Kapitel 1 : Mechatronik
Der Maschinenbau, auch Mechatronik genannt, ist ein interdisziplinärer Ingenieurzweig, der sich auf die Integration von Maschinenbau, Elektrotechnik, Elektronik und Software Engineering konzentriert. Darüber hinaus umfasst es eine Kombination aus Robotik, Informatik, Telekommunikation, Systemtechnik, Steuerung, Automatisierung und Produktentwicklung. Mechatronik wird auch als Mechatronik bezeichnet.
Im Laufe der Zeit haben sich zahlreiche Teilbereiche des Ingenieurwesens erfolgreich an den technologischen Fortschritt anpassen und sich als Reaktion darauf vermehren können. Der Zweck der Mechatronik besteht darin, eine Konstruktionslösung zu schaffen, die all diese verschiedenen Teilbereiche zu einem zusammenhängenden Ganzen zusammenführt. Ursprünglich sollte der Bereich der Mechatronik nichts anderes als eine Kombination aus Mechanik, Elektrik und Elektronik sein, daher ist der Name ein Kofferwort aus den Wörtern "Mechanik" und "Elektronik"; Mit der Weiterentwicklung der Komplexität technischer Systeme wurde die Definition jedoch auf technischere Bereiche ausgeweitet.
Tetsuro Mori, ein Ingenieur, der mit der Yaskawa Electric Corporation verbunden ist, wird die Erfindung des Begriffs "Mechatronik" zugeschrieben, der seine Wurzeln in japanisch-englischen Wörtern hat. "46-32714" war die Registrierungsnummer, die das Unternehmen 1971 verwendete, als es das Wort "Mechatronics" als Marke in Japan registrierte. Nach einiger Zeit machte das Unternehmen das Recht, das Wort zu verwenden, der breiten Öffentlichkeit zugänglich, und Menschen auf der ganzen Welt begannen, das Wort zu verwenden. Derzeit wird der Begriff in eine Vielzahl von Sprachen übersetzt und gilt als wesentlicher Begriff für den fortgeschrittenen automatisierten Sektor.
Eine beträchtliche Anzahl von Menschen hält Mechatronik für ein zeitgenössisches Modewort, das mit Automatisierung, Robotik und Elektromechanik in Verbindung gebracht wird.
Die französische Norm NF E 01-010 hat folgende Definition: "Ansatz, der auf die synergetische Integration von Mechanik, Elektronik, Regelungstheorie und Informatik in das Produktdesign und die Produktherstellung abzielt, um seine Funktionalität zu verbessern und/oder zu optimieren".
"46-32714" war die Registrierungsnummer, die das Unternehmen 1971 verwendete, als es das Wort "Mechatronics" als Marke in Japan registrierte. Nach einiger Zeit machte das Unternehmen das Recht, das Wort zu verwenden, der breiten Öffentlichkeit zugänglich, und Menschen auf der ganzen Welt begannen, das Wort zu verwenden.
Eine wesentliche Leistungsverbesserung kam es durch den Einbau von Mikroprozessoren in mechanische Systeme, der in den 1980er Jahren stattfand, als die Informationstechnologie zum ersten Mal eingeführt wurde. In den 1990er Jahren wurden die Entwicklungen im Bereich der Computational Intelligence in einer Weise in die Mechatronik übertragen, die das Potenzial hatte, die Disziplin vollständig zu verändern.
Das Ziel eines Mechatronikers ist es, durch die Kombination der Prinzipien von Mechanik, Elektrotechnik, Elektronik und Informatik ein System zu schaffen, das weniger kompliziert, kostengünstiger und zuverlässiger ist.
Hinsichtlich des Themas der Regelungstechnik mechatronischer Systeme befasst sich die Ingenieurkybernetik mit der Disziplin. Man kann es verwenden, um ein solches System zu regieren oder zu regulieren (für weitere Informationen siehe Kontrolltheorie). Die mechatronischen Module sind in der Lage, die Produktionsziele durch den Prozess der Zusammenarbeit zu erreichen, und sie erben die Fertigungsattribute Flexibilität und Agilität innerhalb des Produktionsschemas. Eine Steuerungsarchitektur wird verwendet, um mechatronische Module in moderne Fertigungsanlagen einzubinden. Diese Module werden dann zur Herstellung des Endprodukts verwendet. Hierarchische, polyarchische, heteroarchische und hybride Architekturen sind die bekanntesten Arten von Architekturen. Regelungsalgorithmen werden verwendet, um die Verfahren zu definieren, die verwendet werden, um einen technischen Effekt zu erzielen. Diese Algorithmen können bei ihrer Implementierung formale Methoden verwenden oder auch nicht. Hybride Systeme sind für die Mechatronik unverzichtbar. Einige Beispiele für Hybridsysteme sind Fertigungssysteme, Synergieantriebe, Explorationsrover, Automobil-Subsysteme wie Antiblockiersysteme und Schleuderassistent sowie alltägliche Geräte wie Autofokus-Kameras, Videos, Festplatten, CD-Player und Telefone.
