第六章机电一体化系统设计

1、返回返回第六章机电一体化系统设计 返回返回 第六章机电一体化系统设计第六章机电一体化系统设计第六章第六章 机电一体化系统设计机电一体化系统设计 2 返回返回 第六章机电一体化系统设计第六章机电一体化系统设计第六章第六章 机电一体化系统设计机电一体化系统设计 3 6.1概概述述 一、 设计流程设计流程 、 设计思想、类型、准则和规设计思想、类型、准则和规 律律 -概述概述 设计的定义：设计的定义： 返回返回 第六章机电一体化系统设计第六章机电一体化系统设计第六章第六章 机电一体化系统设计机电一体化系统设计 4 1.设计思想设计思想 n机电互补法机电互补法: n结合法结合法: -概述概述 通用或专

2、用电通用或专用电 子部件子部件 复杂机械功能复杂机械功能 部件或功能子部件或功能子 系统系统 各组成要素各组成要素 有机结合为有机结合为 一体一体 专用或通用的专用或通用的 功能部件（子功能部件（子 系统）系统） 机电参数机电参数 的有机匹的有机匹 配配 返回返回 第六章机电一体化系统设计第六章机电一体化系统设计第六章第六章 机电一体化系统设计机电一体化系统设计 5 n组合法组合法: 将结合法制成的功能部件（子系统）、功将结合法制成的功能部件（子系统）、功 能模块，像搭积木那样组合成机电一体化系统（产能模块，像搭积木那样组合成机电一体化系统（产 品）。品）。 如工业机器人各自由度如工业机器人各

3、自由度 （伺服轴）的执行元件、（伺服轴）的执行元件、 运动机构、检测传感元件运动机构、检测传感元件 和控制器等组成的功能部和控制器等组成的功能部 件（或子系统），用于不件（或子系统），用于不 同的关节，组成工业机器同的关节，组成工业机器 人的回转、伸缩、俯仰等人的回转、伸缩、俯仰等 各种功能模块系列，组合各种功能模块系列，组合 成结构和用途不同的工业成结构和用途不同的工业 机器人。机器人。 智能机器人表演太极拳相扑等动作智能机器人表演太极拳相扑等动作 -概述概述 返回返回 第六章机电一体化系统设计第六章机电一体化系统设计第六章第六章 机电一体化系统设计机电一体化系统设计 6 2.设计类型设计类

4、型 n开发性设计：工作原理、结构等完全未知，无参照产开发性设计：工作原理、结构等完全未知，无参照产 品，用成熟的科技或经验证可行的新技术，设计出质品，用成熟的科技或经验证可行的新技术，设计出质 量和性能方面满足目的要求的新产品。量和性能方面满足目的要求的新产品。 -概述概述 返回返回 第六章机电一体化系统设计第六章机电一体化系统设计第六章第六章 机电一体化系统设计机电一体化系统设计 7 n适应性设计：总方案原理基本保持不变，对现有产适应性设计：总方案原理基本保持不变，对现有产 品局部更改，或用微电子技术代替原机械结构，或品局部更改，或用微电子技术代替原机械结构，或 为微电子控制对机械结构进行局

5、部适应性设计，使为微电子控制对机械结构进行局部适应性设计，使 产品的性能和质量增加附加价值。产品的性能和质量增加附加价值。 -概述概述 返回返回 第六章机电一体化系统设计第六章机电一体化系统设计第六章第六章 机电一体化系统设计机电一体化系统设计 8 n变型设计：变型设计：针对已有产品原缺点或新工作要求，针对已有产品原缺点或新工作要求， 从工作原理、功能结构、执行机构类型和尺寸等从工作原理、功能结构、执行机构类型和尺寸等 进行变异，设计出新产品适市场需要，增强竞争进行变异，设计出新产品适市场需要，增强竞争 力力。 -概述概述 返回返回 第六章机电一体化系统设计第六章机电一体化系统设计第六章第六章

