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【論文摘要】:介紹了光機(jī)電一體化技術(shù)特征,研究了國(guó)內(nèi)外技術(shù)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì),指出了未來(lái)發(fā)展前景和一些重要技術(shù)熱點(diǎn)。
近些年來(lái),光機(jī)電一體化技術(shù)得到迅猛發(fā)展,在民用工業(yè)和軍事領(lǐng)域得到廣泛地應(yīng)用。因此,光機(jī)電一體化技術(shù)成為當(dāng)今機(jī)械工業(yè)技術(shù)發(fā)展的一個(gè)主要趨勢(shì)。
1.光機(jī)電一體化技術(shù)特征
光機(jī)電一體化系統(tǒng)主要由動(dòng)力、機(jī)構(gòu)、執(zhí)行器、計(jì)算機(jī)和傳感器五個(gè)部分組成,相互構(gòu)成一個(gè)功能完善的柔性自動(dòng)化系統(tǒng)。其中計(jì)算機(jī)軟硬件和傳感器是光機(jī)電一體化技術(shù)的重要組成要素。與傳統(tǒng)的機(jī)械產(chǎn)品比較,光機(jī)電一體化產(chǎn)品具有以下技術(shù)特征。
1.1體積小,重量輕,適應(yīng)性強(qiáng),操作更方便
光機(jī)電一體化技術(shù)使得操作人員擺脫了以往必須按規(guī)定操作程序或節(jié)后頻繁緊張地進(jìn)行單調(diào)重復(fù)操作的工作方式,可以靈活方便地按需控制和改變生產(chǎn)操作程序,任何一臺(tái)光機(jī)電一體化裝置的動(dòng)作,可由預(yù)設(shè)的程序一步一步控制實(shí)現(xiàn),甚至實(shí)現(xiàn)操作全自動(dòng)化和智能化。
1.2功能增加,精度大幅提高
光機(jī)電一體化系統(tǒng)包括以激光、電腦等現(xiàn)代技術(shù)集成開(kāi)發(fā)的自動(dòng)化、智能化機(jī)構(gòu)設(shè)備、儀器儀表和元器件。電子技術(shù)的采用使得包饋控制水平提高,運(yùn)算速度加快,通過(guò)電子自動(dòng)控制系統(tǒng)可精確按預(yù)設(shè)動(dòng)作,其自行診斷、校正、補(bǔ)償功能可減少誤差,達(dá)到靠單純機(jī)械方式所不能實(shí)現(xiàn)的工作精度。同時(shí),由于機(jī)械傳動(dòng)部件減少,機(jī)械磨損及配合間隙等引起的誤差也大大減小。
1.3部分硬件實(shí)現(xiàn)軟件化,智能化程度提高
傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)備一般不具有自維修或自診斷功能。光機(jī)電一體化技術(shù)使得電子裝置能按照人的意圖進(jìn)行自動(dòng)控制、自動(dòng)檢測(cè)、信息采集及處理、調(diào)節(jié)、修正、補(bǔ)償、自診斷、自動(dòng)保護(hù)直至自動(dòng)記錄、顯示、打印工作結(jié)果。通過(guò)改變程序,指令等軟件內(nèi)容而無(wú)需改動(dòng)硬件部分就可變換產(chǎn)品的功能,使機(jī)械控制功能內(nèi)容的確定和變化趨勢(shì)向"軟件化"和"智能化"。
1.4產(chǎn)品可靠性得到提高,使用壽命增長(zhǎng)
傳統(tǒng)的機(jī)械裝置的運(yùn)動(dòng)部分,一般都伴隨著磨損及運(yùn)動(dòng)部件配合間隙所引起的動(dòng)作誤差,導(dǎo)致可動(dòng)摩擦、撞擊、振動(dòng)等加重,嚴(yán)格影響裝置壽命、穩(wěn)定性和可靠性。而光機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用,使裝置的可動(dòng)部件減少,磨損也大為減少,像集成化接近開(kāi)關(guān)甚至無(wú)可動(dòng)部件、無(wú)機(jī)械磨損。因此,裝置的壽命提高,故障率降低,從而提高了產(chǎn)品的可靠性和穩(wěn)定性。
1.5融合了多種學(xué)科新技術(shù),衍生出許多功能更強(qiáng)、性能更好的新產(chǎn)品
光機(jī)電一體化產(chǎn)品的研究開(kāi)發(fā)涉及到許多學(xué)科和專業(yè)知識(shí),包括數(shù)學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)、聲學(xué)、機(jī)械工程學(xué)、電力電子學(xué)、電工學(xué)、系統(tǒng)工程學(xué)、光學(xué)、控制論、信息論和計(jì)算機(jī)科學(xué)等。例如人們很熟悉的靜電復(fù)印機(jī)、彩色印像機(jī)等,就是一種由機(jī)、電、光、磁、化學(xué)等多種學(xué)科和技術(shù)復(fù)合創(chuàng)新的新型產(chǎn)品。光機(jī)電一體化技術(shù)將光電子技術(shù)、傳感器技術(shù)、控制技術(shù)與機(jī)械技術(shù)各自的優(yōu)勢(shì)結(jié)合起來(lái),衍生出許多功能更強(qiáng)、性能更好的新一代技術(shù)裝備。
1.6產(chǎn)品系統(tǒng)性增強(qiáng),各部分系統(tǒng)間協(xié)調(diào)性要求提高
光機(jī)電一體化是一門(mén)學(xué)科的邊緣科學(xué)技術(shù),多種技術(shù)的綜合及多個(gè)部分的組合,使得光機(jī)電一體化技術(shù)及產(chǎn)品更具有系統(tǒng)性、完整性和科學(xué)性。其各個(gè)組成部分在綜合成一個(gè)完整的系統(tǒng)中相互配合有嚴(yán)格的要求,這就要求各種技術(shù)揚(yáng)長(zhǎng)避短,提高系統(tǒng)協(xié)調(diào)性。
2.研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)
2.1研究現(xiàn)狀
自從我國(guó)實(shí)行改革開(kāi)放以來(lái),科技領(lǐng)域急起直追,我國(guó)的光機(jī)電一體化技術(shù)已取得明顯的成效,數(shù)控產(chǎn)品有了很大的提高,尤其是經(jīng)濟(jì)型靈敏數(shù)控裝置發(fā)展很快,是我國(guó)特有的經(jīng)濟(jì)實(shí)用產(chǎn)品,不但適用國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的需要,部分產(chǎn)品還隨主機(jī)配套出口。國(guó)內(nèi)的機(jī)械產(chǎn)品采用可編程控制器(PC)和微電子技術(shù)控制設(shè)備也越來(lái)越多,覆蓋面也日益擴(kuò)大,從紡織機(jī)械、軸承加工設(shè)備、機(jī)床、注塑機(jī)到橡膠輪胎成型機(jī)、重型機(jī)械、輕工業(yè)機(jī)械都是如此,我國(guó)自行研制和生產(chǎn)的光機(jī)電設(shè)備,在質(zhì)量上也有重大突破,為今后的推廣應(yīng)用打下了良好的基礎(chǔ)。
2.2發(fā)展趨勢(shì)
光機(jī)電一體化技術(shù)已經(jīng)滲透到各個(gè)學(xué)科、領(lǐng)域,成為一種新興的學(xué)科,并逐漸成為一種產(chǎn)業(yè),而這些產(chǎn)業(yè)作為新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)越來(lái)越受到高度重視。從世界科學(xué)技術(shù)的發(fā)展情況來(lái)看,光機(jī)電一體化技術(shù)的未來(lái)技術(shù)熱點(diǎn)主要包括:
(1)激光技術(shù)
1)高單色性,利用激光高單色性作精密測(cè)量時(shí),可極大地提高測(cè)量精度和量程。
2)高方向性,因具有很遠(yuǎn)距離傳輸光能和傳輸控制指令的能力,從而可以進(jìn)行遠(yuǎn)距離激光通信、激光測(cè)距、激光雷達(dá)、激光導(dǎo)航以及遙控。
3)高亮度性,利用激光的高亮度特性,中等亮度激光束在焦點(diǎn)附近可產(chǎn)生幾千到幾萬(wàn)度的高溫,可使照射點(diǎn)物體熔化或汽化,對(duì)各種各樣材料和產(chǎn)品進(jìn)行特種加工。
4)相干性,由于激光速頻率單一、相位方向相同。適用于激光通信、全息照相、激光印刷以及光學(xué)計(jì)算機(jī)的研制,而在實(shí)際運(yùn)用中也會(huì)通過(guò)一些激光技術(shù)改變激光輻射的特性,應(yīng)用范圍更廣。
(2)傳感檢測(cè)技術(shù)
1)激光準(zhǔn)直,能夠測(cè)量平直度、平面度、平行度、垂直度,也可以做三維空間的基準(zhǔn)測(cè)量。
2)激光測(cè)距,其探測(cè)距離遠(yuǎn),測(cè)距精度高,抗干擾性強(qiáng),體積小,重量輕,但受天然影響大。
3)光纖探測(cè)器,在目標(biāo)很小,間隔受限或危險(xiǎn)的環(huán)境中,最常選用的是光纖探測(cè)器。
其他還有激光打孔、刻槽=標(biāo)記、光化學(xué)沉積等加工技術(shù)。
(3)激光快速成型技術(shù)
激光快速成型是利用計(jì)算機(jī)將復(fù)雜的三維物體轉(zhuǎn)化為二維層,將熱塑性塑料粉末或膠粘襯底片材紙張燒結(jié),由點(diǎn)、線構(gòu)造零件的面(層),然后逐層成型。激光快速成型技術(shù)可使新產(chǎn)品及早投放市場(chǎng),極大地提高了汽車生產(chǎn)企業(yè)對(duì)市場(chǎng)的適應(yīng)能力和產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)能力。
(4)光能驅(qū)動(dòng)技術(shù)
利用光致變形材料可制作光致動(dòng)器和光機(jī)器人?,F(xiàn)已研制成功一種光致動(dòng)器,其工作原理是將光照在形狀記憶合金上,反復(fù)地通、斷使材料伸縮,再利用感溫磁性體的溫度特性,將材料末端吸附在襯底上。利用材料本身的伸縮和端部的吸附特性,加上光的通斷便能實(shí)現(xiàn)所要求的動(dòng)作。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,該致動(dòng)器能可在頂面步行。這種狀態(tài)目標(biāo)處于初級(jí)階段,如果能發(fā)現(xiàn)具有優(yōu)異光作用特性的動(dòng)態(tài)物質(zhì),則可使光能驅(qū)動(dòng)技術(shù)廣泛應(yīng)用。
3.結(jié)語(yǔ)
