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1 电子机械概述
电子机械主要是以研究电子信息设备与电子系统的机械与结构的设计与制造为核心的,努力提高设备或系统在不同的复杂环境中的电性能。我国工业与电子装备发展过程已经超过40年,在电子设备的设计和制造商处于世界前列,但是也必须认识到先进的电子机械,不仅取决于电子设备的可靠性,也与结构与工艺密不可分。电气设计、结构设计及制造工艺在电子装备中有融为一体的发展态势,当今的电子机械工程就是应这种趋势而产生的新兴学科,国内很多高校也设立了电子机械专业。电子机械同以往的普通机械相比,有其自身的特性:从目的上来说,电子机械旨在于提高电子设备的电气性能系统;从实现手段上来说,电子机械主要通过在机械中加入电子信息技术等来实现电子设备的性能;从机电一体化的载体方面来说,电子机械是电子系统,常规机械是机械结构系统;从电子系统对机械的重要性来说,机电一体化对电子设备至关重要。
2 电子机械故障诊断技术分析
所谓电子机械设备故障,就是指机械系统已偏离其设备状态而丧失部分或全部功能的现象。如某些零件或部件损坏,致使工作能力丧失;发动机功率降低;传动系统失去平衡和噪声增大;工作机构的工作能力下降;燃料和油的消耗增加等,当其超出了规定的指标时,均属于机械故障。电子机械故障诊断技术主要有以下几种:
2.1 基于小波分析的故障诊断方法
小波变换是一种新的变换分析方法,它继承和发展了短时傅立叶变换局部化的思想,同时又克服了窗口大小不随频率变化等缺点,能够提供一个随频率改变的“时间-频率”窗口,是进行信号时频分析和处理的理想工具。基于小波分析直接进行故障诊断是属于故障诊断方法中的信号处理法。这一方法的优点是可以回避被诊断对象的数学模型,这对于那些难以建立解析数学模型的诊断对象是非常有用的。具体可分为以下4种方法: ①利用小波变换检测信号突变的故障方法连续小波变换能够通过多尺度分析提取信号的奇异点。其基本原理是利用信号在奇异点附近的Lipschitz指数。Lipschitz指数时,其连续小波变换的模极大值随尺度的增大而增大;当时,则随尺度的增大而减小。噪声对应的Lipschitz指数远小于0,而信号边沿对应的Lipschitz指数大于或等于0。因此,可以利用小波变换区分噪声和信号边沿,有效地检测出强噪声背景下的信号边沿(援变或突变)。因此,利用小波变换可以区分噪声和信号边沿,有效地检测出强噪声背景下的信号边沿奇变。动态系统的故障通常会导致系统的观测信号发生奇异变化,可以直接利用小波变换检测观测信号的奇异点,从而实现对系统故障的检测。
除此之外,小波变换可以看作一个带通滤波器,从而可以对信号进行滤波。近年来,已经出现了很多基于小波变换的去噪方法。Mallat提出了通过寻找小波变换系数中的局部极大值点,并据此重构信号,可以很好地逼近未被噪声污染前的信号。Donoho也提出了一种新的基于阈值处理思想的小波去噪技术。利用去噪后的信号可以直接对系统进行故障诊断,也可利用此信号进行残差分析。通过去噪获得系统输出信号来进行故障诊断,方法上比较简单,但对故障的判断受限于观测人员自身的经验。
2.2 光学检测技术
由于故障诊断资料不足,对故障的认识受到较大限制,给明确诊断带来困难,有时所怀疑的故障的一般规律与故障征兆不完全相符,另外排除了一种故障的可能,因此故障诊断的推理过程往往也是模糊的,具有一定程度的不确定性。近年来,光学技术得到了快速的发展并被应用到工业领域,例如在数控机床中光栅系统的应用。光栅测量是利用光的衍射原理,通过叠放的光栅的相对运动,产生与之同步移动的莫尔条纹信号,然后通过读数头与后续电路,将导轨、工作台的位置等信号转变成信号读出来,其读数分辨率可达5nm。当两块相同的长光栅跌合,如果栅线的夹角很小时,莫尔条纹的方向与光栅条纹方向近似垂直。光栅盘上黑白刻线的相对移动,会产生光强度周期性变化,此光信号经光电池转换成为周期性的电信号,对电信号进行分析处理,就可获得光栅相对移动的位移量。
2.3 人工智能诊断
1宽频带、多波段、离功率
当前和将来对电子设备的其它要求是:(1)宽频带,如要求射电望远镜的工作频率从200MHz到8.8GHz,甚至更宽;(2)多波段,如要求同一天线可工作在几个波段;(3)高功率,如卫星上的设备,则希望在体积不变的情况下,发射功率尽可能的大。这三个要求给电子设备的设计与制造带来了新的问题和更大的难度。辟如,场耦合关系更加复杂,加工精度要求更高,需要进行新材料、新结构与新理论的探索和研究。
2离密度、小型化
电子设备正向着体积更小、密度更大、功耗更低的方向发展,如电子设备组装的密度越来越大,而且由二维组装向三维组装的方向发展。与此相应地,设备的体积却越来越小。
3智能化
即要求机电产品有一定的智能,使它具有类似人的逻辑思考、判断推理、自主决策等能力。例如在CNC数控机床上增加人机对话功能,设置智能I/O接口和智能工艺数据库,会给使用、操作和维护带来极大的方便。随着模糊控制、神经网络、灰色理论、小波理论、混沌与分岔等人工智能技术的进步与发展,为电子机械技术发展开辟了广阔天地。
4快速响应与准确定位
对设备的机动性与反应速度的要求也越来越高,而且在要求快速跟踪的同时,还应能够精确定位。例如,某舰载雷达天线座与稳定平台,要求其具有极高的快速性、低速平稳性以及定位精确性。
5数字化
微控制器及其发展奠定了机电产品数字化的基础,如不断发展的数控机床和机器人;而计算机网络的迅速崛起,为数字化设计与制造铺平了道路,如虚拟设计、计算机集成制造等。数字化要求电子机械技术产品的软件具有高可靠性、易操作性、可维护性、自诊断能力。数字化的实现将便于远程操作、诊断和修复。
6集成化
集成化既包含各种技术的相互渗透、相互融合和各种产品不同结构的优化与复合,又包含在生产过程中同时处理加工、装配、检测、管理等多种工序。为了实现多品种、小批量生产的自动化与高效率,应使系统具有更广泛的柔性。首先可将系统分解为若干层次,使系统功能分散,并使各部分协调而又安全地运转。然后再通过软、硬件将各个层次有机地联系起来,使其性能最优、功能最强67网络化
由于网络的普及,基于网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾。而远程控制的终端设备本身就是电子机械技术产品,现场总线和局域网技术,使家用电器网络化成为可能,利用家庭网络把各种家用电器连接成以计算机为中心的计算机集成家用电器系统,使人们在家里可充分享受各种髙技术带来的好处。因此机电一体化产品夫疑应朝网络化方向发展。
