機械電子工程設(shè)計技術(shù)要點探析
時間:2022-10-16 03:04:32
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摘要:機械電子工程是我國重要高科技產(chǎn)業(yè),在提升我國國際影響力方面有著重要意義。為了推動機械電子工程進一步發(fā)展,國內(nèi)很多學(xué)者和專家都對其進行深入研究?;诖?,本文將分析我國機電工程在設(shè)計方面存在的不足及探索機電工程設(shè)計要點,希望也能為推動機電工程全面發(fā)展貢獻一份力量。
關(guān)鍵詞:機械電子工程;設(shè)計;EDA技術(shù)
近年來,我國機械電子工程取得較為顯著的發(fā)展,為各行業(yè)發(fā)展提供堅實的技術(shù)支持。但是,機械電子工程在設(shè)計方面還存在一些問題,這會影響到機電工程的發(fā)展進程。因此,需要正視機電工程的設(shè)計問題,通過明確弱點、把握要點來有效優(yōu)化設(shè)計,進而提升機電設(shè)計高度,為機電工程全面發(fā)展清除阻礙。目前,我國在機械電子工程理論研究和技術(shù)革新方面取得一定成果,通過采用E-DA技術(shù)進行仿真試驗、電路特性分析,能夠有效獲取完善的數(shù)據(jù),能夠為設(shè)計者提供全面、準確的信息,進而能夠提升我國整體機電設(shè)計水平,對提升國際競爭力有著積極的作用。
1EDA技術(shù)的概述
EDA是電子自動化的縮寫,EDA技術(shù)是一種通過借助硬件的表述語言來進行編程的新型設(shè)計技術(shù),具有可以搭載大規(guī)模編程功能模塊的邏輯器。EDA技術(shù)是通過融合計算機軟件技術(shù)和多種設(shè)備的應(yīng)用,通過利用計算機和可編程邏輯器來進行軟件開發(fā),然后對目標(biāo)芯片進行適配編輯和邏輯映射,進而形成電子新系統(tǒng)。EDA技術(shù)是機械電子工程的新技術(shù),也是非常重要的技術(shù)。EDA技術(shù)是基于電子電路CAD技術(shù)編輯而成的新計算機軟件,主要組成部件是編譯器、下載器、綜合器、適配器等[1]。具體來說,綜合器的主要作用是能夠鏈接計算機的軟件和硬件;適配器能夠生成最終下載文件;編譯器是搭載了大規(guī)模的編程功能,能夠滿足程序編程的需要;下載器則是可以通過文件下載的方式來進行數(shù)據(jù)交互。EDA技術(shù)是機電工程的核心技術(shù),通過應(yīng)用EDA技術(shù)的HDL高級語言來實現(xiàn)描述范圍廣的目標(biāo)。另外,通過使用EDA技術(shù)能夠方便后期交流、修改和保存,具有非常高的自動化程度,可以進行常規(guī)的仿真、糾錯等工作。目前,EDA技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在大型工業(yè)及第三產(chǎn)業(yè)中,強化機電工程的技術(shù)研究有助于擴展EDA技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域,促進社會經(jīng)濟快速發(fā)展。
2機械電子工程設(shè)計存在的問題
2.1整體發(fā)展方向。從整個發(fā)展方向來看,機械電子工程設(shè)計存在3個主要問題。1)對設(shè)計成果缺少保護。自主創(chuàng)新是企業(yè)發(fā)展的重要力量,但由于我國還沒有完善相關(guān)的法律法規(guī),就會出現(xiàn)很多假冒偽劣產(chǎn)品,導(dǎo)致設(shè)計人員的知識產(chǎn)權(quán)受到侵害,出現(xiàn)市面產(chǎn)品魚龍混雜現(xiàn)象。這樣的局面嚴重損害到科研人員的利益,也會降低機械電子產(chǎn)品創(chuàng)新性的價值,給整個行業(yè)設(shè)計者的設(shè)計積極性造成嚴重打擊,進而阻礙到行業(yè)規(guī)范化發(fā)展。2)科技人才斷層嚴重。雖然我國高校大多都設(shè)置了電子工程技術(shù)專業(yè),并開設(shè)相應(yīng)的專業(yè)課程,但由于高校課程設(shè)置不合理或過于表面就會出現(xiàn)學(xué)生只學(xué)了相關(guān)的皮毛知識,導(dǎo)致國家一直都缺少頂尖的科研人員。不夠重視特定人才教育現(xiàn)狀,就會導(dǎo)致所有的學(xué)習(xí)都不夠深入,學(xué)生無法掌握更加專業(yè)的知識,且沒有形成特定的知識體系,出現(xiàn)學(xué)習(xí)廣而淺的情況,難以實現(xiàn)對機電工程設(shè)計創(chuàng)新。