淺談機(jī)械制造中測量技術(shù)的運(yùn)用

鄧迎軍

（延長油田股份公司子長采油廠，陜西 延安 717300）

0 引言

測量技術(shù)的應(yīng)用，不僅為機(jī)械制造提供了規(guī)范各種尺度參數(shù)的作用，也推動(dòng)了機(jī)械生產(chǎn)制造高效率、自主化狀態(tài)的實(shí)現(xiàn)。隨著我國各項(xiàng)事業(yè)對機(jī)械應(yīng)用需求的不斷提高，機(jī)械制造工作逐步向現(xiàn)代化的方向發(fā)展，測量技術(shù)也在這種形勢下不斷地發(fā)展演變，呈現(xiàn)出光明的發(fā)展前景。但是，我國的測量技術(shù)當(dāng)前時(shí)期依然難以真正滿足機(jī)械制造的需求，也未曾達(dá)到國家要求的測量技術(shù)水平，因此需要進(jìn)一步深入研發(fā)。

1 測量技術(shù)相關(guān)理論問題分析

機(jī)械、制造與測量三者存在著緊密的聯(lián)系，共同構(gòu)成工業(yè)生產(chǎn)中的機(jī)械制造工作，而整個(gè)制造工作中最為核心的部分便是測量技術(shù)，測量技術(shù)的使用規(guī)范著機(jī)械制造的精準(zhǔn)度，同時(shí)也推動(dòng)著整個(gè)制造行業(yè)的大力發(fā)展。下面具體分析測量技術(shù)的相關(guān)理論：

1.1 測量技術(shù)構(gòu)成

測量、傳感、儀器共同構(gòu)成測量技術(shù)。測量技術(shù)在機(jī)械制造中發(fā)揮對幾何量進(jìn)行獲取與處理的作用。其中測量主要側(cè)重于物理原理方面的技術(shù)應(yīng)用，傳感是物理與化學(xué)兩者的結(jié)合，儀器則連通著測量與傳感，是兩者交流溝通的載體。測量技術(shù)主要應(yīng)用于長度、角度、距離、形狀、生產(chǎn)工藝和產(chǎn)品質(zhì)量等方面參數(shù)的測量，且不同測量工作自有其自身的技術(shù)需求及測量方法，測量技術(shù)始終處于不斷變化之中。

1.2 測量技術(shù)理論

測量技術(shù)作為衡量國家制造業(yè)整體水平的關(guān)鍵指標(biāo)，其在機(jī)械制造以及人們對世界的認(rèn)知與改造中皆發(fā)揮著極其重要的作用，尤其是在當(dāng)前信息化時(shí)代，測量技術(shù)的應(yīng)用范圍更加廣泛，同時(shí)測量技術(shù)理論在精度方面也實(shí)現(xiàn)了從靜態(tài)到動(dòng)態(tài)的發(fā)展。

（1）靜態(tài)理論。測量技術(shù)中的靜態(tài)理論在精度方面，主要會(huì)受到隨機(jī)誤差、系統(tǒng)誤差、粗大誤差、誤差分解以及不確定度等因素的影響。其中前2種分別遵循著其自身的確定規(guī)律、隨機(jī)規(guī)律，而粗大誤差則跳出了這2種規(guī)律的限定。在誤差分解方面，主要依靠測量人員采取有效措施來降低誤差，測量的不確定度則要求測量人員在測量之前做出綜合評定。這些方面便是靜態(tài)測量理論所具有的測量精度特點(diǎn)，更側(cè)重于對靜態(tài)目標(biāo)的測量。