技術(shù)上的改革和與之相配套的技術(shù)支持是創(chuàng)新技術(shù)的基礎(chǔ)。開(kāi)發(fā)光機(jī)電一體化產(chǎn)品有不同的層次和靈活的自由度。在機(jī)械技術(shù)中恰當(dāng)?shù)匾腚娮蛹夹g(shù),產(chǎn)品的面貌和行業(yè)的面貌就可以迅速發(fā)生巨大變化。產(chǎn)品一旦實(shí)現(xiàn)光機(jī)電一體化,便具有很高的功能水平和附加價(jià)值,將給開(kāi)發(fā)生產(chǎn)者和用戶帶來(lái)巨大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。
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首先高職高專院校教育的重點(diǎn)是以動(dòng)手能力、實(shí)踐能力、崗位職業(yè)能力為主,并且企業(yè)現(xiàn)在需要的是“到崗就能上手”的人員,而會(huì)計(jì)從業(yè)資格證必考科目會(huì)計(jì)電算化以實(shí)際操作為主,因此會(huì)計(jì)電算化要求學(xué)生在較扎實(shí)的理論知識(shí)基礎(chǔ)上熟悉軟件的操作與基本維護(hù)。同時(shí)高職高專院校的學(xué)生普遍對(duì)于純理論課程學(xué)習(xí)興趣不高,適合動(dòng)手操作,所以在會(huì)計(jì)電算化的教學(xué)中實(shí)施“教學(xué)做”一體化有其必要性。既有助于學(xué)生取得會(huì)計(jì)從業(yè)資格證,又有助于調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性,由被動(dòng)學(xué)習(xí)向主動(dòng)學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變,提高學(xué)生的實(shí)踐能力和崗位職業(yè)能力,增強(qiáng)學(xué)生實(shí)際應(yīng)用水平,實(shí)現(xiàn)與企業(yè)工作無(wú)縫對(duì)接,符合社會(huì)對(duì)人才的需求。
2會(huì)計(jì)電算化“教學(xué)做”一體化模式探索
會(huì)計(jì)電算化“教學(xué)做”一體化中依據(jù)會(huì)計(jì)實(shí)際工作崗位典型工作任務(wù),結(jié)合財(cái)務(wù)軟件自身系統(tǒng),多采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)法,對(duì)所學(xué)內(nèi)容多采用項(xiàng)目模塊化教學(xué)。在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中,以企業(yè)真實(shí)業(yè)務(wù)為載體,設(shè)置教學(xué)情境,提出任務(wù)要求,老師講解同時(shí)學(xué)生分角色進(jìn)行操作。最后進(jìn)行綜合模擬實(shí)訓(xùn)練習(xí),這樣更易被學(xué)生接受,能激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣,提高課堂教學(xué)效果。
3會(huì)計(jì)電算化“教學(xué)做”一體化的實(shí)施
3.1建立一體化的教學(xué)環(huán)境實(shí)施會(huì)計(jì)電算化一體化教學(xué)需要相應(yīng)的硬件和軟件,這需要學(xué)校在資金上給予支持,需要配備電算化多媒體機(jī)房,保證學(xué)生人手一臺(tái)電腦,每臺(tái)電腦上裝上相應(yīng)的會(huì)計(jì)核算軟件,同時(shí)配備多媒體投影儀、音響、話筒,方便教師演示操作,同時(shí)學(xué)生跟著做。要有專人負(fù)責(zé),定期清理維護(hù)電腦,保障課堂使用。
3.2建設(shè)一體化教學(xué)的師資要實(shí)現(xiàn)“教學(xué)做”一體化的軟條件是培養(yǎng)或擁有合格的雙師型教師。會(huì)計(jì)電算化的教學(xué)是以學(xué)生為主,教師為主導(dǎo),教師是學(xué)生的領(lǐng)路人,給學(xué)生提供咨詢幫助,教師的素質(zhì)能力高低直接影響到教學(xué)質(zhì)量的高低。雙師型教師不單單有雙證就可以,同時(shí)要具有較強(qiáng)的專業(yè)知識(shí)和業(yè)務(wù)實(shí)踐能力,不僅能講授理論知識(shí),也能指導(dǎo)學(xué)生實(shí)踐操作。因此需要學(xué)校加強(qiáng)師資的培訓(xùn),可以利用校企合作,讓會(huì)計(jì)專業(yè)老師定期到企業(yè)參加實(shí)踐活動(dòng);或是聘用既有實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)又有豐富的理論知識(shí)的企業(yè)會(huì)計(jì)工作人員兼職會(huì)計(jì)電算化實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)教師。
3.3改進(jìn)課堂教學(xué)組織“教學(xué)做”一體化教學(xué)模式使學(xué)生由被動(dòng)地接受知識(shí)向主動(dòng)學(xué)習(xí)、手腦并用轉(zhuǎn)變,為了提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和動(dòng)手能力,需要改進(jìn)課堂教學(xué)模式。可以將班級(jí)同學(xué)進(jìn)行小組分配,每組有一個(gè)或幾個(gè)專業(yè)知識(shí)扎實(shí)動(dòng)手能力強(qiáng)的學(xué)生,實(shí)現(xiàn)小組成員相互幫助,培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力,以“先進(jìn)”帶動(dòng)“后進(jìn)”,不讓一個(gè)學(xué)生掉隊(duì)。在教學(xué)過(guò)程中實(shí)行模塊化教學(xué),分崗分角色實(shí)訓(xùn),使學(xué)生對(duì)會(huì)計(jì)工作有一個(gè)完整的認(rèn)識(shí),熟悉并能處理各個(gè)崗位之間的關(guān)系。對(duì)于進(jìn)度較慢的學(xué)生,課余時(shí)間機(jī)房可以免費(fèi)開(kāi)放,供大家學(xué)習(xí)。鼓勵(lì)學(xué)生參加會(huì)計(jì)電算化類技能大賽和考證,比如會(huì)計(jì)信息化技能大賽,達(dá)到以賽促學(xué),以賽促教的目的,提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和應(yīng)變能力,提升學(xué)生的綜合素質(zhì)。
3.4改革考核評(píng)價(jià)體系會(huì)計(jì)電算化是一門(mén)實(shí)踐性很強(qiáng)的課程,培養(yǎng)的是學(xué)生的上機(jī)操作能力,考核應(yīng)采用過(guò)程考核與目標(biāo)考核相結(jié)合的方式。過(guò)程考核注重平時(shí)教學(xué)任務(wù)完成情況和學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握情況,促進(jìn)知識(shí)和技能在平時(shí)的積累,檢驗(yàn)學(xué)生學(xué)習(xí)態(tài)度和對(duì)會(huì)計(jì)電算化軟件操作規(guī)范和熟練度。目標(biāo)考核,即結(jié)果性考核,采用閉卷與上機(jī)模擬賬套考試相結(jié)合的方式,但是以上機(jī)考試為主,兼顧學(xué)生理論知識(shí)儲(chǔ)備與實(shí)踐操作能力。
1.1工業(yè)機(jī)器人。工業(yè)機(jī)器人的出現(xiàn)在一定程度上可替代人的勞動(dòng),對(duì)于高輻射、高噪聲污染、高濃度有害氣體的工作場(chǎng)合來(lái)說(shuō),工業(yè)機(jī)器人是一個(gè)理想的選擇。工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展經(jīng)歷了三個(gè)階段,第一代工業(yè)機(jī)器人智能化程度較低,只能通過(guò)預(yù)設(shè)的程序進(jìn)行簡(jiǎn)單的重復(fù)動(dòng)作,無(wú)法應(yīng)對(duì)多變的工作環(huán)境和工作崗位。隨著科技的發(fā)展,在第一代機(jī)器人的基礎(chǔ)上通過(guò)各種傳感器的應(yīng)用使其可通過(guò)對(duì)環(huán)境信息的獲取、分析、處理并反饋給動(dòng)作單元,從而進(jìn)行一些適應(yīng)性的工作,這種機(jī)器人雖然智能化程度較低,但已經(jīng)在一些特定的領(lǐng)域得以成功應(yīng)用。在機(jī)電一體化技術(shù)相對(duì)成熟的今天,第三代機(jī)器人的智能化水平已經(jīng)得到了較大的提升,其可以通過(guò)強(qiáng)大的傳感原件收集信息數(shù)據(jù),并根據(jù)實(shí)際情況作出類似于人腦的判斷,因此可以在多種環(huán)境下進(jìn)行獨(dú)立作業(yè),但成本較高,在一定程度上限制了實(shí)際應(yīng)用。
1.2分布式控制系統(tǒng)。分布式控制系統(tǒng)是相對(duì)于集中式控制系統(tǒng)而言的,是通過(guò)一臺(tái)中央計(jì)算機(jī)對(duì)負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控的多臺(tái)計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制和指揮,由于其強(qiáng)大的功能和安全性,使其成為當(dāng)前大型機(jī)電一體化系統(tǒng)的主流技術(shù)。根據(jù)實(shí)際情況分布式控制系統(tǒng)的層級(jí)可分為兩級(jí)、三級(jí)或更多級(jí),通過(guò)中央計(jì)算機(jī)完成對(duì)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)過(guò)程的實(shí)時(shí)監(jiān)控、管理和操作控制等,同時(shí),隨著測(cè)控技術(shù)的不斷發(fā)展與創(chuàng)新,分布式控制系統(tǒng)還可以對(duì)生產(chǎn)過(guò)程實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)調(diào)度、在線最優(yōu)化、生產(chǎn)計(jì)劃統(tǒng)計(jì)管理等功能,成為一種集測(cè)、控、管于一體的綜合系統(tǒng),具有功能豐富、可靠性高、操作方便、低故障率、便于維護(hù)和可擴(kuò)展等優(yōu)點(diǎn),因此使系統(tǒng)的可靠性大幅提高。
