光机电一体化技术手册(上) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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• 传感器技术
• 微机电系统
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出版社： 机械工业出版社

ISBN：9787111265740

商品编码：1074050648

出版时间：2010-06-01

作  者: 段正澄　主编 主编 定  价:158 出 版 社:机械工业出版社 出版日期:2010年06月01日 装  帧:精装 ISBN:9787111265740 ●前言
●第1篇 总论
●第1章 光机电一体化技术概述
●1.1 光机电一体化技术
●1.1.1 光机电一体化技术的基本概念
●1.1.2 光机电一体化系统的基本组成
●1.1.3 光机电一体化相关技术
●1.2 光机电一体化技术在现代制造业中的地位和作用
●
●第2章 光机电一体化系统设计
●2.1 光机电一体化系统工程化设计
●2.1.1 光机电一体化系统工程化设计特点
●2.1.2 光机电一体化系统设计的步骤
●2.1.3 光机电一体化系统设计方案的评价
●2.1.4 光机电一体化系统设计中的质量控制
●2.2 光机电一体化系统的评价分析
●2.2.1 可靠性安全性分析
●2.2.2 系统柔性及匹配性分析
●2.2.3 友好操作性分析
●2.2.4 可维修性分析
●部分目录

内容简介

《光机电一体化技术手册》系统全面地介绍了光机电一体化技术的各构成技术的运用、基础元器件和构件的选用以及典型的光机电一体化系统实例，选用*新的国家标准，产品型号、性能参数准确可靠，突出**性、实用性的特点。上册共分6篇，主要内容包括：总论、机械传动与执行装置、光机电系统常用集成器件、传感器与光机电测量技术、接口技术及现场总线和激光加工装备与快速原型装备。
本书可供光机电一体化领域的技术研究产品开发的人员、从事技术应用及产品制造的工程技术人员使用，也可供相关部门及相关行业的技术管理人员参考。

传动装置是指将动力机产生的机械能传递到执行机构上去的中间装置。以传递动力为主的传动称动力传动；以传递运动为主的（例如控制传动）为运动传动，后者对传动精度有更高的要求。传动装置的任务主要有以下几个方面：
1）把动力机输出的速度降低或增高，以适合执行部分的需要；
2）用动力机进行调速不经济或不可能时，采用变速传动来满足执行部分经常变速的需要；
3）把动力机输出的转矩变为执行部分需要的转矩或力；
4）把动力机输出的等速旋转运动转变为执行部分要求的运动形式；
5）实现一个或多个动力机驱动若干个相同或不相同的执行机构；
6）由于受机体外型、尺寸的，或为了安全和操作方便，执行机构不宜与动力机直接连接时，需要用传动装置来连接。
机械传动系统的基本任务是保证工作机实现预期的运动要求和传递等

