先進(jin)技術(shu)的(de)發展日新月異,精密(mi)測試(shi)技術(shu)應該適應這種發展.精密(mi)測試(shi)技術(shu)在機(ji)械學科(ke)中的(de)作用(yong)是(shi)為(wei)先進(jin)制造(zao)業服務,擔負起(qi)質(zhi)(zhi)量技術(shu)保證的(de)重任.這就(jiu)要(yao)求首先要(yao)以提(ti)高產品的(de)質(zhi)(zhi)量為(wei)出發點,這也(ye)是(shi)要(yao)達到的(de)最重要(yao)的(de)目(mu)的(de).
其次是精(jing)密(mi)測(ce)(ce)試(shi)(shi)技術(shu)(shu)要提高(gao)產(chan)品的生(sheng)(sheng)產(chan)效益(yi).因此,檢測(ce)(ce)方法要能(neng)適應(ying)快(kuai)速發展生(sheng)(sheng)產(chan)的要求(qiu),不(bu)(bu)能(neng)單純(chun)為了檢測(ce)(ce)而(er)檢測(ce)(ce),更不(bu)(bu)能(neng)因為檢測(ce)(ce)的要求(qiu)而(er)影(ying)響生(sheng)(sheng)產(chan)的效益(yi),從更積極的角度出發,應(ying)該是由于(yu)精(jing)密(mi)測(ce)(ce)試(shi)(shi)技術(shu)(shu)的良好(hao)服務從而(er)促進生(sheng)(sheng)產(chan)能(neng)力的提高(gao).根據先進制造技術(shu)(shu)發展的要求(qiu)以(yi)(yi)及(ji)精(jing)密(mi)測(ce)(ce)試(shi)(shi)技術(shu)(shu)自身的發展規(gui)律,不(bu)(bu)斷拓展著新的測(ce)(ce)量原理和測(ce)(ce)試(shi)(shi)方法,以(yi)(yi)及(ji)測(ce)(ce)試(shi)(shi)信(xin)息處理技術(shu)(shu),就機械學科而(er)言,預(yu)計以(yi)(yi)下幾個方面需(xu)要發展.
1、視覺測試技術
非接(jie)觸測(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)試(shi)(shi)(shi)技(ji)(ji)術(shu)很(hen)多(duo),特別值得一提的(de)是(shi)視(shi)(shi)覺(jue)(jue)測(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)試(shi)(shi)(shi)技(ji)(ji)術(shu).現代(dai)視(shi)(shi)覺(jue)(jue)理論和技(ji)(ji)術(shu)的(de)發(fa)展(zhan),不僅在(zai)(zai)于模(mo)擬人眼能(neng)完(wan)成(cheng)的(de)功能(neng),更(geng)重要(yao)的(de)是(shi)它(ta)能(neng)完(wan)成(cheng)人眼所不能(neng)勝(sheng)任(ren)的(de)工(gong)作,所以視(shi)(shi)覺(jue)(jue)技(ji)(ji)術(shu)作為當今最新技(ji)(ji)術(shu),在(zai)(zai)電子、光學(xue)(xue)和計算機(ji)(ji)等(deng)(deng)技(ji)(ji)術(shu)不斷成(cheng)熟和完(wan)善的(de)基礎(chu)上(shang)(shang)得到(dao)(dao)迅速發(fa)展(zhan).視(shi)(shi)覺(jue)(jue)測(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)試(shi)(shi)(shi)技(ji)(ji)術(shu)是(shi)建立在(zai)(zai)計算機(ji)(ji)視(shi)(shi)覺(jue)(jue)研(yan)(yan)究基礎(chu)上(shang)(shang)的(de)一門新興測(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)試(shi)(shi)(shi)技(ji)(ji)術(shu).