2機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)
2.1人工智能化。人工智能就是使工業(yè)機(jī)器人或數(shù)控機(jī)床模擬人腦的智力,使其在生產(chǎn)過(guò)程中具備一定的推理判斷、邏輯思維和自主決策的能力,可大幅提升工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化程度,甚至實(shí)現(xiàn)真正的無(wú)人值守,對(duì)于降低人力成本,提高加工精度和工作效率具有十分重要的意義。目前,人工智能已經(jīng)不只是停留在概念上,因此可預(yù)見(jiàn)機(jī)電一體化技術(shù)將向著人工智能化的方向發(fā)展。雖然以當(dāng)前的科學(xué)技術(shù)水平不可能使機(jī)器人或數(shù)控機(jī)床完全具備人類的思維模式和智力特點(diǎn),但在工業(yè)生產(chǎn)中,使這些機(jī)電一體化設(shè)備具備部分人類的職能是完全可以通過(guò)先進(jìn)的技術(shù)達(dá)到的。
2.2網(wǎng)絡(luò)化。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展給機(jī)電一體化設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)視和遠(yuǎn)程控制提供了便利條件,因此,將網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與機(jī)電一體化技術(shù)結(jié)合起來(lái)將是機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn)。在生產(chǎn)過(guò)程中,操作人員需要在車間內(nèi)來(lái)回走動(dòng),對(duì)設(shè)備的狀態(tài)進(jìn)行掌握,并對(duì)機(jī)床的操作面板進(jìn)行操作,通過(guò)在機(jī)電一體化設(shè)備與控制終端之間建立通信協(xié)議,并通過(guò)光纖等介質(zhì)實(shí)現(xiàn)信息數(shù)據(jù)的傳遞,即可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)視和操作,降低工人的勞動(dòng)量,并且各種控制系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn),理論上來(lái)說(shuō)都是建立在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)基礎(chǔ)上的。
2.3環(huán)?;?。在人類社會(huì)發(fā)展的最近幾十年里,雖然經(jīng)濟(jì)得到了迅猛的發(fā)展,人們生活水平得到了顯著的提高,然而以犧牲資源和環(huán)境為代價(jià)的發(fā)展模式使得人類賴以生存的環(huán)境遭到嚴(yán)重的污染,因此,在可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略提出的今天,發(fā)展任何技術(shù)都應(yīng)當(dāng)以對(duì)環(huán)境友好作為前提,否則就是沒(méi)有前途的,故環(huán)保化是機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)。在機(jī)電一體化應(yīng)用過(guò)程中,通過(guò)對(duì)資源的高效利用,并在制造過(guò)程中做到達(dá)標(biāo)排放甚至零排放,產(chǎn)品在使用過(guò)程中對(duì)生態(tài)環(huán)境不造成影響,即便報(bào)廢后也可對(duì)其進(jìn)行有效回收利用,這就是機(jī)電一體化技術(shù)環(huán)?;木唧w表現(xiàn)形式,符合可持續(xù)發(fā)展的要求。
2.4模塊化。由于機(jī)電一體化裝置的制造商較多,為降低系統(tǒng)升級(jí)改造的成本,并為維修提供便利,模塊化將是一個(gè)非常有前途的研究方向。通過(guò)對(duì)功能單元進(jìn)行模塊化改造,可在需要增加或改變功能時(shí)直接將對(duì)應(yīng)的功能模塊進(jìn)行組裝或更換,即便出現(xiàn)故障,只需將損害的模塊進(jìn)行更換即可,工作效率極高,通用性的增強(qiáng)為企業(yè)節(jié)約了大量的成本。
2.5自帶能源化。機(jī)電一體化對(duì)電力的要求較高,如果沒(méi)有充足的電能供應(yīng)就會(huì)影響生產(chǎn)效率,甚至由于停電造成數(shù)據(jù)的丟失等,因此通過(guò)設(shè)備自帶動(dòng)力能源系統(tǒng)可始終保持充足的電力供應(yīng),使系統(tǒng)運(yùn)行更流暢。
3結(jié)語(yǔ)
1帶式輸送機(jī)
帶式輸送機(jī)是機(jī)電一體化技術(shù)的重要組成部分,在采煤中發(fā)揮著重要作用,能夠?qū)⒉珊玫拿禾繌木螺斔偷降孛?,極大的提高了開(kāi)采效率。我國(guó)在煤炭機(jī)電一體化應(yīng)用過(guò)程中,經(jīng)歷了一段摸索階段,開(kāi)始采用多帶式輸送機(jī),這種機(jī)器運(yùn)輸容量小、輸送距離較短,在運(yùn)行中容易出現(xiàn)故障,并且穩(wěn)定性也不高,所以,在使用過(guò)程中,并沒(méi)有發(fā)揮重大效用。之后,我國(guó)一些科研機(jī)構(gòu)專門(mén)分析了這種輸送機(jī)的缺點(diǎn),并全面考察了礦井內(nèi)部的作業(yè)環(huán)境,對(duì)其做了全面改動(dòng),增加了一些軟啟動(dòng)及制動(dòng)裝置,有效克服了使用中不足,提高了運(yùn)作效率。目前,經(jīng)過(guò)改造后的傳送機(jī)已經(jīng)被廣泛采用在各大型煤礦中,不僅提高了開(kāi)采效率,而且提高了施工安全性。
2采煤機(jī)
機(jī)電一體化技術(shù)也應(yīng)用在采煤機(jī)上,使其牽引方式得到優(yōu)化,不僅提高了機(jī)器的使用期限,而且提高了其安全性能。通過(guò)采用機(jī)電一體化技術(shù),采煤機(jī)由傳統(tǒng)的液壓式牽引方式,轉(zhuǎn)化為電動(dòng)式牽引方式,有效提高了開(kāi)采效率,同時(shí)也提高了煤炭開(kāi)采量。采煤機(jī)經(jīng)過(guò)機(jī)電一體化改造,有效降低了采煤過(guò)程中機(jī)器受到的阻力,并且能夠和其它裝置配合運(yùn)作,不僅提高了資源利用效率,而且避免了資源浪費(fèi)。此外,采用機(jī)電一體化技術(shù)之后,能夠使采煤機(jī)在坡度較大的情況下,通過(guò)采用防滑裝置,實(shí)現(xiàn)煤炭開(kāi)采,從而擴(kuò)展了其使用范圍,也提升了其荷載能力。在煤炭開(kāi)采中,零件損耗一直是影響開(kāi)采效率的主要因素,使用液壓牽引方式,會(huì)使采煤機(jī)在運(yùn)作過(guò)程中受到嚴(yán)重磨損,并且運(yùn)作速度越大,磨損越嚴(yán)重;當(dāng)零件磨損到機(jī)器無(wú)法運(yùn)作時(shí),便需要更換零件,才能保持機(jī)器正常運(yùn)作。這不僅加大了開(kāi)采成本,而且浪費(fèi)了時(shí)間,不僅不利于開(kāi)采效率,也不利于開(kāi)采質(zhì)量。而采用了電動(dòng)牽引方式之后,有效避免了上述情況,極大的提高了開(kāi)采效率,節(jié)省了開(kāi)采成本。
3提升機(jī)
目前,在煤礦開(kāi)采中,提升機(jī)是機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用最成功的一個(gè),已經(jīng)全面實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化及數(shù)字化控制。內(nèi)裝式提升機(jī)便是眾最典型的代表,在機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用方面,它將驅(qū)動(dòng)裝置和滾筒裝置有機(jī)的結(jié)合自一起,不僅提高了運(yùn)作效率,而且簡(jiǎn)化了操作步驟。提升機(jī)采用了機(jī)電一體化技術(shù)之后,能夠?qū)ψ陨磉\(yùn)行狀況自動(dòng)檢測(cè),并定期對(duì)運(yùn)行情況進(jìn)行分析,以發(fā)現(xiàn)一些異?,F(xiàn)象;這種自動(dòng)檢測(cè)方式,不僅為維修提供故障來(lái)源,而且提高了機(jī)器運(yùn)行穩(wěn)定性及安全性,同時(shí)還節(jié)省了維修成本,對(duì)于煤炭生產(chǎn)具有重要意義。此外,提升機(jī)采用機(jī)電一體化技術(shù)之后,有效簡(jiǎn)化了操作設(shè)備,提高了兼容性能,使得運(yùn)行更加安全,提升速度更加穩(wěn)定,也更加安全,從而有效提高了可操作性。另外,提升機(jī)采用全數(shù)字型操作之后,將計(jì)算機(jī)優(yōu)勢(shì)充分發(fā)揮出來(lái),使得檢測(cè)系統(tǒng)更加完善,已經(jīng)被許多大型煤炭開(kāi)采企業(yè)所采用。
4電控液壓支架
我國(guó)電控液壓支架在煤炭開(kāi)采中使用時(shí)間不是很長(zhǎng),所以在使用時(shí),常出現(xiàn)一些問(wèn)題,嚴(yán)重影響了開(kāi)采效率。如許多煤礦中使用的電控液壓支架,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,功能有限,并沒(méi)有較廣的使用范圍。因此,應(yīng)將支架技術(shù)和計(jì)算機(jī)有效結(jié)合在一起,使得支架和頂板之間的距離控制在合理范圍之內(nèi),以減少零部件之間相互摩擦,進(jìn)而提高支架使用壽命。
二、結(jié)語(yǔ)