《光机电一体化技术手册(上)》是一部深入探讨光机电一体化技术基础理论、关键技术与应用前景的专业参考书。本书旨在为光学、机械、电子、自动化等领域的工程技术人员、研究人员及高等院校师生提供系统、详实的知识体系与实践指导。 第一部分：光机电一体化基础理论 本部分将首先梳理光机电一体化技术的概念、发展历程及其在现代科技体系中的重要地位。我们将深入剖析光、机、电三个核心学科在集成过程中的相互关系和作用机理。 光学基础与应用： 详细介绍光学成像原理、激光技术、光电传感器、光通信以及光信号处理等基础光学知识。在此基础上，着重阐述光学元件的设计、制造、检测技术，以及光学系统集成中需要考虑的关键因素，如衍射、干涉、折射、反射等光学现象在精密仪器中的应用。内容将涵盖从紫外到红外的宽光谱范围，并涉及全息光学、衍射光学等先进光学技术。 机械设计与精密制造： 涵盖精密机械设计的基本原则，包括机构学、动力学、材料力学等。重点关注用于精密运动控制的机械结构，如高精度导轨、滚珠丝杠、直线电机驱动系统、精密齿轮传动等。机械结构的减振、隔振、热稳定性设计，以及微纳精密加工技术，如微细电火花加工、激光加工、超精密车削、磨削等，也将是本节的重要内容。我们将探讨如何通过优化机械设计，实现高精度、高稳定性和高可靠性的运动平台。 电子技术与控制系统： 阐述电路理论、模拟与数字信号处理、嵌入式系统设计、传感器信号调理技术等。详细介绍微控制器、FPGA、DSP等嵌入式处理器的应用，以及传感器接口设计、数据采集与传输技术。在控制系统方面，将深入讲解PID控制、模糊控制、自适应控制、神经网络控制等经典与先进的控制理论，并结合光机电一体化系统的具体需求，探讨如何设计高效、精准的运动控制算法。 第二部分：核心技术与关键环节 本部分将聚焦于光机电一体化系统中各个核心技术环节，并探讨它们之间的集成与协同。 精密运动控制技术： 结合光学系统的对准、扫描、跟踪等需求，详细介绍各种精密运动平台的设计与控制。例如，用于显微成像的 XY 平台、用于激光加工的六自由度机器人手臂、用于光学测试的转台等。我们将深入分析如何实现纳米级乃至亚纳米级的定位精度和重复性，以及高速、平稳的运动轨迹规划。 传感器技术与数据融合： 探讨适用于光机电一体化系统的各类传感器，包括但不限于光学传感器（如 CCD、CMOS、光电二极管、激光测距传感器）、位移传感器（如 LVDT、编码器、电容式位移传感器）、力传感器、温度传感器等。重点关注传感器信号的采集、滤波、标定技术，以及如何通过多传感器数据融合，提高系统的整体感知能力和鲁棒性。 光电集成与封装： 介绍将光学元件、电子器件与机械结构紧凑集成的技术。涵盖光纤耦合、激光器与光学系统的集成、MEMS 光学器件的设计与制造、以及各种集成封装工艺，如键合技术、共晶焊、粘接等。本节还将探讨如何应对集成过程中产生的散热、应力、环境适应性等问题。 系统集成与协同工作： 详细阐述如何将分散的光学、机械、电子模块有机地集成起来，形成一个协同工作的整体。包括系统架构设计、模块化接口标准、数据通信协议，以及系统级的性能优化与测试方法。我们将通过具体案例，说明如何实现光路与运动的精密同步，以及如何构建智能化的反馈控制回路。 第三部分：典型应用与发展趋势 本部分将通过介绍光机电一体化技术在各个领域的典型应用，来展现其广阔的应用前景，并展望未来的发展趋势。 精密仪器仪表： 详细介绍在现代科研和工业生产中不可或缺的精密仪器，如扫描电子显微镜 (SEM)、透射电子显微镜 (TEM)、原子力显微镜 (AFM)、光谱仪、激光干涉仪、高精度坐标测量机 (CMM) 等。分析这些仪器中光、机、电一体化技术的具体实现方式及其关键技术。 光通信与光计算： 探讨光机电一体化技术在构建高速光通信网络、光交换设备、光存储系统以及未来光计算器件中的作用。例如，光器件的精密对准与封装、光模块的自动化生产等。 生物医学工程： 阐述光机电一体化技术在医疗器械中的应用，如内窥镜、手术机器人、显微手术系统、生物芯片检测系统、三维生物打印等。分析其在提高诊断精度、实现微创手术、推动个性化医疗等方面的重要贡献。 先进制造与自动化： 介绍光机电一体化技术在智能制造、3D 打印、精密加工、机器人技术、自动化生产线等领域的应用。例如，高精度激光切割、激光焊接、机器人视觉引导系统、自动化装配与检测设备等。 新兴交叉领域： 展望光机电一体化技术在新能源、环境保护、航空航天、国防科技等新兴交叉领域的潜在应用，如新型太阳能电池的精密制造、环境监测传感器网络、微纳卫星载荷、高精度光学制导系统等。 本书力求理论与实践相结合，在深入阐述基础原理的同时，引入大量实际工程案例和技术细节，旨在为读者提供一本既有深度又有广度的光机电一体化技术参考。

评分☆☆☆☆☆

作为一名在光学精密仪器行业有着多年经验的独立顾问，我经常需要为不同的客户提供关于产品设计和技术升级的建议。光机电一体化技术是当前精密仪器发展的主流方向，但并非所有企业都能很好地掌握和应用。我购买《光机电一体化技术手册(上)》是为了更系统地梳理和更新我在这方面的知识体系，以便更好地为客户提供咨询服务。我尤其看重书中在“精密机械设计”和“驱动与控制系统”部分的内容。我希望能够从中了解到最新的精密机械设计理念，比如在材料选择、结构优化、制造工艺方面的先进经验，以及在驱动与控制系统方面，不同类型驱动器的性能特点、适用场景，以及现代控制理论在提高系统精度和稳定性方面的应用。我需要的是能够帮助客户解决实际工程难题，提升产品竞争力的知识和方法。

