中國儀器儀表與測量控制中長期發(fā)展規(guī)劃
先進(jìn)技術(shù)的發(fā)展日新月異寿谴,精密測試技術(shù)應(yīng)該適應(yīng)這種發(fā)展匣距。精密測試技術(shù)在機(jī)械學(xué)科中的作用是為先進(jìn)制造業(yè)服務(wù)荷右,擔(dān)負(fù)起質(zhì)量技術(shù)保證的重任度堤。這就要求首先要以提高產(chǎn)品的質(zhì)量為出發(fā)點(diǎn),這也是要達(dá)到的最重要的目的完簿。其次是精密測試技術(shù)要提高產(chǎn)品的生產(chǎn)效益又蝌。因此,檢測方法要能適應(yīng)快速發(fā)展生產(chǎn)的要求予售,不能單純?yōu)榱藱z測而檢測场致,更不能因為檢測的要求而影響生產(chǎn)的效益,從更積極的角度出發(fā)湿斩,應(yīng)該是由于精密測試技術(shù)的良好服務(wù)從而促進(jìn)生產(chǎn)能力的提高籍投。根據(jù)先進(jìn)制造技術(shù)發(fā)展的要求以及精密測試技術(shù)自身的發(fā)展規(guī)律,不斷拓展著新的測量原理和測試方法忧埠,以及測試信息處理技術(shù)圣烤,就機(jī)械學(xué)科而言,預(yù)計以下幾個方面需要發(fā)展坤乌。
1喘建、零廢品生產(chǎn)中的測量控制
在制造業(yè)中,質(zhì)量保證的理想目標(biāo)是實(shí)行生產(chǎn)的零廢品制造哼御。在實(shí)現(xiàn)這個目標(biāo)的過程中坯临,精密測試技術(shù)的作用和重要意義是不言而喻的。零部件的加工質(zhì)量恋昼、整機(jī)的裝配質(zhì)量都與加工設(shè)備看靠、測試設(shè)備以及測試信息的分析處理等有關(guān)赶促,因此實(shí)現(xiàn)零廢品生產(chǎn),以精密測試的角度出發(fā)挟炬,以下問題應(yīng)予考慮:(1)在加工工件前鸥滨,事先檢測機(jī)床。如何快速準(zhǔn)確地對加工設(shè)備進(jìn)行校驗谤祖,獲得機(jī)床的精度狀況婿滓,這對大幅度地減少返工,甚至消除返工是非常有益的粥喜。當(dāng)然這是包括檢測設(shè)備的研究開發(fā)空幻。(2)生產(chǎn)過程中對工件進(jìn)行在線測量或?qū)ぜM(jìn)行100%檢測,這就需要研究適合于動態(tài)或準(zhǔn)動態(tài)的測試設(shè)備容客,甚至能集成到加工設(shè)備中的特殊測試設(shè)備秕铛,做到實(shí)時測試,根據(jù)測試結(jié)果不斷修改工藝參數(shù)蛙途,對加工設(shè)備進(jìn)行補(bǔ)充調(diào)整或反饋控制讯完。從精度理論方面也相應(yīng)要研究動態(tài)精度理論,包括動態(tài)精度的評定等汤袭。(3)研究如何充分利用測量信息來實(shí)現(xiàn)零廢品生產(chǎn)于扳。通過100%在線測量數(shù)據(jù)的充分利用,從中分析加工和測量過程中誤差分布的動態(tài)特性席栅,同時根據(jù)加工誤差的動態(tài)特性和傳感器精度的精度損失特性炸穿,以及產(chǎn)品質(zhì)量要求和公差規(guī)定,給出零廢品制造的基本理論模型署霸。充分利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)暖鬓,遺傳算法等現(xiàn)代數(shù)學(xué)方法進(jìn)行準(zhǔn)確的加工質(zhì)量預(yù)測,做到質(zhì)量超前控制赠魂。
2麸档、視覺測試技術(shù)
非接觸測試技術(shù)很多,特別值得一提的是視覺測試技術(shù)±碌螅現(xiàn)代視覺理論和技術(shù)的發(fā)展乃沙,不僅在于模擬人眼能完成的功能,更重要的是它能完成人眼所不能勝任的工作诗舰,所以視覺技術(shù)作為當(dāng)今最新技術(shù)警儒,在電子、光學(xué)和計算機(jī)等技術(shù)不斷成熟和完善的基礎(chǔ)上得到迅速發(fā)展眶根。視覺測試技術(shù)是建立在計算機(jī)視覺研究基礎(chǔ)上的一門新興測試技術(shù)蜀铲。與計算機(jī)視覺研究的視覺模式識別、視覺理解等內(nèi)容不同汛闸,視覺測試技術(shù)重點(diǎn)研究物體的幾何尺寸及物體的位置測量蝙茶,如轎車白車身三維尺寸的測量、模具等三維面形的快速測量诸老、大型工件同軸度測量隆夯、共面性測量等。