8人性化
电子机械技术产品的最终使用对象是人,如何给电子机械技术产品赋予人的智能、情感和人性显得愈来愈重要,电子机械技术产品除了完善的性能外,还要求在色彩、造型等方面与环境相协调,使用这些产品,对人来说还是一种艺术享受,如家用机器人的最髙境界就是人机一体化。
1.电子机械概述
电子机械主要是以研究电子信息设备与电子系统的机械与结构的设计与制造为核心的,努力提高设备或系统在不同的复杂环境中的电性能。我国工业与电子装备发展过程已经超过40年,在电子设备的设计和制造商处于世界前列,但是也必须认识到先进的电子机械,不仅取决于电子设备的可靠性,也与结构与工艺密不可分。电气设计、结构设计及制造工艺在电子装备中有融为一体的发展态势,当今的电子机械工程就是应这种趋势而产生的新兴学科,国内很多高校也设立了电子机械专业。电子机械同以往的普通机械相比,有其自身的特性:从目的上来说,电子机械旨在于提高电子设备的电气性能系统;从实现手段上来说,电子机械主要通过在机械中加入电子信息技术等来实现电子设备的性能;从机电一体化的载体方面来说,电子机械是电子系统,常规机械是机械结构系统;从电子系统对机械的重要性来说,机电一体化对电子设备至关重要。
2.电子机械技术的发展现状和发展趋势
2.1.发展现状
当前我国对电子机械研究主要集中在以下几个方面:第一,电子设备在恶劣环境中防护问题,这涉及到机械学、传热学、化学、环境科学等多门学科,考虑有:在发生强烈震动和冲击的情况下如何防止电子设备失效并保持可靠工作的问题;在恶劣的环境中实现电子设备的温度控制,使得电子设备整体和各元件温度不超过限值;如何避免电子设备对环境的污染和反污染的问题;提高电子设备在防潮、防霉、防盐雾腐蚀以及防原子、防生物化学武器等的特性。第二,电子设备性能发挥受机械结构参数的影响的问题,常见的有:天线伺服驱动系统的结构谐构振频率限制了控制系统的带宽;控制系统系能受电子设备在摩擦、间隙、弹性变形过程中的影响;天线效率受到天线结构变形和反射面误差影响的情况等等,弄清楚这些机械结构对电子设备的影响原因与规律,设计出符合有效参数的结构,确保电子设备发挥性能非常重要。第三,电子组装技术与电子精密机械设计问题,如何将众多的电子元器件进行连接和布局,形成一个正确且高校的整机,在这一过程总必须考虑到每一个电子元器件的相互影响和外部环境对电子元器件的影响,使得组装起来的电子设备同时具备高可靠性、易维修性与易操作性。为了实现电子设备的某些特殊功能,常常需要精密机械,如雷达天线,其精密程度堪比精密机床,大面积的可动抛物面反射器结构高精度的要求结构设计人员具有非常过硬的技术本领,这些精密机械设计的目的在于满足电子设备性能的特殊要求,未来战争中电子战与信息战将起着重要作用,由于要应用于条件严苛的战争环境,对电子设备的性能要求非常高。
2.2.发展趋势
当前电子机械的智能化、数字化、集成化、模块化、人性化设计、网络化发展趋势明显。智能化体现在要求机电产品自身拥有一定的智能,在逻辑思考、判断推理、自主决策等方面拥有一定的能力,当前人工智能技术的不断进步为电子机械技术发展提供了重要条件。电子机械数字化的基础是微控制器的发展,不断发展进步的计算机网络为电子设备的数字化设计与制造铺平了道路,数字化要求电子机械技术产品的软件具有高可靠性、易操作性、可维护性等特点。电子机械的集成化体现在不同技术、不同产品和各生产加工等工序中,多品种、小批量的自动化生产要求电子设备系统应具有广泛的柔性,实现分散系统功能并使系统各部分协调安全运转,实现性能最优化。模块化的发展趋势是由电子机械产品类型多样及生产厂家较多,而研制和电子设备单元模块非常复杂,如企业能够实现模块化发展,新品的开发将变得更为迅速。人性化设计这是由于电子机械的使用者是人来决定的,如何赋予电子设备智能、情感和人性非常重要,在色彩和造型上面注重人性化设计,给人类既方便由有艺术美感非常重要。网络化则是当今网络远程控制和监视技术的必然趋势,远程控制终端设备本身就是电子机械产品,运用局域网技术使家用电器网络化成为可能,方便人们生活。
3.电子机械技术在现实中的应用
目前,电子机械技术在现实中的运用体现在柔性制造系统和计算机集成制造系统、小型化家用电子产品、机械手和机器人、微型机械和超微型机械产品、机械自动化设备等众多方面。柔性制造系统和计算机集成制造系统较早运用于制造行业,是由数控机床、微电子技术、计机软硬件等有机结合的系统,当前我国以实现校企联合,建立了若干条柔性制造系统线和一些计算机集成制造系统实验线,但是多方面限制发展较慢。小型化家用电子产品发展较快,如日本研发生产的拇指大小的微型彩色照相机,美国正在研发微型电话机大小如手表微型复印机大小如眼镜盒,方便人们日常携带。当前在世界上投入工业生产的机器人已超过百万台,这些多为日本拥有,这些智能化机器人生产已经初步实现批量生产,具有人类的一定智慧,当前正在研发具有自主决策能力的机器人。电子机械技术在事、医疗、汽车、宇航、工业设备、通信和生物工程等方面有广阔应用前景,特别是一些微型和超微型机械产品方面应用客观,但是对微型机械和超微型机械的理论尚在探索和认识阶段,需要不断作出努力。
4.结语
电子机械技术发展不是孤立发展的,它是很多学科技术发展的产物。社会的快速发展要求技术必须不断改革创新,适应社会生产力的发展要求。电子机械化技术涉及非常多的领域,随着技术进步,各领域技术相互融合将越来越明显。电子机械技术的创新对于促进电子机械技术与机械设备应用技术有重要作用,现代科学技术应用的发展和理论创新推动科技发展。
参考文献:
1.1 机械技术
机械技术是机电一体化的基础,机械技术的关键在于与一体化技术匹配。机电一体化技术是一种高新技术,与之结合能提升机电产品性能。
1.2 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。
1.3 系统技术
系统技术即以整体的概念组织应用各种相关技术,从整体和部分两方面看出发,将总体细分为各个微小的部分。系统技术中尤为重要的就是接口技术,它实现了系统各部分的有机连接。
2.机械电子技术发展的背景
第二次工业革命以后,科学技术发展迅速,各国的科技在一定程度上都取得了进步。改革开放后,我国彻底打开了国门,与世界各国联系紧密。在与世界各国的交流中,我国引进了外国先进技术以此发展本国科技,为机械电子技术发展奠定了基础。随后我国教育发展显著,我国国民的知识水平与学术素养普遍提高,为机械电子技术的发展提供了人才支持。20世纪90年代以来,党和国家一直贯彻落实“科技兴国,人才强国”战略,鼓励发展科技培养人才,为我国科技的发展提供了强大的资金支持与相应的政策鼓励,给机械电子技术的发展提供了不少的机遇。