與計算機(ji)(ji)視(shi)(shi)覺(jue)(jue)研(yan)(yan)究的(de)視(shi)(shi)覺(jue)(jue)模(mo)式識別、視(shi)(shi)覺(jue)(jue)理解(jie)等(deng)(deng)內容不同,視(shi)(shi)覺(jue)(jue)測(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)試(shi)(shi)(shi)技(ji)(ji)術(shu)重點研(yan)(yan)究物(wu)體的(de)幾何尺寸及物(wu)體的(de)位置測(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)量(liang),如(ru)(ru)轎(jiao)車(che)白車(che)身(shen)三(san)(san)維尺寸的(de)測(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)量(liang)、模(mo)具等(deng)(deng)三(san)(san)維面(mian)形的(de)快速測(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)量(liang)、大(da)型工(gong)件(jian)同軸度(du)測(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)量(liang)、共(gong)面(mian)性測(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)量(liang)等(deng)(deng).它(ta)可(ke)以廣泛(fan)應用于在(zai)(zai)線測(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)量(liang)、逆向工(gong)程(cheng)等(deng)(deng)主動、實(shi)時測(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)量(liang)過程(cheng).視(shi)(shi)覺(jue)(jue)測(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)試(shi)(shi)(shi)技(ji)(ji)術(shu)在(zai)(zai)國(guo)(guo)(guo)(guo)外發(fa)展(zhan)很(hen)快,早在(zai)(zai)20世紀80年代(dai),美(mei)國(guo)(guo)(guo)(guo)國(guo)(guo)(guo)(guo)家標(biao)準局就(jiu)(jiu)預計,檢(jian)測(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)任(ren)務(wu)的(de)90%將由視(shi)(shi)覺(jue)(jue)測(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)試(shi)(shi)(shi)系(xi)統來完(wan)成(cheng).美(mei)國(guo)(guo)(guo)(guo)在(zai)(zai)80年代(dai)就(jiu)(jiu)有(you)100多(duo)家公司(si)躋(ji)身(shen)于視(shi)(shi)覺(jue)(jue)測(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)試(shi)(shi)(shi)系(xi)統的(de)經營市場,可(ke)見(jian)視(shi)(shi)覺(jue)(jue)測(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)試(shi)(shi)(shi)系(xi)統確實(shi)很(hen)有(you)前(qian)途.在(zai)(zai)1999年10月(yue)的(de)北京國(guo)(guo)(guo)(guo)際機(ji)(ji)床博覽會上(shang)(shang)已見(jian)到(dao)(dao)國(guo)(guo)(guo)(guo)外利用視(shi)(shi)覺(jue)(jue)檢(jian)測(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)技(ji)(ji)術(shu)研(yan)(yan)制(zhi)的(de)儀器,如(ru)(ru)流動式光學(xue)(xue)三(san)(san)坐標(biao)測(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)量(liang)機(ji)(ji)、高速高精(jing)度(du)數字化掃描系(xi)統、非接(jie)觸式光學(xue)(xue)三(san)(san)坐標(biao)測(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)量(liang)機(ji)(ji)等(deng)(deng)先進儀器.