通常來說,很多高校都只是將一些較為淺薄的知識點作為教學(xué)標(biāo)準,忽視對特定人才的挖掘和培養(yǎng),導(dǎo)致國內(nèi)相關(guān)專業(yè)的學(xué)生只接觸到一些表面的知識,沒有形成系統(tǒng)、完善的知識結(jié)構(gòu)體系,難以獨自開展機械電子工程設(shè)計工作,這樣就會對實際機械電子工程設(shè)計造成不良影響,設(shè)計者難以突破原有理論進行設(shè)計創(chuàng)新,我國的電子設(shè)計水平難以提高。3)缺乏系統(tǒng)規(guī)劃。目前,我國機械電子工程大多處于單打獨斗狀態(tài),在機械電子工程中,有很多的專業(yè)領(lǐng)域,每個專業(yè)領(lǐng)域都將涉及到不同的理論體系和原理,由于各領(lǐng)域的關(guān)聯(lián)不強,導(dǎo)致機械電子工程設(shè)計整體發(fā)展規(guī)劃不強。另外,各研究項目的科研人員都采取自己關(guān)起門來研究的方式,這就難以促進機械電子工程全面發(fā)展??萍季哂虚_放性,只有加強機電工程各領(lǐng)域間的聯(lián)系,才能促進機電工程更好發(fā)展,才能形成一個完整的體系。2.2具體細節(jié)方面。1)機電工程設(shè)計者的態(tài)度。創(chuàng)新的機電作品離不開優(yōu)秀的設(shè)計者,態(tài)度是設(shè)計者的有力武器[2],只有全身心投入到機電工程設(shè)計中,才能設(shè)計出創(chuàng)新的作品。但是,隨著急功近利的風(fēng)氣越來越嚴重,很多設(shè)計者也變得更加浮躁,在進行作品設(shè)計時會將利益放在第一位,導(dǎo)致設(shè)計出來的作品不夠純粹。2)設(shè)計人員理念出現(xiàn)偏差。設(shè)計人員是進行機電工程設(shè)計的主導(dǎo)者,如果設(shè)計人員的設(shè)計理念出現(xiàn)偏差,或設(shè)計人員的專業(yè)技能不高,就會無法設(shè)計出好的作品,這樣一來就會嚴重阻礙到我國機電工程健康發(fā)展。例如,在等到設(shè)計門禁卡的主題后,有些設(shè)計者會只考慮門禁卡的出入問題,卻忽視了遇到突發(fā)情況的報警問題或當(dāng)門禁卡消磁后該怎樣應(yīng)急,這樣設(shè)計出來的作品性能不夠完善,也就無法得到客戶的認可。3)不確定因素較多。機電工程屬于不斷創(chuàng)新的科技,很多設(shè)計人員都只認識基本的工程系統(tǒng),卻缺乏靈活變通的設(shè)計理念,同時機械電子產(chǎn)品中很多設(shè)計會存在不確定因素,如果只是按照理論知識很難完成產(chǎn)品的設(shè)計,因為有很多設(shè)計會偏離書本理論,這會給設(shè)計者增大難度。
3機械電子工程設(shè)計要點
3.1仿真技術(shù)。仿真技術(shù)是利用仿真硬件和軟件進行仿真實驗,然后借助一些數(shù)據(jù)計算進行問題求解,能夠反映出系統(tǒng)行為及過程[3]。在機電工程設(shè)計時采用仿真技術(shù),能夠檢驗將要投入運營的產(chǎn)品的性能,也能及時發(fā)現(xiàn)存在的問題。在進行仿真實驗過程中,EDA技術(shù)能夠為檢驗人員提供改產(chǎn)品的相應(yīng)數(shù)據(jù),還可以通過建立數(shù)據(jù)模型來分析電子產(chǎn)品的實用性。企業(yè)通過進行采用仿真技術(shù)對電子產(chǎn)品進行質(zhì)量檢測,能夠發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品存在的問題,當(dāng)進行相應(yīng)的修正后就可以確保電子產(chǎn)品能夠?qū)崿F(xiàn)投入應(yīng)用的目標(biāo),也方便銷售人員在銷售過程中分析產(chǎn)品的特點和優(yōu)勢,可以提升產(chǎn)品的市場競爭力。通過采用仿真技術(shù)進行分析,能夠提升我國電子工程設(shè)計的整體水平。通過采用EDA技術(shù),可以實現(xiàn)設(shè)計預(yù)案使用科學(xué)評價體系建立模擬結(jié)構(gòu)進行分析的要求,通過對設(shè)計產(chǎn)品進行仿真分析,能夠確保后續(xù)設(shè)計工作的合理性,也能通過模型來發(fā)現(xiàn)問題和改善問題,進而可以完善相關(guān)設(shè)計方案,提升機械電子工程的設(shè)計質(zhì)量和產(chǎn)品質(zhì)量。3.2有效分析電路特性。進行電路分析,可以為電子產(chǎn)品設(shè)計提供完善的電路圖,確保電子產(chǎn)品能夠通電、斷電等基本操作。通常來說,會采用EDA技術(shù)進行電路特性分析,它可以采集電路的相關(guān)數(shù)據(jù),并能夠?qū)?shù)據(jù)進行有效分析,從而可以得出設(shè)計方案的合理性。