機械電子工程設(shè)計中的技術(shù)要點研究

馮蕾

機械電子工程設(shè)計工作具有一定的難度，故設(shè)計中如果不注重相關(guān)技術(shù)要點，很容易導(dǎo)致設(shè)計質(zhì)量問題的出現(xiàn)，該問題對后續(xù)生產(chǎn)有一定影響，因此必須予以關(guān)注。著眼于這一點，有必要對機械電子工程設(shè)計的要點展開分析，同步圍繞相關(guān)要點要剖析注意事項，確保技術(shù)應(yīng)用得當(dāng)。

（一）電路有效性

任何機械電子工程設(shè)計中都涉及到電路，其關(guān)系到設(shè)計成果的運作，即電路連接電源，可以給機械裝置的各個部件輸送電力能源，這樣機械裝置才能運作。在這種情況下可以看出電路對機械電子工程設(shè)計質(zhì)量有較大影響，若設(shè)計中的電路存在有效性方面的缺陷，勢必會導(dǎo)致設(shè)計成果無法投入使用，因此電路有效性是機械電子工程設(shè)計的要點之一。

（二）防靜電構(gòu)設(shè)

機械電子工程設(shè)計中有很多電子器件都容易受到靜電影響，容易導(dǎo)致器件出現(xiàn)異常，甚至?xí)虼藫p壞，故相關(guān)領(lǐng)域?qū)C械電子工程設(shè)計提出了防靜電要求。但值得注意的是，電子器件是靜電影響的來源，即電子器件本身就會對外放出靜電，故其他電子器件會受到靜電影響，在這種情況下機械電子工程設(shè)計不可能完全脫離電子器件，因此要避免靜電影響，就必須從電子器件間距上著手。

（三）仿真檢測

因為機械電子工程設(shè)計比較復(fù)雜，且設(shè)計工作比較依賴人工，所以在任何情況下設(shè)計人員都不可能保障設(shè)計完全沒有問題，故應(yīng)當(dāng)在每次設(shè)計完成后都進行仿真檢測。仿真檢測是利用仿真技術(shù)模擬機械裝置的運作情況，如果裝置在仿真運作中沒有出現(xiàn)異常，就說明設(shè)計沒有問題。仿真檢測一般分為兩個板塊：第一，要將整個設(shè)計流程分為若干環(huán)節(jié)，每個環(huán)節(jié)完成后都進行一次仿真檢測;第二，在各環(huán)節(jié)仿真檢測通過后設(shè)計人員需要將各環(huán)節(jié)設(shè)計成果結(jié)合在一起，完成后使用仿真技術(shù)進行整體檢測。通過兩個步驟的檢測，設(shè)計人員能夠知道當(dāng)前設(shè)計是否存在問題、存在何種問題，才能夠針對性地進行處理，如此循環(huán)可保障設(shè)計無質(zhì)量缺陷。

（四）仿真優(yōu)化

當(dāng)設(shè)計人員通過仿真檢測發(fā)現(xiàn)機械電子工程設(shè)計存在問題時，或者發(fā)現(xiàn)當(dāng)前設(shè)計還有可以改進的地方時，就要展開優(yōu)化設(shè)計工作，但優(yōu)化設(shè)計同樣存在一定難度，設(shè)計人員一方面要解決當(dāng)前問題或?qū)崿F(xiàn)改進目標(biāo)，另一方面又要避免新問題發(fā)生，因此優(yōu)化設(shè)計復(fù)雜度較高。在這種情況下設(shè)計人員可以繼續(xù)使用仿真技術(shù)進行優(yōu)化設(shè)計，即仿真技術(shù)使得設(shè)計人員能夠在仿真環(huán)境中對設(shè)計結(jié)果進行參數(shù)調(diào)整，這種調(diào)整方式準(zhǔn)確度較高，因此設(shè)計人員能夠兼顧方方面面，同時每當(dāng)設(shè)計人員做出調(diào)整仿真環(huán)境中設(shè)計模型就會發(fā)生對應(yīng)的參數(shù)變化，這樣設(shè)計人員能夠直觀看出是否存在新問題，若存在則取消上一步驟，重新調(diào)整，故仿真優(yōu)化也是機械電子工程設(shè)計中的一大技術(shù)要點。