2、零廢品生產中的測量控制
在制造(zao)業中(zhong),質(zhi)量(liang)(liang)(liang)保證的(de)(de)理(li)(li)想(xiang)目(mu)標是(shi)實行(xing)生產的(de)(de)零(ling)(ling)廢(fei)品(pin)(pin)(pin)制造(zao).在實現這(zhe)(zhe)個目(mu)標的(de)(de)過程中(zhong),精(jing)(jing)(jing)密(mi)測試(shi)技術的(de)(de)作用(yong)(yong)和(he)重要(yao)意義是(shi)不(bu)言而(er)喻的(de)(de).零(ling)(ling)部件(jian)的(de)(de)加(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)(gong)(gong)質(zhi)量(liang)(liang)(liang)、整(zheng)機(ji)的(de)(de)裝配質(zhi)量(liang)(liang)(liang)都與加(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)(gong)(gong)設(she)(she)(she)備(bei)、測試(shi)設(she)(she)(she)備(bei)以(yi)及(ji)測試(shi)信(xin)(xin)息的(de)(de)分(fen)析處理(li)(li)等有關(guan),因(yin)此實現零(ling)(ling)廢(fei)品(pin)(pin)(pin)生產,以(yi)精(jing)(jing)(jing)密(mi)測試(shi)的(de)(de)角(jiao)度(du)(du)(du)出發,以(yi)下(xia)問題應予考慮：(1)在加(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)(gong)(gong)工(gong)(gong)(gong)(gong)(gong)件(jian)前,事先(xian)檢測機(ji)床(chuang).如(ru)何快速準(zhun)確地(di)對加(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)(gong)(gong)設(she)(she)(she)備(bei)進(jin)行(xing)校驗,獲(huo)得機(ji)床(chuang)的(de)(de)精(jing)(jing)(jing)度(du)(du)(du)狀況,這(zhe)(zhe)對大幅(fu)度(du)(du)(du)地(di)減(jian)少返工(gong)(gong)(gong)(gong)(gong),甚至消除返工(gong)(gong)(gong)(gong)(gong)是(shi)非(fei)常有益(yi)的(de)(de).當然這(zhe)(zhe)是(shi)包(bao)括檢測設(she)(she)(she)備(bei)的(de)(de)研(yan)究(jiu)開發.(2)生產過程中(zhong)對工(gong)(gong)(gong)(gong)(gong)件(jian)進(jin)行(xing)在線測量(liang)(liang)(liang)或(huo)對工(gong)(gong)(gong)(gong)(gong)件(jian)進(jin)行(xing)100%檢測,這(zhe)(zhe)就(jiu)需要(yao)研(yan)究(jiu)適合于動態或(huo)準(zhun)動態的(de)(de)測試(shi)設(she)(she)(she)備(bei),甚至能集成到加(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)(gong)(gong)設(she)(she)(she)備(bei)中(zhong)的(de)(de)特殊測試(shi)設(she)(she)(she)備(bei),做到實時(shi)測試(shi),根(gen)據測試(shi)結果不(bu)斷修改工(gong)(gong)(gong)(gong)(gong)藝參數,對加(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)(gong)(gong)設(she)(she)(she)備(bei)進(jin)行(xing)補(bu)充(chong)調整(zheng)或(huo)反饋控(kong)制.從(cong)(cong)精(jing)(jing)(jing)度(du)(du)(du)理(li)(li)論(lun)方(fang)面(mian)也相應要(yao)研(yan)究(jiu)動態精(jing)(jing)(jing)度(du)(du)(du)理(li)(li)論(lun),包(bao)括動態精(jing)(jing)(jing)度(du)(du)(du)的(de)(de)評定等.(3)研(yan)究(jiu)如(ru)何充(chong)分(fen)利(li)用(yong)(yong)測量(liang)(liang)(liang)信(xin)(xin)息來實現零(ling)(ling)廢(fei)品(pin)(pin)(pin)生產.通過100%在線測量(liang)(liang)(liang)數據的(de)(de)充(chong)分(fen)利(li)用(yong)(yong),從(cong)(cong)中(zhong)分(fen)析加(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)(gong)(gong)和(he)測量(liang)(liang)(liang)過程中(zhong)誤差(cha)分(fen)布的(de)(de)動態特性,同時(shi)根(gen)據加(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)(gong)(gong)誤差(cha)的(de)(de)動態特性和(he)傳感器精(jing)(jing)(jing)度(du)(du)(du)的(de)(de)精(jing)(jing)(jing)度(du)(du)(du)損失(shi)特性,以(yi)及(ji)產品(pin)(pin)(pin)質(zhi)量(liang)(liang)(liang)要(yao)求和(he)公差(cha)規定,給出零(ling)(ling)廢(fei)品(pin)(pin)(pin)制造(zao)的(de)(de)基(ji)本理(li)(li)論(lun)模型.充(chong)分(fen)利(li)用(yong)(yong)人工(gong)(gong)(gong)(gong)(gong)神經網(wang)絡,遺傳算法等現代數學方(fang)法進(jin)行(xing)準(zhun)確的(de)(de)加(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)(gong)(gong)質(zhi)量(liang)(liang)(liang)預測,做到質(zhi)量(liang)(liang)(liang)超前控(kong)制.
