淺析精密測(cè)控技術(shù)

黃嘉宇　張俏薇

測(cè)量技術(shù)是一門具有自身專業(yè)體系、涵蓋多種學(xué)科、理論性和實(shí)踐性都非常強(qiáng)的前沿科學(xué)。而熟知測(cè)量技術(shù)方面的基本知識(shí)，則是掌握測(cè)量技能，獨(dú)立完成對(duì)機(jī)械產(chǎn)品幾何參數(shù)測(cè)量的基礎(chǔ)。根據(jù)精密儀器發(fā)展史闡述各個(gè)階段精密儀器的特點(diǎn)及應(yīng)用領(lǐng)域，分析國內(nèi)精密儀器發(fā)展的現(xiàn)狀及精密儀器總體發(fā)展趨勢(shì)。

在科學(xué)技術(shù)高度發(fā)展的今天，現(xiàn)代精密測(cè)量技術(shù)對(duì)一個(gè)國家的發(fā)展起著十分重要的作用。如果沒有先進(jìn)的測(cè)量技術(shù)與測(cè)量手段，就很難設(shè)計(jì)和制造出綜合性能和單相性能均優(yōu)良的產(chǎn)品，更談不發(fā)展現(xiàn)代高新尖端技術(shù)，因此世界各個(gè)工業(yè)發(fā)達(dá)國家都很重視和發(fā)展現(xiàn)代精密測(cè)量技術(shù)。

現(xiàn)代精密測(cè)量技術(shù)是一門集光學(xué)、電子、傳感器、圖像、制造及計(jì)算機(jī)技術(shù)為一體的綜合性交叉學(xué)科，涉及廣泛的學(xué)科領(lǐng)域，它的發(fā)展需要眾多相關(guān)學(xué)科的支持。在現(xiàn)代工業(yè)制造技術(shù)和科學(xué)研究中，測(cè)量儀器具有精密化、集成化、智慧化的發(fā)展趨勢(shì)。三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)（CMM）是適應(yīng)上述發(fā)展趨勢(shì)的典型代表，它幾乎可以對(duì)生產(chǎn)中的所有三維復(fù)雜零件尺寸、形狀和相互位置進(jìn)行高準(zhǔn)確度測(cè)量。發(fā)展高速坐標(biāo)測(cè)量機(jī)是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的要求。同時(shí)，作為下世紀(jì)的重點(diǎn)發(fā)展目標(biāo)，各國在微/納米測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域開展了廣泛的應(yīng)用研究。

一、精密儀器的發(fā)展

從人類出現(xiàn)先的時(shí)代，開始出現(xiàn)了制造。在工業(yè)革命以前人們嫩牛狗狗完成的制造工作仍然是很局限的，人們只能在手工制作的條件下只做一些比較常用的工具，知道工業(yè)革命開始后，機(jī)械得以迅猛的發(fā)展。尤其是第二次工業(yè)革命后，制造業(yè)的蓬勃發(fā)展是人們對(duì)生活要求品質(zhì)的不斷提高，開始出現(xiàn)了各種機(jī)械儀器的制造，這些儀器起初只是用于生活中。

直到20世紀(jì)50年代后期，人們開始將其運(yùn)用到對(duì)工業(yè)生產(chǎn)的量化以及對(duì)生產(chǎn)的量化以及對(duì)生產(chǎn)設(shè)計(jì)精度的提高。隨著機(jī)械儀器的不斷發(fā)展和完善，在20世紀(jì)60年代初，精密儀器的詞語開始出現(xiàn)在人們的眼中。從此精密儀器開始不斷發(fā)展?jié)B透，如機(jī)械、測(cè)量、電子、計(jì)算機(jī)及自動(dòng)化、光學(xué)技術(shù)等等。因此精密儀器的設(shè)計(jì)也在不斷進(jìn)行著，完善著。由當(dāng)初的簡單到現(xiàn)在的程序多樣，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，人們已經(jīng)將其運(yùn)用到各個(gè)能涉及到的領(lǐng)域。如機(jī)械儀表，機(jī)床，檢測(cè)技術(shù)和儀器設(shè)計(jì)，高精密測(cè)量儀，數(shù)據(jù)傳輸?shù)鹊取？傊軆x器在此后不斷的迅猛發(fā)展。

二、精密儀器在我國發(fā)展的三個(gè)階段

從精密儀器進(jìn)入我國內(nèi)市場開始，到今天精密儀器分別經(jīng)歷了三個(gè)階段，它們分別是簡單的投影儀階段，高精度二維影像測(cè)量儀階段與高端三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)階段。

簡單的投影儀：為了適應(yīng)市場的發(fā)展需求，為現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展提供檢測(cè)的依據(jù)，上世紀(jì)90年代，精密檢測(cè)儀器正式進(jìn)入了我們中國的國內(nèi)市場，成為一個(gè)新興的以檢測(cè)為主的產(chǎn)業(yè)。在進(jìn)入國內(nèi)市場的最初，精密檢測(cè)儀器的發(fā)展并不如想象中的那么順利，因?yàn)樗吘故菍儆谛屡d的產(chǎn)業(yè)，我們很多人都沒有接觸過，并不知道它的未來發(fā)展會(huì)如何。

高精度二維影像測(cè)量儀：隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，國內(nèi)的工業(yè)水平也在不斷的提升，因此，簡單的投影儀已經(jīng)無法滿足市場和行業(yè)的需求，在這種情況下，二次元影像測(cè)量儀就成為了行業(yè)發(fā)展的必然產(chǎn)品，它為產(chǎn)品的復(fù)雜檢測(cè)提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