（2）動(dòng)態(tài)理論。測量技術(shù)的動(dòng)態(tài)理論實(shí)現(xiàn)了全系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)測量精度控制，可通過測量人員對內(nèi)部誤差及外部影響因素進(jìn)行綜合分析，實(shí)現(xiàn)誤差的消解，以保證測量的高精度。同時(shí)，動(dòng)態(tài)測量還包括誤差分解的溯源理論和對誤差所造成的精度損失進(jìn)行診斷的技術(shù)，前者側(cè)重于從誤差發(fā)生的源頭來控制測量誤差，而后者則應(yīng)用于對儀器產(chǎn)品進(jìn)行精度的優(yōu)化設(shè)計(jì)。此種測量理論更適用于動(dòng)態(tài)目標(biāo)的測量，其測量中面臨著不容忽視的多種誤差源問題。

2 當(dāng)前機(jī)械制造對于測量技術(shù)的應(yīng)用

2.1 納米測量技術(shù)

新的機(jī)械生產(chǎn)制造要求推動(dòng)了在線測量和在機(jī)測量技術(shù)的逐步提升，使測量精度實(shí)現(xiàn)了由微米向納米的轉(zhuǎn)變。在這種轉(zhuǎn)變狀態(tài)下，視頻測量、非接觸式掃描等測量方式得到了高度重視，質(zhì)檢工作由被動(dòng)轉(zhuǎn)為主動(dòng)，同時(shí)誤差補(bǔ)償軟件也得到了有效的應(yīng)用。具體來講，納米位移測量技術(shù)主要應(yīng)用了雙頻激光合成波，其測量儀器利用此種合成波對條紋細(xì)分工作進(jìn)行干涉，以實(shí)現(xiàn)超高精度的制造測量；此外，納米測量位移范圍逐步擴(kuò)大，因此可以說納米測量技術(shù)是當(dāng)前時(shí)期最前沿的機(jī)械制造測量技術(shù)。

2.2 石英傳感器測量技術(shù)

新型的石英傳感器技術(shù)借用了壓電扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，從而使單體轉(zhuǎn)矩的測量以及無定心鉆削轉(zhuǎn)矩的測量儀器得以出現(xiàn)，機(jī)械制造工作人員可以利用此種技術(shù)對機(jī)械試件進(jìn)行任意的鉆孔測試，而不必固定測量中心，這就極大地提升了測量技術(shù)的操作簡便性，并擴(kuò)大了使用范圍。目前，在此種測量技術(shù)的支撐下，研究人員研發(fā)出了壓電生物測力平臺(tái)、三向磨削測力儀和電式三向車削測力儀等設(shè)備，這些設(shè)備對存在著復(fù)雜力學(xué)量的制造工作發(fā)揮著重要的測量作用。

2.3 激光器測量技術(shù)

此種技術(shù)主要應(yīng)用了當(dāng)前我國自主研發(fā)的正交偏振激光器，并且研究人員以此設(shè)備為基礎(chǔ)研發(fā)出了諸多其他測量設(shè)備，如激光器納米測尺等，這些儀器具有測量便捷簡單、精準(zhǔn)度高等優(yōu)勢，極大提高了機(jī)械制造的量程以及線性度等的測量精準(zhǔn)度。

2.4 空間現(xiàn)場測量與校準(zhǔn)技術(shù)

目前研發(fā)出的現(xiàn)場空間尺寸測量及檢驗(yàn)技術(shù)裝置，為我國機(jī)械制造中各項(xiàng)校準(zhǔn)工作及解決裝置問題提供了極大幫助。此種技術(shù)裝置以互易性回歸的非線性校準(zhǔn)理論以及滑塊平移的放大結(jié)構(gòu)等進(jìn)行測量，減少了非線性誤差的出現(xiàn)；同時(shí)，它還借助裝置的基準(zhǔn)尺寸、靶標(biāo)的幾何結(jié)構(gòu)、不同位置測量的量值傳遞理論進(jìn)行測量，極大地提升了傳感器與測量系統(tǒng)的精準(zhǔn)度，實(shí)現(xiàn)了對于大空間機(jī)械制造的現(xiàn)場測量與校準(zhǔn)。

2.5 大型超精密儀器技術(shù)