3.机械电子技术的发展趋势
机械电子技术是现代科技发展的产物,它伴随着现代科技产生。随着创新观念的深入人心,机械电子技术也不断的发展创新。与以往相比变得更加的智能化、人性化以及网络化。
3.1 智能化
智能化是指机电产品应该有一定的智能,使它能够根据各种不同的情况进行科学判断,判断过后能够对这些问题进行进行相应的处理。例如美的最新的物联网“云空调”,能够利用二维码、温湿度传感器等能够随时随地采集空调的动态信息,再通过射频、WI-FI技术3G、Internet网络将空调的信息实时进行传递,使得用户能够使用手机、iPad、电脑等设备对空调进行远程状态查询与控制。初次之外还新增了手机遥控器,它集成了智能语音控制系统,让控制空调也是种享受。未来手机遥控器还将集成温、湿度等环境舒适度控制,实时显示您身处环境的温度、湿度,并会对您身处环境的舒适度进行评价,您可以根据反馈及时调节温度和湿度,帮助您和家人监控房间环境,呵护舒适健康。
3.2 人性化
机电产品的服务对象是人,所以它们应该与人们的实际需求相连接。人们的行为动作往往表现了他们不同的心理活动或实际需求。机电产品应该自此出发,更好的服务于人类。例如Iphone6S新增了3DTouch的功能,在屏幕下方增加了压力感应,从而可以检测平时手指按压屏幕的力度,然后系统可以识别到压力强度,再给出相应的选项。下面简单介绍下在iPhone6S3DTouch操作的方法,以及设置选项。对于3DTouch功能而言,当然自家的应用肯定都是率先支持这个功能的。只要用力按下屏幕上应用图标,就可以看到额外的功能选项,就好比在电脑上右键的选项功能。在使用3DTouch前,你自然需要先掌握如何开关调节它。
3.3 网络化
随着互联网的兴起和普遍发展,网络进入了我们的生活并发挥着重大的作用。网络化是时展趋势,因此我各种电子产品都趋于网络化。智能手机的兴起就是手机网络化的一个重要体现,随后出现的平板电脑以及家用电视机也日渐网络化,这不仅为人们的生活提供了便利,也促进了信息网络技术的发展。由此可见,发展网络化是顺应时代潮流之举。
4.机械电子技术的发展前景
互联网的发展为我们带来了一个信息化时代,我们四周充斥着机电产品,它们占据了我们的生活。离开了它们我们就与世界脱节了。这种高新技术产业发展前景是巨大的。他带来了新的就业机会也带来了新的经济增长点。手机的迅猛发展使得我国国产手机层出不穷,早先的小米、步步高到后来兴起的华为。开始并不被国人看好,华为更被成为盗版“三星”。国人不屑的华为一直在上下求索,探寻自身的发展道路。随后开辟国外市场,外国人甚至把华为视作高性能的好手机。为我国经济发展注入了新动力,这正印证了“科技是第一生产力”的说法。另外,与之相伴的一些企业例如富士康等也为就业者提供了不少就业机会,增加了不少的就业岗位,一定程度上降低了失业率,相对缓解了就业压力。
0引言
当今的军事领域,对武器装备的可靠性、保障性和可维修性有了更高的要求,而且随着现代工业及科学技术的迅速发展,特别是计算机技术的发展,设备的结构越来越复杂,自动化程度也越来越高,不仅同一设备的不同部分之间互相关联,紧密耦合,而且不同设备之间也存在着紧密的联系,在运行过程中形成一个整体。因此,一处故障可能引起一系列连锁反应,导致整个设备甚至整个过程不能正常运行, 轻者造成停机,重者会产生严重的后果甚至灾难性的人员伤亡,这就要求现代设备系统具有很高的安全性和可靠性。目前,设备的状态监测与故障诊断已成为现代航空、航天和国防建设中的重要内容,不容忽视。
1、航空设备故障预测和健康管理系统
由于航空设备的特殊性,其故障预测和健康管理系统原则上应分为机载部分和地面部分,机载部分的功能与地面部分的功能显然应有所区别。飞机在执行任务的过程中,机载部分自动进行状态监控和管理,自动记录和分析飞机及各系统的状态,并进行状态的预测、故障的检测和隔离,根据预测和状态信息完成系统重构,上述信息可在空中通过无线通信传递给地面保障中心系统或存储在黑匣子内;地面部分则侧重于维修决策,根据信息进一步确定故障部位,制定维修方案。根据机载部分和地面部分特点,机载部分应具有以下功能:状态监测功能,数据存储功能,分系统功能级故障预测功能,提供分系统故障对飞行任务的影响评估或警示。地面部分的功能应具有以下特点:数据传输与存储功能,状态显示功能,分系统功能级故障诊断与分系统部件级故障诊断功能,提出维修方案和维修规范。故障诊断系统是根据诊断对象故障的特点,利用现有的故障诊断技术研制而成的自动化诊断装置。故障诊断的各种理论与方法的研究最终都必须落实到具体的诊断装置或诊断系统的研制上,只有诊断系统的研制成功才能产生真正的经济效益。
2、NFF的诊断与排除
在航空维修工作中经常会碰到这样的情况:飞行员反映空中出现某个故障,但地面检查中却不能复现;机务准备通电中发现某机件有故障,但再次通电时故障现象消失;甚至有些诸如“转速急降”的危险性信号都是时有时无,给地勤人员排故造成很大困难。实际上,这就是所谓的“未发现故障”(NOFault found,NFF),它是航空维修工作中较为常见的一个问题。
进行NFF的诊断,需要预先收集大量的相关信息、资料和统计数据等。电子产品或设备的性能特征如电流、电压、电阻等是反映其正常或故障状态的重要参数,通过监测这些本质参数的变化来发现故障,已成为当前应用最广泛、置信度最高的故障诊断方法。典型的方法包括电子产品的机上测试(BIT)以及非电子产品功能系统的故障诊断等。在航空装备维护工作中经常测量大量的电压、电阻等数据,基于本质参数的方法可以用在目前对监测发动机工作状态的各种传感器进行NFF预测与健康管理,这些传感器包括滑油温度传感器、滑油压力传感器、金属屑传感器等。它们用电压、电阻等形式随时检测发动机相关工作状态,评价发动机性能指标,有时的自身失效或工作状态变化就会导致发动机误报故障或发生NFF。将这些数据分门别类加以统计,用时间序列分析方法建立差分方程形式的数学模型,再根据模型或得出的曲线趋势图进行分析研究,可较好地掌握机件设备的历史工作状况,发现或预防NFF,并对下一步的工作做出维修建议,成为当前航空装备保障的新趋势。
随着飞机的更新换代和使用时间的增长,要重点关注导航系统、飞控系统和其它自动控制系统电子设备故障和老旧飞机线路引起的潜在性、危险性故障。因此,为了预防或减少NFF的发生,应采取以下措施手段:表面引发的偶然故障是由根本的故障缺陷导致的,因此生产商首先应努力克服硬件或软件的设计缺陷,将故障隐患降到最低限度。