6、 机电一体化系统设计机电一体化系统设计 9 3.设计准则和规律设计准则和规律 n设计准则：主要考虑设计准则：主要考虑“人、机、材料、成本人、机、材料、成本”等因素，等因素， 在保证目的功能要求与适当寿命的前提下在保证目的功能要求与适当寿命的前提下 n设计规律：根据设计要求先确定离散元素间的设计规律：根据设计要求先确定离散元素间的 研究其相互间的物理关系，根据设计要求研究其相互间的物理关系，根据设计要求 和手册确定其结构关系，完成全部设计工作。和手册确定其结构关系，完成全部设计工作。 -概述概述 返回返回 第六章机电一体化系统设计第六章机电一体化系统设计第六章第六章 机电一体化系统设计机电一体化

7、系统设计 10 6.2 6.2 机电一体化系统的产品规划机电一体化系统的产品规划 产品规划的主要工作：需求分析和需求设计，明确产品规划的主要工作：需求分析和需求设计，明确 设计任务。设计任务。 n一、一、需求分析需求分析 ：将需求具体化，将需求具体化， 明确设计任务的要求，应自始至终明确设计任务的要求，应自始至终 指导设计。指导设计。 需求分析过程需求分析过程: : u市场信息的搜集，整理与归纳阶段；市场信息的搜集，整理与归纳阶段； u市场需求信息的提取与发现阶段；市场需求信息的提取与发现阶段； u对提炼出来的需求信息进行分类整理，对提炼出来的需求信息进行分类整理， 提供给相关部门，作为决策的

8、重要依据。提供给相关部门，作为决策的重要依据。 -产品规划产品规划 返回返回 第六章机电一体化系统设计第六章机电一体化系统设计第六章第六章 机电一体化系统设计机电一体化系统设计 11 返回返回 第六章机电一体化系统设计第六章机电一体化系统设计第六章第六章 机电一体化系统设计机电一体化系统设计 12 n需求的预测：市场需求预测实际上就是社会购买力需求的预测：市场需求预测实际上就是社会购买力 及其投向的预测。及其投向的预测。 需求预测方法：定性预测和定量预测两大类。需求预测方法：定性预测和定量预测两大类。 n定性预测主要是根据以往的经验和现有的资料对现象定性预测主要是根据以往的经验和现有的资料对现

9、象 作主观的判断和估计，主要有专家意见调查法（即德作主观的判断和估计，主要有专家意见调查法（即德 尔菲法尔菲法 Delphi）、主要概率法、焦点讨论法（集合意）、主要概率法、焦点讨论法（集合意 见法）、前景分析法、历史对比法、空缺分析法和形见法）、前景分析法、历史对比法、空缺分析法和形 态分析法等。态分析法等。 n定量预测是指在市场调查的基础上对资料进行处理，定量预测是指在市场调查的基础上对资料进行处理， 将一系列定性问题转化为定量问题，然后利用数学方将一系列定性问题转化为定量问题，然后利用数学方 法进行计算推断，从而得到预测结果的方法，主要有法进行计算推断，从而得到预测结果的方法，主要有 时

10、间序列预测和因果关系预测两类方法。时间序列预测和因果关系预测两类方法。 -产品规划产品规划 返回返回 第六章机电一体化系统设计第六章机电一体化系统设计第六章第六章 机电一体化系统设计机电一体化系统设计 13 返回返回 第六章机电一体化系统设计第六章机电一体化系统设计第六章第六章 机电一体化系统设计机电一体化系统设计 14 n运动参数：运动轨迹、行程、速度和加速度、运动参数：运动轨迹、行程、速度和加速度、 方向和起、止点位置正确性的指标；方向和起、止点位置正确性的指标； n动力参数：为完成工艺动作应输出的动力大小动力参数：为完成工艺动作应输出的动力大小 的指标，如力、力矩和功率等；的指标，如力、

11、力矩和功率等； n品质参数：运动参数和动力参数品质的指标；品质参数：运动参数和动力参数品质的指标； -产品规划产品规划 返回返回 第六章机电一体化系统设计第六章机电一体化系统设计第六章第六章 机电一体化系统设计机电一体化系统设计 15 n结构参数：空间几何尺寸、结构、外观造型。结构参数：空间几何尺寸、结构、外观造型。 n界面参数：人机对话方式和功能。界面参数：人机对话方式和功能。 n环境参数：工作的环境，如温度、湿度、输入环境参数：工作的环境，如温度、湿度、输入 电源等。电源等。 返回返回 第六章机电一体化系统设计第六章机电一体化系统设计第六章第六章 机电一体化系统设计机电一体化系统设计 16

