概覽
激烈的全球化競(jìng)爭(zhēng)給機(jī)械制造商帶來壓力，他們制造出的機(jī)器需要能提高產(chǎn)量，同時(shí)降低成本，并滿足更多類似的要求，如：提高生產(chǎn)力，提升效率，從而在競(jìng)爭(zhēng)中脫 穎而出。因此，當(dāng)今的機(jī)械制造商已從僅制造單一功能的機(jī)器，轉(zhuǎn)變?yōu)樵O(shè)計(jì)靈活高效的多功能機(jī)器，他們通過采用現(xiàn)代化控制系統(tǒng)配合復(fù)雜的運(yùn)算并將高端電子產(chǎn)品 集成到他們的機(jī)械產(chǎn)品中。
機(jī)電一體化
機(jī)電一體化是一種綜合的工業(yè)技術(shù)，通過將最有效的開發(fā)實(shí)踐和技術(shù)融和到精簡(jiǎn)設(shè)計(jì)、樣機(jī)研究和系統(tǒng)發(fā)布中，以此來提升整個(gè)設(shè)計(jì)過程。
Kevin Craig博士是倫斯勒理工學(xué)院機(jī)械工程教授，他認(rèn)為機(jī)電一體化作為工程的準(zhǔn)則，是機(jī)械工程、電子、控制工程和計(jì)算機(jī)的協(xié)同組合，在設(shè)計(jì)過程中相互交融。 它涉及了在從復(fù)雜決策到物理系統(tǒng)運(yùn)作等多方面應(yīng)用。由于這些獨(dú)特的功能，機(jī)電一體化系統(tǒng)依賴于計(jì)算機(jī)軟件。這一規(guī)律導(dǎo)致了一個(gè)不斷發(fā)展的趨勢(shì)，由于設(shè)計(jì)變 得越加復(fù)雜，因此在不同設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)間的合作越來越必要。
機(jī)電一體化開發(fā)方式的成功之道
機(jī)電一體化系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)使得設(shè)計(jì)的復(fù)雜度陡增，迫使不同的設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)一起工作。在一個(gè)機(jī)電一體化系統(tǒng)中，每個(gè)決策在整個(gè)設(shè)計(jì)中會(huì)產(chǎn)生連鎖反應(yīng)。如果 機(jī)械團(tuán)隊(duì)決定改變材料，意味著改變了機(jī)械零件的重量，為了機(jī)器有效的運(yùn)行，會(huì)需要對(duì)電機(jī)的尺寸，甚至是電機(jī)的類型做相應(yīng)的更改。將步進(jìn)電機(jī)更換為伺服電機(jī) 會(huì)大大增加運(yùn)算控制的復(fù)雜性和對(duì)嵌入式系統(tǒng)運(yùn)算處理性能的要求。在機(jī)械、電氣和控制工程師間，提高團(tuán)隊(duì)交流與和合作是十分重要的，而那些無縫合作工具，能 夠幫助工程師們?cè)陂_發(fā)周期的各階段分享數(shù)據(jù)和信息，從而使合作和信息交流更為有效。
那些工具實(shí)現(xiàn)了虛擬樣機(jī)（也被稱作數(shù)字樣機(jī)），能夠在從不同領(lǐng)域結(jié)合的仿真技術(shù)，即一個(gè)模型仿真完整的機(jī)器或設(shè)備。設(shè)計(jì)師可以在具化一個(gè)物理部件之 前，仿真其機(jī)械動(dòng)力，其中包括質(zhì)量和摩擦效應(yīng)、循環(huán)次數(shù)和單個(gè)零件性能。在投入物理樣機(jī)的花費(fèi)之前，一個(gè)虛擬機(jī)樣即可以預(yù)測(cè)和優(yōu)化設(shè)計(jì)，并且能評(píng)估不同設(shè) 計(jì)的研究和概念。基于機(jī)電一體化的開發(fā)方式能降低機(jī)器設(shè)計(jì)的風(fēng)險(xiǎn)、加快設(shè)計(jì)節(jié)奏、提高對(duì)客戶需求的認(rèn)知，并簡(jiǎn)化調(diào)試排除故障的過程。因此機(jī)電一體化的方法 可以幫助機(jī)器制造商在第一時(shí)獲得最優(yōu)設(shè)計(jì)。
從商業(yè)角度看，一個(gè)虛擬樣機(jī)不僅在設(shè)計(jì)階段增加了許多價(jià)值，而且對(duì)銷售部門在銷售過程中與潛在客戶溝通提供支持。一個(gè)虛擬樣機(jī)能夠幫助銷售贏得客戶并成功的執(zhí)行項(xiàng)目。
在報(bào)價(jià)階段，一個(gè)虛擬機(jī)器可以幫助明確要求，確保銷售部門準(zhǔn)確地理解客戶的需求。它提供多種可能，如展示設(shè)計(jì)特性、解釋價(jià)值、幫助揭開項(xiàng)目中的未 知，以及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。甚至在售后，一個(gè)虛擬樣機(jī)能夠根據(jù)客戶的要求在已有機(jī)器的改進(jìn)和升級(jí)測(cè)試中起到作用。另外，客戶可以用這個(gè)樣機(jī)來解決他們?cè)谶\(yùn)行過程中 遇到的問題。
NI LabVIEW和DS SolidWorks結(jié)合
為降低機(jī)器設(shè)計(jì)的成本和風(fēng)險(xiǎn)，達(dá)索析統(tǒng)和美國國家儀器合作，為運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)師提供機(jī)電一體化為核心的虛擬原型工具。
采用LabVIEW和SolidWorks，機(jī)器設(shè)備制造商可以連接SolidWorks運(yùn)動(dòng)分析功能與LabVIEW工業(yè)級(jí)運(yùn)動(dòng)控制程序，創(chuàng)造出 真實(shí)的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的仿真。采用這種集成的方式，機(jī)器制造商還可以開發(fā)控制邏輯、動(dòng)作軌跡描述并將其應(yīng)用于他們機(jī)器的三維CAD模型中，在支付昂貴的加工 成本和物理零件購置費(fèi)之前，就能在軟件中測(cè)試機(jī)器的運(yùn)行。采用這種集成的方式，機(jī)器設(shè)備制造商能在建造物理樣機(jī)前評(píng)估系統(tǒng)行為和性能。他們能夠在極端的操 作環(huán)境下測(cè)試部件的電氣性能和實(shí)時(shí)響應(yīng)時(shí)間，而無須將其單獨(dú)取出。
