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of Contemporary Film and Television Arts
Ouyang Zhongwan
(湖南農業大學,長沙 410128)
(Hunan Agricultural University,Changsha 410128,China)
摘要: 數字技術在不斷走向成熟的過程中對影視藝術的發展帶來的影響是深刻的、巨大的,當我們陶醉在它所帶來的視覺聽覺享受中的時候,也要對其中的有些觀念和問題進行深思。
Abstract: Digital technology continues to mature. During the course, its impact on the development of visual arts is profound, enormous. As we enjoy the effect of audio and visual it brings, we should consider its some idea and issues.
關鍵詞: 數字技術 影視藝術 影響
Key words: digital technology;visual arts;effect
中圖分類號:TP39 文獻標識碼:A文章編號:1006-4311(2011)15-0183-02
0引言
影視藝術包括了電影藝術(第七藝術)和電視藝術(第八藝術),它從一誕生起就在復原物質世界方面顯示出了無與倫比的優越性,而數字技術的發展使這一優越性發揮得更加淋漓盡致。數字技術在不斷走向成熟的過程中對影視藝術的發展帶來的影響是深刻的、巨大的,當我們陶醉在它所帶來的視覺聽覺享受中的時候,也要對其中的有些觀念和問題進行深思。
1數字技術促使電影電視的合流
在數字技術出現之前,電影和電視有著各自不同的技術支持。電影與電視在拍攝載體上有著質的區別,電影是利用攝影機以膠片為載體進行拍攝的,成像方式是光化學成像方式。電視則是用攝像機以磁帶為載體進行拍攝的,成像方式是光電子成像方式。這種區別使電影藝術與電視藝術在制作方式、生產流程與接收方式方面有了質的差異。但是到了20世紀,數字技術的介入使電影藝術與電視藝術的進一步融合,促成真正的“家庭影院”的誕生,打開電視看電影的時代已經到來了。人們離開電影院的很大一部分原因在于:人們不是不看電影,而是看電影的方式改變了。
2數字技術讓影視中的夢幻世界成為現實
數字技術帶給影視藝術的已不僅僅是對現實世界最真實的表現,而且能夠創造出根本不存在的視覺影像,它所依賴的技術主要是電腦圖像生成技術,即CGI技術(Computer-Generated Images)。那些敢于赴湯蹈火,不怕粉身碎骨,面對驚心動魄的挑戰面不改色心不跳的英雄人物,過去只是存在于作家藝術家及其忠實的讀者或觀眾的想象中,數字化藝術卻讓這些意念中的英雄須眉畢現地出現在觀眾眼前。在諸如《烈火狂風》等經典的影片之中,假如沒有運用電腦特技,那些擺在觀眾眼前的奔騰中的熾熱巖漿以及影片中演員在龍卷風中隨風飛舞的逼真場景等令人們跟隨影片的節奏而提心吊膽的觀看,都是不可能在熒屏上出現的,也不會獲得觀眾的好評。
對于現實的爬上拍攝過程中,一些不能實現的影響,都能夠運用數字技術。例如,《真實的謊言》這一影片中出現的在飛機上打斗的情景,演員是不能夠進行真實表演的,只能運用數字技術。還有在經典電影《泰坦尼克號》中,涉及到的眾多數量群眾,如果用現實的群眾演員組成,不但消耗巨大的人力以及財力,同時也不容易組織安排,另外對于這種海難的場景,也不吭能讓群眾以生命為代價去表演,因此這幾使用到了計算機特技,利用計算機制作出數字人,進而替代了現實演員。
通過數字技術的應用,一些驚奇的場景被創作出來,給人們帶來視覺上的享受,使得人們只能在腦海中幻想的場景成為現實。另外,數字技術在音頻的領域內也取得很好的發展。在整個用那個片中,相比較于采用模擬立體聲來講,使用環繞數字立體聲技術具備更寬和更平的優點。并且,因為記錄信息空間的加強,改善了原有立體聲像,給人們帶來更為強大的空間感。整個的音頻工作,全部通過數字音頻完成。一方面使影片音頻制作的發展趨勢;另一方面也可以給人們帶來優質的聽覺感受。
3數字技術讓我們建立新的電影觀念
千百年來,人們知道,只有“看得見,摸得著”的東西才是真實存在的東西,而現代影視迫使人們改變了這一觀念,往往看得真真切切的東西,卻分明純屬子虛烏有。在一個數字化的“虛擬真實”王國里,觀眾已經從一個被動的觀賞者變成了藝術“虛擬世界”的某種意義上的“主宰”。只要觀眾愿意,在“金蘋果”的故事中,你可以以特洛伊王子帕里斯的身份依次接受赫拉、雅典娜和阿佛洛狄忒給他的許諾,或與最美麗的女子海倫結為伉儷。當大嘴美人羅伯茨在銀幕上歪著頭,美麗的眼睛夢一般忽閃忽閃地沖著你微笑時,你如果可以拍拍她的臉蛋拉拉她的手,那么,對于你來說,她和一個真正的羅伯茨有多大的分別呢?