可以說(shuō),機(jī)電一體化技術(shù)的出現(xiàn),將會(huì)是我國(guó)現(xiàn)代工程技術(shù)水平的重要體現(xiàn),更是工程機(jī)械主要的發(fā)展趨勢(shì)。而這一技術(shù)無(wú)論是對(duì)工程施工質(zhì)量,還是工程機(jī)械的使用性能好壞,都有著關(guān)鍵的影響與意義。在實(shí)際的施工過(guò)程中,工程機(jī)械作為一種不可或缺的設(shè)備,隨著施工單位對(duì)于機(jī)械設(shè)備的自動(dòng)化要求越來(lái)越高,原有的工程機(jī)械技術(shù)已經(jīng)無(wú)法再滿足工程施工技術(shù)需求。因此,通過(guò)在工程機(jī)械設(shè)備中應(yīng)用機(jī)電一體化技術(shù),使其充分發(fā)揮自身高效、安全的實(shí)用性,確保在預(yù)期時(shí)間內(nèi)完成工程任務(wù),同時(shí)保障工程項(xiàng)目建設(shè)質(zhì)量,降低工程建設(shè)成本。下面,就詳細(xì)闡釋了機(jī)電一體化技術(shù)在工程機(jī)械中應(yīng)用的必要性,具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:首先,由于當(dāng)前大部分工程規(guī)模普遍較大,這就對(duì)工程機(jī)械設(shè)備的生產(chǎn)效率有著較大的要求,而機(jī)電一體化的工程機(jī)械能夠有效提高施工效率,能夠確保在規(guī)定時(shí)間內(nèi),交付工程項(xiàng)目。其次,在現(xiàn)代工程施工中,各大施工單位對(duì)于工程機(jī)械的耗能量有著明確的要求,通常都是希望在完成施工任務(wù)的前提下,又可以降低能耗量,真正實(shí)現(xiàn)節(jié)約能源,降低施工成本的根本目標(biāo)。再者,如果工程機(jī)械設(shè)備的自動(dòng)化程度越高,這就說(shuō)明對(duì)于工程施工難度也就越高,在實(shí)際施工中,有很多分項(xiàng)工程項(xiàng)目是需要應(yīng)用到大量工程機(jī)械。反之,若是這些機(jī)械設(shè)備的自動(dòng)化程度較差,就無(wú)法充分保障機(jī)械施工質(zhì)量。此外,在工程施工過(guò)程中,通常使用的工程機(jī)械設(shè)備自動(dòng)化程度非常高時(shí),一般就不會(huì)需要浪費(fèi)大量的人力,甚至有些施工工作完全不用勞動(dòng)力完成。并且,機(jī)電一體化技術(shù)的工程機(jī)械實(shí)際操作起來(lái)十分簡(jiǎn)單,只需一、兩個(gè)操作人員即可,這就為施工單位節(jié)省了一部分的勞動(dòng)力成本。最后,在工程機(jī)械設(shè)備應(yīng)用一體化技術(shù),不僅能夠大大提高其使用壽命,還有效降低了運(yùn)行故障的發(fā)生率,在充分保障工程施工質(zhì)量的同時(shí),還減少了一定的設(shè)備維修費(fèi)用。通常上文幾點(diǎn)描述,我們也不難看出,傳統(tǒng)的工程機(jī)械技術(shù)已經(jīng)無(wú)法在滿足于現(xiàn)代化工程的施工需要,而機(jī)電一體化技術(shù)的出現(xiàn),徹底解決了這些問(wèn)題,尤其是在工程機(jī)械設(shè)備中占據(jù)十分重要的地位,達(dá)到了非常理想的施工效果。
2機(jī)電一體化在電力變壓器繞線機(jī)的應(yīng)用
電力變壓器的環(huán)型鐵心使用高導(dǎo)磁率的硅鋼帶繞置。用環(huán)型鐵心繞制的電力變壓器,具有低損耗、低躁聲、漏磁小的特點(diǎn),是近幾年電力行業(yè)推廣使用的電力變壓器。電力變壓器繞線機(jī)是制造這種電力變壓器的專用設(shè)備。該繞線機(jī)可以繞制100kW以下的電力變壓器的三相繞組。該設(shè)備能夠根據(jù)繞組導(dǎo)線的線徑調(diào)整繞制的速度;具有緩慢起動(dòng)、停止的功能,以防止繞線機(jī)因快速起動(dòng)造成斷線的現(xiàn)象;能夠自動(dòng)記錄繞組的繞制匝數(shù);能夠預(yù)置繞制匝數(shù),當(dāng)實(shí)際繞制匝數(shù)等于預(yù)置繞制匝數(shù)時(shí),繞線機(jī)能夠自動(dòng)停車??梢哉f(shuō),在變壓器繞線機(jī)中運(yùn)用機(jī)電一體化,極大的提高了其運(yùn)行效率和質(zhì)量。其中,機(jī)電一體化繞線機(jī)的控制系統(tǒng)是由可編程序控制器和變頻器組成。其控制面板包適各種按鈕、選擇開(kāi)關(guān),用于給PLC輸入控制信號(hào)。繞組匝數(shù)的預(yù)置使用4位撥碼盤(pán),將4位十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成16位二進(jìn)制數(shù),送到PLC的輸入口。旋轉(zhuǎn)編碼器將轉(zhuǎn)數(shù)脈沖送到PLC的輸入口,從而測(cè)定繞組的實(shí)際繞制匝數(shù)。旋轉(zhuǎn)編碼器將主軸電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)變?yōu)槊}沖計(jì)數(shù)信號(hào),作為比較數(shù)據(jù)。在這樣的控制系統(tǒng)下,變壓器的繞線機(jī)實(shí)現(xiàn)了較高的自動(dòng)化和智能化,生產(chǎn)效率有了顯著提升。
3機(jī)電一體化的主要發(fā)展方向
3.1智能化。機(jī)電一體化產(chǎn)品的智能化主要是使高性能、高速的微處理實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化產(chǎn)品賦有低級(jí)智能或者人的部分智能,機(jī)器人與數(shù)控機(jī)床的智能化就是重要應(yīng)用代表。智能化通過(guò)對(duì)機(jī)器行為的描述,在控制理論科學(xué)的基礎(chǔ)上,應(yīng)用人工智能、運(yùn)籌學(xué)、模糊數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、生理學(xué)、心理學(xué)等新思想和新方法,使機(jī)器具有邏輯思維、判斷推理最終能夠自主決策。
3.2模塊化。模塊化是機(jī)電一體化技術(shù)中的一項(xiàng)重要而艱巨的工程。機(jī)電一體化產(chǎn)品種類和生產(chǎn)廠家繁多的現(xiàn)實(shí)情況使得相關(guān)單位制定各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn),以便于各部件、單元的匹配,企業(yè)研制和開(kāi)發(fā)具有標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械接口、動(dòng)力接口、電氣接口和環(huán)境接口等的機(jī)電一體化產(chǎn)品單元,在這些標(biāo)準(zhǔn)單元的基礎(chǔ)上就可迅速開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品,同時(shí)也可以擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模。
選題是畢業(yè)設(shè)計(jì)工作的龍頭,選題質(zhì)量是影響畢業(yè)設(shè)計(jì)質(zhì)量的重要因素,精心挑選畢業(yè)設(shè)計(jì)題目,是搞好畢業(yè)設(shè)計(jì)的第一步。結(jié)合我校實(shí)際情況,我認(rèn)為當(dāng)前選題工作存在著一些問(wèn)題:1、有的選題缺乏綜合性、新穎性,深廣度不夠;2、有的選題對(duì)學(xué)生顯得難度較高,工作量過(guò)大;3、有的選題雖然有較高的研究?jī)r(jià)值,但學(xué)生由于怕難或者因就業(yè)等原因而不愿選;4、有的選題雖然取自實(shí)際生產(chǎn),但學(xué)生并不能完全弄明白生產(chǎn)實(shí)際的具體情況,設(shè)計(jì)就有脫離實(shí)際的情況出現(xiàn);5、有的選題雖然很好,但是學(xué)生都選同一類型的題目,相互之間,互相借鑒的比重太大,使的設(shè)計(jì)變相的成了一種具體的形式,另外,不同指導(dǎo)教師之間和不同的學(xué)生之間設(shè)計(jì)題目在難度和份量上也存在一定差異。
針對(duì)以上問(wèn)題,可以從三個(gè)方面綜合考慮選題。
(1)畢業(yè)設(shè)計(jì)選題要盡可能做到一人一題,相互之間的共性盡可能少一些,這樣就可以避免學(xué)生之間互相抄襲、引用,讓他們能夠真正從設(shè)計(jì)的角度去思考問(wèn)題,達(dá)到鍛煉和學(xué)習(xí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力,達(dá)到這個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)實(shí)施的意義。
(2)畢業(yè)設(shè)計(jì)選題要盡可能聯(lián)系生產(chǎn)實(shí)際和工程應(yīng)用的研究。這樣有利于調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性,由于是真做實(shí)干,他們就會(huì)主動(dòng)去了解、熟悉有關(guān)企業(yè)生產(chǎn)的實(shí)際情況,積極主動(dòng)的去分析實(shí)際問(wèn)題,找到解決問(wèn)題的方法和途徑,使學(xué)生的綜合能力得到提高。因此,我們?cè)跒?004級(jí)機(jī)電一體化專業(yè)的學(xué)生選題時(shí),選擇了“20Kg鋁錠自動(dòng)裝箱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)”,“擦黑板機(jī)械人的設(shè)計(jì)”,“簡(jiǎn)易倪紅燈控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)”,“十層電梯的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)”,“電子搶答器的設(shè)計(jì)”等新穎的又結(jié)合生產(chǎn)、生活實(shí)際的設(shè)計(jì)題目,這些題目不僅能夠反映當(dāng)代科技發(fā)展水平,而且能夠讓學(xué)生能進(jìn)一步了解、把握國(guó)內(nèi)外在機(jī)電一體化領(lǐng)域的一些最新成果和發(fā)展動(dòng)態(tài),使學(xué)生能夠積極主動(dòng)的參與到實(shí)際課題的研究中來(lái)。
(3)要考慮完成課題的客觀條件。學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)經(jīng)費(fèi)、教學(xué)試驗(yàn)條件都有限,不是任何來(lái)自科研實(shí)際的課題都可用做畢業(yè)設(shè)計(jì),必須根據(jù)客觀條件來(lái)選擇設(shè)計(jì)題目,這些條件主要包括:可查資料庫(kù)源,試驗(yàn)設(shè)施和足夠的經(jīng)費(fèi)等,因此我們?cè)谶x題時(shí),一般選用能為學(xué)生提供可用的儀器設(shè)備,試驗(yàn)場(chǎng)地等條件的科研課題,這樣可以為學(xué)生做畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)提供可以直接操作,鍛煉自己的動(dòng)手能力的機(jī)會(huì)。
