学和生物等多种学科。1.4机电光仪一体化的应用与发展前景1.4机电光仪一体化的应用与发展前景本章小结机电光仪一体化通过综合利用现代高新技术的优势，在提高精度、增强功能、改善操作性和使用性、提高生产率和降低成本、节约能源和降低消耗、减轻劳动强度和改善劳动条件、提高安全性和可靠性、简化结构和减轻重量、增强柔性和智能化程度、降低价格等诸多方面都取得了显著的技术经济效益和社会效益，促使社会和科学技术又向前大大迈进了一步。本章小结1、什么是机电光仪一体化？机电光仪一体化系统的功能构成和定义是什么？2、简要叙述机电光仪一体化系统的共性关键技术。3、什么是数控技术、机器人技术、MEMS系统，简要介绍各自定义及特点。思考练习思考练习再见！