當“看得見”已經不能在信任的時候,要想劃分正式和幻象,人們能夠使用的最終法寶就是“摸得著”。然而,在“集成就是觸摸”的理論(德克霍夫提出)出現之后,人們的這一法寶卻再次的失去了“魔力”。虛擬現實技術之前多應用在游戲里,虛擬現實技術的引進激活了游戲者的觸覺, “戴手套”的游戲者對于之前的那種“可望而不可即”的立體動畫有了較強的控制能力,不但能夠“可望”,同時也能夠觸手“可及”。在交互式的影片之中也會產生,人們能夠按照自身喜好,進入電影中扮演自己喜歡的角色,就和玩電子游戲機似地簡單。人們還能夠讓影片中的主角依據自身的愛好來加工,例如,讓黛米?摩爾扮演林黛玉等等,能夠使不同的影迷自由地徜徉在影視圈中。假如能夠研制成功量子計算機,電腦技術就會更加的強大有力,可以說人們的“所見即所想,所想即所得”的夢想能夠很快變成現實。或許,在將來電腦虛擬的世界里,真得可以用“只怕想不到的,沒有辦不到的”這句話來形容。
當克隆技術受到全人類普遍關注的時候,特別是當生物克隆人在現實生活中應用遇到種種復雜的倫理道德方面的困擾時,夢幻視野虛擬影像中的“克隆明星”并不會遇到這些問題。隨著數字技術的日益精密化,“非人影星”的出現似乎也指日可待了。目前,美國科學界已經看到了預示這一未來的東西:一個名叫蒙蒂的銀幕“克隆人”,它能讀出現場輸入一個便攜式電腦的語句,而且口形和發音能夠與真人一樣保持一致。盡管到目前為止,蒙蒂的聲音聽上去還有人工合成的痕跡,但是,人們有理由相信,相應的聲音合成技術攻關組織很快會解決這個問題的。正如沃爾特?迪斯尼圖像設計公司負責研究與開發的資深副總裁埃里克?哈茲爾廷所說的,這個夢幻世界的數字“克隆人”蒙蒂很可能就是把電影業帶入一個全新空間的向導。
總之,數字化對影視藝術的影響將是多方面的,有些影響甚至是革命性的。但是,令人目不暇接的數字特技畫面永遠只是影視藝術的輔助手段,它不可能取代演員的表演,不可能占據主宰地位。觀眾欣賞時,他們所關注的是故事的情節和演員的表演,銀幕上顯示出來的那種影像是否為真實的再現,更準確地說,是否有真實感,影片的效果是否能夠打動人、感染人。因此,我認為:數字技術創造了神話,創造了奇跡,這只能預示著它發展到一定的程度,將會有新的藝術形式(第九藝術)的誕生,并不預示著影視藝術的末日,只是到那時影視藝術在人類生活中的作用和格局會發生一定程度的改變。
參考文獻:
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關鍵詞 電影 數字化 藝術性 中外
電影作為溝通人們情感的一種平臺,觀眾對電影的要求不僅是它的娛樂性,人們帶來快樂和夢想,同時還把它作為一個窗口,反映外部世界的發展變化和精神的觸碰,觀眾在電影中感受情感和心靈的快樂與悲傷,惆悵與苦澀,在電影中了解和探求外部世界存在的問題和矛盾。這體現出電影的社會意義和教育意義。在數字化技術的條件下,電影的藝術創作構思具有非傳統性和非常規性,因為數字化電影里的不同時間,不同空間可以任意轉換,可以任意搭建任何場景,電影角色可以是人或動物甚至其他,可以說是無邊無際,任意而為。這對創作者的電影構思和設計是一個巨大的考驗。
電影藝術和科學技術手段是緊密聯系的,電影技術進步與革新都為電影藝術提供新的創作空間和表現手段,使電影語言得到擴展和豐富,也給電影發展機遇。90年代后,隨著數字技術的迅猛發展,數字技術為電影藝術帶來新的發展機遇。產生了新的電影,即數字化電影。現今美國采用了數字技術的影片大約有九成之多。數字化電影為人們創造出豐富多彩、難以想象的如夢境般的視覺盛宴和虛擬奇觀,而這都是傳統電影無法達到的。觀眾也被深深吸引,使美國電影業的再度繁榮。近年來國內外電影交流活動的頻繁,國外大片紛紛引進國內市場,國內觀眾通過觀看增加了對數字化電影的了解,深刻地感受到數字技術為電影所帶來的視覺奇觀的震撼力。受此影響,國內電影也越來越多的在影片里應用到數字技術手段,但是跟國外同類影片比較,還是存在一定差距差距。
不同社會背景和文化傳統的影響下,形成了兩種不同電影審美情趣和觀影習慣的觀眾群,國內的觀眾在觀看電影自然而然地傾向其故事情節或其道德情感等要求為標準,而歐美的觀眾觀影興趣偏重于影片的視覺表現效應和各種奇幻景觀上。長期以來在我國的影視界存在藝術與技術缺乏溝通,電影創作人員對數字技術缺乏了解,在電影創作中很難自如地將新技術作為一個創作元素應用進去。而純技術人員的藝術設計能力也明顯不足,設計思維上和電影編創的思路存在距離,創造發揮的能力不足。這樣的影片往往很難體現出新技術帶來的新意,也難在技術和藝術上已達到較高的藝術層次。在歐美,電影的表現力方面人們有較高的要求,傳統尋常的畫面不滿足于觀眾的需要,人們渴望新鮮刺激和奇幻的視覺畫面。數字技術正好適應了這種需要,在電影中數字技術被越來越多地運用,它為觀眾創造了一個一個的視聽盛宴。而我國還尚未形成真正成熟的電影創作隊伍,人員的還不具備相應的技術知識結構,這一點我們與歐美的差距很是明顯。
國內外電影存在著文化傳統和國情不同,各處在不同的發展階段,中國電影界也不能完全照搬歐美電影。我國早期的電影將傳統、戲劇單純的搬上屏幕,電影顯示出舞臺化傾向,傳統文化背景的影響下,中國電影確立以教育化和戲劇化敘事性質的民族化電影的形態。長期以來使畫面缺乏表現力。影視鏡頭嚴重缺乏視覺表現力,除了以敘事功能出現之外,本身難以創造畫面的視覺沖擊、情感烘托和美感效應,影片偏重文學性、故事性, 形成了注重電影內容的倫理、教化、審美等形式,而對影片娛樂性和高科技的投入不足。而西方對電影的審美趣味則相對更加充滿想象和新奇。充分運用鏡頭等技巧制造了夢幻的境界。所以西方的影視業者們最初就努力自覺地運用技術來增強影片視覺表現力,而歐美電影注重畫面的觀賞性和宏偉的場景。盡量把技巧應用到畫面展示中,影片創作原則就是增加畫面視覺觀賞性和沖擊力。這與我國電影更注重教育性倫理性的創作觀念是截然不同。數字化技術可以讓電影展現給觀眾非同一般和難以親歷的夢幻世界,電影藝術也獲得了前所未有的發展空間,技術不再是電影藝術創作的束縛和障礙。
中國電影在全球化的今天,也要在走向世界,結合歷史傳統文化和現實資源,發揚它的民族精神,走一條屬于中國特色的電影藝術之路。一部影片就是一門藝術形式,能否獲得廣泛的認同,關鍵還是看它的主題性,看它對社會歷史、人性解析是否準確、深刻,數字技術只是手段不是根本。我國電影業要認同電影是藝這一要質。在技術環節要積極研發應用,要走出為技術而技術的誤區。電影技術的應用和開發是為電影藝術而服務的,兩者要有機的完美結合,才這也就是數字化影片的真正意義之所在。二十一世紀中國電影首先面臨的是文化主題的歷史性轉移和傳統文化視角的跨時代變更。電影民族化的探索、電影科技引進、電影國際化道路等等都需要我們去努力。
參考文獻:
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[2][法]喬治?薩杜爾.世界電影史[M].中國電影出版社,1995:461
【關鍵詞】 機電一體化技術 應用 發展
一、機電一體化技術的概述
機電一體化技術是機械技術與微電子技術、信息技術互相滲透的產物,是機電工業發展的必然趨勢,其主要包括:(1)機械本體技術。現代機械產品一般都是以鋼鐵材料為主,為了減輕質量除了在結構上加以改進,應考慮利用非金屬復合材料。只有機械本體減輕了重量,才有可能實現驅動系統的小型化,進而在控制方面改善快速響應特性,減少能量消耗,提高效率。(2)傳感技術。傳感技術主要表現在提高可靠性、靈敏度和精確度方面。為了避免電干擾,目前有采用光纖電纜傳感器的趨勢。對外部信息傳感器來說,目前主要發展非接觸型檢測技術。(3)信息處理技術。機電一體化與微電子學的顯著進步、信息處理設備的普及應用緊密相連。為進一步發展機電一體化,必須提高信息處理設備的可靠性,包括模/數轉換設備的可靠性和分時處理的輸入輸出的可靠性,進而提高處理速度,并解決抗干擾及標準化問題。