建立相关的数据库,将容易发生NFF的故障进行技术统计分析,以便在某些工作时机根据对该机件的性能检测决定是否提前更换该件,从而降低NFF的发生。出现重要系统、重要故障时,要全面、系统地分析故障发生时的环境特点及飞机所处高度、速度、姿态等参数,及时检测线路,认真研究电路图。尤其应加强空地之间的联系和信息交换,确定该设备是否空地使用不一致或不同,以便能创造故障复现的条件。
3、结论与展望
3.1新的故障诊断方法的研究
主要是将一些新的理论应用到电子设备的故障诊断之中。如小波变换方法,信息融合方法及基于Agent的诊断方法等。随着新理论的不断发展,这方面的工作仍是故障诊断的重要内容之一。
3.2故障信息获取的手段和方法的研究
故障信息的准确获取是故障诊断是否成功的关键之一。像多传感器信息融合在故障诊断中的应用,一个重要的方面就是如何从不同角度获取故障信息。对电子设备来说,除了电压和温度信号外,能否从其它方面获得故障信息,如电磁场信息等,这也是有待深入研究的内容之一。
3.3远程故障诊断的研究
在军事领域,如果各种战伤的武器设备在现场够得到及时的维修,对提高装备的战斗出动强度、补充战斗实力和保持一定的持续战斗力都有重要的意义。而现在的战伤抢修都是由专业的维修人员在野战条件下就地组织实施。利用远程故障专家系统可以获得远离战场的专家的指导,有效地提高维修效率和速度。故障诊断是一门实用性很强的技术,因此只有在实际应用中才能体现它的价值。
目前在理论研究方面虽有不少进展,但真正在工程实践中成功应用的实例还较少。特别是真正实用准确的电子设备故障诊断系统。因此,如何将先进的故障诊断理论与方法应用到实际中去还有待深入的研究。再者对于一个大型复杂航空电子设备进行故障诊断分析时,传统故障诊断和智能故障诊断技术必须是相互弥补。只有这样以传统故障诊断技术为基础,综合利用智能故障诊断技术,构造高效而智能化的故障诊断平台,才是大型航空电子设备诊断和维修的一个很有前途的发展方向。
参考文献:
一、电子、机械及软件一体化设计主要的出错方式认知
随着科学技术与行业整合,产品研发日趋复杂。在进行电子设计、机械设计与软件工程设计时,三者之间缺乏有效沟通与过程管理,导致电子、机械及软件无法有效集成,难以实现一体化设计。当前,机电一体化设计存在的主要出错方式表现为:第一,MCAD变更与电子工程师缺乏有效传递。MCAD用户进行IDF格式将变更信息存储于原始版中,但其无法传递给电子工程师。同样,电子工程师依据电路图实现设计,受ECAD规划失效影响,需要进行返工操作从而延迟交付及制作时间;第二,ECAD变更与机械设计师之间缺乏有效传递。CEAD设计人员进行PCB构件调整,以优化布局,如其没有及时将变更信息传递给机械设计师,则会出现PCB组件与PCB线路接口故障问题,推迟交付时间并增加其成本;第三,配置管理中断。如在研发中其设计科目均有着自身独立的数据调试模型,则会提高设计效率然而软件设计师多独立作业,缺乏有效沟通导致配置管理中断;第四,错误软件版本,虽然在产品中采取错误软件版本较为容易避免,但一旦出现其问题,则会造成较多问题;第五,软件研发孤立性。在产品研发中其变更管理多将软件研发排除在外,软件缺陷及变更命令符难以协调,为软件修复与产品交付带来问题。
二、电子、机械及软件一体化设计思路探究
(一)软件变更实例分析
制造商需向客户交付机器人技术装配客制化版本,产品标明最新软件编号并准备交付时出现软件现场变更问题,则会产生交付延迟等问题。制造商则面临着如何找出与设备上安装软件版本一致信息,采取什么软件工具进行重建软件,设备配置存放区域设计,技术工程师如何知道其采取的实际版本信息,公司需采取最新软件并在期限时间内完成设计,避免出现交付延迟与质量问题。
(二)电子、机械一体化设计方案
采取PTC的Inter Comm Expert及Inter Comm EDAcompare可以实现MCAD及ECAD同步问题研究,通过PTC,实现电子设计师与机械设计师相互变更信息的有效捕捉,在获取变更信息的基础上进行相关设计文档同步修改,从而解决电子设计与机械设计不同步问题。电子机械一体化设计方案如下:
2.2.1 变更识别
Inter Comm EDAcompare属于PTC电子设计标准变更识别解决方案,可以进行PCB设计变更识别,其识别实现方法为:进行不同版本图解对比,PCB布局及制造工艺对比以实现变更识别,以几何及属性变化实现识变更识别,依据差异识别,当Inter Comm Exper选中变更后则会将设计影响区域进行标定。
2.2.2 电子机械一体化设计
顺利实现机械设计与电子设计集成,需要自动生成设计变更并及时告知。在变更识别基础上,电子与机械一体化设计可行性条件基本满足。如机械工程师可以进行电子设计文档查看与识别其与上版本差异。应用PTC方案可以进行智能化ECAD设计演示,向授权用户进行差异展示。机械设计团队可对电子设计数据信息进行有效查询,无需进行新型IDF文档下载,且应用其解决方案可以进行不同版本差异自动对比,如吉和变更、信号改道发送等。该方案成本较低,技术优势与过程管理优势突出,能够切实提高电子设计与机械设计协调度,为实现电子机械一体化设计提供技术支撑。
(三)集成软件一体化设计分析
实现软件与电子设计及机械设计同步是实现一体化设计的重要基础。然而将软件设计与产品研发相整合存在着较大困难。因软件研发多为外包方式且由相对孤立组织来完成。如电气工程师完成相关设计后,项目降级将产品及软件最新版本交付制造部门,在进行基础版创建后载入软件,软件运行无效,经研究可能其软件版本并非最新。在软件研发过程中,应用PDS系统,软件设计师可实现软件版本及其他设备动态链接操作,可将团队作呕为整个产品研发的部分。PDS系统为机械、电子及软件设计退工了可视化同一系统,且支持软件组件重组,能够实现全球配置管理,推动不同软件研究团队之间的协调性,确保产品研发进度与研发质量。
(四)电子、机械及软件一体化设计方案
采取PDS系统,可以实现跨软件研发,协调软件团队协作,其解决方案为:工程师将软件配置管理系统中存在的软件与PDS软件部分进行正确连接;进行原型制造产品,测试产品;如测试团队发现产品关键特性缺失作用,考虑到用户及软件产品接口是由软件及硬件综合控制,无法实现错误判断;测试工程师则应用PDS系统,进行问题报告创建,直接将受影响硬件及软件构建联系;变更调查任务发送给软件团队与硬件团队,并将PDS发送于电子信箱;缺陷跟踪系统进行错误报告自动生成,对PDS变更调查作交叉引用,将错误报告发配给相应软件设计人员进行调查;错误报告与缺陷跟踪系统具体软件版本之间存在链接,且错误报告与PDS配置管理受影响软件之间存在链接;在缺陷跟踪系统中执行现行软件更新,以software QA实现软件测试;新版本与PDS管理部件链接,依据PDS分配实际任务执行产品测试,完成测试后企业变更请求则于PDS中实现完结,针对不同系统中存在的变更状况执行错误报告分析,从而提高了电子、机械及软件一体化设计效率。