(4)要有適當(dāng)?shù)碾y度和深度。舉例說(shuō)我們選擇“擦黑板機(jī)械人的設(shè)計(jì)”課題時(shí),考慮到該課題涉及了機(jī)械原理、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、數(shù)電、模電、單片機(jī)、微機(jī)原理、匯編等多個(gè)領(lǐng)域,涉及的知識(shí)面較廣,設(shè)計(jì)工作量較大,有一定的深度,學(xué)生可以通過(guò)綜合應(yīng)用所學(xué)的基礎(chǔ)理論和專業(yè)知識(shí),在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)得到充分的鍛煉,但是考慮到本課題有一定的難度,為了保證學(xué)生在有限的畢業(yè)設(shè)計(jì)工作時(shí)間內(nèi),經(jīng)過(guò)努力能完成任務(wù)或做出階段性結(jié)果,我們安排了兩個(gè)同學(xué)參加,在掌握總體設(shè)計(jì)思路的基礎(chǔ)上,分別進(jìn)行硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)等不同部分的的設(shè)計(jì)工作,讓每一位同學(xué)都各有側(cè)重點(diǎn)地進(jìn)行研究,經(jīng)過(guò)兩位同學(xué)的分工合作,最終完成了整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)題目的設(shè)計(jì)任務(wù),效果良好。
3加強(qiáng)教學(xué)督導(dǎo),落實(shí)開(kāi)題環(huán)節(jié)
為了提高畢業(yè)設(shè)計(jì)的教學(xué)質(zhì)量,我們借鑒了研究生創(chuàng)新能力培養(yǎng)方法,在本科畢業(yè)設(shè)計(jì)教學(xué)中加入開(kāi)題環(huán)節(jié),其目的是:1、通過(guò)開(kāi)題環(huán)節(jié)可以盡早發(fā)現(xiàn)畢業(yè)設(shè)計(jì)題目是否滿足專業(yè)要求,學(xué)生能夠完成的可能性有多大,能否涵概所學(xué)專業(yè)的所有知識(shí)等基本問(wèn)題。2、通過(guò)落實(shí)開(kāi)題環(huán)節(jié),還可以強(qiáng)化學(xué)生通過(guò)查閱文獻(xiàn)資料,廣泛獲取信息的能力,培養(yǎng)學(xué)生提出問(wèn)題、擬定實(shí)驗(yàn)研究方案和設(shè)計(jì)方案,進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)與測(cè)試,對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理與分析,撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告、畢業(yè)論文的能力,同時(shí)也是對(duì)學(xué)生的書(shū)面表達(dá)和口頭表述的能力的培養(yǎng),是落實(shí)和加強(qiáng)對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)的有效手段。具體的實(shí)施辦法是:
(1)明確落實(shí)開(kāi)題環(huán)節(jié)的必要性。開(kāi)題的意義在于完善論文設(shè)計(jì)方案,使論文設(shè)計(jì)方案更加系統(tǒng)化。學(xué)生通過(guò)收集設(shè)計(jì)資料的相關(guān)信息,聽(tīng)取各方意見(jiàn),可以明確自己的設(shè)計(jì)思路,堅(jiān)定設(shè)計(jì)者的信心。一般說(shuō)來(lái),將思考的東西正式地講出來(lái)和寫(xiě)出來(lái),會(huì)比原來(lái)所思考的更有升華的意味,因?yàn)閺摹八肌钡健罢f(shuō)”和“寫(xiě)”,其間加入了邏輯的創(chuàng)造過(guò)程。因?yàn)樵谧珜?xiě)開(kāi)題報(bào)告時(shí),就要求學(xué)生能夠弄清楚設(shè)計(jì)題目的來(lái)龍去脈,從而使學(xué)生明確畢業(yè)設(shè)計(jì)課題的目的和要求,讓他們對(duì)題目有更深刻理解與認(rèn)識(shí),會(huì)使原來(lái)的設(shè)計(jì)思路更加完善和系統(tǒng),令他們對(duì)自己的工作做到“胸有成竹”,減少盲目性,避免出現(xiàn)不知從何處入手的尷尬局面。
(2)開(kāi)題環(huán)節(jié)的組織和實(shí)施。我們要求學(xué)生在開(kāi)題會(huì)之前,,要按規(guī)范書(shū)寫(xiě)開(kāi)題報(bào)告。在開(kāi)題的時(shí)候,學(xué)生須持經(jīng)指導(dǎo)老師簽字同意的開(kāi)題報(bào)告書(shū)、任務(wù)書(shū)及其它相關(guān)資料上臺(tái)匯報(bào)。主要匯報(bào)選題的目標(biāo)和意義、擬采取的技術(shù)路線和方法、工作基礎(chǔ)、預(yù)期成果和工作計(jì)劃等要求的內(nèi)容,要求學(xué)生自述10分鐘,然后評(píng)審小組根據(jù)學(xué)生的自述和開(kāi)題報(bào)告書(shū)及其它文本內(nèi)容,對(duì)學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)題目是否達(dá)到專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)要求和完成論文設(shè)計(jì)的可行性進(jìn)行考核,并對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)題目的設(shè)計(jì)廣度、深度、貼切度、重點(diǎn)和難點(diǎn)等提出具體的修改意見(jiàn)。
4采取有效措施,加強(qiáng)過(guò)程指導(dǎo)
為了提高我們機(jī)電一體化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)的教學(xué)質(zhì)量,我們探索出了一條適用于畢業(yè)設(shè)計(jì)的全環(huán)節(jié)教學(xué)質(zhì)量監(jiān)控的方法。具體的措施是:1、設(shè)定學(xué)生的設(shè)計(jì)出勤表,要求學(xué)生在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)簽到,這樣做的目的是可以很好的掌握學(xué)生的設(shè)計(jì)進(jìn)度,督促和指導(dǎo)學(xué)生按時(shí)完成設(shè)計(jì)。2、成立設(shè)計(jì)指導(dǎo)小組,小組成員盡可能包含所有專業(yè)特長(zhǎng)的教師。小組內(nèi)的每一位老師都可以對(duì)小組內(nèi)的學(xué)生進(jìn)行自己專長(zhǎng)方面的專業(yè)指導(dǎo),這樣可以提高指導(dǎo)設(shè)計(jì)者的綜合能力,使畢業(yè)設(shè)計(jì)的內(nèi)容準(zhǔn)確專業(yè)。3、開(kāi)展設(shè)計(jì)小組例會(huì)制度,即每個(gè)設(shè)計(jì)小組每周開(kāi)一次例會(huì),主要工作是:要求學(xué)生把一周設(shè)計(jì)的心得體會(huì)在例會(huì)上發(fā)言,匯報(bào)設(shè)計(jì)進(jìn)度,并提出設(shè)計(jì)中發(fā)現(xiàn)的新問(wèn)題。這樣做一方面可以跟蹤學(xué)生的設(shè)計(jì)進(jìn)度,及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題,并能及時(shí)糾正;另一方面,可以促進(jìn)教師之間相互交流學(xué)習(xí),使教師教學(xué)水平共同提高。通過(guò)對(duì)我校畢業(yè)設(shè)計(jì)工作的綜合考核,這種工作方式完全實(shí)現(xiàn)了對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程的檢測(cè),保證了教學(xué)質(zhì)量。
5嚴(yán)格考評(píng),保證答辯的質(zhì)量
答辯是畢業(yè)設(shè)計(jì)工作的最后一個(gè)環(huán)節(jié),是全面檢查和評(píng)估畢業(yè)設(shè)計(jì)質(zhì)量的重要手段。嚴(yán)格的答辯將有利于學(xué)生樹(shù)立良好的學(xué)風(fēng),促進(jìn)學(xué)生認(rèn)真做好畢業(yè)設(shè)計(jì)。我校的具體情況是:根據(jù)不同的專業(yè)成立若干答辯分委會(huì),分委會(huì)下轄若干個(gè)答辯小組。分委會(huì)主任和答辯小組組長(zhǎng)均由副高職稱以上教師擔(dān)任。為了加強(qiáng)教學(xué)督導(dǎo)作用,我校專門(mén)設(shè)立教學(xué)督導(dǎo)組,成員都是離退休的老教授,在答辯期間分別派到各個(gè)小組指導(dǎo)答辯工作。
畢業(yè)答辯前首先是對(duì)學(xué)生的畢業(yè)論文進(jìn)行盲審,要求由除指導(dǎo)教師外的答辯小組2名以上教師認(rèn)真審查評(píng)閱,寫(xiě)出評(píng)閱意見(jiàn)與評(píng)分,盲審不通過(guò)的不準(zhǔn)予參加畢業(yè)答辯,以此來(lái)審查學(xué)生的答辯資格。通過(guò)的同學(xué)要準(zhǔn)備答辯的ppt,把畢業(yè)論文的結(jié)構(gòu)、主要完成部分及設(shè)計(jì)的結(jié)果等內(nèi)容準(zhǔn)備出來(lái)。答辯時(shí),要求每位同學(xué)的答辯自述時(shí)間應(yīng)控制在15-20分鐘左右,教師提問(wèn)20分鐘為左右。在答辯過(guò)程中要有專人對(duì)學(xué)生所提的問(wèn)題進(jìn)行記錄,對(duì)答辯情況進(jìn)行匯總。答辯完成后,要求所有答辯小組的成員對(duì)各個(gè)學(xué)生的答辯情況進(jìn)行決議,給出畢業(yè)答辯成績(jī)。畢業(yè)設(shè)計(jì)成績(jī)?cè)u(píng)定必須堅(jiān)持標(biāo)準(zhǔn),嚴(yán)格要求。“優(yōu)秀”的比例應(yīng)嚴(yán)格控制在本專業(yè)參加答辯總?cè)藬?shù)的15%以內(nèi),優(yōu)良比例應(yīng)嚴(yán)格控制在60%以內(nèi)。