我國所研發(fā)的此種技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對于大范圍回轉(zhuǎn)潤滑面的復(fù)合節(jié)流及勻壓測量、氣體與液體以及氣體與固體兩相復(fù)合的回轉(zhuǎn)潤滑測量，從而提高了回轉(zhuǎn)設(shè)備的精度、轉(zhuǎn)動(dòng)的剛度和穩(wěn)定性。同時(shí)，基于此種兩相復(fù)合回轉(zhuǎn)理論，直線運(yùn)動(dòng)的基準(zhǔn)裝置得以研發(fā)，提高了直線運(yùn)動(dòng)的精度、承載力以及穩(wěn)定性。此外，差動(dòng)共焦、二次共焦、復(fù)色共焦的掃描方法也得以應(yīng)用，支撐研究人員研發(fā)出了顯微鏡及掃描裝置，提高了測量的分辨率。這項(xiàng)技術(shù)的研發(fā)突破了我國在超精密測量方面的限制。

3 機(jī)械制造所應(yīng)用的測量技術(shù)的發(fā)展趨勢

我國當(dāng)前對于測量技術(shù)的大力研發(fā)，推動(dòng)了諸多高精尖技術(shù)與設(shè)備的出現(xiàn)，極大地提升了我國機(jī)械制造方面測量技術(shù)的應(yīng)用效率。就新時(shí)期測量技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r來看，測量技術(shù)在將來可能會(huì)實(shí)現(xiàn)以下幾個(gè)方面的發(fā)展：（1）計(jì)量學(xué)方面的基本問題，比如計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)、測量理論等應(yīng)該會(huì)得到更加深入的研究，進(jìn)而推動(dòng)各種自主標(biāo)定與校準(zhǔn)技術(shù)在更高水平層面的研究及應(yīng)用，以實(shí)現(xiàn)對于誤差溯源要求的滿足。（2）測量工作必將實(shí)現(xiàn)對于多種信息的更加協(xié)調(diào)高效的融合使用。當(dāng)今時(shí)代，機(jī)械制造以及測量工作都面臨著越來越多的信息量，如何對這些信息進(jìn)行有效的收集、整合以及協(xié)調(diào)應(yīng)用，便成為技術(shù)研發(fā)人員的重點(diǎn)關(guān)注對象。（3）測量儀器更加先進(jìn)。未來測量技術(shù)將實(shí)現(xiàn)在可靠性、抗干擾能力、便捷、快速、穩(wěn)定和高效等方面的發(fā)展，同時(shí)各種新的物理測量原理與技術(shù)將被研發(fā)及應(yīng)用，進(jìn)而推動(dòng)更高端的測量儀器的出現(xiàn)，以有效解決各種新的測量問題。（4）測量工作將實(shí)現(xiàn)在動(dòng)態(tài)測量、現(xiàn)場測量、在線測量方面的提升，實(shí)現(xiàn)對材料選用、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝流程以及產(chǎn)品質(zhì)量等方面的同步優(yōu)化，逐步將測量技術(shù)在更高程度上與生產(chǎn)制造系統(tǒng)相結(jié)合，推動(dòng)機(jī)械制造工作的智能化。（5）極限制造方面的創(chuàng)新。在極限制造方面，研究人員將能夠推動(dòng)超大尺寸更高精密程度的測量狀態(tài)的實(shí)現(xiàn)，使測量工作能有效滿足機(jī)械制造的數(shù)字化以及非接觸方面的要求。同時(shí)，極限制造測量在朝向納米精度發(fā)展的同時(shí)，也會(huì)實(shí)現(xiàn)更高的實(shí)用性。

4 結(jié)語

機(jī)械制造對于測量技術(shù)的應(yīng)用必不可少，而且未來的應(yīng)用需求也必定會(huì)持續(xù)提升，設(shè)計(jì)人員和研究人員一定要加強(qiáng)對現(xiàn)有技術(shù)的分析和總結(jié)，并根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷以及機(jī)械制造的新需求逐步實(shí)現(xiàn)技術(shù)的完善。

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