二、機電一體化技術的應用分析
1、機電一體化技術在計算機集成制造系統(CIMS)領域中的應用分析。CIMS的組成并非分散的子系統組合,而是由全局的經過實踐積累的最優系統綜合。加強了原有的各部門溝通,圍繞制造,控制“物流”和“信息流”,將經營策劃、產品研發、制造準備、實驗測試、經營管理進行更好的結合。當集成度越高,就越能夠使各個生產要素間的配置更加合理,使得生產要素的潛力得到更大程度地體現。
2、機電一體化技術在數控機床領域中的應用分析。數控機床及相應的數控技術無論在結構、功能、操作還是控制精度上的難度都有顯著提高。其中總線式、模塊化、緊湊型的結構最具有代表性,這種結構應用多個CPU、多個主總線,結構復雜。此外還有開放性設計,這種設計使硬件體系和功能模塊具有層次性和兼容性,可以大大提高用戶的使用效益。WOP技術和智能化。根據車間實際作業狀況,可以通過系統完成編程。同時可以仿真加工過程,并實現在線診斷控制、模糊診斷等智能系統。隨著一體化技術的成熟,如大容量存儲器的出現和軟件的模塊化設置,使數控功能極大豐富,同時使得+0+系統的控制功能也加強了。全方位滿足技術要求,比如只有一臺機床的情況下,也可以順利完成多個加工要求,并實現刀具使用檢測、物料流通、機械手等的集成,統一到系統中。在系統中,分出多級網絡,這樣實現了構成復雜加工系統的作業能力。這種數控裝置以單板、單片機作為控制中心,并由專用芯片及模板組成。
3、機電一體化技術在柔性制造系統(FMS)領域中的應用分析。計算機化的制造系統被稱作柔性制造系統,包括計算機、數控機床、機械手、料盤、搬運車輛和自動化倉庫等。可以依照生產要求,及時、準確地進行生產,這種靈活的生產方式可應用于多品種、中小批量、設計更改頻繁的離散零件的批量生產。
三、機電一體化技術的發展
1、機電一體化技術將更高效與小型。隨著人們要求逐漸提升,對運用機電一體化技術之后的效率也會拓展,現階段最普遍的新要求是小體積和高效率,而且也是機電一體化技術最主要的發展方向。(1)高效率趨勢方面。根據人們對機電一體化技術的要求,機電一體化技術的水平會進行提升,高水平的機電一體化技術運用到相應方面,可以使具體的設備更準確運行,從而運用的效率會大程度提升;(2)小型趨勢方面,因為電腦的體積正在逐漸減小,而且想要提升工作的效率,p小體積也是其中一個重要的要求,機電一體化技術與計算機相應技術進行結合,學習小型計算機、納米計算機等的方法,使機電一體化技術可以實現自身設備和生產小體積設備的需要。
2、機電一體化技術將大幅度提升自動化程度并不斷完備體系。一方面,機電一體化技術發展在實現上述趨勢的同時,也會實現自動操作程度提升,因為機電一體化技術主要的目的就是進行自動操作,避免出現紕漏的同時,提升工作的效率,但是因為現在機電一體化技術的水平還不高,隨著機電一體化技術的發展,人們會更加注重運用機電一體化技術,所以其未來的趨勢從現在的發展來推算,應用的范圍將擴展,而擴展的原因就是自動操作程度提升,那么在短時間內機電一體化技術只能實現人來編輯基本的程序,然后按開始鍵才能操作,自動操作的目標是電腦可以不需要人多次編輯程序代碼,完全自動操作,研究人員正在針對這個方面進行研究;另一方面,機電一體化技術的自動操作程度提升之后,體系也會更加完備,從現在對機電一體化技術的研究情況來看,未來機電一體化技術將具有一致標準,并且將具有基本的程序,人們隨意進行組合,靈活性更明顯。
3、機電一體化技術將實現保護環境的效果。當前環境問題已經非常嚴重,各個國家都在為恢復當前被破壞的環境并繼續保護環境進行思考。想要保護環境,自然需要對各個環節都進行改變,對機電一體化技術來說,提升技術的水平,縮短制作產品的時間,一是可以節約消耗電量的數量,在保證收益的前提下,節約資源,二是機電一體化技術的提升保證了制作設備的性能,設備在運轉的時候,也會高效率、低消耗,在運轉的過程中,不損耗過多的能量,不會大程度振動,而且不會排出有害物質,這方面的發展趨勢,需要工作人員對自己的能力予以提升,把握機電一體化技術發展的新情況,制作完備的系統,使制作的所有成品都可以被回收利用。
結束語
目前機電一體化已經形成了系統化的技術,其在不同領域的應用也相對比較廣泛,因此,相關建設單位要加強對于機電一體化技術的研究,將其發展成集智能化,微型化以及綠色化等集一身的技術,從而促進經濟發展。
【參考文獻】
[1] 姜新嘉.淺析機電一體化技術的應用及發展趨勢[J].電子制作,2013(08).
關鍵詞:機電一體化技術 微細加工技術 智能化 應用領域
知識經濟時代最突出的特點在于知識和信息的傳播不同于以往的制造和技術的傳播,在機械工程領域,由于微電子技術和計算機技術的迅速發展及其向機械工業的滲透所形成的機電一體化,使機械工業的技術結構、產品機構、功能與構成、生產方式及管理體系發生了巨大變化,使工業生產由“機械電氣化”邁入了“機電一體化”為特征的發展階段。
機電一體化又稱機械電子學,英語稱為Mechatronics,它是由英文機械學Mechanics的前半部分與電子學Electronics的后半部分組合而成。
一、我國機電一體化的現狀
全球范圍內機電一體化的發展通常可以分為三個階段。第一階段為20世紀60年代以前,因為當時電子技術的發展尚未達到一定水平,機械技術與電子技術的結合還不可能廣泛和深入發展;第二階段為20世紀70~80年代。第三階段為20世紀90年代后期,開始了機電一體化技術向智能化方向邁進的新階段,機電一體化呈現深入發展時期。一方面,光學、通信技術等進入了機電一體化,微細加工技術也在機電一體化中嶄露頭腳,出現了光機電一體化和微機電一體化等新分支;另一方面對機電一體化系統的建模設計、分析和集成方法,機電一體化的學科體系和發展趨勢都進行了深入研究。同時,由于人工智能技術、神經網絡技術及光纖技術等領域取得的巨大進步,為機電一體化技術開辟了發展的廣闊天地。
我國是從20世紀80年代初才開始在這方面研究和應用。國務院成立了機電一體化領導小組并將該技術列入“863計劃”。許多大專院校、研究機構及一些大中型企業對這一技術的發展及應用做了大量的工作,取得了一定成果,但與日本等先進國家相比仍有相當差距。
二、機電一體化的核心技術
機電一體化包括:軟件和硬件兩方面技術。硬件是由機械本體、傳感器、信息處理單元和驅動單元等部分組成。因此,為加速推進機電一體化的發展,必須掌握機械本體技術;傳感技術;信息處理技術;驅動技術;接口技術;軟件技術。
三、機電一體化技術的主要應用領域
(一)數控機床
數控機床及相應的數控技術經過40年的發展,在結構、功能、操作和控制精度上都有迅速提高,具體表現在:
1、總線式、模塊化、緊湊型的結構,即采用多CPU、多主總線的體系結構。
2、開放性設計,即硬件體系結構和功能模塊具有層次性、兼容性、符合接口標準,能最大限度地提高用戶的使用效益。
3、WOP技術和智能化。系統能提供面向車間的編程技術和實現二、三維加工過程的動態仿真,并引入在線診斷、模糊控制等智能機制。
4、大容量存儲器的應用和軟件的模塊化設計,不僅豐富了數控功能,同時也加強了CNC系統的控制功能。