畢業(yè)設(shè)計(jì)的質(zhì)量,除了本身的學(xué)術(shù)水平、應(yīng)用價(jià)值另外,還應(yīng)考察學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力、對(duì)知識(shí)的綜合應(yīng)用能力、在工作中查閱處理信息和應(yīng)用各種工具的能力、撰寫(xiě)科研報(bào)告和表達(dá)交流的能力以及在工作中的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力等。對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)擬評(píng)“優(yōu)秀”的學(xué)生,要求參加各系答辯分委會(huì)組織的集中答辯。對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)平時(shí)不認(rèn)真、小組答辯成績(jī)較差的學(xué)生,由相關(guān)分委會(huì)組織復(fù)答辯后視情況決定是否給予通過(guò)。答辯委員會(huì)要辦事公正,治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn),嚴(yán)把質(zhì)量關(guān),對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)達(dá)不到教學(xué)要求的,決不姑息。
6結(jié)論
要想搞好畢業(yè)設(shè)計(jì)工作,關(guān)鍵的是要做到“五個(gè)到位”,即認(rèn)識(shí)到位、經(jīng)費(fèi)投入到位、指導(dǎo)教師到位、學(xué)生到位和管理工作到位。另外,,消除學(xué)生畢業(yè)前的各種干擾,專心做好畢業(yè)設(shè)計(jì),是本階段學(xué)生思想政治工作的重點(diǎn)。嚴(yán)格的答辯將有利于學(xué)生樹(shù)立良好的學(xué)風(fēng),促進(jìn)學(xué)生認(rèn)真做好畢業(yè)設(shè)計(jì)。正確認(rèn)識(shí)畢業(yè)設(shè)計(jì)的重要性將有利于保障和提高教學(xué)質(zhì)量,實(shí)現(xiàn)為社會(huì)輸入合格人才的要求。
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(1)設(shè)計(jì)題目、內(nèi)容不規(guī)范,要求不統(tǒng)一。
由于每屆或每班的指導(dǎo)教師不同,設(shè)計(jì)題目、內(nèi)容、要求、難易程度偏離太大。如有數(shù)控機(jī)床改造設(shè)計(jì)、伺服系統(tǒng)控制設(shè)計(jì)、交通燈控制設(shè)計(jì)等,要求、工作量也不相同。有的設(shè)計(jì)任務(wù)偏難,有的設(shè)計(jì)任務(wù)又太簡(jiǎn)單。
(2)設(shè)計(jì)資料缺乏。
由于機(jī)電一體化是一門(mén)新興的技術(shù)和專業(yè),這方面的知識(shí)內(nèi)容都在相關(guān)的雜志刊物登載,書(shū)籍相對(duì)少一些。要進(jìn)行課程設(shè)計(jì),收集這方面的資料較困難。沒(méi)有現(xiàn)成的資料匯編及設(shè)計(jì)手冊(cè),學(xué)生要花費(fèi)較多的時(shí)間找資料,往往是教師幫助尋找資料。而且沒(méi)有像機(jī)械零件設(shè)計(jì)那樣的系統(tǒng)完整的課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)。在設(shè)計(jì)中盲目性較大。
(3)師資不足。
最早幾年機(jī)電專業(yè)方向只有一個(gè)班或兩個(gè)班,指導(dǎo)教師有2~4人即可。一般由主講或熟悉機(jī)電一體化控制系統(tǒng)課程的教師指導(dǎo)。近幾年隨著學(xué)生的擴(kuò)招,機(jī)電專業(yè)擴(kuò)展到4~5個(gè)班,指導(dǎo)教師需要8~10人,明顯不夠,因此有必要進(jìn)行培養(yǎng)。
2機(jī)電一體化課程設(shè)計(jì)改進(jìn)措施
(1)編寫(xiě)合適的機(jī)電一體化課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū),配齊設(shè)計(jì)資料。
到目前為止未見(jiàn)過(guò)公開(kāi)出版的機(jī)電一體化課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū),所以有必要編寫(xiě)合適的機(jī)電一體化課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū),并收集較全的資料進(jìn)行匯編,與指導(dǎo)書(shū)匯編成冊(cè)。
(2)規(guī)范設(shè)計(jì)題目,統(tǒng)一要求。
規(guī)范設(shè)計(jì)題目不是整個(gè)設(shè)計(jì)都用同一個(gè)題目,而是在一個(gè)范圍內(nèi)選擇題目,教師根據(jù)所選的題目按統(tǒng)一的要求下達(dá)任務(wù)書(shū)。設(shè)計(jì)題目一般以簡(jiǎn)易數(shù)控機(jī)床設(shè)計(jì)、數(shù)控機(jī)床改造設(shè)計(jì)、機(jī)器人及控制設(shè)計(jì)較為合適。在市場(chǎng)上可見(jiàn)的機(jī)電產(chǎn)品多得很,不是所有的機(jī)電產(chǎn)品都適合做題目,因其難易程度是不同的。機(jī)電專業(yè)的課程設(shè)置是以機(jī)床設(shè)計(jì)、機(jī)器人設(shè)計(jì)控制為典型產(chǎn)品的,在機(jī)電一體化課程設(shè)計(jì)中要反映課程設(shè)置的內(nèi)容。機(jī)電專業(yè)方向課程有機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)、機(jī)器人導(dǎo)論等課程。這些課程的內(nèi)容在電的方面主要介紹了以計(jì)算機(jī)為核心的控制系統(tǒng);機(jī)械方面介紹了機(jī)械運(yùn)動(dòng)、機(jī)械傳動(dòng)、機(jī)械結(jié)構(gòu)及相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)部件,如滾動(dòng)導(dǎo)軌、滾珠絲杠等。在選題及設(shè)計(jì)中要反映上述的內(nèi)容。因此規(guī)范化的題目主要為數(shù)控車床(或銑床、鉆床等)設(shè)計(jì)、車床(或銑床、鉆床等)數(shù)控化改造設(shè)計(jì)、或是工業(yè)機(jī)器人及控制設(shè)計(jì)。這些都具有一定的機(jī)械部分內(nèi)容,如數(shù)控機(jī)床進(jìn)給軸傳動(dòng)部件,機(jī)器人的腰身、手臂運(yùn)動(dòng)部件及滾珠絲杠、導(dǎo)軌的應(yīng)用等。電的方面包含數(shù)控系統(tǒng)電路設(shè)計(jì),計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及對(duì)機(jī)械部分的控制;從而實(shí)現(xiàn)了機(jī)電結(jié)合。對(duì)規(guī)范化的題目、要求及上述設(shè)計(jì)內(nèi)容都已編入指導(dǎo)書(shū)中。
(3)指導(dǎo)教師的培養(yǎng)。
首先被培訓(xùn)的教師可以跟班聽(tīng)課,熟悉掌握相關(guān)的課程內(nèi)容,然后在機(jī)電一體化課程設(shè)計(jì)進(jìn)行中跟班輔導(dǎo),以培養(yǎng)出合格的指導(dǎo)教師。
(4)加強(qiáng)督察。
當(dāng)指導(dǎo)教師接到指導(dǎo)課程設(shè)計(jì)任務(wù)后,首先拿到機(jī)電一體化課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū),根據(jù)要求寫(xiě)出課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū);并由教研室主任或院教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)審查,合格才可向?qū)W生下達(dá)任務(wù)。指導(dǎo)中,教師要填寫(xiě)指導(dǎo)日志,隨時(shí)記錄指導(dǎo)中的難點(diǎn)、及出現(xiàn)的問(wèn)題和解決方法,并進(jìn)行小結(jié),以便下一次指導(dǎo)時(shí)提高設(shè)計(jì)水平。
3機(jī)電一體化課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)主要內(nèi)容
3.1設(shè)計(jì)題目確定及要求
3.2總體方案確定
(1)總體方案設(shè)計(jì);
(2)繪制總體方案圖。
3.3伺服系統(tǒng)機(jī)械傳動(dòng)部件設(shè)計(jì)
(1)切削力計(jì)算;
(2)滾動(dòng)絲杠螺母副的計(jì)算與選型;
(3)伺服系統(tǒng)傳動(dòng)設(shè)計(jì);
(4)步進(jìn)電機(jī)當(dāng)量扭矩計(jì)算及選型;
(5)機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(繪制一個(gè)軸的機(jī)械裝配圖)。
3.4控制系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)
(1)確定控制系統(tǒng)方案及繪制系統(tǒng)框圖;
(2)單片機(jī)的選用;
(3)存儲(chǔ)器的選用與擴(kuò)展;
(4)譯碼電路設(shè)計(jì);
(5)接口電路設(shè)計(jì);
(6)繪制控制系統(tǒng)硬件電路原理圖。
3.5基本的參考圖表匯編。
4近一屆學(xué)生機(jī)電一體化課程設(shè)計(jì)進(jìn)行情況
4.1教師配備
近一屆機(jī)電專業(yè)學(xué)生,每屆有四個(gè)班進(jìn)行機(jī)電一體化課程設(shè)計(jì),共配備6名教師;其中有四名為獨(dú)立指導(dǎo)教師,兩名為輔導(dǎo)教師,為培養(yǎng)新的指導(dǎo)教師儲(chǔ)備力量。