三、结语
机械电子技术的发展趋势
随着知识经济和科学技术的进一步发展,机械电子技术的发展得到了迅速的发展,技术革新的周期明显的缩短,成为社会发展中不可或缺的新型技术之一。
1.模糊化模糊化是机械电子技术在近年来发展的另一大趋势。机械电子技术的应用领域相对较广,如何发展适应多个行业的机械电子技术就成为机械电子技术主要的发展任务。因此研制和开发具有标准机械接口、动力接口、环境接口的机械电子技术产品单元模块是一项复杂而有前途的工作。
2.数字化数字化是现代科学技术发展过程中一个比较重要的概念。特别是微控制器的发展为其奠定了良好的基础,现代科学技术的发展都要尽可能的为技术发展的提供良好的平台。而数字化也成为了机械电子技术发展的一种主要趋势。
3.集成化集成化要求各中技术在发展的过程中互相渗透、互相融合,同时集成化又包含了生产加工过程中同时处理管理、检测、装配等多种工序,为了实现目前小批量生产的目标,使得系统的管理更具有弹性。首先,将系统进行分解,协调各个分解之后的部分的运转,进而促进系统高效、协调的发展。
4.网络化信息化的发展以及普及,使得以互联网为代表的信息技术逐渐成为各行各业,各个学科技术中最为依赖的基础工具之一。远程控制终端在生产中也逐渐成为普遍使用的技术,利用计算机计算,通过局域网技术使得在一定范围内使用的电器链接成为一个系统。因此。机电一体化产品无疑应朝网络化方向发展。
2电子信息技术在农业机械应用中存在的问题
2.1对电子信息技术在农业机械领域的应用不够重视
目前,虽然很多组织和人员已经认识到了电子信息技术对我国现代农业发展的重要作用和意义,但是电子信息技术的应用主要体现在农业网站建设、农业气象预报等领域,对于电子信息技术在农业机械领域的应用还不够重视,缺乏细致、深入的研究,使得电子信息技术对我国现代农业的促进作用未能充分发挥出来,形成了我国目前与发达国家之间在农业机械信息化方面的较大差距,这已经成为目前需要亟待解决的问题。
2.2对农业机械信息化的研究和投入相对不足
电子信息技术属于高新技术,尤其是在农业机械领域的应用,需要投入大量的资金和实验设备作保障,并配备大量研究型和技术型的高素质人才。从目前看来,我国目前在该方面的投入还是远远不够的,也就在一定程度上限制了农业机械信息化的研究范围和研究深度。
2.3技术研究与实际应用相脱节
与发达国家相比,我国农业机械的信息化水平低、技术更新缓慢、实用性不强等问题在很大程度上制约了农业机械的生产效率和综合职能的发挥。具体说来,这与相关技术研究与农业机械的实际应用相脱节有很大的关系。例如,很多农业机械只适合在我国的平原地区使用,而对于丘陵或山地地区农业机械的信息技术的研究成果相对较少,不利于在更大范围上对农民和农业问题的指导。
3电子信息技术在农业机械上的具体应用
农业机械的信息化、智能化需要大量不同类型的信息采集传感器,进而建立农业机械各个部件之间的通信,更好的满足农业机械在各种工作环境和结构设计中的不同需求。同时,很多机械在设计与装配环节需要电子、信息、机械、管理等多种学科技术的集成支持。具体到电子信息技术在农业机械上的应用,主要有以下四点。
3.1农业机械内部的电子装备技术
电子装配技术已经在西方国家的大中型农业机械上得到了广泛的应用,如在机械内部电子监视与控制系统中的应用等。目前,拖拉机等现代农业机械的电子信息化技术越来越趋向于智能化、网络化,分布式控制技术得到了有效发展。对于一些大型拖拉机等现代农业机械来说,其内部系统涉及到ECU(电子控制单元),实际上是一个智能化的计算机控制终端,具有独立的信息处理与控制功能和标准设计的接口,使用了网络通信协议和控制局域网络等技术。
3.2农业机械间的总线通信技术
随着以拖拉机为代表的各种农业机械上智能化电子控制单元的发展,迫切需要将其实现标准化和通用化的设计。通常情况下,可以在农业机械的驾驶室内安装适用于不同机型的通用型的智能显示终端,并通过光纤电缆或双绞线来构筑数据通信线路。它是基于CAN总线技术的串行总线结构,各种农业机械的部件和电子控制单元都被设计成具有与总线挂接的标准接口,这样可以保证农业机械内部的各个ECU都能够实现与中央控制器及其显示部件之间的信息交换,并准确、及时的接受相关控制命令。同时,标准接口也有助于不同农业机械或零部件之间的信息数据的传递和交换,这对农业机械之间、农业机械中央控制器与农场计算机之间的串行通信显然是非常有利的。为了充分保证以拖拉机为代表的农业机械在电子系统内部具有更好的兼容性和通用性,需要在行业内部构建具有通用性质的总线通信设计标准,这对农业机械用户在更大范围内乃至全球市场的采购提供了可能,也便于不同农业机械之间的配套连接与使用。通用标准的建立,对农业机械制造商也是非常有利的,它可以使厂家将关注的中心只放在ECU用户一侧与机器控制相关的设计或者建立具有闭环性质的控制系统,不需要制造厂全面了解不同设备之间、不同设备与不同部件之间的接口配套问题。从上世纪末开始,国际化标准组织就开始致力于国际标准的制定工作,拖拉机的国际标准的制定主要是以DIN9684为基础的。
3.3机群调度与管理决策支持技术
在西方的一些大型农场,已实现了农场办公室计算机与移动作业机械间无线连接,开始建立通过无线通信进行数据交换的管理信息系统。这就可以使得管理者通过农场管理中心的计算机对在田间作业的农业机械进行随着的监控和管理,对于田间作业数据等资料可以进行远程调用,并直接存入相应的数据库中,大大提高了数据采集、分析与应用的效率。例如,管理者可以借助计算机的信息处理、专家知识库等技术对农业生产进行科学的决策和管理,制定详细的农业生产方案,并通过无线通信技术传递给田间作业的农业机械,当机械发生故障时,机械使用者也可以借助于计算机分析功能和诊断技术,采取有针对性的处理程序。
3.4人机接口技术
无论是传统农业机械还是现代农业机械,都离不开人的操作和控制。目前,农业机械驾驶室中的仪表盘开始逐渐退出历史舞台,有逐步被电子监视仪取代的历史趋势,即变单一的数据显示方式为智能化显示终端的信息显示,这对改进人与机器的交互界面是非常有帮助的。目前,智能化显示终端已经代表了农业机械仪器及其控制装置发展的方向和主流,也被称作是虚拟化的仪器显示终端,实际上是带有液晶显示器的计算机装置。它可以根据机械操作者的各种要求,通过屏幕显示农业机械的不同子系统的终端信息,并通过数据库技术,对相关图形、数据等多媒体信息进行有效显示;同时,智能化显示终端可以对田间信息等进行动态、及时的智能存储,便于在办公室内通过相应的计算机软件对相关信息进行分析,以便更好的进行田间管理和农业机械在技术和应用上的改进。