5、能實現多過程、多通道控制,即具有一臺機床同時完成多個獨立加工任務或控制多臺和多種機床的能力,并將刀具破損檢測、物料搬運、機械手等控制都集成到系統中去。
6、系統的多級網絡功能,加強了系統組合及構成復雜加工系統的能力。
7、以單板、單片機作為控制機,加上專用芯片及模板組成結構緊湊的數控裝置。
(二)計算機集成制造系統(CIMS)
CIMS的實現不是現有各分散系統的簡單組合,而是全局動態最優綜合。它打破原有部門之間的界線,以制造為基干來控制“物流”和“信息流”,實現從經營決策、產品開發、生產準備、生產實驗到生產經營管理的有機結合。企業集成度的提高可以使各種生產要素之間的配置得到更好的優化,各種生產要素的潛力可以得到更大的發揮。
(三)柔性制造系統(FMS)
柔性制造系統是計算機化的制造系統,主要由計算機、數控機床、機器人、料盤、自動搬運小車和自動化倉庫等組成。它可以隨機地、實時地、按量地按照裝配部門的要求,生產其能力范圍內的任何工件,特別適于多品種、中小批量、設計更改頻繁的離散零件的批量生產。
(四)工業機器人
第1代機器人亦稱示教再現機器人,它們只能根據示教進行重復運動,對工作環境和作業對象的變化缺乏適應性和靈活性;第2代機器人帶有各種先進的傳感元件,能獲取作業環境和操作對象的簡單信息,通過計算機處理、分析,做出一定的判斷,對動作進行反饋控制,表現出低級智能,已開始走向實用化;第3代機器人即智能機器人,具有多種感知功能,可進行復雜的邏輯思維、判斷和決策,在作業環境中獨立行動,與第5代計算機關系密切。
四、我國機電一體化的發展前景
4.1網絡一體化
知識經濟時代的突出特征是計算機技術和網絡技術的迅猛發展。網絡技術的興起和飛速發展給科學技術、工業生產、政治、軍事、教育以及人們日常生活都帶來了巨大的變革。機電一體化新產品一旦研制出來,只要其功能獨到,質量可靠,很快就會暢銷全球。
4.2模塊標準化
模塊化是一項重要而艱巨的工程。因為機電一體化產品種類和生產廠家繁多,研制和開發具有標準機械接口、電氣接口、動力接口、環境接口的機電一體化產品單元是一項十分復雜又是非常重要的事。這需要制定各項標準,以便各部件、單元的匹配和接口。
4.3人工智能化
21世紀機電一體化技術發展的一個重要發展方向就是智能化。人工智能在機電一體化建設者的研究中日益得到重視,機器人與數控機床的智能化就是重要應用。但是,高性能、高速的微處理器使機電一體化產品賦有低級智能或人的部分智能,則是完全可能而又必要的。
五、結語:
機電一體化是眾多科學技術發展的結晶,是社會生產力發展到一定階段的必然要求。大力發展新一代機電一體化產品,不僅是改造傳統機械設備的要求,而且是推動機械產品更新換代和開辟新領域、發展與振興機械工業的強大之路。
參考文獻:
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【關鍵詞】機電一體化技術;應用;發展
0.引言
機電一體化技術是機械工業技術、微電子技術和信息技術相互交叉融合的新產物,在電子技術的推動下,已被廣泛應用于各個技術領域,逐步提高各行業領域的智能控制水平。機電一體化技術在我國機械制造、飲料生產和鋼鐵生產中應用更為廣泛,具有良好發展前景。
1.機電一體化技術的應用
1.1應用于現代機械制造工業
傳統機械制造工業是基于市場規模經濟建立的,主要依靠企業生產規模、生產批量和產品結構來增強自身競爭優勢,其根本目的是真正實現資源的有效利用,以生產機器取代人力,通過低成本獲取高質量、高效率。現代機械制造工業以信息技術為先導,其生產模式、制造系統、制造技術和組織管理形式得到全面改革,是具有全球化、網絡化、智能化特性的綠色環保制造業。機電一體化技術應用于現代機械制造工業,能讓企業的制造技術得到良好發展[1]。
1.2應用于飲料行業
事實上,機電一體化技術是現今應用最廣泛的、發展前景最好的應用技術,它廣泛應用于食品飲料包裝機械的開發、設計和制造中。這不僅可以有效提高單機自動化程度,還能全面增強整條包裝生產線的自動化控制能力和生產能力,讓其競爭能力遠遠優勝于其他傳統的機械控制同類設備,從根本上改善食品飲料包裝工作質量。
1.3應用于鋼鐵企業
1.3.1現代集成制造系統
在鋼鐵企業中,現代集成制造系統(CIMS)能實現人與生產經營、生產管理和生產過程的一體化控制,對生產原料進廠、生產加工到產品發貨的全過程都真正實現全過程一體化控制。
1.3.2現場總線技術
現場總線技術(FBI)主要用于連接設置在現場的儀表與控制室內的控制設備,真正實現數字化雙向多站通信連接。[2]用現場總線技術取代當前常用的信號傳輸技術可以讓大量信息在智能化現場儀表裝置與更高一級的控制系統進行雙向傳輸,保證數據傳輸的有效性。
1.3.3交流調速技術
交流調速技術是電力電子技術和微電子技術飛速發展的衍生物,由于交流傳動性質優越,已廣泛應用于生產實際中。隨著科學技術的飛速發展,不僅能讓復雜的矢量控制技術實用化變成現實,還大大改善交流調速系統的調整性能,甚至遠遠超過直流調素水平。
1.3.4開放式控制系統
開放式控制系統能對一種標準的信息交換規程進行識別是支持,能實現不同廠家生產產品的兼容和互換。通過工業通信網絡,開放式控制系統能使各種控制機械設備、管理計算機互聯,實現測量與控制的一體化管理。
2.機電一體化技術的發展
2.1信息智能化
信息智能化是基于控制理論基礎,對計算機科學、數學理論、運籌學、動力學和人工智能進行吸收強化的新學科思想,它能模擬人類思維能力,實現高水平的控制目的。隨著科學技術的不斷發展,機電一體化技術必然日趨智能化,機電一體化產品智能化會成為明顯特征,目前我國的機器人與數控機床的智能結合就是機電一體化技術智能化體現。
2.2微型機電化
目前,借助半導體蝕刻技術已經成功制造出亞微米級的機械元件,若將該成果應用于實際產品中,就能完全實現機械和電子的相互融合,將CPU、機體、傳感器、執行機構有效集成,不僅體積小,還能組成一種自律元件[3]。這表明了機電一體化朝著微型機械學發展的重要趨勢,一旦研究成功,必然會給軍事、生物醫療、信息科技領域帶來重大影響。
2.3光機電一體化
事實上,機電一體化系統包括機械系統、能源系統、傳感系統和信息處理系統等部件,若在機電一體化技術中積極引進光學技術,就能充分利用光學技術的優點,全面改進機電一體化系統的各個處理系統,提高機電一體化工作效率。
2.4產品網絡全球化
在全球互聯網的影響下,全球生產、經濟被連成一體,企業間競爭也將上升到網絡全球化的競爭,只要研制出具有質量保證、功能可靠、性質穩定的機電一體化新產品,必然會在短期內暢銷全球。由此可見,機電一體化產品必然會朝著網絡全球化的趨勢發展。
2.5產品綠色化
機電一體化產品綠色化主要是指產品在使用過程中不會對生產環節造成破壞,即使報廢后也能回收利用。由此可見,機電一體化綠色產品在其設計、生產、使用和銷毀的過程中,是完全符合自然環境和人類健康的要求,盡可能對生態環境不造成危害或僅有極小危害,其資源利用率高。雖然機電一體化綠色產品制作成本和技術成本較高,但其具有可觀的發展前景,值得深入研究。
隨著社會的不斷進步,機電一體化技術已滲透到我們生活的方方面面,給我們的生活帶來重大影響。科學技術的飛速發展,使機電一體化技術的發展前景更為廣闊。機電一體化技術的完善發展,必然會給新世界新形勢下的生產活動帶來更多的技術支持。
【參考文獻】
[1]姜新嘉.淺析機電一體化技術的應用及發展趨勢[J].電子制作,2013(08):231.