评分☆☆☆☆☆

作为一个对光学和机械工程都怀有浓厚兴趣的爱好者，我一直梦想着能够亲手设计和制作一些小型但精巧的光机电一体化装置。我之前阅读过一些关于单片机和机械臂控制的书籍，但总感觉缺乏一个将光学原理与机械运动巧妙结合的系统性指导。我希望《光机电一体化技术手册(上)》能够填补这个空白，为我提供一个从宏观到微观的全面视角。我期待书中能够用生动形象的语言，讲解光机电一体化的基本概念，比如什么是“一体化”，它如何体现在实际产品中，以及它为什么是现代精密仪器发展的必然趋势。我特别想了解书中在“系统集成与测试”部分是如何讲解的。因为对我来说，将各个独立的模块（比如光学系统、机械传动、电子控制）整合成一个能够协同工作的整体，是最大的挑战。我希望这本书能够提供一些关于系统架构设计、接口定义、联调联试的实用建议，即使是简单的案例，只要能让我理解背后的逻辑，对我来说也是非常有价值的。

评分☆☆☆☆☆

我是一名刚刚毕业，即将踏入光电工程领域工作的本科生。在大学期间，我对光学设计和精密机械制造都有所涉猎，但总觉得它们是相对独立的学科。我听说光机电一体化技术是将这两者完美结合的学科，是未来精密仪器发展的重要方向，因此我非常渴望能够通过阅读《光机电一体化技术手册(上)》来系统地学习这方面的知识。我期待书中能够从最基础的概念讲起，逐步深入，让一个初学者也能够理解。我尤其对“光学设计”和“传感器技术”这两个章节的内容感到好奇。我希望能了解光学系统是如何与机械结构进行耦合的，比如如何进行镜头支架的设计，如何保证光学元件的安装精度和稳定性。同时，我也希望能学习到各种与光学相关的传感器是如何工作的，以及如何将它们集成到系统中来，比如如何利用CCD或CMOS传感器进行成像，如何使用光电探测器进行信号测量。

评分☆☆☆☆☆

我是一名长期从事工业自动化设备研发的技术人员，在工作中经常需要设计和集成各种带有复杂运动轨迹和高精度要求的设备，例如自动化的视觉检测系统、精密装配机器人等。光机电一体化技术是这些设备的核心，而我在此领域仍有许多不足之处。我尤其看重书籍的实用性和前沿性。我希望《光机电一体化技术手册(上)》能够提供一些在实际工程中常用的设计规范、选型原则以及调试技巧。例如，在选择光学元件时，如何考虑其与机械结构的配合精度；在设计运动平台时，如何平衡行程、速度、精度和成本；在集成传感器时，如何进行有效的信号调理和抗干扰处理。另外，我对书中关于“传感器技术”和“信号处理”的部分充满了期待。我希望能够了解到各种常用传感器的原理、优缺点以及适用场景，比如激光位移传感器、图像传感器、编码器、力矩传感器等，并学习如何对这些传感器采集到的原始信号进行有效的滤波、融合和分析，从而提取出有用的信息来驱动后续的控制。

评分☆☆☆☆☆

作为一名刚刚进入光机电领域不久的在读博士生，我迫切需要一本能够为我打下坚实基础的教材。我的研究方向涉及到高精度定位系统，这其中就离不开对各种精密传动机构、伺服电机、编码器以及反馈控制算法的深入理解。在撰写论文和进行实验的过程中，我常常会遇到一些概念上的混淆，或者对某个具体技术的原理掌握不够透彻。我希望《光机电一体化技术手册(上)》能够清晰地阐释光机电一体化的基本原理，比如如何将光学系统的精度要求转化为机械结构的设计指标，如何选择合适的驱动和传感元件来满足动态性能需求，以及如何利用控制理论来优化系统的整体表现。我特别期待书中在“精密机械设计”和“驱动与控制系统”这两个章节中能够有详尽的讲解。例如，在精密机械设计方面，我希望能够学习到关于刚性设计、减振设计、热稳定性设计等方面的先进理念和具体实现方法，这些对于保证光学系统的长期稳定工作至关重要。而在驱动与控制系统部分，我希望能够看到不同类型伺服系统的原理比较、选择指南，以及PID控制、模糊控制等常见控制算法在光机电系统中的应用实例，这对于我后续的课题研究将有极大的帮助。