12、 6.3机电一体化系统的概念设计机电一体化系统的概念设计 -概念设计概念设计 返回返回 第六章机电一体化系统设计第六章机电一体化系统设计第六章第六章 机电一体化系统设计机电一体化系统设计 17 一、一、概念设计的内涵和特征概念设计的内涵和特征: Palh&Beitz概念设计：概念设计：“在确定任务之后，通过抽在确定任务之后，通过抽 象化，拟定功能结构，寻求适当的作用原理及其象化，拟定功能结构，寻求适当的作用原理及其 组合等，确定出基本求解途径，得出求解方案。组合等，确定出基本求解途径，得出求解方案。” n概念产品：产品总体特征、性能、结构、尺概念产品：产品总体特征、性能、结构、尺 寸形状的描述

13、和实现。寸形状的描述和实现。 -概念设计概念设计 返回返回 第六章机电一体化系统设计第六章机电一体化系统设计第六章第六章 机电一体化系统设计机电一体化系统设计 18 概念产品应包括：产品的功能、原理信息、简单概念产品应包括：产品的功能、原理信息、简单 的装配结构、零部件形状信息、基本的可制造与的装配结构、零部件形状信息、基本的可制造与 可装配信息、市场竞争力与成本信息、可服务与可装配信息、市场竞争力与成本信息、可服务与 维修信息等。维修信息等。 -概念设计概念设计 武汉理工大武汉理工大 学首款电动学首款电动 概念车概念车 返回返回 第六章机电一体化系统设计第六章机电一体化系统设计第六章第六章

14、机电一体化系统设计机电一体化系统设计 19 概念设计的内涵概念设计的内涵 （1 1）在设计理念上融入了设计师的智慧和经验结晶的、）在设计理念上融入了设计师的智慧和经验结晶的、 崭新的设计哲理和创新灵感，使概念设计更具创新崭新的设计哲理和创新灵感，使概念设计更具创新 性。性。 （2 2）在设计内容上更加广泛，在产品生命周期的各阶）在设计内容上更加广泛，在产品生命周期的各阶 段要求进行需求分析、功能分析、确定工作原理、段要求进行需求分析、功能分析、确定工作原理、 对功能载体的选择和方案组成等。对功能载体的选择和方案组成等。 （3 3）在设计方法上更加全面地融合各种现代设计方法，）在设计方法上更加全

15、面地融合各种现代设计方法， 寻求全局最优方案，同时使设计过程更具有创新性。寻求全局最优方案，同时使设计过程更具有创新性。 -概念设计概念设计 返回返回 第六章机电一体化系统设计第六章机电一体化系统设计第六章第六章 机电一体化系统设计机电一体化系统设计 20 概念设计的基本特征概念设计的基本特征 n（1）创新性）创新性 n（2）多样性）多样性 n（3）层次性）层次性 返回返回 第六章机电一体化系统设计第六章机电一体化系统设计第六章第六章 机电一体化系统设计机电一体化系统设计 21 n1.采用新的物理原理，使主功能发生根本性的变化，采用新的物理原理，使主功能发生根本性的变化， 开发新产品。开发新产

16、品。 n2.采用创新思维和技术成果。新思路、新构思通常采用创新思维和技术成果。新思路、新构思通常 与新技术、新能源、新材料、新工艺等有密切联系。与新技术、新能源、新材料、新工艺等有密切联系。 -概念设计概念设计 返回返回 第六章机电一体化系统设计第六章机电一体化系统设计第六章第六章 机电一体化系统设计机电一体化系统设计 22 n3.机电一体化的主要特征用微电子装置来取代机机电一体化的主要特征用微电子装置来取代机 械控制装置及其原来执行信息处理的机构；械控制装置及其原来执行信息处理的机构； n另一个特征是微电子控制装置常在软件支持下工另一个特征是微电子控制装置常在软件支持下工 作，具有柔性自动化

17、功能。作，具有柔性自动化功能。 -概念设计概念设计 返回返回 第六章机电一体化系统设计第六章机电一体化系统设计第六章第六章 机电一体化系统设计机电一体化系统设计 23 -概念设计概念设计 返回返回 第六章机电一体化系统设计第六章机电一体化系统设计第六章第六章 机电一体化系统设计机电一体化系统设计 24 -概念设计概念设计 返回返回 第六章机电一体化系统设计第六章机电一体化系统设计第六章第六章 机电一体化系统设计机电一体化系统设计 25 n 产品结构状态的变化是行为，行为的作用是功能，产品结构状态的变化是行为，行为的作用是功能， 结构是功能和行为的载体。结构是功能和行为的载体。 -概念设计概念设

