機(jī)械制造領(lǐng)域測(cè)量技術(shù)的發(fā)展研究

田源

摘 要：機(jī)械制造領(lǐng)域的高速發(fā)展，為我國的社會(huì)建設(shè)，和經(jīng)濟(jì)建設(shè)提供了源源不斷的動(dòng)力。社會(huì)建設(shè)的逐步完善，經(jīng)濟(jì)建設(shè)的穩(wěn)步前進(jìn)，為我國的機(jī)械制造領(lǐng)域的向前邁進(jìn)，也營造了良好的發(fā)展環(huán)境。當(dāng)然我們還應(yīng)該看到機(jī)械制造領(lǐng)域的不斷向前發(fā)展，離不開測(cè)量技術(shù)的有利支持。測(cè)量技術(shù)的逐步完善，不但降低了機(jī)械制造過程中誤差，而且還助推了機(jī)械制造領(lǐng)域的發(fā)展。本文就以當(dāng)前機(jī)械制造領(lǐng)域中，最重要的測(cè)量技術(shù)發(fā)展為切入點(diǎn)，對(duì)測(cè)量技術(shù)的現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢(shì)、及一些促進(jìn)我國測(cè)量技術(shù)發(fā)展的問題，進(jìn)行了深刻的闡述。為未來我國的測(cè)量技術(shù)的發(fā)展，提供了一定程度上的參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：機(jī)械制造；測(cè)量技術(shù)；發(fā)展研究

測(cè)量技術(shù)在科學(xué)的發(fā)展史上起著非常重要的作用，是一切信息科學(xué)的基礎(chǔ)。在機(jī)械制造領(lǐng)域里，測(cè)量技術(shù)更是重中之重，測(cè)量技術(shù)不僅僅用于檢測(cè)，更是機(jī)械制造領(lǐng)域制造設(shè)備的一部分。機(jī)械制造想要達(dá)到一個(gè)更高的水平，必需將生產(chǎn)資料、生產(chǎn)設(shè)備、測(cè)量技術(shù)等結(jié)合到一起。測(cè)量的主要目的是獲取和處理幾何量，包括位置、形狀、距離、長(zhǎng)度、角度等各種要素。主要測(cè)量技術(shù)包括測(cè)量、儀器、傳感技術(shù)等等。但是不同的測(cè)量方法或不同的測(cè)量環(huán)境所測(cè)量出的值有可能不同，測(cè)量值的不同會(huì)給機(jī)械制造帶來很大的阻礙。

一、測(cè)量技術(shù)的概述

測(cè)量是人們認(rèn)識(shí)世界的有效途徑，測(cè)量技術(shù)是在機(jī)械加工車間工作的機(jī)械加工工人必須掌握的技術(shù)。在機(jī)械制造領(lǐng)域中，正確運(yùn)用測(cè)量技術(shù)，才能更好地制造機(jī)械，才能滿足高精密度的現(xiàn)代化生產(chǎn)需求，改變和改善人類的生存環(huán)境。機(jī)械制造中的測(cè)量通常包含兩個(gè)方面：一方面是機(jī)械制造過程中對(duì)于相關(guān)加工生產(chǎn)零部件的測(cè)量技術(shù)，另一方面是指制造系統(tǒng)的相關(guān)測(cè)量技術(shù)。對(duì)于現(xiàn)代化測(cè)量技術(shù)而言，測(cè)量技術(shù)的要求較高，測(cè)量的方式方法也較多。但是，如何運(yùn)用現(xiàn)代化測(cè)量方式完成高精密度的測(cè)量任務(wù)是非常關(guān)鍵的。在機(jī)械制造的測(cè)量過程中會(huì)涉及到很多數(shù)學(xué)知識(shí)與數(shù)學(xué)原理，比如，在機(jī)械制造過程中會(huì)有很多幾何量的測(cè)量，會(huì)涉及到測(cè)量對(duì)象的形狀、長(zhǎng)度與角度等。所以，測(cè)量技術(shù)是機(jī)械制造過程中最核心的技術(shù)，有人比喻為測(cè)量技術(shù)是機(jī)械科學(xué)研究和先進(jìn)制造的“眼睛”。測(cè)量技術(shù)主要包括傳感、測(cè)量與儀器；通過儀器，將被測(cè)量的物體轉(zhuǎn)換為能夠普遍被人們所識(shí)別和便于處理的信號(hào)。