關鍵字:機電一體化工業石油
機電一體化發展至今已經成為一門有著自身體系的新型學科,隨著科學技術的不斷發展,還將被賦予新的內容,其基本特征可概括為機電一體化是從系統的觀點出發,綜合運用機械技術微電子、技術自動控制技術、計算機技術信息技術、傳感測控技術、電力電子技術、接口技術信息變換技術以及軟件編程技術等群體技術。根據系統功能目標和優化組織結構目標,合理配置與布局各功能單元,在多功能高質量、高可靠性、低能耗的意義上實現特定功能價值,并使整個系統最優化的系統工程技術。
一、機電一體化基本結構要素
1.機械本體部分
機械本體就像人體的身軀骨架,它是系統所有功能元素的機械支持結構,包括機身框架機械連接等。它是機電一體化要素中最基本的部分。
2.動力部分
動力部分與人體內臟產生能量去維持生命運動是一樣的道理,它是為系統提供能量和動力功能驅動執行的機構,使系統按照控制要求得以正常運行,是機帶你一體化結構中不可或缺的部分。
3.傳感部分
傳感部分就像人的眼鼻耳口等感覺器官,將系統運行中所需要的本身和外界環境的各種參數及狀態進行檢測變成可識別的信號,然后傳輸到信息處理單元,經過分析處理后產生相應的控制信息,其功能一般由專門的傳感器和儀器儀表來共同完成。
4.驅動部分
驅動部分就像人體的肌肋腱一樣,要接受大腦指揮,驅動四肢運動,在控制信息作用下驅動執行機構完成各種動作和功能。
5.執行部分
執行部分如同人的四肢,由大腦支配完成各項工作任務一樣,根據控制信息和指令完成各種動作和功能,執行機構是運動部件,一般采用機械電磁電液等構成。
6.控制及信息處理部分
控制及信息處理部分,猶如人的大腦,指揮和控制全身運動,并能記憶思考和判斷問題一樣,將來自各傳感器的檢測信息集中存儲分析加工,并根據信息處理的結果按照一定的程序和節奏發出相應的指令,控制整個系統有目的的運行,它一般由計算機可編程序控制器數控裝置以及邏輯電路A/D與D/A轉換I/O輸入輸出接口和計算機外部設備等組成。
二、機電一體化的發展趨勢
機電一體化是近幾年才出現的一門新科學、新技術,但它卻必將是當前世界技術發展的必然趨勢。因為在當今社會,隨著科學技術的不斷發展,高新技術的發展越來越受國家、社會和企業的關注與重視,機電一體化程度的高低,一定程度上代表的是一個國家科技實力的水平,一個企業機電一體化的運用程度,也從一個側面反映了該企業自主創新能力的高低,該技術的使用,不僅能夠提高企業的經濟效益,而且能夠增強企業的核心競爭力,讓企業在激烈的市場競爭中立于不敗之地,眾所周知,當今社會國際競爭的實質,是以經濟和科技為核心的綜合國力的較量,所有,提高國家綜合國力,發展科技,是每個國家義不容辭的,在這樣的情況下,一定程度上代表著技術發展水平的機電一體化技術,將會越來越受到國家和社會的青睞,所以,機電一體化技術的未來市場將呈現一片欣欣向榮的景象。
三、機電一體化技術的優點
1.安全性高
機電一體化產品一般都具有自動監視、報警、自動診斷、自動保護等功能。在工作過程中,遇到過載、過壓、過流、短路等電力故障時,能自動采取保護措施,避免和減少人身和設備事故,顯著提高設備的使用安全性。
2.生產能力高
機電一體化產品大都具有信息自動處理和自動控制功能,其控制和檢測的靈敏度、精度以及范圍都有很大程度的提高,通過自動控制系統可精確地保證機械的執行機構按照設計的要求完成預定的動作,使之不受機械操作者主觀因素的影響,從而實現最佳操作,保證最佳的工作質量和產品的合格率。同時,由于機電一體化產品實現了工作的自動化,使得生產能力大大提高。
3.使用性能高
機電一體化產品普遍采用程序控制和數字顯示,操作按鈕和手柄數量顯著減少,使得操作大大簡化并且方便、簡單。機電一體化產品的工作過程根據預設的程序逐步由電子控制系統指揮實現,系統可重復實現全部動作。高級的機電一體化產品可通過被控對象的數學模型以及外界參數的變化隨機自尋最佳工作程序,實現自動最優化操作。
4.適用面廣
機電一體化產品跳出了機電產品的單一技術和單一功能限制,具有復合技術和復合功能,使產品的功能水平和自動化程度大大提高。機電一體化產品一般具有自動化控制、自動補償、自動校驗、自動調節、自動保護和智能化等多種功能,能應用于不同的場合和不同領域,滿足用戶需求的應變能力較強。
四、機電一體化的應用領域
1.重工業領域
在目前,機電一體化技術目前越來越廣泛被采用于鋼鐵、電力、石油化工、采礦冶金、汽車、造船、航空工程等行業中,相對來說,主要是應用于重工業領域,無論是國有企業,還是私營企業,在生產過程中都會采用機電一體化來提高企業的經濟效益。
2.數控機床
數控機床及相應的數控技術經過40年的發展,在結構、功能、操作和控制精度上都有迅速提高,具體表現在:總線式、模塊化、緊湊型的結構,即采用多CPU、多主總線的體系結構。開放性設計,即硬件體系結構和功能模塊具有層次性、兼容性、符合接口標準,能最大限度地提高用戶的使用效益。WOP技術和智能化。
系統能提供面向車間的編程技術和實現二、三維加工過程的動態仿真,并引入在線診斷、模糊控制等智能機制。大容量存儲器的應用和軟件的模塊化設計,不僅豐富了數控功能,同時也加強了CNC系統的控制功能。能實現多過程、多通道控制,即具有一臺機床同時完成多個獨立加工任務或控制多臺和多種機床的能力,并將刀具破損檢測、物料搬運、機械手等控制都集成到系統中。
參考文獻:
關鍵詞:機電一體化;煤礦;發展;應用
近年來,大量的機械設備被廣泛的應用到煤礦開采工程中,在很大程度上提高了采礦的生產效率,同時也直接影響著采礦的生產安全。但是我們要清醒的認識到,我國機電一體化起步較晚,與發達國家相比,還存在著不小的差距,這導致了我國機械技術與電子技術融合不協調,其融合的優勢還沒有充分地體現出來,具有一定的局限性,阻礙煤礦生產效益的提升。基于此,我國必須要加強完善機電一體化技術,并且將之廣泛應用于采煤設備中,以滿足煤礦生產經濟性與安全性的發展要求。