4.2指導(dǎo)書(shū)的使用及設(shè)計(jì)過(guò)程
設(shè)計(jì)學(xué)生和指導(dǎo)教師每人一份機(jī)電一體化課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)。教師按照要求寫(xiě)出機(jī)電一體化課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū),并經(jīng)研究所長(zhǎng)審查后發(fā)給學(xué)生。設(shè)計(jì)題目主要有CA6140普通車床數(shù)控化改造設(shè)計(jì)、C6132普通車床數(shù)控化改造設(shè)計(jì)。在同一個(gè)題目的學(xué)生中,要求設(shè)計(jì)進(jìn)給軸部件時(shí),一部分學(xué)生設(shè)計(jì)X軸進(jìn)給部件,另一部分學(xué)生設(shè)計(jì)Z軸進(jìn)給部件。整個(gè)過(guò)程根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)的題目、要求和機(jī)電一體化課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)給出的設(shè)計(jì)步驟、方法,先進(jìn)行總體方案設(shè)計(jì),再進(jìn)行機(jī)械傳動(dòng)部件設(shè)計(jì),最后進(jìn)行CNC硬件電路設(shè)計(jì)。整個(gè)過(guò)程經(jīng)過(guò)了機(jī)械、電子兩方面的訓(xùn)練,實(shí)現(xiàn)了機(jī)電結(jié)合,達(dá)到預(yù)期效果。
4.3填寫(xiě)指導(dǎo)日志
教師在指導(dǎo)設(shè)計(jì)的過(guò)程中,及時(shí)填寫(xiě)指導(dǎo)日志,記錄設(shè)計(jì)中的難點(diǎn)、問(wèn)題,并進(jìn)行小結(jié)。
5本文總結(jié)
關(guān)鍵詞:機(jī)電一體化仿真容錯(cuò)糾錯(cuò)
一、引言
現(xiàn)代機(jī)電產(chǎn)品正朝著集成化、自動(dòng)化、智能化的方向發(fā)展,有的機(jī)電產(chǎn)品對(duì)人的依賴性越來(lái)越小,發(fā)生故障根本不可能由人去維修,有的機(jī)電產(chǎn)品形成大系統(tǒng),一旦發(fā)生故障可能導(dǎo)致重大事故,并造成巨大經(jīng)濟(jì)損失。例如:美國(guó)發(fā)射的“勇氣”號(hào)火星車和“機(jī)遇”號(hào)火星車,在太空飛行半年之久,一旦有了故障靠人去診斷和維修是根本不可能的;2008年8月巴西一枚VLS-3型衛(wèi)星運(yùn)載火箭,在接受最后檢測(cè)時(shí)突然爆炸,導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)21人被炸死,另有20多人身受重傷。
這些集成化、自動(dòng)化、智能化的機(jī)電系統(tǒng)發(fā)生故障的隨機(jī)性很強(qiáng),往往難以預(yù)料,但工程實(shí)踐表明除了少數(shù)突發(fā)故障以外,大多數(shù)故障是一個(gè)漸進(jìn)的過(guò)程。如果早期發(fā)現(xiàn),及時(shí)采取恰當(dāng)?shù)拇胧┦峭耆梢苑乐沟?,機(jī)電產(chǎn)品容錯(cuò)糾錯(cuò)設(shè)計(jì)與仿真技術(shù)研究以及容錯(cuò)技術(shù)的應(yīng)用正是順應(yīng)了這種需求。
容錯(cuò)技術(shù)為提高系統(tǒng)的可靠性開(kāi)辟了一條新的途徑。雖然人們無(wú)法保證所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)各個(gè)構(gòu)成環(huán)節(jié)的絕對(duì)可靠,但若把容錯(cuò)的概念引入到機(jī)電產(chǎn)品,可以使各個(gè)故障因素對(duì)產(chǎn)品性能的影響被顯著削弱,這就意味著間接地提高了產(chǎn)品的可靠性。研究和應(yīng)用容錯(cuò)技術(shù),對(duì)于保障機(jī)電系統(tǒng)運(yùn)行的連續(xù)性和安全性,減少安全事故,提高現(xiàn)代機(jī)電產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益,具有非常重要的意義。
二、仿生硬件容錯(cuò)研究現(xiàn)狀
隨著電路系統(tǒng)功能的復(fù)雜化,傳統(tǒng)的硬件容錯(cuò)技術(shù)越來(lái)越不能滿足日益龐大的電路系統(tǒng)要求。為了提高系統(tǒng)可靠性,人們提出了動(dòng)態(tài)地對(duì)故障進(jìn)行自檢測(cè)、自修復(fù)的要求,并努力尋找新的容錯(cuò)設(shè)計(jì)方法。早在20世紀(jì)50年代末,計(jì)算機(jī)之父馮•諾依曼就提出了研制具有自繁殖與自修復(fù)能力通用機(jī)器的偉大構(gòu)想。
研究人員從自然界得到靈感,將自然計(jì)算(如進(jìn)化計(jì)算,胚胎理論等)引入到硬件設(shè)計(jì)中從而形成仿生硬件(Bio-inspiredHardware,BHW)。仿生硬件的概念最初是由瑞士聯(lián)邦工學(xué)院于1992年提出的,雖然歷史不長(zhǎng),但其發(fā)展非常迅速,現(xiàn)在已經(jīng)成為國(guó)際上的研究熱點(diǎn)之一。仿生硬件早期也稱為進(jìn)化硬件(EvolvableHardware,EHW)。A.Thompson等人較早提出了EHW應(yīng)用于容錯(cuò)方面的想法。仿生硬件是一種能根據(jù)外部環(huán)境的變化而自主地、動(dòng)態(tài)地改變自身的結(jié)構(gòu)和行為以適應(yīng)其生存環(huán)境的硬件電路,它可以像生物一樣具有硬件自適應(yīng)、自組織、自修復(fù)特性。采用仿生硬件實(shí)現(xiàn)的容錯(cuò),不需要顯式冗余,而是利用進(jìn)化本身固有容錯(cuò)的特性,這種特性帶來(lái)的優(yōu)勢(shì)是傳統(tǒng)方法通過(guò)靜態(tài)冗余實(shí)現(xiàn)容錯(cuò)所不能比擬的。
三、仿生硬件的容錯(cuò)技術(shù)新思路
基于仿生硬件的容錯(cuò)研究,對(duì)建立借鑒生物進(jìn)化機(jī)制的硬件容錯(cuò)新理論、新模型和新方法,提高硬件系統(tǒng)的可靠性,具有至關(guān)重要的意義。
(一)胚胎型仿生硬件的容錯(cuò)體系結(jié)構(gòu)和容錯(cuò)原理
仿生硬件可以分為進(jìn)化型和胚胎型,其中胚胎型仿生硬件也稱為胚胎電子系統(tǒng),是模仿生物的多細(xì)胞容錯(cuò)機(jī)制實(shí)現(xiàn)的硬件。
胚胎型仿生硬件的容錯(cuò)體系結(jié)構(gòu),主要由胚胎細(xì)胞、開(kāi)關(guān)陣和線軌組成。開(kāi)關(guān)陣根據(jù)可編程連線的控制信號(hào)完成開(kāi)關(guān)閉合,控制線軌內(nèi)各線段的使用。胚胎細(xì)胞包含存儲(chǔ)器、坐標(biāo)發(fā)生器、I/O換向塊、功能單元、直接連線、可編程連線、控制模塊等。存儲(chǔ)器用于保存配置數(shù)據(jù)位串,并根據(jù)細(xì)胞狀態(tài)和坐標(biāo)發(fā)生器計(jì)算出的結(jié)果,從配置位串中提取一段經(jīng)譯碼后對(duì)胚胎電子細(xì)胞的換向塊和功能單元進(jìn)行配置。坐標(biāo)發(fā)生器根據(jù)每個(gè)細(xì)胞最近兩側(cè)(左側(cè)和下側(cè))鄰居細(xì)胞的坐標(biāo)為其分配坐標(biāo)。I/O換向塊為細(xì)胞功能單元間的可編程連線提供控制信號(hào)。功能單元用于實(shí)現(xiàn)一個(gè)n輸入的布爾函數(shù),用于實(shí)現(xiàn)所需的細(xì)胞功能。直接連線負(fù)責(zé)功能單元之間的相互通信??删幊踢B線傳遞控制信號(hào)控制開(kāi)關(guān)陣??刂颇K完成細(xì)胞的工作狀態(tài)檢測(cè)、故障診斷、控制細(xì)胞冗余切換。
(二)胚胎型仿生硬件實(shí)現(xiàn)容錯(cuò)的策略
為了實(shí)現(xiàn)對(duì)故障細(xì)胞的容錯(cuò),常用的容錯(cuò)策略有兩種:行(列)取消和細(xì)胞取消策略,通過(guò)記錄有錯(cuò)的單元位置,重新布線,用其他備用的單元來(lái)代替。
但是對(duì)于連線資源故障,這些策略并未給出相應(yīng)的對(duì)策。在深入研究胚胎仿生硬件容錯(cuò)體系結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,本文提出一種針對(duì)線軌故障的容錯(cuò)策略。
1.行(列)取消策略。在行(列)取消中,若一個(gè)細(xì)胞出錯(cuò),則它所在行(列)的所有細(xì)胞都將被取消,而該行(列)細(xì)胞的功能將被其上一行(右一列)的細(xì)胞所代替,即當(dāng)一個(gè)細(xì)胞出錯(cuò)時(shí),細(xì)胞所在行(列)上移(右移)到一個(gè)備用行(備用列)來(lái)代替它當(dāng)前的工作。
2.細(xì)胞取消策略。在細(xì)胞取消中,用備用細(xì)胞代替故障細(xì)胞分兩個(gè)階段。當(dāng)某一行的出錯(cuò)細(xì)胞數(shù)超過(guò)備用細(xì)胞數(shù)時(shí),整行被取消,行細(xì)胞上移,用備用行取代出錯(cuò)行的功能。
(三)胚胎型仿生硬件實(shí)現(xiàn)容錯(cuò)的流程
胚胎型仿生硬件容錯(cuò)的流程為:
(1)根據(jù)設(shè)計(jì)需求選擇器件,確定硬件設(shè)計(jì)方案;
(2)以電路結(jié)構(gòu)及有關(guān)參數(shù)等作為染色體進(jìn)行編碼,按照進(jìn)化算法的進(jìn)化模式對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行進(jìn)化操作;
(3)一般以電路的功能與預(yù)期結(jié)果的符合程度作為個(gè)體的適應(yīng)度。根據(jù)給定的輸入條件或測(cè)試集,通過(guò)基于電路模型的仿真測(cè)試或?qū)崪y(cè)計(jì)算群體中的每個(gè)個(gè)體的適應(yīng)度;
(四)胚胎型仿生硬件內(nèi)部錯(cuò)誤檢測(cè)機(jī)制
