2.5 ขั้นตอนการออกแบบระบบแมคาทรอนิกส์

       การออกแบบของระบบแมคาทรอนิกส์ ต้องมีการพัฒนาอย่างเป็นระบบ และใช้เครื่องมือออกแบบที่ทันสมัย

2.5.1 ขั้นตอนการออกแบบ

รูปกว่าจะมาเป็นแมคาทรอนิกส์ในปัจจุบัน

แนะนำเพื่อให้อ่านได้ต่อเนื่องให้ คลิกขวาเลือก Open link in new window

      จากรูปด้านบน แสดงให้เห็นถึงระบบการพัฒนาที่มีความสำคัญ ของแมคาทรอนิกส์ เริ่มต้นจากระบบกลไกล้วน ๆ จนไปถึงระบบแมคาทรอนิกส์ครบวงจร  ซึ่งขึ้นอยู่กับวิวัฒนาการของระบบทางกลที่มี ความเข้มข้นจาการพัฒนาจนเกิดความแตกต่างกันจากรุ่นก่อน

      สำหรับอุปกรณ์เครื่องกลที่เที่ยงตรงแม่นยำ ที่ค่อนข้างจะรวมเข้ากับระบบแมคาทรอนิกส์ที่ทำอยู่ อิทธิพลของอิเล็กทรอนิกส์ในส่วนประกอบเครื่องกลมีความสำคัญ เช่น การปรับการสั่นสะเทือน หรือการปรับแดมเปอร์ (Adaptive dampers) ระบบเบรกป้องกันการล็อก (Anti-lock brakes system) และเกียร์อัตโนมัติ

รูปส่วนหนึ่งของอุปกรณ์ที่ใช้ปรับการสั่นสะเทือน

รูปอุปกรณ์ที่ใช้ควบคุมการทำงานของเกียร์อัตโนมัติ

      อย่างไรก็ตาม การประสบความสำเร็จในการที่นำแมคาทรอนิกส์มาใช้ในทางเครื่องกล และทางยานยนต์แสดงออกมาให้เห็นเป็นอย่างแรก ๆ ที่นำส่วนประกอบเหล่านี้มาใช้ และค่อย ๆ ออกแบบชิ้นส่วนจนกลายมาเป็นโครงสร้างโดยรวม ซึ่งสามารถสังเกตเห็นได้ในการพัฒนาของเครื่องมือกล, หุ่นยนต์ และตัวถังยานยนต์

รูปมือหุ่นยนต์

รูปเครื่องมือกลซีเอ็นซี

2.5.2 เครื่องมือแคด / แค ที่จำเป็น

คอมพิวเตอร์ช่วยในการพัฒนาของระบบแมคาทรอนิกส์ ประกอบไปด้วย

1) ข้อกำหนดที่สร้างสรรค์ในขั้นตอนการพัฒนาทางวิศวกรรม โดยการใช้เครื่องมือ คอมพิวเตอร์ช่วยในการออกแบบ หรือแคด (Computer-Aided Design: CAD) / คอมพิวเตอร์ช่วยในทางวิศวกรรม หรือแค(Computer-Aided Engineering: CAE)

รูปตัวอย่างการใช้คอมพิวเตอร์ช่วยในการออกแบบ และทางวิศวกรรม

2) การสร้างแบบจำลองสำหรับใช้ในการสังเกตกระบวนการจำลองทางสถิตศาสตร์ และพลศาสตร์

รูปการสร้างแบบจำลองเครื่องยนต์กังหัน

3) การแปลงเป็นรหัสคอมพิวเตอร์เพื่อใช้ในการจำลองระบบ

รูปตัวอย่างหนังเมตริกซ์ การแปลงรหัส

4) การเขียนโปรแกรม และการดำเนินการของซอฟแวร์แมคาทรอนิกส์ในขั้นสุดท้าย     

รูปตัวอย่างซอฟแวร์ทางแมคาทรอนิกส์

      เครื่องมือซอฟแวร์บางอย่าง อาจจะมีความหลากหลายของเครื่องมือ แคด / แค สามารถใช้ได้ในงานออกแบบเครื่องกลใน 2 มิติ และ3 มิติ เช่น ออโต้แคด (Auto CAD), โซลิดเวิร์ค (SolidWorks) ที่มีส่วนในการใช้งานคอมพิวเตอร์ช่วยในการผลิต หรือแคม (Computer-Aided Manufacturing: CAM)

รูปออโต้แคด

รูปโปรแกรมโซลิดเวิร์ค

ส่วนเครื่องมือในการเขียนวงจรไฟฟ้า เช่น โปรแกรม แพดส์ (PADS) สำหรับลายพิมพ์แผ่นบอร์ดปริ๊นท์

รูปโปรแกรมเขียนลายวงจรแผ่นปริ๊นต์

ซึ่งยังมีซอฟแวร์อีกหลายตัวที่สามารถนำมาใช้งานในขั้นสูงได้ ถ้ามีโอกาสก็จะได้กล่าวถึงต่อไป

                ซอฟแวร์ทำงานเหล่านี้ อยู่บนพื้นฐานของการระบุ สมการอนุพันธ์สามัญ (Ordinary differential), สมการพีชคณิต และความไม่ต่อเนื่อง (Discontinuities) ที่ใช้อธิบายสถานะของระบบคอมพิวเตอร์ช่วยในการควบคุม (Computer-aided control) ที่ผ่านมาสามารถพบเห็นได้ในปัจจุบัน

      สำหรับการจำลองระบบ และการออกแบบตัวควบคุม มีระบบโปรแกรมที่ความหลากหลายมีอยู่ เช่น ซอฟแวร์ของ เอซีเอสแอล (ACSL), ซิมแพ็ค (SIMPAKC), แมทแล็บ/ซิมูลิงค์ (MATLAB/SIMULINK), เมตริกซ์เอ็กซ์ (MATRIX-X) ฯลฯ

      เทคนิคการจำลองเหล่านี้เป็นเครื่องมือที่ช่วยในการออกแบบ ซึ่งโปรแกรมเหล่านี้ยอมให้นักออกแบบสร้างขึ้นเพื่อการศึกษาการทำงานร่วมกันของส่วนประกอบ และรูปแบบของพารามิเตอร์ก่อนที่จะทำการผลิตสร้างขึ้นมา พวกมันสามารถทำงานได้โดยทั่วไป แต่อาจไม่เหมาะที่จะนำมาใช้ในงานที่จำลองแบบเวลาจริง (Real-time)

ข้อคิดดี ๆ ที่นำมาฝาก

“พอใจเท่าที่มี

ยินดีเท่าที่ได้”