它可以廣泛應(yīng)用于在線測量别伏、逆向工程等主動蹄衷、實(shí)時測量過程。視覺測試技術(shù)在國外發(fā)展很快厘肮,早在20世紀(jì)80年代愧口,美國國家標(biāo)準(zhǔn)局就預(yù)計,檢測任務(wù)的90%將由視覺測試系統(tǒng)來完成咆杯。美國在80年代就有100多家公司躋身于視覺測試系統(tǒng)的經(jīng)營市場幌瓦,可見視覺測試系統(tǒng)確實(shí)很有前途。在1999年10月的北京國際機(jī)床博覽會上已見到國外利用視覺檢測技術(shù)研制的儀器终太,如流動式光學(xué)三坐標(biāo)測量機(jī)苫担、高速高精度數(shù)字化掃描系統(tǒng)、非接觸式光學(xué)三坐標(biāo)測量機(jī)等先進(jìn)儀器辰丛。
3滓层、測量方式向多樣化發(fā)展
(1)多傳感器融合技術(shù)在制造現(xiàn)場中的應(yīng)用多傳感器融合是解決測量過程中測量信息獲取的方法,它可以提高測量信息的準(zhǔn)確性向酝。
由于多傳感器是以不同的方法或從不同的角度獲取信息的禁糖,因此可以通過它們之間的信息融合去偽存真,提高測量精度盖疾。
(2)積木式狞穗、組合式測量方法白車身三維尺寸測量系統(tǒng)就屬于這類方法,也可以說它是柔性很好的專用坐標(biāo)測量機(jī)警沧,關(guān)鍵在于系統(tǒng)的建立刨仑。
(3)便攜式測量儀器如便攜式光纖干涉測量儀、便攜式大量程三維測量系統(tǒng)等夹姥,往往用于解決現(xiàn)場大尺寸的測量問題杉武。 (4)虛擬儀器虛擬儀器是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在精密測試領(lǐng)域的應(yīng)用辙售,國內(nèi)已有深入的研究轻抱。一種是將多種數(shù)字化的測試儀器虛擬成一臺以計算機(jī)為硬件支撐的數(shù)字式的智能化測試儀器;另一種是研究虛擬制造中的虛擬測量旦部,如虛擬量塊祈搜、虛擬坐標(biāo)測量機(jī)等。
(5)智能結(jié)構(gòu)它屬于結(jié)構(gòu)檢測與故障診斷士八,是融合智能技術(shù)容燕、傳感技術(shù)梁呈、信息技術(shù)、仿生技術(shù)蘸秘、材料科學(xué)等的一門交叉學(xué)科官卡,使監(jiān)測的概念過渡到在線、動態(tài)僚洋、主動的實(shí)時監(jiān)測與控制剥乍。
4、測量尺寸繼續(xù)向著兩個極端發(fā)展
所謂兩個極端就是指相對于現(xiàn)在測量尺寸的大尺寸和小尺寸候赏。通常尺寸的測量已被廣為注意斧炎,也開發(fā)了多種多樣的測試方法。近年來盯媚,由于國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和迫切需要铝寿,使得很多方面的生產(chǎn)和工程中測試的要求超過了我們所能測試的范圍,如飛機(jī)外形的測量抖唧、大型機(jī)械關(guān)鍵部件測量匣诉、高層建筑電梯導(dǎo)軌的準(zhǔn)直測量、油罐車的現(xiàn)場校準(zhǔn)等都要求能進(jìn)行大尺寸測量骏芍;微電子技術(shù)曾瞪、生物技術(shù)的快速發(fā)展,探索物質(zhì)微觀世界的需求既憔,測量精度的不斷提高掰儿,又要求進(jìn)行微米、納米測試抚官。
(1)大尺寸的測量方法如工程大地測量方法是指將大地測量的某些原理和方法移植和改進(jìn)到機(jī)械工程測量中扬跋,產(chǎn)生新的測量方法,還有其它一些測量大尺寸的方法凌节,如激光跟蹤干涉三維尺寸測量系統(tǒng)钦听。
(2)納米測試技術(shù)從生產(chǎn)制造的趨勢看,每十年要求容許誤差降低1/3倍奢,因此要求測量具有越來越高的精度朴上,并可溯源到國際標(biāo)準(zhǔn)(ISO)。當(dāng)然卒煞,納米測量也多種多樣痪宰,有光干涉測量儀、量子干涉儀畔裕、電容測微儀衣撬、X射線干涉儀、頻率跟蹤式法珀標(biāo)準(zhǔn)量具扮饶、掃描電子顯微鏡(SEM)具练、掃描隧道顯微鏡(STM)乍构、原子力顯微鏡(AFM)、分子測量機(jī)M3(molecularmeasuringmachine)等喝壹。
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