18、计 （一）（一）产品的功能产品的功能行为行为结构关系结构关系 返回返回 第六章机电一体化系统设计第六章机电一体化系统设计第六章第六章 机电一体化系统设计机电一体化系统设计 26 n概念设计是功能设计、功能概念设计是功能设计、功能行为行为结构映结构映 射、结构射、结构行为行为功能映射、评价与决策等功能映射、评价与决策等 活动交替进行的有限循环过程。活动交替进行的有限循环过程。 -概念设计概念设计 设计过程包括以下活动：设计过程包括以下活动： 功能建模；功能建模； 行为建模；行为建模； 结构建模；结构建模； 评价和决策。评价和决策。 返回返回 第六章机电一体化系统设计第六章机电一体化系统设计第六章

19、第六章 机电一体化系统设计机电一体化系统设计 27 产品的功能设计，即功能建模，确定需求抽产品的功能设计，即功能建模，确定需求抽 象得出总功能，功能分解，建立功能结构图和确象得出总功能，功能分解，建立功能结构图和确 定功能结构。定功能结构。 -概念设计概念设计 返回返回 第六章机电一体化系统设计第六章机电一体化系统设计第六章第六章 机电一体化系统设计机电一体化系统设计 28 1.设计任务抽象化设计任务抽象化确定总功能确定总功能 目的：目的：设计人员无需涉及具体解决方案，能清晰地设计人员无需涉及具体解决方案，能清晰地 掌握基本功能和主要约束条件，抓住主要矛盾。掌握基本功能和主要约束条件，抓住主要

20、矛盾。 -概念设计概念设计 返回返回 第六章机电一体化系统设计第六章机电一体化系统设计第六章第六章 机电一体化系统设计机电一体化系统设计 29 设计任务抽象化实例设计任务抽象化实例 返回返回 第六章机电一体化系统设计第六章机电一体化系统设计第六章第六章 机电一体化系统设计机电一体化系统设计 30 返回返回 第六章机电一体化系统设计第六章机电一体化系统设计第六章第六章 机电一体化系统设计机电一体化系统设计 31 n能量流存在于能量变换与传递的整个过程，系统工能量流存在于能量变换与传递的整个过程，系统工 作过程所需的能量形态变化和实现动作过程所需动作过程所需的能量形态变化和实现动作过程所需动 力。

21、力。 n物料流是系统的工作对象和载体。物料流是系统的工作对象和载体。 -概念设计概念设计 返回返回 第六章机电一体化系统设计第六章机电一体化系统设计第六章第六章 机电一体化系统设计机电一体化系统设计 32 n信息流是反映信号、数据检测、传输、变换和显示信息流是反映信号、数据检测、传输、变换和显示 的过程，实现系统工作过程的操纵、控制及信息传的过程，实现系统工作过程的操纵、控制及信息传 输、变换和显示。输、变换和显示。 -概念设计概念设计 “全自动全自动”照相机的主要信息流照相机的主要信息流 “全自动全自动” 照相机照相机 调焦电机控制信号调焦电机控制信号 光圈电机控制信号光圈电机控制信号 图像

22、信号图像信号 光强信号光强信号 返回返回 第六章机电一体化系统设计第六章机电一体化系统设计第六章第六章 机电一体化系统设计机电一体化系统设计 33 nCNC齿轮测量中心是一种机电结合的高技术量仪，它集齿轮测量中心是一种机电结合的高技术量仪，它集 先进的计算机技术、微电子技术、精密机械制造技术、先进的计算机技术、微电子技术、精密机械制造技术、 高精度仿真技术、信息处理技术和精密测量理论与技术高精度仿真技术、信息处理技术和精密测量理论与技术 于一体，代表了当今齿轮测量技术的发展方向。于一体，代表了当今齿轮测量技术的发展方向。 CNC齿轮测量中心齿轮测量中心 （黑箱）（黑箱） 测量结果测量结果 被测