二、我國機(jī)械制造領(lǐng)域測(cè)量技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

隨著近幾年世界經(jīng)濟(jì)格局的變化和我國經(jīng)濟(jì)技術(shù)高速發(fā)展的趨勢(shì)，我國的機(jī)械科學(xué)和制造系統(tǒng)也發(fā)生了新的變革。數(shù)字和智能化制造、微機(jī)電系統(tǒng)、極端制造、復(fù)雜機(jī)電系統(tǒng)、生物制造、綠色制造等新型機(jī)械系統(tǒng)、設(shè)計(jì)理念、制造工藝和技術(shù)正逐漸由概念走向成熟和工程應(yīng)用，新的測(cè)量問題不斷出現(xiàn)，測(cè)量在機(jī)械系統(tǒng)及制造過程的作用和地位不斷提高，機(jī)械制造中測(cè)量技術(shù)的研究面臨新的發(fā)展機(jī)遇和挑戰(zhàn)。測(cè)量技術(shù)的先進(jìn)程度將成為我國未來制造業(yè)賴以生存的基礎(chǔ)和可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。近幾年來我國測(cè)量技術(shù)和相關(guān)儀器的研究取得了一系列重要進(jìn)展，新型測(cè)量原理、測(cè)量技術(shù)、測(cè)量系統(tǒng)及儀器設(shè)備不斷出現(xiàn)：新型傳感原理及傳感器、先進(jìn)制造的現(xiàn)場(chǎng)、非接觸、數(shù)字化測(cè)量，微納米級(jí)超精密測(cè)量、超大尺寸精密測(cè)量、基標(biāo)準(zhǔn)及相關(guān)測(cè)量理論研究等方面都有了長(zhǎng)足的發(fā)展。具有代表性的研究成果如下所述。

1.先進(jìn)制造中空間尺寸測(cè)量的現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)方法和裝置取得重大成果。儀器校準(zhǔn)和量值傳遞是保證精度的最重要基礎(chǔ)，天津大學(xué)葉聲華院士等在先進(jìn)制造測(cè)量領(lǐng)域發(fā)明的空間尺寸測(cè)量的現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)方法和裝置，解決了現(xiàn)代制造中亟待解決的現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)及其裝置的許多問題。

2.以正交偏振激光器為核心的技術(shù)發(fā)明，充分展示了我國自主研發(fā)精密測(cè)量?jī)x器的能力。清華大學(xué)張書練教授等以其發(fā)明的正交偏振激光器為核心技術(shù)，研發(fā)了多種精密測(cè)量?jī)x器。

3.大型超精密儀器核心技術(shù)研究方面取得了重要的突破。該成果由哈爾濱工業(yè)大學(xué)譚久彬教授為首的科研團(tuán)隊(duì)完成。

4.新型壓電石英傳感器及測(cè)量技術(shù)，成功解決了機(jī)械制造中復(fù)雜力學(xué)量的測(cè)量問題。大連理工大學(xué)孫寶元教授帶領(lǐng)的研究團(tuán)隊(duì)，由于發(fā)現(xiàn)了石英晶體切向靈敏度分布規(guī)律、石英晶體扭轉(zhuǎn)效應(yīng)、多次壓電感生效應(yīng)，將壓電效應(yīng)由一次擴(kuò)展到多次，由二維擴(kuò)展到三維，由線性極化擴(kuò)展到非線性極化，由基于應(yīng)力分類擴(kuò)展到基于變形的分類，創(chuàng)建了4種能量與6 種能量間物性效應(yīng)新模型和物性效應(yīng)總覽表，初步形成了基于構(gòu)件變形的壓電效應(yīng)新體系框架。