一、提升采煤設備機電一體化水平的重要性
我國機械化程度在不斷提高,機械設備在工程發展中起著越來越重要的作用。提升采煤設備的機電一體化技術水平,能夠提高采煤的生產效率,保證煤礦的生產質量,還可以大大提高機械設備工作的可靠性,保證機械設備平穩運轉,同時機電一體化設備能夠降低人為操作失誤帶來的不良影響,實現自動化生產,提高安全生產水平。采煤設備機電一體化的應用可以大幅提升設備的工作性能,將PLC控制技術應用于采煤設備,實現采煤設備的精細化控制,從而使煤礦機械設備自動化水平與控制水平有了較大的提高。
二、煤礦機械中機電一體化的特點
(一)基本實現自動化。機電一體化的應用,減少了人工操作環節,工人可以在保持設備運轉的情況下,完成一些其它的工作,提高了工作效率,降低了員工的工作強度,在一定程度上提高了員工的工作積極性,同時也減少了員工操作失誤對設備造成的損害。近年來,煤礦生產企業應用了一種機電一體化系統,這種系統只需要在電腦終端輸入一定的數據信息,就能完成對機械設備的遠程操控,同時還可以對設備進行實時監控,及時發現設備存在的故障,以便工作人員維修,促進生產智能化發展。
(二)實現網絡控制和自動報警。在機電一體化的狀態下,煤礦中的運作機械能夠與電動機、傳動帶等設備相連,并且使用自動監控設備,自我檢測機械運作過程中出現的故障,并及時警報。這樣能夠極大地減輕操作人員的工作負擔,提高設備運行的穩定性和安全性,并簡化工作流程。
(三)節約資源,經濟實用。通過機電一體化控制,可以對各環節的機械設備進行精細化控制,減少傳送帶以及風機的使用頻率,需要時保證其工作狀態平穩,不需要時減少使用,以減少維持設備運轉所消耗的資源。同時還可以提高設備工作效率,避免出現資源浪費,為企業創造更多的經濟利益,因此在煤礦生產過程中受到廣泛關注。
(四)在線監控和故障診斷。通過應用機電一體化技術,可以對關鍵采煤設備或者設備的關鍵部分進行在線監測,一旦發現設備存在故障隱患,就可以及時采取措施進行處理,這對避免設備故障的擴大化和降低設備安全事故發生幾率具有重要意義。此外,通過對設備工況的實時監測和分析,可以使設備的故障隱患得以及時發現和處理。
三、機電一體化技術在煤礦機械中的具體應用
(一)在采煤機中的應用。由于采煤機生產效率的高低直接決定著煤礦的產量多少,給企業的經濟效益帶來了直接的影響,因此采煤機在煤礦生產過程中極其重要。目前,在采煤機中應用機電一體化技術的實例,主要是電牽引采煤機。相對于傳統的液壓牽引采煤機,電牽引采煤機有著更大的牽引力,采煤機移動時產生的阻力可以被有效克服,同時還可以發電制動,有效避免采煤機運行時發生的下滑現象。
(二)在安全生產中的應用。在煤礦生產過程中,安全問題不可忽視,機電一體化技術能夠有效地控制煤礦生產中的安全問題,能夠及時發現施工過程中的安全隱患,發出警報,提醒工作人員對設備以及施工現場進行檢查,降低危害。我國開發出了新一代的安全生產控制系統,這表明我國在機電一體化應用上邁上新的臺階,同時將機電一體化技術與安全生產的有效結合,在一定程度上提高了煤礦生產的安全性,間接的影響煤礦生產的經濟利益。
(三)在支護設備中的應用。在機電一體化的背景下,機械控制技術逐漸從機械控制、液壓控制轉變為電液控制,因為傳統的機械控制在結構、控制精度上有一定的局限性,單純的液壓控制對自動化生產造成一定影響。在支護設備支架應用機電一體化技術主要體現在液壓支架的的改造,將機電一體化技術與液壓控制技術有機融合在一起,有效的降低一部分沖擊載荷,對支護設備起到一定的保護作用。
(四)在帶式輸送機中的應用。帶式輸送機作為我國礦井下原煤輸送的主要運輸設備,憑借遠距連續傳輸煤炭、高效、運行穩定和易于實現自動化的優勢,始終在煤炭運輸方面發揮著巨大的作用。由于井下h境惡劣,輸送機械容易受到潮氣、粉塵等多方面影響,因此,我國始終致力于自主研發更具有穩定性的輸送機。目前主要推廣使用的機、電、液一體化的CST可控軟啟動裝置,這一裝置滿足了遠距輸送煤炭的需求,啟動時平滑穩定,還可以荷載大質量物體,適宜井下運作。
四、結語
機電一體化技術在煤礦生產中的作用越來越重要,提升采煤設備的機電一體化水平不僅利于實現煤礦的安全生產,而且還能大幅度提升煤礦企業的綜合效益,應該引起我們充分的重視。
參考文獻:
關鍵詞:機電一體化;結構組成;應用發展狀況
中圖分類號:TH-39 文獻標識碼:A 文章編號:
機電一體化技術就是由計算機技術、信息技術、微電子技術、自動控制技術、機械技術等其他技術相互滲透和融合而形成的一種交叉學科的獨立技術。在實際應用中本文也主要介紹了在煤礦中的機電一體化應用,具體指的就是一種新型的技術,在原有的機械的主功能、控制功能、動力功能以及信息的處理功能上,引入先進的電子技術。所以說機電一體化的技術就是原有的機械技術與電子技術相結合產生的一種新的生產技術。
一、機電一體化技術的結構組成
機電一體化技術實際就是把相應的技術和原理與機電一體化的使用產品或者相應的系統相結合,是這種技術可以實現,利用到實際工作中,并且有一定發展前途的一種方式先進技術。在我國,機電一體化技術已經發展成為一種新型的,有著自身獨特系統的學科,隨著經濟的發展,機電一體化技術還會得到更加廣闊的發展空間。
在機電一體化系統中,要根據優化組織以及系統額功能目標將各個功能單元與系統的布局進行合理配置,使機電一體化技術在特定功能的意義上可以實現耗能低,質量以及可靠性比較高,功能比較全面的價值意義,并且可以成為整個系統中功能最優化的技術。