23、工件被测工件 驱动能驱动能 测量要求测量要求 温度温度振动振动灰尘灰尘 噪声噪声振动振动无功热无功热 CNC齿轮测量中心的黑箱示意图齿轮测量中心的黑箱示意图 返回返回 第六章机电一体化系统设计第六章机电一体化系统设计第六章第六章 机电一体化系统设计机电一体化系统设计 34 产品总功能可以分解为子功能和多级子功能，产品总功能可以分解为子功能和多级子功能， 它们按确定的功能结合起来，建立功能结它们按确定的功能结合起来，建立功能结 构图。构图。 功能元：直接从物理效应和逻辑关系找到可功能元：直接从物理效应和逻辑关系找到可 满足功能要求的最小单位。满足功能要求的最小单位。 -概念设计概念设计 返回返回

24、 第六章机电一体化系统设计第六章机电一体化系统设计第六章第六章 机电一体化系统设计机电一体化系统设计 35 -概念设计概念设计 返回返回 第六章机电一体化系统设计第六章机电一体化系统设计第六章第六章 机电一体化系统设计机电一体化系统设计 36 n功能结构：功能的分解与组合关系。功能结构：功能的分解与组合关系。 -概念设计概念设计 实例实例 返回返回 第六章机电一体化系统设计第六章机电一体化系统设计第六章第六章 机电一体化系统设计机电一体化系统设计 37 -概念设计概念设计 返回返回 第六章机电一体化系统设计第六章机电一体化系统设计第六章第六章 机电一体化系统设计机电一体化系统设计 38 n根据

25、根据CNC齿轮测量中心的齿轮测量中心的“黑箱黑箱”，将总功能逐级，将总功能逐级 分解，第一层功能结构图。分解，第一层功能结构图。 n系统组成：运动控制、驱动、传动、测量系统、系统组成：运动控制、驱动、传动、测量系统、 工件安装、测头、信号处理系统等等。驱动与传工件安装、测头、信号处理系统等等。驱动与传 动子系统的结构：动子系统的结构： -概念设计概念设计 返回返回 第六章机电一体化系统设计第六章机电一体化系统设计第六章第六章 机电一体化系统设计机电一体化系统设计 39 n第二层功能结构的功能部分进一步细分，如第二层功能结构的功能部分进一步细分，如T向系统：向系统： -概念设计概念设计 CNC齿

26、轮测量中心第二层功能结构之一齿轮测量中心第二层功能结构之一 沿工件轴向驱动系统及传动系统（沿工件轴向驱动系统及传动系统（Z向）向） 沿工件径向驱动系统及传动系统（沿工件径向驱动系统及传动系统（R向）向） 沿工件切向驱动系统及传动系统（沿工件切向驱动系统及传动系统（T向）向） 主轴驱动及传动系统（主轴驱动及传动系统（向）向） 输入电能输入电能 输出机械能输出机械能 控制信号控制信号运动信号运动信号 返回返回 第六章机电一体化系统设计第六章机电一体化系统设计第六章第六章 机电一体化系统设计机电一体化系统设计 40 n各子系统各子系统 之间既区之间既区 别又密切别又密切 关联，相关联，相 互制约。互

27、制约。 计算机系统计算机系统 打印打印绘图绘图 操作面板操作面板 T轴轴AC电机电机 T轴长光栅轴长光栅 R轴轴AC 电机电机 R轴长光栅轴长光栅 圆光栅圆光栅 轴轴AC电机电机 Z轴轴AC电机电机 Z轴长光栅轴长光栅 传感器传感器 控制系统控制系统 CNC齿轮测量中心原理图齿轮测量中心原理图 可编程控制器可编程控制器 -概念设计概念设计 返回返回 第六章机电一体化系统设计第六章机电一体化系统设计第六章第六章 机电一体化系统设计机电一体化系统设计 41 -概念设计概念设计 返回返回 第六章机电一体化系统设计第六章机电一体化系统设计第六章第六章 机电一体化系统设计机电一体化系统设计 42 返回返