圍繞以上四大要點，下文將提出相關(guān)實施策略，分析策略應(yīng)用方式及相關(guān)注意事項。

（一）3D建模設(shè)計

關(guān)于機械電子工程設(shè)計電路有效性的體現(xiàn)，主要分為兩個方面：第一，電路是否能夠供電，即部分機械電子工程設(shè)計中存在電路設(shè)計出錯的問題，導(dǎo)致電路不能有效供電，造成這一問題的主要原因一般是設(shè)計人員的疏忽，但因為造成的問題比較嚴(yán)重，所以必須予以重視;第二，電路供電路線是否正確，該問題也非常常見，即設(shè)計中的電路能夠正常供電，但如果供電路線與預(yù)期不符，采用這種電路進行供電，會導(dǎo)致機械裝置運作出現(xiàn)錯誤。而以往機械電子工程設(shè)計中之所以經(jīng)常出現(xiàn)電路有效性方面的問題，主要是因為設(shè)計視角為二維平面，該視角下設(shè)計人員不能直觀判斷電路有效性，兩個方面的判斷中有很多地方需要設(shè)計人員想象，這就可能導(dǎo)致設(shè)計人員忽略某些關(guān)鍵問題，不利于電路有效性。著眼于這一點，建議現(xiàn)代機械電子工程設(shè)計人員采用3D建模設(shè)計策略展開工作，該策略主要由3D建模軟件實現(xiàn)，諸如Revit軟件等，應(yīng)用中可以直接在軟件界面內(nèi)繪制電路結(jié)構(gòu)，并通過參數(shù)化調(diào)整方式進行精調(diào)，完成后可得一個立體、可控的3D模型，故設(shè)計人員可以從三維視角上對電力有效性進行判斷，若發(fā)現(xiàn)明顯問題可以繼續(xù)進行參數(shù)調(diào)整，初步保障電路運作有效。

（二）模塊化設(shè)計

當(dāng)設(shè)計人員在設(shè)計工作中遇到防靜電構(gòu)設(shè)等結(jié)構(gòu)型設(shè)計要求時，可以在3D軟件基礎(chǔ)上采用模塊化設(shè)計策略。以防靜電構(gòu)設(shè)為例，其主要要求是保障電子器件之間的距離足夠大，因此設(shè)計人員可以將電子器件設(shè)計視作一個模塊，嚴(yán)格依照間距要求在3D軟件界面上進行器件布置，待所有器件布置完畢之后，對器件間距進行認(rèn)真檢查，若間距達(dá)標(biāo)，就可以進行下一模塊設(shè)計，諸如外殼設(shè)計等，這樣就能有效避免電子器件受外殼內(nèi)空間限制而無法保持良好間距的現(xiàn)象，故有利于防靜電構(gòu)設(shè)目的。另外，根據(jù)靜電影響的基本原理得知，靜電的作用范圍一般在0.15m（公式為：F=kqlq2/r^2 F/9=kq1q2/（r+0.1）^2，兩式相除），因此設(shè)計中一般建議讓電子器件之間的距離保持在0.15m以上。

（三）仿真檢測策略

仿真檢測策略大體分為兩個步驟：第一，設(shè)計人員在設(shè)計初步完成后要進行仿真技術(shù)選型，即現(xiàn)代視域下仿真技術(shù)形式較多，但并不是所有技術(shù)都適用于機械電子工程設(shè)計檢測中的，盲目選擇不利于仿真結(jié)果的質(zhì)量，因此必須選擇正確的仿真技術(shù)。目前在機械電子工程設(shè)計檢測中比較常用的仿真技術(shù)是VR技術(shù)，該項技術(shù)不僅可以用于構(gòu)造設(shè)計模型，還能模擬機械裝置真實的運作環(huán)境，因此該項技術(shù)輸出的仿真結(jié)果質(zhì)量良好，值得推廣;第二，圍繞VR技術(shù)設(shè)計人員必須采用正確方法來使用，一般情況下建議采集運作環(huán)境的相關(guān)信息，在技術(shù)系統(tǒng)中構(gòu)建環(huán)境模型，后將設(shè)計的3D模型拆分為若干板塊，逐個導(dǎo)入環(huán)境模型，再進行環(huán)節(jié)仿真檢測，確保所有板塊在環(huán)境模型中都能正常運作時，再將板塊結(jié)合，繼續(xù)整體檢測即可。

（四）仿真優(yōu)化策略

仿真優(yōu)化策略可通Autodesk Navisworks實施，即設(shè)計人員根據(jù)仿真檢測結(jié)果，可以直接采用參數(shù)化調(diào)整方式解決現(xiàn)存問題，或者對改進做出各種碰撞試驗，此部分內(nèi)容比較簡單，不多加贅述。值得注意的是，仿真優(yōu)化策略中的參數(shù)化調(diào)整與3D建模的參數(shù)化調(diào)整不同，前者能進行動態(tài)性調(diào)整，而后者做不到這一點，因此前者一般用于解決細(xì)小問題，后者則善于處理明顯問題，兩個步驟都非常重要，不能相互混淆。

綜上，圍繞機械電子工程設(shè)計的四大要點，設(shè)計人員要采用相關(guān)策略進行設(shè)計，目的是確保設(shè)計成果滿足四大要點要求，這樣才能保障設(shè)計質(zhì)量。同時在使用相關(guān)策略時設(shè)計人員應(yīng)當(dāng)注意相關(guān)事項，以保障策略作用充分發(fā)揮，避免不必要事件的發(fā)生。