Der Bereich Maschinenbau ist als wesentlicher Bestandteil der Mechatronik anerkannt. Damit verbunden ist die Untersuchung der mechanischen Aspekte der Funktionsweise eines Objekts. Im Zusammenhang mit einem mechatronischen System beziehen sich die Begriffe "mechanische Elemente" auf die mechanische Struktur, den Mechanismus, die Thermoflüssigkeit und die hydraulischen Komponenten davon. Das Studium der Strömungsmechanik, Pneumatik, Hydraulik und Thermodynamik sowie Dynamik und Strömungsmechanik. Eine Person, die als Maschinenbauingenieur arbeitet, kann sich auf Hydraulik- und Pneumatiksysteme spezialisieren und ist in der Automobilindustrie zu finden. Mechatronikerinnen und Mechatroniker werden auch Maschinenbauingenieure genannt. Aufgrund ihrer soliden Kenntnisse sowohl im Maschinenbau als auch in der Elektronik sind Mechatronikerinnen und Mechatroniker auch in der Lage, Fahrzeuge zu konstruieren. Wenn es darum geht, Dinge zu erschaffen, ist es durchaus notwendig, Kenntnisse in Softwaretools wie computergestütztem Design und computergestützter Fertigungssoftware zu haben. Der Bereich Mechatronik umfasst einen Teil des mechanischen Lehrplans, der in der Automobilindustrie umfassend genutzt wird.
Einen wesentlichen Teil der Funktionen, die ein Automobil erfüllt, werden durch mechatronische Systeme repräsentiert. Viele verschiedene Arten von Systemen haben den Regelkreis, der vom Sensor, der Informationsverarbeitung, dem Aktuator und der mechanischen (physikalischen) Änderung erzeugt wird. Es gibt eine große Bandbreite an möglichen Größen für das System. Es handelt sich um eine mechatronische Technologie, die als Antiblockiersystem (ABS) bekannt ist. Ein weiterer ist der Bremsmechanismus selbst. Als mechatronisches System wird auch der Regelkreis betrachtet, der durch die Fahrsteuerung (z. B. den Tempomat), den Motor, die Geschwindigkeit, mit der das Fahrzeug in der realen Welt fährt, und die Messung der Geschwindigkeit erzeugt wird. Die Tatsache, dass viele Automobilhersteller Entwicklungsabteilungen haben, die als "Mechatronik" bezeichnet werden, ist ein weiteres Indiz für die bedeutende Rolle, die die Mechatronik im Bereich des Automobilbaus spielt.
Ein mechatronisches System steht im Mittelpunkt des Bereichs Elektronik und Nachrichtentechnik, der sich auf die Entwicklung von elektronischen Geräten und Telekommunikationsgeräten spezialisiert hat. Eine Person, die sich auf Elektronik und Telekommunikation spezialisiert hat und Mechatroniker ist, ist mit den verschiedenen Computerhardwaregeräten vertraut. Die wichtigste Anwendung dieses Faches der Mechatronik ist die Übertragung von Signalen über große Entfernungen. Zu den mechatronischen Systemen gehören auch digitale und analoge Systeme, die beide als entscheidende Komponenten gelten. Das Ingenieurwesen, das sich mit Telekommunikation befasst, befasst sich mit dem Prozess der Übertragung von Informationen über ein Medium.
Das Ingenieurwesen im Bereich Elektronik ist mit den Bereichen der Technischen Informatik und der Elektrotechnik verbunden. Der Bereich der Regelungstechnik bietet eine Vielzahl von Anwendungen im Bereich der Elektronik, die von den Flug- und Antriebssystemen von Verkehrsflugzeugen bis hin zum Tempomaten reichen, der in vielen modernen Automobilen zu finden ist. Das VLSI-Design ist eine wesentliche Komponente im Prozess der Entwicklung integrierter Schaltkreise. Ingenieure, die sich auf Mechatronik spezialisiert haben, verfügen über ein umfassendes Verständnis von Halbleitern, Mikroprozessoren, Mikrocontrollern und Mikrochips. Die Anwendung der Mechatronik in der Elektronikfertigung ermöglicht die Durchführung von Forschung und Entwicklung an Unterhaltungselektronikgeräten wie Mobiltelefonen, Laptops, Kameras und anderen ähnlichen Produkten. Wenn es um die Entwicklung und Herstellung elektronischer Geräte geht, müssen Mechatronikerinnen und Mechatroniker die Kenntnisse und Fähigkeiten erwerben, die für den effektiven Betrieb von Computertools wie MATLAB und Simulink unerlässlich sind.
Der Bereich Mechatronik ist ein interdisziplinäres Studienfach, das die Grundlagen sowohl mechanischer als auch elektrischer Systeme umfasst. Die Konstruktion von Hochleistungstransformatoren oder Radiofrequenz-Modulsendern gehört zu den Tätigkeiten, für die ein Mechatroniker zuständig ist.
Aufgrund der Vermischung verschiedener Wissenschaften, darunter Elektronik und Telekommunikation, mit dem Flugzeugbau wird die Avionik auch als Teilgebiet der Mechatronik angesehen. Das Teilgebiet der Mechatronik und Luft- und Raumfahrttechnik, das ein Zweig der Ingenieurwissenschaften ist, der sich auf die elektronischen Systeme von Flugzeugen konzentriert, wird als Luft- und Raumfahrttechnik bezeichnet. Die Kombination der Wörter "Luftfahrt" und "Elektronik" ergibt das Wort "Avionik". Der Flugschreiber, das Wetterradar, der Blitzdetektor sowie das Adressierungs- und Meldesystem für die Flugzeugkommunikation eines Flugzeugs sind Bestandteile des elektronischen Systems des Flugzeugs. Zu den weiteren Komponenten gehören die Flugnavigation, das Flugsteuerungssystem für Flugzeuge, Systeme zur Kollisionsvermeidung von Flugzeugen und Fluginstrumente. In Bezug auf die Komplexität kann dies von etwas so Einfachem wie einem Suchscheinwerfer für einen...