精密檢測(cè)儀器發(fā)展的三部曲告訴了我們，它和每一個(gè)產(chǎn)品或者行業(yè)的發(fā)展歷程一樣，都是由簡單開始，慢慢的往高端產(chǎn)品進(jìn)行發(fā)展，最終實(shí)現(xiàn)更高端的檢測(cè)服務(wù)。因此，在精密檢測(cè)儀器之后的發(fā)展中，為不斷滿足市場和客戶的需求，必將會(huì)推出更為高端的精密檢測(cè)儀器。

三、我國的精密儀器的發(fā)展現(xiàn)狀

但是具體到我國的精密儀器的發(fā)展是在20世紀(jì)60年代后期，因?yàn)樵谝郧皣乙恢碧岢爸刂鳈C(jī)，輕工具”的戰(zhàn)略思想。這使得國內(nèi)量具儀器的發(fā)展環(huán)境一度十分困難，一些主要的測(cè)量儀器廠甚至撤銷了其精密量具量儀的車間。并且不到十年之前，我國的齒輪測(cè)量儀器市場幾乎完全由進(jìn)口的產(chǎn)品占據(jù)，由低端到高端的產(chǎn)品市場均受制于國外。但近十年的跨越式發(fā)展已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了80%的市場國產(chǎn)化。而僅在精度要求較高、國內(nèi)產(chǎn)品仍達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)或者某些獨(dú)資企業(yè)的產(chǎn)品市場才由進(jìn)口齒輪測(cè)量儀器占據(jù)。由機(jī)械式應(yīng)用國外產(chǎn)品到逐漸控制整個(gè)國內(nèi)市場，這確是一個(gè)成功的國產(chǎn)化實(shí)例。

當(dāng)今信息技術(shù)已經(jīng)成為推動(dòng)科學(xué)技術(shù)和國民經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)。如何用先進(jìn)的信息技術(shù)來提升、改造我國的傳統(tǒng)制造業(yè)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)力跨越式發(fā)展的戰(zhàn)略結(jié)構(gòu)調(diào)整，是裝備制造業(yè)面臨的一項(xiàng)緊迫任務(wù)。著名科學(xué)家錢學(xué)森先生曾指出：“信息技術(shù)包括測(cè)量技術(shù)，計(jì)算機(jī)技術(shù)和通訊技術(shù)。測(cè)量技術(shù)是關(guān)鍵和基礎(chǔ)。”采用適度先進(jìn)的信息化數(shù)字測(cè)量技術(shù)和產(chǎn)品來迅速提升裝備制造業(yè)的水平，是當(dāng)前一個(gè)重要的發(fā)展方向。國內(nèi)外許多著名量具量儀制造廠商在近年來的CIMT展覽會(huì)上展示了他們所取得的部分科研成果，所展現(xiàn)的現(xiàn)代測(cè)量技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)和面向市場與用戶、服務(wù)于加工制造現(xiàn)場、測(cè)量與加工制造過程中融合集成的新動(dòng)向，值得我們高度重視和密切關(guān)注。如：數(shù)字化測(cè)量技術(shù)和測(cè)量技術(shù)與數(shù)字系統(tǒng)的集成，數(shù)字化測(cè)量技術(shù)是數(shù)字化制造技術(shù)的一個(gè)重要的、不可或缺的組成部分；數(shù)字化測(cè)量儀器、數(shù)字化量具產(chǎn)品的不斷豐富和發(fā)展，適合并滿足了生產(chǎn)現(xiàn)場不斷提高的使用要求。其次將現(xiàn)代測(cè)量技術(shù)及儀器融合、集成于先進(jìn)制造系統(tǒng)，從而構(gòu)建成完善的先進(jìn)閉環(huán)制造系統(tǒng)，為“零廢品”制造奠定了基礎(chǔ)。

四、精密儀器發(fā)展的趨勢(shì)

隨著現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展，測(cè)量儀器技術(shù)面臨著新的技術(shù)要求和發(fā)展動(dòng)向。高精度、高可靠性的測(cè)量能力對(duì)測(cè)量儀器提出了更高的要求，由傳統(tǒng)微米、亞微米精度向著納米量級(jí)精度方向發(fā)展；實(shí)時(shí)、大尺寸測(cè)量技術(shù)的發(fā)展是對(duì)測(cè)量儀器工作范圍的拓展，測(cè)量方式也由原接觸式測(cè)量向非接觸式測(cè)量過渡：此外，信息技術(shù)與測(cè)量技術(shù)的集成，即CAD/CAM/CAT的技術(shù)應(yīng)用也將是未來精密測(cè)量技術(shù)發(fā)展的方向。由此將精密儀器帶入另一個(gè)發(fā)展階段。

而從精密儀器的發(fā)展中我們可以看出，從二次元到三坐標(biāo)的發(fā)展過程，與我們生活中的有些事物是極為相似的，它們都是順應(yīng)著時(shí)代的需求而漸漸的出現(xiàn)在人們的視線之中的。今后精密儀器的發(fā)展，會(huì)跟隨著現(xiàn)在社會(huì)發(fā)展需要而不斷的發(fā)展，并與不斷產(chǎn)生的新的信息技術(shù)和其它科學(xué)技術(shù)綜合起來的新的精密儀器。

參考文獻(xiàn)：

[1]《精密儀器制造工藝學(xué)》亞興、馬洛夫天津大學(xué)精密儀器教研室

[2]《電子測(cè)量儀器原理及應(yīng)用技術(shù)》倪涵、虞潤身編著同濟(jì)大學(xué)出版社