4加强电子信息技术在农业机械发展中应用的对策与措施
4.1强化农民的信息意识和农业机械应用能力
作为现代农业的践行者,新时期的农民也只有不断提高自身的知识水平,增强农业机械的应用能力,才能使自己更好的适应现代农业的各项要求。因此,相关部门要结合当地农民的知识和技能现状,通过有针对性的教育与培训活动,做好农业机械的后续维修等服务活动,一是要增强农民的信息化意识,降低现代农业机械在农村市场推广的难度,二是提高农民对现代信息化农业机械的应用能力,避免农民担心用不了现代农业机械等问题,全面提升农民的综合素质。
4.2加大农业机械信息化的科研与开发投入
目前,电子信息技术虽然在农业机械应用领域取得了一定的科研成果,但是相对于发达国家的机械化水平还是远远不够的。因此,国家相关部门应当加大对高校等科研机构的投入,使电子信息技术能够在我国农业机械的科研方面发挥更大的作用。
4.3实现与“三农”问题的有效链接
关键词:
机械电子;工程设计;技术要点
众所周知,电子工程是由聚集电路、系统、数字信号处理、教育等多方面的综合性学科,是推动我国经济增长的主要力量。近些年来,电子工程快速发展,在教育和科研等多方面取得很大的成功,其水平达到了一个新的高度,但是电子工程在发展的过程中难免产生一些问题,并且其设计人员应该储备一定的知识,在设计方案中能发现问题,并采取解决措施,在此基础上优化设计方法。
1EDA 技术的发展介绍
EDA 技术在机械电子工程设计当中发挥了重大的作用,其构成部件主要包括下载器、适配器、编译器、综合器等,每个部件发挥着特定的功能,EDA 技术的主要载体是可以进行大规模编程的逻辑器件,硬件描述语言是 EDA 技术在编辑中的表达方式。EDA 技术拥有公开优势和描述范围广的优点,其自动化程度高,同时,在设计方案中有很高的辅助作用,减轻设计者在后期交流、修改和保存中的压力,能够快速解决在设计工程中出现的错误,方便操作者的调试。也正是因为 EDA 技术拥有很多的优势,因此逐渐被人们关注,但是迄今为人们对机械电子工程持有不同的态度和观点,人们质疑 EDA 技术认识不够,同时又由于 EDA 技术没有确切的定义及其机械电子工程的使用涉及到多种领域,因此电子工程将面临诸多的挑战。
2机械电子设计要点
2.1仿真技术
机械电子工程设计方案完成后通过一个系统的结构模拟,对设计方案的可行性进行分析的一门技术便称为仿真技术,其作用在于对设计方案在实际应用的模拟,通过建立数学模型及进行处理,发现设计方案的是否合理和科学,验证设计方案,避免在实际操作应用中出现一些可控性的问题,保证方案在实际中的应用,同时,EDA 技术还具有对电路结构和性能,各个电路的实际结构等进行检测和分析。
2.2对电路特性进行有效分析
对电路特性进行有效分析能决定设计方案在应用中的有效性高低,是 EDA 技术中不可或缺的部分,它决定设计方案能否在实际中得以应用,机械电子工程设计方案中所有的理论分析是通过 EDA 技术对电路特性进行有效分析,从获取其数据测试结果和特性分析来判断设计方案的可行性,因此在数据测试和特性分析这两方面必须保证其准确性高。在传统的电子工程设计方法中,其技术相对落后,从而在数据测试和特性分析等方面不能确保其准确度和电路测试的实际精度,可能对产品后期使用的稳定性有所影响。但是,EDA 技术能够精密准确的测试,确保该测量的准确度在一个较高的水平,在电路特性分析中具有系统性和全面性的优点,因此能够避免设计方案出现结构性的错误,确保机械电子工程设计方案在应用拥有较高可靠性和科学性。
2.3优化设计
EDA 技术可以测量电子工程在实际情况中的确切环境温度和其他数据,能对电子工程工作所需要的环境进行全面的检查及反馈分析结果,优化设计就是利用 EDA 技术,保证电子工程的正常使用外拥有最适宜的环境温度计和容差,提高方案的有效性,保证其可以正常的实施。设计者可以通过检查和分析结果对电子工程设计方案进行调整优化,完善设计方案,但是传统的机械电子设计检查技术无法达到此要求,不能保证其准确性及完整性,无法发现设计方案中存在的问题,难以使电子工程在实际应用中发挥最大的优势,提高其效率,可见,优化设计必须的使用 EDA 技术。
2.4机械结构要注意防止静电
机械结构是以一定的理论为依据,根据实际需求从而设计出具体的结构图的一种方案,应用于实物,最终要求达到设计方案中的结构构思。随着社会的发展,电子产品以轻、薄占极大的发展优势,因此,就必须对集成电路元件加以严格的管理,提高技术要求,基础的工作就是缩小线路和密集的电子组件排列的工作,减小集成电路占据较大的空间。机械就是用一定的理论作为支撑,设计者根据构思画出机械结构图,该机械结构图要满足实际方案且可以在具体实施中应用。而造成电子组件毁坏的致命因素是静电电场和静电电流,该破坏因素会影响到周围绝体元器件,致使元器件敏感度减低,从而产生许多安全隐患,因此,机械结构图一定的检查是否产生静电,及时修改机构设计图。
3EDA 技术在机械电子工程设计中的应用
随着社会的进步,机械电子工程的应用渗透到多个领域,同时吸引了许多机械工程人员参与其研究。与传统的机械电子工程相比,EDA 技术能满足广泛的生产需求,而传统的机械工程适用领域比较狭窄,仅仅只能在要求较低的基础领域才能发挥其优势,其无法引领世界电子工程技术的发展,俗话说,适者生存,传统的机械电子工程在科技进步的工程中将被遗弃,新型技术机械工程将引领我国电子工程的发展,恰好 EDA 技术的最大优势就是在于它的应用领域传统能填补传统机械工程中的欠缺,因此,EDA 技术在机械电子工程有很大的发展前景。
4结语
总之,EDA 技术在机械电子工程、社会发展和科技进步中有着不可忽视的功劳,其应用范围广,可行性高,适合社会的发展需求,因此我们应该推广 EDA 技术的使用与开发。为了满足社会的进步,与时俱进,设计人员必须要严格的按照设计流程进行,对设计方案进行仿真性检验、电路特性进行有效分析、优化设计,对电路进行分析,检查是否会产生静电;再者,必须大力支持从事机械电子技术人的工作人员,号召更多学者参与电子工程的研究发,尽可能弥补现有技术的不足,推动电子工程技术的改革与发展。
参考文献:
[1]杜景明.对机械电子工程的探究[J].科技创新与应用,2014(07:)90.
