第8章 典型机电一体化系统

1、第8章典型机电一体化系统 8.1CNC机床 8.2工业机器人 8.3模糊智能点钞机 8.4汽车的机电一体化 8.1CNC机床 图8-1CNC机床加工原理 8.1.1CNC机床的分类 8.1CNC机床 目前，CNC机床的种类很多，但总体可以按工艺用途和刀具相对工 件移动的轨迹两种方法分类。 (1)按工艺用途分类：CNC机床按工艺用途可以分为以下3类： 1)一般数控机床。 2)多坐标数控机床。 3)机械加工中心(MC)。 (2)按刀具相对工件移动的轨迹分类：CNC机床按刀具相对工件移动 的轨迹可以分为以下3类： 1)点位控制数控机床。 2)点位直线控制数控机床。 3)轮廓控制数控机床。 8.1.2

2、XH714立式加工中心 8.1CNC机床 该加工中心是中小规模的高效通用自动化机床，设有20把刀具的自 动换刀装置，并配有先进的数字控制系统，具有三轴联动控制，工 件一次装夹后可自动完成铣、镗、钻、铰和攻螺纹等多道工序的加 工。 图8-2XH714立式加工中心的结构 1床身2床鞍3工作台4操作机5铣头6立柱7电气箱8刀库 8.1CNC机床 表8-1XH714立式加工中心的主要技术参数 8.1CNC机床 图8-3XH714立式加工中心刀库结构 1支架2气缸3直线滚动导轨副4工具导柱5工具导向板 6刀具座7刀具键8圆盘9、10、11轴承12槽轮 8.1CNC机床 图8-4XH714立式加工中心的C

3、NC控制系统框图 8.2工业机器人 8.2.1工业机器人的应用领域 工业机器人是一种装备有记忆装置和末端执行器的能够转动并通过 自动完成各种移动来代替人类劳动的通用机器，是一种典型的机电 一体化高科技产品。 8.2.2工业机器人的应用实例 从功能上看，现有的工业机器人的应用主要涉及搬运、工具及工件 装卸、机械加工、铸造、锻造、热处理、焊接(包括点焊和弧焊)、 喷漆、喷涂、装配、检验和抛光修整等。 1.焊接机器人焊接机器人有点焊机器人和弧焊机器人等。 (1)硬件组成：图8-5所示为HRGH弧焊机器人控制系统硬件简化 框图。 8.2工业机器人 图8-5HRGH弧焊机器人控制系统硬件简化框图 1)第

4、一级微机系统。 2)第二级单板机系统。 8.2工业机器人 (2)软件系统：HRGH弧焊机器人的软件包括一级机程序和二级 机数字伺服软件。 8.2工业机器人 图8-6HRGH软件系统流程图 8.2工业机器人 2. 搬运机器人这里简要介绍美国通用汽车公司(GM)研制的一个用 于零件搬运与装配的视觉控制机器人，即CONSIGHT系统。 8.2工业机器人 图8-7CONSIGHT系统硬件框图 8.2工业机器人 图8-8CONSIGHT监控系统 操作状态的程序流程图 8.2工业机器人 8.2.3工业机器人的发展趋势 工业机器人在许多生产领域的实践证明，它在提高劳动生产率和产 品质量以及经济效益、改善工人

5、劳动条件等方面，起着令人瞩目的 作用。 1)高级智能化。 2)组件、构件标准化、模块化。 3)结构一体化。 4)高精度、高可靠性。 5)产品微型化、小型化。 6)应用广泛化。 8.3模糊智能点钞机 8.3.1功能原理 模糊智能点钞机采用红外线、紫外线、磁性和图像等多种技术与模 糊逻辑算法相结合，通过检测钞票的长度和宽度来确定币种，通过 对钞票的图案和荧光反应来识别钞票的真伪，综合检测钞票的红外 线反应及图案变化配合币种来判断其新旧程度。 8.3.2结构特点 模糊智能点钞机主要由以下4个部分构成：分钞机构、调整机构、电 路部分和吸尘机构。 1)分钞机构由下钞板、上下捻钞板、分钞阻力轮、送钞轮、接

6、触钞 轮和接触板等构成。 8.3模糊智能点钞机 2)调整机构分粗调及细调，它们主要由可自锁的螺杆及偏心轮扭簧 组成，用于调整新旧钞不同而要求的捻钞间隙不一或是补偿由于长 期磨损而导致的间隙变化。 3)电路部分主要由电源、传感电路、测控主电路、图像传感器、荧 光管的驱动电路、键盘、显示部分和通信接口等几个模块组成。 图8-9模糊智能点钞机的控制原理图 8.3模糊智能点钞机 图8-10新旧币识别原理框图 8.3模糊智能点钞机 图8-11新旧币识别检测电路 8.3模糊智能点钞机 图8-12荧光检测电路图 8.3.3应用软件 8.3模糊智能点钞机 模糊智能点钞机实现了功能的智能化，利用软件控制来完成初

7、始化、 系统各部位的诊断、自动起停的控制、键值的处理及相应的模块散 转、计数显示内容的刷新、联机通信，并根据结果对连接及夹张、 假币和物理缺陷等进行相应的警告显示及停机处理。 图8-13模糊智能点钞机主程序框图 8.4汽车的机电一体化 8.4.1汽车机电一体化技术的发展 社会的需求、技术的进步以及法规的推动，使汽车采用了机电一体 化技术，并快速发展。 1)第一阶段。 2)第二阶段。 3)第三阶段。 8.4.2电子点火系统 图8-14微处理器控制的点火系统 8.4汽车的机电一体化 8.4.3自动变速系统的电子控制 自动控制系统作为自动变速器组成的一部分，是电子技术在汽车上 广泛应用和汽车传动技术

8、的进一步发展而产生的。 1)操作简单，提高了行车的安全性。 2)能够按汽车行驶需要的最佳动力性或经济性选择最佳变换档的规 律运转，可以充分发挥力传动系统的性能。 3)换档过程更加平稳，提高了舒适性、方便性，减少了动力传动系 统的冲击，从而使发动机工作平稳。 图8-15Chrysler A604前轮驱动四档电液控制自动变速器 1输入器2液力变矩器3差速器4前离合器5超速离合器6倒档离合器 72/4档制动器8低/侧档制动器9输出传速传感器10空档安全开关 11PRNDL开关12压力检测口13电磁阀总成14涡轮转速传感器 8.4汽车的机电一体化 8.4.4ABS系统 为了使汽车在行驶过程中以适当的减速度降低车速直行停车，保证 行驶的安全性，汽车上均装有行车制动器。 图8-16ABS系统控制框图 8.4汽车的机电一体化 8.4.5数字式仪表 随着现代汽车工业和电子技术的发展，出于对汽车环保、安全性、 经济性、智能化要求的提高，对汽车行驶和部分状况的信息需求量 显著增大，汽车仪表的功能正在迅速扩展，并将成为一个集感觉、 识别、情况分析、信息库、适应和控制6大功能于一体的提供行驶信