28、回 第六章机电一体化系统设计第六章机电一体化系统设计第六章第六章 机电一体化系统设计机电一体化系统设计 43 -概念设计概念设计 返回返回 第六章机电一体化系统设计第六章机电一体化系统设计第六章第六章 机电一体化系统设计机电一体化系统设计 44 -概念设计概念设计 返回返回 第六章机电一体化系统设计第六章机电一体化系统设计第六章第六章 机电一体化系统设计机电一体化系统设计 45 -概念设计概念设计 返回返回 第六章机电一体化系统设计第六章机电一体化系统设计第六章第六章 机电一体化系统设计机电一体化系统设计 46 T Z 2 1 4 5 6 7 8 9 10 11 机械结构总图机械结构总图 1主

29、轴；主轴；2上顶尖柱；上顶尖柱；3底座；底座；4测微仪；测微仪； 5Z向滑架；向滑架；6Z向导轨；向导轨；7支架；支架；8T向导轨；向导轨； 9横梁；横梁；10R向滑块；向滑块；11花岗石平台花岗石平台 R 3 数控系统：数控系统： 接收计算机的指令，控制机接收计算机的指令，控制机 械部件实现所要求的测量运械部件实现所要求的测量运 动，并实时将测头及各坐标动，并实时将测头及各坐标 轴的测量数据传递给计算机。轴的测量数据传递给计算机。 电气逻辑控制包括：电气逻辑控制包括： 操作台键识别操作台键识别 指示灯状态控制指示灯状态控制 机械行程限程机械行程限程 关键部件监控关键部件监控 自动保护功能自动

30、保护功能 异常状态处理等异常状态处理等 由可编程控制器完成。由可编程控制器完成。 -概念设计概念设计 返回返回 第六章机电一体化系统设计第六章机电一体化系统设计第六章第六章 机电一体化系统设计机电一体化系统设计 47 -概念设计概念设计 实例实例 返回返回 第六章机电一体化系统设计第六章机电一体化系统设计第六章第六章 机电一体化系统设计机电一体化系统设计 48 -概念设计概念设计 低层的子功能低层的子功能 先建立形态学先建立形态学 矩阵矩阵 局部的设局部的设 计方案计方案 整体整体 方案方案 返回返回 第六章机电一体化系统设计第六章机电一体化系统设计第六章第六章 机电一体化系统设计机电一体化系

31、统设计 49 -概念设计概念设计 返回返回 第六章机电一体化系统设计第六章机电一体化系统设计第六章第六章 机电一体化系统设计机电一体化系统设计 50 -概念设计概念设计 返回返回 第六章机电一体化系统设计第六章机电一体化系统设计第六章第六章 机电一体化系统设计机电一体化系统设计 51 上顶尖立柱的宜人性设计布局上顶尖立柱的宜人性设计布局 如齿轮测量中心有两如齿轮测量中心有两 种结构布局：种结构布局： 一种是卧式结构，一种是卧式结构， 一种是立式结构，一种是立式结构， 便于软件功能的开便于软件功能的开 发：测量齿轮以外发：测量齿轮以外 的工件，工件大小、的工件，工件大小、 有无定位芯棒，均有无定

32、位芯棒，均 能适用，利于产品能适用，利于产品 的系列化。的系列化。 -概念设计概念设计 返回返回 第六章机电一体化系统设计第六章机电一体化系统设计第六章第六章 机电一体化系统设计机电一体化系统设计 52 -概念设计概念设计 返回返回 第六章机电一体化系统设计第六章机电一体化系统设计第六章第六章 机电一体化系统设计机电一体化系统设计 53 -概念设计概念设计 返回返回 第六章机电一体化系统设计第六章机电一体化系统设计第六章第六章 机电一体化系统设计机电一体化系统设计 54 6.4机电一体化系统接口设计机电一体化系统接口设计 -接口设计接口设计 n1. 概述概述 n2. 接口的分类接口的分类 n3

33、. 人机接口设计人机接口设计 n4. 机电接口设计机电接口设计 返回返回 第六章机电一体化系统设计第六章机电一体化系统设计第六章第六章 机电一体化系统设计机电一体化系统设计 55 1.概述概述 n接口接口:机电一体化系统各要素或各子系统相接处必须机电一体化系统各要素或各子系统相接处必须 具备一定的联系条件。具备一定的联系条件。 -接口设计接口设计 机电机电 返回返回 第六章机电一体化系统设计第六章机电一体化系统设计第六章第六章 机电一体化系统设计机电一体化系统设计 56 2.接口的分类接口的分类 ： n零接口：不进行参数的变换与调整。零接口：不进行参数的变换与调整。 n被动接口：仅对被动要素的