(一)计算机技术的发展过程。在计算机操作系统理论中,包含几个层面的理论,采样理论、状态空间理论、变换理论,同时还有差分理论,这几种不同理论有机结合,最终形成完整的系统。在这一多元理论系统的作用下,控制技术得以发展,并且成为了计算机系统组成中的基础性环节[1]。这一系统从结构上来讲相对复杂,并且随着时间的推移会发生一定程度的变化,整体来讲属于非线性系统。为了将这一系统在工业生产中进行应用,需要在原有理论基础上融合进各种类型的控制理论,其中不仅有预测控制,同时还有模糊控制,除此之外鲁棒控制也包含其中,在逐渐融合的过程中,形成了成熟的工业生产控制系统。通常情况下,只有在开展化工制造的过程中,才对计算机进行应用,在自动测量检查环节中,通过对计算机的应用,来对相关的数据以及细致的参数进行管理。在计算机技术的不断发展过程中,开始实现了对生产过程的全面控制,通过数字控制来实现标准化生产。时至今日,CPU已经成为了重要的控制系统的核心,不仅可以实现高效率的计算机管理和控制,同时还可以对生产过程及管理进行针对性调解。这样一来极大程度地优化了工作成效,使生产拥有更高的效率。
(二)机械电子技术的整体发展过程。在传统的工业生产中,手工制造是主要的生产形式[2]。在对相关的生产指标参数进行操控的过程中,都是以老式仪表作为主要工具,工业生产过程不仅需要针对湿度以及温度进行操纵,同时还需要操纵压力以及速度,在这种背景下开始强化对机械原理的了解。在相关技术不断成熟的情况下,计算机控制系统开始出现,并且伴随着电子技术的发展脚步,开始实现对相关参数的调整,同时对生产过程也开始了整体控制。在现有的市场中,机械电子技术是主要的制造类工业应用技术,从应用方面讲也叫机电一体化技术,这一技术分为两方面,一是模糊控制,二是变结构控制,还包括PID控制。在模糊控制系统中,主要以模糊数学作为理论基础,通过拟人化的控制过程建设,来实现对相关情况的了解和判断[3]。这样一来,就可以将整个控制过程变得更加精密合理,能够很好地适应生产需求,并且操作过程会更加容易。在这一系统中,存在着较为繁杂的内容,存在着很多变量,通过这一控制系统,可以实现对相应问题的很好控制。
二、机电技术的工业化应用
(一)工业机器人。工业机器人是一项操作系统组成的机构。这一机构能够产生很多用途,不仅可以实现针对性的反复编程,同时还可以展现出较大程度的自由度,性能优良的同时,功能更加多样。工业机器人主要是针对重复性相对较强,并且动作相对简单的工作,这样一来可以缓解人类的很多工作压力,使劳动强度得到有效降低,同时还可以在很大程度上改善劳动环境,为人身安全增加了很多保障。同时也在一定程度上优化了生产操作,减少了人力资源的成本投入,使产品的性能以及质量更加优良。
(二)自动售货设备。自动售货机在城市中应用较为普遍,买家将相应的货币进行投入,由机器中内置的光传感器来对货币的具体面额进行针对性识别,同时借助相关的设备来对数码管进行具体展示,经过判别操作之后,就可以完成识别工作。在相应系统的带动下,完成商品的传动,最终将商品传送出出货口。
(三)农业应用。机电一体化技术在农业生产中也得到了一定程度的应用,使农业机械的整体性能更加卓越,并且不再局限于单一变量,开始向着更加智能化方向的终端发展,在某种程度上优化了人机交互界面。通过对终端系统的操作,可以实现对相关信息内容的获取,根据需求的不同,以不同的形式将信息进行展示。其中不仅可以通过声音的形式将信息进行充分展示,同时还可以通过图形以及影像的形式对数据信息进行展示。不仅如此,还可以通过对指令的输送,使机器的控制系统接收到相应的决策,从而使机械的智能化系统实现自动化的农业活动。
(四)电脑横机。横机在通常情况下,都是需要依赖于手工来完成相应的操作,能够完成的操作相对简单。伴随着生产要求的增加,对颜色以及数量有了更高要求,在这种情况下电脑横机应运而生。通过对电脑的应用,可以实现相应的多样化设计,在高端的软件应用过程中,可以实现多种形式的设计操作。通过计算机指令的整体控制,使机械得到有效操纵,不仅可以完成弯沙以及脱圈,同时还可以自动完成垫沙,从而全面提升生产成效。
三、技术融合的具体应用
(一)技术融合简介。机电一体化作为两项技术的结合体,将计算机技术体现出来的同时,也对机械电子技术的优越性性能进行了充分利用。在电子技术中增加了动力功能,同时还融入进了控制功能,在此基础上还增加了信息处理功能,再加上对软件系统的应用,并针对性配置了相关的机械装置,通过对这些内容的有机整合,最终形成了系统的机电一体化技术。机电一体化使两项技术的功能同时实现了优化,在人类生活的很多方面都开始了渗透性应用。
(二)计算机技术在机电一体化技术中的具体应用。机电一体化技术发展到今天,主要被应用于柔性制造系统,并且在这一系统中被全方位应用。这一系统包含几方面构成,计算机、数控机床、自动化仓库、传输系统等在这一柔性制造系统的应用过程中,可以依据需求的不同,对相关的产品进行随机加工,实现生产操作的批量化。在针对两项技术开展针对性融合基础上,使生产得到系统优化,可以开展可编程操作,使工业生产更加具有针对性,并且将原有生产过程中的很多缺陷,进行了系统改善。
四、二者融合技术的未来展望
在未来的发展中,这两项技术的融合将会更加紧密,并且性能更加优良,可以在很多不同领域中进行广泛应用,并且功能更加多样化,在原有的动力系统基础上,添加进更多的智能化因素,使机电一体化技术更加高端。在未来的生活中,将会出现智能化的机器人,对人类的工作进行取代,从而更大限度地节约人力资源,使人类的生活更加美好。
中图分类号:TP750 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2015)19-0315-01
前言
在进行电子电气产品的设计时,合理的机械结构设计是其中一项重要的组成部分,而通常情况下,电子电气的机箱与机柜以及仪器仪表的外壳部分都属于机械结构的基本范畴之内,而产品的机械结构通常会为电子电气部分提供有效的安装与支撑以及联接传动等功能,为电气产品中的各个零部件与电气的连接与元器件之间提供良好的兼容性。