根據這種功能價值而產生的功能系統,就成為了機電一體化的系統或者是一種產品,這種產品是由很多關鍵要素組成的一個有機整體,這些關鍵的要素主要就是包括一些具有一定特殊功能的電子或機械功能要素,這種系統可以使人們在使用過程中所要求的最佳的功能得以滿足,這一系統化的產品的主要組成就是通過一些微電子與機械系統或者零部件之間進行有機結合或者進行相互之間的置換,而逐漸形成的一種具有新的性能和功能的新型產品,這樣可以使機器和人之間可以產生良好的合作關系,在機電一體化系統當中,一些原有的機械部件的功能可以被新型的微電子裝置來取代,不僅是這樣,還產生了很多的新功能,比如說可以對信息進行自動檢測和處理,可以使記錄自動顯示,可以對故障進行自動的診斷和保護,還可以對設備進行自動控制和調節。所以說,機電一體化技術的應用并不是簡單地人的身體的挪動或者是延伸,更重要的還是具有智能化的特點,可以感覺到人的感官以及頭腦內思想的了解,這一點也是機械電氣化與機電一體化在功能特征上存在的本質上的區別。
二、機電一體化的具體應用
現在,機電一體化的技術被廣泛應用到各個方面,本文就著重介紹一下在煤礦中的機電一體化的具體應用。
(一)在礦井的安全生產監控和監測系統中的重要應用
機電一體化技術是在煤礦企業生產中實現故障自診、在線監控、自動報警等功能的一項有效的技術手段。其中煤礦生產的在線監控指的就是,對于機械的工作裝置、轉動系統、電動機、液壓系統、制動系統等在機械運行過程中的運行狀態進行有效地監測和控制。自動報警和故障自診指的就是在煤礦生產的過程中,如果設備出現故障就能自動進行報警,而且還能指出發生故障的準確位置,使操作員能夠快速準確地找到故障點,提高工作的效率,對于一些檢查和維護的工作進行簡化,使維修的時間也大大縮短,維修的費用也相應的減少了,使機械的使用壽命大大地延長了。再進一步就是對采煤機上的變頻器做進一步的提高,改為用PLC來進行控制,這樣的話就可以同時實現故障自診、自動報警以及多種在線監控同時實現,使工作人員的工作效率得到進一步提高。
(二)在礦井提升機中的重要應用
大家都知道,礦井的提升機主要工作的地點就是在礦井下以及地面上,機電一體化技術在礦井提升機中的應用,可以很好地發揮其一體化的功能,使運行實現全數字化。內裝式的提升機在礦井提升機中具有非常重要的地位,這種類型的提升機使滾筒和驅動在結構的角度上進行有機結合,用這種方法使機械的結構得到簡化,使機電一體化能夠更好地被實現。
(三)在礦井下的帶式輸送機中的應用
我們把帶式的輸送機又稱之為膠帶輸送機,它的工作原理就是通過摩擦驅動來實現運輸材料的連續性。它的形成就是由上面緊套的閉合輸送帶與兩個端點的滾筒相結合而形成的。因為機電一體化技術的大量應用,帶式輸送機在技術水平上有了一定地提高,并且在一定的程度上使礦井下的高帶速、大運量、大功率和長距離曲線的帶式輸送機等許多的關鍵技術在研究以及新產品研發的速度上都起到了相當大的促進作用。
三、機電一體化技術的主要發展趨勢
(一)機電一體化技術發展日趨網絡化
上世紀九十年代,計算機技術得到迅速發展,其中一項重要的成就就是網絡技術的發展。人們日常的生產生活以及工業生產、教育、軍事、科學技術等等都因為網絡技術迅速地興起以及迅猛地發展而受到了很大的影響。全球范圍內的經濟和生產也由于網絡化的技術而逐漸的融為一體,致使企業之間競爭的力度進一步加強了。
(二)機電一體化技術發展日趨智能化
機電一體化技術今后一個重點的發展方向就是智能化。最近幾年來,人們越來越重視機電一體化技術應用與研究的智能化。智能化的機電一體化技術應用于生產中,能夠使人們的正常思維的一部分很好地輸入到電腦的操作系統中。利用這種系統來模擬人類思維的智能性。讓系統也能夠擁有與人類相同的推理能力、邏輯思維能力、自主選擇能力以及判斷能力等等。這樣的話,就可以使工人一些腦力和體力的活動通過機電一體化的智能性來代替,使工人們的勞動強度得以減輕,工作的效率也會相應得到提高。
(三)機電一體化技術發展日趨綠色化
科學技術以及社會經濟在當今的世界都在迅猛發展著,這也大大提高了生產效率,企業也從中得到了很高的經濟效益,使人們的生活變得更加舒適安逸,物質資料也得到了極大的豐富。任何事物都有其不利的一面,在這方面也是同樣的,人們在享受的同時也付出了比較慘重的代價,由于過度地開采使得資源迅速減少,生態環境也遭到了嚴重地破壞。人們也逐漸認識到保護資源與環境的重要性。機電一體化的應用不會污染生態環境,如果報廢了還能進行回收利用。
結語:
機電一體化的技術并不是孤立存在的,它結合了很多科學技術的發展成果,是社會發展到一定階段的需求,隨著科學技術的不斷發展,機電一體化的發展優勢更加明顯,發展前景也會越來越廣闊。
參考文獻:
[1]田文慶.機電一體化原理及應用 [J].北京理工大學學報,2012(9)
[關鍵詞] 農業機械化
一、機電一體化技術對農業及農業機械化發展的作用及影響
民以食為天。我國是農業大國,農業是國民經濟的基礎,而農業機械化是現代農業的重要組成部分。農業機械的廣泛應用,極大地解決了農業生產中重點作物和關鍵環節的農業工程技術,解決了困擾農民幾千年來的生產效率低、勞動強度大等問題,如機械耕作取代人畜犁耙;機械插秧解決人工插秧問題;聯合收割機解決人工收割水稻、拖拉機代替肩挑人扛運輸等問題。由此可見,大力發展農業機械化,提高農業生產力水平,拓寬農民增收渠道,是實現農業現代化的重要依托和牢固支撐。
時代在發展,社會在進步,現代高新科學技術開始輻射社會化生產的方方面面,并逐步應用于農業生產,農業機械化、農機設備自動化,最終達到農機設備控制人工智能化,這一發展趨勢不可逆轉是廣大科技工作者的共識。而機電一體化技術在其中的地位和作用尤其重要!應用了機電一體化技術的農業機械設備不僅能夠提高農業生產勞動效率,還使困擾農業生產中的農民“耕、種、收三彎腰”情況得到了極大的改善,減輕了農民的勞動強度。世界已經進入了“地球村”時代,我國加入WTO之后,貿易與關稅壁壘逐漸失去作用,大量國外質優價廉的農產品蜂涌而至,給我國農產品出口帶來極大壓力,我國農業想要生存和發展,只能修煉“內功”,即節省農業生產成本,提高農產品產量、質量,對產品進行精、深加工,提高農產品附加值!想要得到上述目的,農業向機械化、自動化、智能化方向發展是必然的選擇!