在機械電子工程方案設(shè)計中,很多理論分析都需要建立在數(shù)據(jù)測試的基礎(chǔ)上,因此需要確保數(shù)據(jù)的準確性和及時性。在過去,傳統(tǒng)的測試方法很難保證數(shù)據(jù)的精確度,導(dǎo)致數(shù)據(jù)測試和特性分析方面存在一定問題,有的還會影響到電子產(chǎn)品的后期使用。EDA檢測技術(shù)具有精確度高、數(shù)據(jù)分析能力強、數(shù)據(jù)更全面的優(yōu)勢,因此,采用EDA技術(shù)進行電力特性分析能夠為設(shè)計人員提供更多更準確的參考數(shù)據(jù),方便設(shè)計人員進行設(shè)計方案的優(yōu)化和改進,進而提升機械電子產(chǎn)品的質(zhì)量。另外,采用EDA技術(shù)還能避免設(shè)計方案出現(xiàn)結(jié)構(gòu)性差異,為機械電子工程設(shè)計方案合理性提供保障。3.3優(yōu)化設(shè)計。進行設(shè)計方案優(yōu)化是保證電子元件在實際應(yīng)用過程中能夠穩(wěn)定運行的基礎(chǔ),通過對設(shè)計方案進行優(yōu)化能夠確保電子產(chǎn)品的穩(wěn)定性和可靠性。通常來說,在實際工作中很難對電子元件的實際容差及環(huán)境溫度進行全面測量,這樣容易導(dǎo)致設(shè)計方案存在漏洞,不能有效保障設(shè)計方案的科學(xué)合理性。但是,通過設(shè)計人員借助EDA技術(shù)來模擬機械電子工程的測量環(huán)境,這樣就能模擬出不同的測量環(huán)境變化,可以全方位的了解到不同環(huán)境下電子產(chǎn)品的實際變化。另外,也可以通過將測量溫度、容差等調(diào)整輔導(dǎo)最適宜的狀態(tài)來實現(xiàn)設(shè)計方案的優(yōu)化,這樣的方式能夠?qū)⑼獠坑绊懸蛩乇M可能排除,能夠讓機械電子工程處于正常的環(huán)境下工作,然后就能降低失誤,實現(xiàn)設(shè)計優(yōu)化目標(biāo)[4]。通過借助EDA技術(shù)實現(xiàn)測量環(huán)境數(shù)據(jù)變化,可以得到更加全面的測量數(shù)據(jù)和信息,為設(shè)計人員進行設(shè)計方案修改提供數(shù)據(jù)支持,既能保證數(shù)據(jù)的有效性,又能為提高設(shè)計方案完善性提供最佳電子元件參數(shù)和電路結(jié)構(gòu)圖。3.4注意防止機械結(jié)構(gòu)靜電。隨著人們對電子產(chǎn)品的要求越來越高,在電子產(chǎn)品內(nèi)部結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜的同時,內(nèi)部的集成電路體積將會越來越小,這樣才能在其中嵌套更多的微小結(jié)構(gòu),但隨著內(nèi)部結(jié)構(gòu)越來越多,怎樣預(yù)防機械結(jié)構(gòu)靜電問題成為新的研究方向。由于電子產(chǎn)品內(nèi)部集成電路結(jié)構(gòu)會互相影響,就很容易導(dǎo)致機械結(jié)構(gòu)受到靜電問題,這樣一來不僅會對電子產(chǎn)品內(nèi)部集成電路造成影響,降低機械靈敏度和性能,還可能會傷害到用戶,發(fā)生燒毀等安全事故。因此,進行靜電防護非常有必要。靜電防護設(shè)計主要是為了減少靜電對電子元件造成損害,可以通過控制靜電生產(chǎn)環(huán)境來防止靜電產(chǎn)生,如控制電子產(chǎn)品的溫濕度和周圍塵埃,就可以通過控制環(huán)境因素來防止靜電發(fā)生,或者制定防止靜電操作規(guī)范、采用防靜電袋包裝印制電板等,這樣就可以降低靜電發(fā)生概率。同時,在進行生產(chǎn)和工作中,相關(guān)工作人員需要做好靜電防護措施,這樣就能有效降低靜電發(fā)生概率。
4結(jié)束語
機械電子工程是推動我國科技進步的重要產(chǎn)業(yè),它的發(fā)展會影響到社會發(fā)展,因此,需要加強對機械電子工程設(shè)計的研究,這樣才能提升我國機電工程設(shè)水平。隨著在機電工程中應(yīng)用EDA技術(shù),為機械電子工程行業(yè)帶來巨大變化,采用EDA技術(shù)設(shè)計出來的電子產(chǎn)品性能完善、專業(yè)程度高、穩(wěn)定性強的特點,能夠提高機電工程工作效率,為電子產(chǎn)品增加更多的附加值。但是,我國機電工程設(shè)計還存在一些問題,需要相關(guān)設(shè)計人員重視,這樣才能得出更加科學(xué)的優(yōu)化方案,推動我國機電工程設(shè)計穩(wěn)定發(fā)展。
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作者:胡利軍 單位:江西環(huán)境工程職業(yè)學(xué)院