评分☆☆☆☆☆

我是一名在职的机械工程师，主要负责设计各种精密仪器和高端装备中的运动部件。随着科技的发展，越来越多的仪器对运动的精度、速度和稳定性提出了更高的要求，而这些都离不开光机电一体化的技术支撑。我深知，要跟上时代的步伐，必须不断学习和更新知识。我将《光机电一体化技术手册(上)》视为我提升专业技能的重要途径。我特别希望这本书能够深入讲解“精密机械设计”和“驱动与控制系统”这两个章节。在精密机械设计方面，我期望能够学习到关于误差分析与补偿、结构动力学分析、精密轴承与传动件的选择与应用等方面的知识。在驱动与控制系统方面，我希望能够了解到各种伺服电机（如步进电机、直流伺服、交流伺服）的特性，不同控制器的原理与选型，以及如何进行精确的运动轨迹规划和实时反馈控制。我关注的是那些能够直接指导我工程实践的内容，比如具体的设计计算方法、常见的工程问题及其解决方案。

评分☆☆☆☆☆

我是一名在高校任教多年的光学工程专业教师，在教学过程中，我深切体会到学生在理解和掌握光机电一体化技术时，常常会遇到一些困难，这很大程度上是因为缺乏一本系统、全面、深入浅出的教材。因此，我购买了《光机电一体化技术手册(上)》，希望能将其作为我今后教学的重要参考。我期望书中能够用清晰的逻辑和丰富的图示，系统地讲解光机电一体化的基本概念、核心技术和典型应用。我特别关注书中在“光学设计”和“系统集成与测试”部分的讲解方式。我希望它能够清晰地阐述光学系统的设计要求如何映射到机械结构的设计参数，反之亦然，并详细讲解如何将各种光学元件、机械部件、电子器件等有效地集成在一起，并进行科学合理的测试，以验证系统的性能。这本书的质量，将直接影响到我未来的教学效果。

评分☆☆☆☆☆

我是一名在校的硕士研究生，研究方向是微纳光学制造。在我的研究过程中，常常需要设计和制作一些带有微米级甚至纳米级精度要求的精密运动平台，这其中就离不开光机电一体化的理论指导。我之前阅读过一些关于精密机械和光学设计的专业书籍，但总觉得在如何将两者有机结合方面，缺乏一个系统的、能够指导实践的框架。我希望《光机电一体化技术手册(上)》能够填补这一空白。我尤其期待书中在“精密机械设计”和“驱动与控制系统”这两个章节中，能够详细介绍如何进行微纳级别的运动控制。例如，如何选择和设计适用于微米级定位的驱动器，如何利用高精度编码器或干涉仪进行实时反馈，以及如何设计相应的控制算法来达到亚微米甚至纳米级的定位精度。我关注的是那些具有创新性和前瞻性的技术，希望能够从中获得启发，为我的研究提供新的思路。

评分☆☆☆☆☆

作为一个在光学仪器行业工作了十多年的资深技术总监，我见证了行业的发展和技术的革新。近年来，光机电一体化技术的融合是必然趋势，它极大地提升了仪器的性能和智能化水平。我购买《光机电一体化技术手册(上)》主要是希望能从书中找到一些前沿的技术理念和方法论，以指导我们团队在新产品的研发方向。我尤其关注书中在“系统集成与测试”以及“新兴技术展望”方面的内容（虽然这本是上册，但也会对未来内容有所铺垫）。我希望能够了解到当前光机电一体化领域最先进的系统设计思路，比如模块化设计、平台化开发等，以及在实际项目中，如何进行高效的系统集成和可靠性测试。我更希望能够从书中窥探到未来一些可能影响行业发展的技术趋势，比如人工智能在光机电系统中的应用、微纳光机电系统的发展等，以便我们能够提前布局，保持竞争力。

评分☆☆☆☆☆

这本书我刚拿到手，沉甸甸的，厚实得让我对它寄予厚望。我是一名在光学设计领域摸爬滚打多年的工程师，平日里接触最多的就是各种光学元件和精密仪器的设计与制造，而光机电一体化恰恰是连接这些领域的关键纽带。我一直觉得，要真正做出优秀的光机产品，光懂光学是远远不够的，还需要对机械结构、精密运动控制、传感器技术乃至嵌入式系统都有一定的了解，并且能够将它们有机地结合起来。市面上关于光学设计的书籍很多，但真正能系统地、深入浅出地讲解光机电一体化技术的却不多见。很多书籍要么过于理论化，脱离实际应用；要么过于碎片化，只介绍某个单一的技术点。我非常期待这本书能够填补我在这方面的知识空白，为我提供一个全面、系统性的学习框架。从目录上看，它涵盖了光学设计、精密机械设计、驱动与控制系统、传感器技术、信号处理、系统集成与测试等多个方面，这正是我所需要的。我尤其关注它在“系统集成与测试”部分的内容，这部分往往是项目中最具挑战性也是最能体现工程师综合实力的环节。希望这本书能够给出一些实用的方法论和案例分析，帮助我更好地应对实际项目中的集成难题。