錯(cuò)誤檢測(cè)是胚胎型仿生硬件實(shí)現(xiàn)容錯(cuò)的前提,本文在此著重研究針對(duì)細(xì)胞故障的錯(cuò)誤檢測(cè)機(jī)制。
基于細(xì)胞功能單元的三模冗余與多數(shù)表決器電路實(shí)現(xiàn)是硬件容錯(cuò)常用的冗余容錯(cuò)策略。
多數(shù)表決器判斷輸出多數(shù)細(xì)胞模塊的信號(hào),但并不能判斷出具體哪個(gè)細(xì)胞出現(xiàn)了錯(cuò)誤,也就沒(méi)法啟動(dòng)對(duì)出錯(cuò)細(xì)胞的重啟動(dòng)或重構(gòu)來(lái)修復(fù)該細(xì)胞。為了能檢測(cè)出錯(cuò)細(xì)胞的具置,從而修復(fù)該細(xì)胞,進(jìn)一步提高三模冗余的可靠性,需要設(shè)計(jì)相應(yīng)的差錯(cuò)檢測(cè)器。
參考文獻(xiàn):
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①教學(xué)內(nèi)容改革的指導(dǎo)思想。改革理論課堂內(nèi)容教學(xué)以灌輸知識(shí)為主、實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容以驗(yàn)證/簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)為主的弊端,在實(shí)際中把握“立足測(cè)控專業(yè)基礎(chǔ)、緊跟測(cè)控技術(shù)發(fā)展前沿”的思想,以點(diǎn)帶面,加強(qiáng)教學(xué)內(nèi)容及方法的改革,從以往單一的傳授知識(shí)為主過(guò)渡到教學(xué)內(nèi)容上知識(shí)、能力與思維培養(yǎng)的并重,立足于調(diào)動(dòng)學(xué)生主觀能動(dòng)性,變學(xué)生“要我學(xué)”為“我要學(xué)”,把學(xué)生從應(yīng)試學(xué)習(xí)中解放出來(lái),全面激發(fā)學(xué)生的潛能。②教學(xué)內(nèi)容改革的具體做法。選用及編寫(xiě)合適的教材,制作相應(yīng)的課件,強(qiáng)調(diào)工程應(yīng)用實(shí)例的分析。根據(jù)實(shí)際需求,對(duì)課本內(nèi)容進(jìn)行整合、優(yōu)化,滿足理論知識(shí)夠用、強(qiáng)調(diào)工程實(shí)踐教學(xué)。據(jù)此將機(jī)電一體化原理課程分成三個(gè)模塊:機(jī)械傳動(dòng)設(shè)計(jì)、伺服驅(qū)動(dòng)(三大電機(jī))部分、機(jī)電系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)(軟件、硬件設(shè)計(jì)),根據(jù)各專業(yè)畢業(yè)生工作實(shí)際對(duì)三個(gè)模塊的課時(shí)、上機(jī)次數(shù)、作業(yè)量等進(jìn)行分配。
2教學(xué)方法與教學(xué)手段改革
2.1教學(xué)方法改革①教學(xué)方法靈活多樣。采用傳統(tǒng)教學(xué)與現(xiàn)代教學(xué)方法相結(jié)合的形式,從單一的課堂授課模式轉(zhuǎn)變?yōu)檎n堂講授輔以圖片、錄像、投影、課件、實(shí)驗(yàn)等靈活多樣的多位一體的新型教學(xué)模式,加強(qiáng)理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合,使學(xué)生能更直觀、更形象地掌握知識(shí),加深對(duì)機(jī)電一體化原理書(shū)本理論知識(shí)的理解與運(yùn)用。②現(xiàn)代教育技術(shù)的運(yùn)用。合理利用多媒體給學(xué)生上課,為了形象化的讓學(xué)生更易接受所學(xué)理論知識(shí),課堂上還要穿插些圖片、幻燈片等。根據(jù)專業(yè)實(shí)驗(yàn)課的特點(diǎn),理論部分略講,主要講操作中的注意事項(xiàng),這樣留出充分的時(shí)間讓學(xué)生動(dòng)手操作;除此外,還要安排自組裝實(shí)驗(yàn),培養(yǎng)同學(xué)們的動(dòng)手興趣及能力。③創(chuàng)新性教學(xué)。將課堂教學(xué)與實(shí)踐鍛煉相結(jié)合,在教學(xué)過(guò)程中涉及到實(shí)際工程應(yīng)用的課程內(nèi)容,布置學(xué)生在課外時(shí)間進(jìn)行實(shí)訓(xùn),并對(duì)實(shí)訓(xùn)成果進(jìn)行評(píng)比,提高學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力。④師生互動(dòng)教學(xué)。教師授課中,善于提出問(wèn)題,學(xué)生可進(jìn)行討論或爭(zhēng)論,提出解決方案,教師適時(shí)引導(dǎo),使學(xué)生從中領(lǐng)會(huì)教師思路,學(xué)會(huì)分析解決問(wèn)題的能力。這種方法體現(xiàn)了以學(xué)生為主體的教育理念。
2.2教學(xué)手段改革①組織老師進(jìn)行本課程網(wǎng)絡(luò)化建設(shè),充分利用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)手段,將本課程的教學(xué)課程和習(xí)題集等資源逐步公開(kāi)在校園網(wǎng)上,學(xué)生在課外可自主下載學(xué)習(xí)。②在教學(xué)內(nèi)容上側(cè)重應(yīng)用,對(duì)于基本理論部分要少而精,多結(jié)合實(shí)例進(jìn)行教學(xué),并在教學(xué)過(guò)程中補(bǔ)充學(xué)科前沿內(nèi)容,拓展學(xué)生的知識(shí)面,加強(qiáng)學(xué)生的工程應(yīng)用能力的培養(yǎng)。③進(jìn)一步充實(shí)多媒體課件的內(nèi)容,并進(jìn)一步制作網(wǎng)絡(luò)教學(xué)課程,網(wǎng)上系統(tǒng)庫(kù),網(wǎng)上答疑輔導(dǎo)信息平臺(tái)等多種手段,彌補(bǔ)課件教學(xué)的不足之處。④加強(qiáng)實(shí)踐性教學(xué)環(huán)境的建設(shè),完善課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容,開(kāi)設(shè)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)、開(kāi)放性實(shí)驗(yàn),讓學(xué)生自主構(gòu)建簡(jiǎn)單的機(jī)電一體化系統(tǒng),培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力和獨(dú)立思考問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。
3優(yōu)化教學(xué)資源,建設(shè)高水平教材
3.1教學(xué)資源優(yōu)化。①理論教學(xué)資源的優(yōu)化。a協(xié)調(diào)整合校內(nèi)外資源,加強(qiáng)機(jī)電一體化原理課程的習(xí)題、試題庫(kù)及網(wǎng)絡(luò)資源建設(shè);b邀請(qǐng)國(guó)內(nèi)外一流的專家學(xué)者,開(kāi)設(shè)基于多學(xué)科交叉產(chǎn)生創(chuàng)新意識(shí)的機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面的系列講座。②重新整合實(shí)踐教學(xué)資源。a設(shè)計(jì)采用MATLAB、LabView等軟件組成綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái),在其上做相關(guān)機(jī)電一體化系統(tǒng)的仿真、驗(yàn)證實(shí)驗(yàn);設(shè)計(jì)綜合性、設(shè)計(jì)性及開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)并編寫(xiě)相應(yīng)的程序和調(diào)試。b將科學(xué)研究積累的資源進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為提升以本科教育為核心的人才培養(yǎng)質(zhì)量的平臺(tái),構(gòu)建不同層次的開(kāi)發(fā)、測(cè)試、控制平臺(tái);c把握學(xué)科發(fā)展動(dòng)態(tài),分層次、有重點(diǎn)、創(chuàng)特色地開(kāi)展普及性和專題性工程實(shí)踐與科技創(chuàng)新活動(dòng),培養(yǎng)學(xué)生分析、解決問(wèn)題的能力和技巧,提升學(xué)生綜合性、創(chuàng)新性思維能力。
3.2教材建設(shè)。①設(shè)立專項(xiàng)配套資金,鼓勵(lì)教師從教學(xué)、科研成果中提煉素材;②提高認(rèn)識(shí),加強(qiáng)領(lǐng)導(dǎo),定期研究教材建設(shè)工作;③組織高學(xué)術(shù)水平一線教師與相關(guān)企業(yè)高水平專家一起,編寫(xiě)以傳授機(jī)電控制原理、知識(shí)為主,輔以培養(yǎng)思維、啟迪智慧模塊的,能培養(yǎng)創(chuàng)新思維人才的優(yōu)秀教材輔助學(xué)習(xí)材料。
4成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)方式和課程評(píng)價(jià)體系改革
采用考試、實(shí)驗(yàn)、大作業(yè)并重的方式改進(jìn)成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)方式,建成并完善以提高學(xué)生工程實(shí)踐能力為指標(biāo)的課程評(píng)價(jià)體系,設(shè)計(jì)綜合成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)體系,并進(jìn)行模擬考核加以改進(jìn)??刹捎每荚?、實(shí)驗(yàn)、大作業(yè)并重的考核方式,結(jié)合教師的科研項(xiàng)目,提出一個(gè)關(guān)于機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)的大作業(yè)。對(duì)授課教師授課效果的評(píng)價(jià),既注重知識(shí)的獲取更注重學(xué)生工程能力的提高。
5課程建設(shè)體系的主要特色及效果