34、参数进行变换被动接口：仅对被动要素的参数进行变换 与调整。与调整。 -接口设计接口设计 返回返回 第六章机电一体化系统设计第六章机电一体化系统设计第六章第六章 机电一体化系统设计机电一体化系统设计 57 n主动接口：含有主动因素、并能与被动要素进行主动接口：含有主动因素、并能与被动要素进行 匹配的接口。匹配的接口。 n智能接口：含有微处理器、可进行程序编制或适智能接口：含有微处理器、可进行程序编制或适 应条件变化的接口。应条件变化的接口。 -接口设计接口设计 RS232 光电耦合器光电耦合器 返回返回 第六章机电一体化系统设计第六章机电一体化系统设计第六章第六章 机电一体化系统设计机电一体化系

35、统设计 58 n（2）根据输入输出功的性质分：信息、机械、物理）根据输入输出功的性质分：信息、机械、物理 和环境接口。和环境接口。 -接口设计接口设计 机电一体化系统的接口机电一体化系统的接口 接口接口 （信息）（信息） 控制器控制器 （MC、PC、CNC ） 执行元件执行元件 接口接口 （机械）（机械） 接口接口 （智能、信息）（智能、信息） 接口接口 （机械）（机械） 接口接口 （机械）（机械） 传感器传感器 接口接口 （信息）（信息） 动力源动力源 运行机构运行机构 机械结构机械结构 传感器传感器 接口接口 （物理）（物理） 接口接口 （物理）（物理） 返回返回 第六章机电一体化系统设计

36、第六章机电一体化系统设计第六章第六章 机电一体化系统设计机电一体化系统设计 59 （3）按照所联系的子系统不同）按照所联系的子系统不同:以控制微机为出发点，以控制微机为出发点， 人机接口与机电接口两大类：人机接口与机电接口两大类： 人机接口与机电接口人机接口与机电接口 机电接口机电接口 人机人机 对话对话 设备设备 信息信息 采集采集 接口接口 人机人机 接口接口 控制控制 微机微机 控制控制 输出输出 接口接口 传传 感感 器器 机械机械 分系分系 统统 执行执行 元件元件 返回返回 第六章机电一体化系统设计第六章机电一体化系统设计第六章第六章 机电一体化系统设计机电一体化系统设计 60 3

37、.人机接口设计人机接口设计 人机接口类型及特点人机接口类型及特点: n专用性专用性 n低速性低速性 n高性能价格比高性能价格比 一、一、输入接口设计输入接口设计 二、输出接口设计二、输出接口设计 -接口设计接口设计 返回返回 第六章机电一体化系统设计第六章机电一体化系统设计第六章第六章 机电一体化系统设计机电一体化系统设计 61 n1.1.简单开关输入接口设计简单开关输入接口设计 n2.2.键盘输入接口设计键盘输入接口设计 时间时间 (b)输入电路波形输入电路波形 开关：开关：ON 开关：开关：OFF 开关：开关：ON 低电平低电平 发生抖动的时间发生抖动的时间 (10ms以下以下) 高电平高

38、电平 开关：开关：OFF 无抖动无抖动 有抖动有抖动 简单的开关输入电路简单的开关输入电路 输输 入入 口口 输入波形输入波形 r ： 上 拉 电： 上 拉 电 阻阻 OFF:高电平高电平 ON:低电平低电平 (a)输入电路输入电路 返回返回 第六章机电一体化系统设计第六章机电一体化系统设计第六章第六章 机电一体化系统设计机电一体化系统设计 62 R 开关：开关：ON 开关：开关：OFF 积分后的输出积分后的输出 施密特触发器的输出施密特触发器的输出 (a)硬件去抖电路硬件去抖电路 施密特施密特 触发器触发器 C SW 积分积分 电路电路 硬件去抖电路及工作原理硬件去抖电路及工作原理 (b)信号波形信号波形 返回返回 第六章机电一体化系统设计第六章机电一体化系统设计第六章第六章 机电一体化系统设计机电一体化系统设计 63 键盘接口电路键盘接口电路 X2 X1 X0 Y0Y1Y2Y3 +5V 5.1K4 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F 8031 P1.7 P1.6 P1.5 P1.4 P1.3 P 1 . 1 P