二、機電一體化技術產品的優勢
機電一體化又稱機械電子學,英語稱為Mechatronics,它是由英文機械學Mechanics的前半部分與電子學Electronics的后半部分組合而成。它最早出現在1971年日本雜志《機械設計》的副刊上,隨著相關技術的蓬勃發展,機電一體化的概念逐漸被國人所接受,并得到了普遍應用。機電一體化是在以機械、電子技術和計算機科學為主的多門學科相互滲透、相互結合過程中逐漸形成和發展起來的一門新興邊緣技術科學。是在機械產品中的機構主功能、動力功能、信息處理功能和控制功能上引進電子技術和計算機技術,并將機械裝置和電子設備以及計算機軟件等有機結合起來構成的系統總稱。
隨著機電一體化技術的快速發展,其產品有逐步取代傳統機械電子產品的趨勢,而這一切將對我國的農業機械化發展產生深遠影響。機電一體化技術與傳統的機械電子產品相比,優勢明顯:
1.操作人員的人身安全得到保障,機械故障率降低
應用了機電一體化技術的農業機械設備通常具有電子監控、電子報警、機械故障自動診斷、出現意外時自動防護功等功能。在操作過程中,突發各種電力故障時,能根據具體情況自動采取防護機制,規避人身和機械安全風險,使操作人員人身安全得到有力保障。因為在生產工藝中廣泛采用電子元件,使其產品設備中傳統的傳動機構和易磨損部件大大減少,實現了機身各部位模塊化,從而使設備的靈敏度和可靠性得到極大提升,機械使用壽命得以延長,機械故障率得以降低。
2.工作效率和產能得以提高
應用了機電一體化技術的農業機械設備基本上都具有電子信息自動采集處理、系統自動控制等功能。這就使其控制機械作業、檢測電子信息的靈敏度、明確作業精度、規劃作業范圍等能力有了較大提高。通過機械本身的自控系統,可精準指揮機械的工作部完成預定的作業動作,這也使操作人員的主觀因素影響降到最低,實現最佳作業操作,繼而獲得最高工作效率。由于農機設備實現了作業的自動化,其產能也得以大幅提高。
3.操作性能得以改善
應用了機電一體化技術的農業機械設備由于采用了數字技術和程控技術,其操作部件得以減化,更符合人體學設計要求,作業操作變得更加便捷。其作業過程依據使用前預定的程序逐步由機械自身的自控系統指揮實現,可重復所有預設作業動作。更高級的設備還能通過預先存儲的作業對象數學模型和作業環境參數變化隨機處理,通過自控系統獲得最適合的工作程序,從而實現自動最佳作業。
4.設備功能多樣且適應性強
與傳統機電產品技術、功能單一不同,應用了機電一體化技術的農業機械設備功能強大,技術多樣,基本都具有系統自動控制、作業自動補償、電子信息自動校檢、設備自動調節、系統和操作員自動防護和控制終端人工智能化等多重功能,適應各種作業場合和工作領域,可按用戶需求隨時隨地進行調整。
5.設備便于安裝調試和維護
應用了機電一體化技術的農業機械設備在安裝調試時可通過改變系統控制程序來實現作業方式的轉變,以應對不同用戶的需求及作業現場參數的變化。這些程序由于可以用多種方式手動輸入到設備控制系統中,從而不必改變原設備的任何作業零部件;而具備信息存儲功能的設備,由于預先存儲了多種可供參考的預定作業程序,只需根據作業對象的不同而輸入不同的信息代碼,便可使設備按預設作業程序操作執行,完成作業。設備的電子信息自動校檢和電子監控功能可對作業過程中出現的故障采取自動糾錯措施,從而使作業正常進行。
三、國內外農機自動化領域應用機電一體化技術的實際情況
時至今日, 國外農業機械化技術已相當普及, 農業機械設計開始向提高作業速度、加大作業寬幅、加大農機功率、讓農機駕駛員操作時更加舒適的方向發展。機電一體化技術在農業機械上的應用也翻開了新的篇章: 一些著名農機廠商將信息數據自動采集控制、數據信息批量處理、GPS全球定位系統和激光掃描、信息遙感等現代尖端技術、裝備應用于農業機械上。如農用激光平地機就是利用激光調平傳感微機處理技術, 經一次地面平整作業, 即可成形, 且能達到寸水不露泥的精度。美國的約翰·迪爾公司所生產的水稻聯合收割機就安裝了專用的精密作業系統。該系統能提量或收獲量信息、濕度、待收獲作物總質量等讀數,能精確測量糧食升運器頂部的谷物流量及實時的產量數據, 能分別對分離裝置、滾筒轉速、割臺升降、割臺傾斜和停車制動安全等裝置進行快捷實時監測與控制。該機還裝備全球衛星定位系統和示差定位信號,可快速確定出機器所處位置。
由于眾所周知的原因,我國農機化發展狀況與國外相比有較大差距,遠不能適應現代農業的發展趨勢,國內農業機械自動化研究起步較晚,但隨著社會發展,機電一體化技術在農業機械生產領域的作用大放異彩。通過將微型計算機技術、電子微處理技術、電子傳感與檢測技術、電子信息處理技術有機整合,在傳統農業機械生產中進行廣泛應用,極大地提高了我國農機設備的性能。農業主管部門通過總結經濟發達地區的農機自動化經驗,吸取國外先進技術,因地制宜地發展出一系列適應我國農業生產特點的機電一體化控制技術,在拖拉機、施肥播種機、谷物干燥機等農業機械應用上均獲得了成功,此外還在提高已有農業機械及裝置的作業性能和操作性能上取得可喜進展:遼寧省本溪市農機推廣站將機電一體化技術應用在農業整地作業機械上,成功研制出1DY-1型多功能遙控整地機,它使用密碼編程式多路遙控組件,機電一體,人車分離,遠程控制機組的動作,在整地作業過程中實現離合、油門大小、變速、前進或后退、轉向及機具升降。是機電一體化技術在農業整地作業機械領域的成功應用。
四、當代農業工程技術發展趨勢及應對措施
當今世界已經進入了電子信息時代,電子信息技術和微型計算機技術的迅猛發展使得農業機械生產逐步向機械自動化方向前進。由于計算機智能化技術的逐步完善, 農業機械人工智能化將成為未來農業工程技術發展的重中之重。在不久的將來,農業機械化控制技術發展的過程中將陸續涌現出各種農業機器人和相應的智能化控制系統, 如何促進和實現農業機械控制自動化并進一步向農業機械人工智能化技術方向衍進?是所有中國農業工程技術人員所面臨的長遠課題和挑戰。廣大工程技術人員應該及時更新知識結構,緊跟現代信息科學技術發展趨勢,在農業機械設計生產過程中,正確處理好質量與成本、市場需求和技術可能性、長期發展和短期利益之間的矛盾關系,在滿足市場需要的前提下,使產品既具有足夠的競爭力,又符合當前實際情況和技術可實現性,以保證產品獲得最大的技術經濟效益和社會效益。
參考文獻
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作者簡介:趙志強(1981年-),男,工程師,從事農機研究和農機推廣工作。