三、我國機(jī)械制造中測(cè)量領(lǐng)域存在問題

我國機(jī)械制造領(lǐng)域中測(cè)量技術(shù)存在的問題雖然在近幾年內(nèi)，我國機(jī)械制造領(lǐng)域中測(cè)量技術(shù)已經(jīng)有了很大的發(fā)展，出現(xiàn)了很多新的原理、新的測(cè)量技術(shù)和數(shù)字化測(cè)量，不管是在研究理論上還是測(cè)量精度上都有了很大的進(jìn)步和發(fā)展，這些成績(jī)不能否定，但是與國外一些測(cè)量技術(shù)發(fā)展水平較高的國家相比，我國的測(cè)量技術(shù)、測(cè)量理論、測(cè)量設(shè)備、測(cè)量精度上面都存在一些不足，具體分析如下：

1.自主創(chuàng)新少。在我國的測(cè)量技術(shù)、測(cè)量理論、測(cè)量?jī)x器里面，很多都是借鑒一些先進(jìn)國家的理論，自己原創(chuàng)的較少，這一點(diǎn)在很大程度上影響了我國機(jī)械制造領(lǐng)域里測(cè)量技術(shù)的研發(fā)能力。這種現(xiàn)象的發(fā)生，是因?yàn)槲覈难芯苛Χ炔粔?，研究投入較少，對(duì)測(cè)量技術(shù)的認(rèn)識(shí)不夠，只追求數(shù)量上的充足，卻忽略了質(zhì)量上的突破。

2.測(cè)量?jī)x器可靠性差。我國機(jī)械制造領(lǐng)域現(xiàn)在使用的測(cè)量?jī)x器的精度都不高，與國外一些先進(jìn)國家的測(cè)量?jī)x器精度相差1～2 個(gè)數(shù)量級(jí)，這就影響了我國機(jī)械制造的發(fā)展，導(dǎo)致我國很難生產(chǎn)出精密度要求高的產(chǎn)品，從而影響了一些關(guān)鍵技術(shù)的實(shí)現(xiàn)。

3.測(cè)量設(shè)備的性能落后?，F(xiàn)在國內(nèi)的一些測(cè)量設(shè)備只能用于測(cè)量及簡(jiǎn)單的計(jì)算，而很少有數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)分析、排除外部干擾等作用，智能化程度還比較低，導(dǎo)致我國的測(cè)量設(shè)備很難進(jìn)行高端的測(cè)量工作。而國外的一些測(cè)量設(shè)備已經(jīng)能夠達(dá)到很高的智能化程度，能夠適應(yīng)各種環(huán)境，能夠在排除外部干擾的情況下得出真實(shí)的測(cè)量數(shù)據(jù)。

4.高端測(cè)量設(shè)備幾乎空白。跟國外的測(cè)量設(shè)備相比，我國的測(cè)量設(shè)備還比較低端，幾乎沒有高端的測(cè)量設(shè)備，因?yàn)楦叨藴y(cè)量設(shè)備制作成本高，難度大，附加值高，加上國內(nèi)測(cè)量設(shè)備研制中的急功近利，導(dǎo)致我國的高端測(cè)量設(shè)備很少，幾乎空白。

四、結(jié)語

為了有效我國，未來測(cè)量技術(shù)的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)通過測(cè)量技術(shù)的不斷完善，促進(jìn)我國機(jī)械制造領(lǐng)域與世界機(jī)械制造領(lǐng)域同步發(fā)展的目的，我們應(yīng)該肩負(fù)起專研測(cè)量技術(shù)的歷史使命，為我國測(cè)量技術(shù)的科學(xué)研究工作，貢獻(xiàn)出我們的全部智慧，讓中國因?yàn)闇y(cè)量理論技術(shù)的不斷完善，在世界機(jī)械制造領(lǐng)域立于不敗。

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