一、电子电气产品机械结构的基本设计要求
(一)机械结构的尺寸与强度要求
在进行电子电气产品机械结构的基本设计时,要求设计人员必须严格依据电子电气的原件与各种装置所需要的实际空间,来确定将电子电气产品机械结构的基本尺寸,尺寸系列需要依照通用的标准以及实际的定型尺寸,并充分的考虑产品的标准化与互换性。而机械结构的强度要求则需要设计人员必须根据产品的负荷大小以及产品实际的抗冲击能力,来进行相应的强度设计检验,并充分的结合结构件的连接方式,采用恰当的结构形式来进一步提高电子电气产品机械结构件的强度[1]。
(二) 机械结构的安装与防护要求
合理的机械结构安装通常需要充分考虑用户的实际需要,合理改变其安装方式,并要求选择恰当的固定方式与锁紧方式,确保机械机构安装能够更加符合电器标准与要求,而在电子电气产品机械结构的外壳防护方面,则必须依据设备的实际使用环境与设备对于防尘防雨的要求,来进一步确定其防护等级,通常情况下,户外设备以及在恶劣环境下使用的机械设备的防护等级较高。
(三) 机械结构的散热与布线要求
这就要求我们必须依据设备的实际负荷情况以及发热量的大小来进行合理的通风散热设计。当机壳中所形成的热量过大时,则需要我们采用合理的散热风机与冷却装置来对其进行有效的散热工作,而当机壳中所产生的热量较小时,则可以使用散热板来实现散热工作。此外,配线布线是实现电子电气产品中电气连接的重要途径,在进行各个部件与功能模块的空间布置方面,要求我们必须充分的考虑元气件的电气连接情况,并对接线走线的布局和位置进行正确的连接,为了有效的解决各个线路之间的干扰,就要求我们在进行布线活动之前,将线路进行有效的分类,把高功率与低功率的线路分为两个部分,促使总体的布线情况负荷电气的实际需要。
二、电子电气产品结构的工艺性设计要求
工艺通常指的是将产品的原材料与半成品来转变成相应的成品的过程与手段,是把具体的实践经验转变成理论化的过程。任何的产品在生产过程中都要充分的考虑其工艺的可行性以及市场的经济效益特征,而作为电子电气产品中的重要结构部分,其机械结构通常也可以作为一个独立的产品来进行相应的研发与生产以及销售工作。现阶段,我国已经有许多的企业与厂家将机械产品中的机箱机柜以及仪器仪表的外壳等作为自己的产品来进行研发与生产销售,这就要求其必须充分的考虑机械产品加工装配的难易程度以及外购和外协的可行性需求,同时要考虑机械结构的标准化需求与通用化需求,确保机械结构能够具备一定的系列化以及结构的继承性,并要求其能够依据企业中所拥有的设备情况以及实际的加工水平,来对其制定相应的加工文件。
三、电子电气产品机械结构中的电磁兼容设计
(一)电磁兼容设计要点
所谓的电磁兼容是指在有限的时间与空间以及频谱资源的背景下,促使各种系统和设备之间能够有效的实现共存,且不允许其发生性能的降低与降级现象。通常情况下,电磁的兼容主要包括电磁敏感与电磁干扰两个方面,电磁敏感所研究的主要是电气产品自身所具有的抗干扰能力,而电磁干扰则主要研究的是促使产品免受干扰的有效措施。一般来说,电磁干扰往往需要具备三个基本要素,第一是要求其必须有充分的电磁骚扰源,第二是要求其必须具备有效的电磁敏感设备,第三是要求其必须要具备一定的电磁传播通道。因此,要想有效的解决电磁干扰问题,就要求我们必须合理的从这三个方面入手来对干扰源进行有效的抑制,从而切断干扰因素的传播途径,促使敏感设备的抗干扰能力得到更好的提高。
(二)电磁兼容的接地设计
电磁兼容的接地设计通常分为机壳接地与信号接地等形式,其中机壳的接地是为了能够有效的实现设备的安全接地,从而对操作人员进行充分的安全保护,并能够进一步将因静电积累而成的电荷进行有效的泄放,避免因电位的升高而造成的机械放电,确保设备的安全性。而设备的信号接地则是为了为设备提供全部或者部分的电路电平参考平面,其中最理想的接地平面指的是零阻抗力与零电位的物理实体,其能够有效的保证任何的电流在通过它时都不会产生压降。
1、 接地线的线径与长度设计:接地导线的截面大小通常需要依据导线中可能出现的电流大小来进行设置。当系统的工作波长较小,且小到能够与接地线的长度相比时,就会形成一定的驻波,使得这个时候的接地线就成为了一根终端短路的传输线,起不到有效的作用。而在电厂与变电站中的电磁干扰通常来源于高压的工频干扰,当电器完成接点的吸收与释放之后,冲击电流就会产生一定的电磁干扰,所以说,机柜机箱的接地线长度一定要和干扰波相匹配[2]。
2、 接地线的接地电阻设计:要求系统的接地电阻要小,一般情况下要求其小于0.01欧姆,这就要求我们进行接地线的搭接工作。搭接通常指的是在两个金属面之间,建立起有效的低阻抗通道,促使搭接完成后的两个金属面能够成为一个等电位面,从而实现电路与机壳以及接地系统之间的有效连接,使其在很大程度上能够呈现出电感性。同时要求其无论进行怎样的线路搭接,都要求接触面必须没有漆塑和氧化膜,并确保接触面良好以及接触电阻要小[3]。
(三)电磁兼容的屏蔽设计
屏蔽功能可以有效的抑制由空气来进行传播活动的电磁波干扰,并能有效的将电磁波的辐射限制在一定的范围之内,同时也能合理的避免外来辐射的影响。电磁兼容的屏蔽设计主要包括磁场屏蔽、电场屏蔽以及电磁场屏蔽这三个重要的方面,其中磁场屏蔽主要是依靠具有低磁阻的高导磁率材料来将磁通进行有效的分路设计,使得屏蔽体内部的磁场能够得到有效的降低。而电场屏蔽则主要是为了降低耦合电容,要求屏蔽版要有良好的接地,且屏蔽体的形状最好能够实现全封闭,从而获得更好的屏蔽效果。电磁场的屏蔽则通常会与反射损耗以及干扰源频率都有直接的关系,在进行屏蔽设计时,通常需要对其进行全面的综合考虑。
四、结语
对电子电气产品的机械结构进行良好的设计活动,不但能够直接的关系到电子电气产品的性能情况,而且可以有效的提高整个电子电气设备的使用性能,从而进一步提高产品的附加值,本文中就电子电气产品结构设计中所涉及的相应问题进行探讨分析,来为电子电气产品的结构优化与性能提高提供有效的理论依据。
参考文献