3、測量尺寸繼續向著兩個極端發展
所謂(wei)兩個(ge)極端(duan)就(jiu)是指相對(dui)于現(xian)在(zai)測(ce)(ce)(ce)(ce)量(liang)(liang)尺寸(cun)的(de)大(da)(da)尺寸(cun)和小尺寸(cun).通常尺寸(cun)的(de)測(ce)(ce)(ce)(ce)量(liang)(liang)已(yi)被廣為(wei)注意,也開發(fa)了多種(zhong)多樣的(de)測(ce)(ce)(ce)(ce)試(shi)方法.近(jin)年來(lai),由于國民經濟的(de)快(kuai)(kuai)速(su)發(fa)展(zhan)和迫切需要(yao),使得很多方面的(de)生產和工程中測(ce)(ce)(ce)(ce)試(shi)的(de)要(yao)求超過(guo)了我(wo)們所能(neng)測(ce)(ce)(ce)(ce)試(shi)的(de)范(fan)圍,如飛機外形的(de)測(ce)(ce)(ce)(ce)量(liang)(liang)、大(da)(da)型(xing)機械關鍵部件測(ce)(ce)(ce)(ce)量(liang)(liang)、高層建筑電梯導軌的(de)準直測(ce)(ce)(ce)(ce)量(liang)(liang)、油罐車的(de)現(xian)場校(xiao)準等都要(yao)求能(neng)進行(xing)大(da)(da)尺寸(cun)測(ce)(ce)(ce)(ce)量(liang)(liang)；微(wei)電子技術(shu)、生物技術(shu)的(de)快(kuai)(kuai)速(su)發(fa)展(zhan),探索物質微(wei)觀世界的(de)需求,測(ce)(ce)(ce)(ce)量(liang)(liang)精度的(de)不(bu)斷(duan)提高,又要(yao)求進行(xing)微(wei)米、納米測(ce)(ce)(ce)(ce)試(shi).
(1)大尺(chi)(chi)寸的測(ce)(ce)量(liang)方(fang)法(fa)如(ru)工程大地測(ce)(ce)量(liang)方(fang)法(fa)是(shi)指將大地測(ce)(ce)量(liang)的某些原理和方(fang)法(fa)移植和改進(jin)到機(ji)械工程測(ce)(ce)量(liang)中,產生新的測(ce)(ce)量(liang)方(fang)法(fa),還有其它(ta)一(yi)些測(ce)(ce)量(liang)大尺(chi)(chi)寸的方(fang)法(fa),如(ru)激光跟蹤(zong)干涉三維尺(chi)(chi)寸測(ce)(ce)量(liang)系統.
(2)納米測試技術從生產制造的趨勢看,每十年要求容許誤差降低1／3,因此要求測量具有越來越高的精度,并可溯源到國際標準(ISO).當然,納米測量也多種多樣,有光干涉測量儀、量子干涉儀、電容測微儀、X射線干涉儀、頻率跟蹤式法珀標準量具、掃描電子顯微鏡(SEM)、掃描隧道顯微鏡(STM)、原子力顯微鏡(AFM)、分子測量機M3(molecularmeasuringmachine)等(deng).
4、測量方式向多樣化發展
(1)多傳(chuan)(chuan)感器融合技(ji)術在制造現場中(zhong)的(de)應用多傳(chuan)(chuan)感器融合是解(jie)決測(ce)量過程中(zhong)測(ce)量信息(xi)(xi)獲取(qu)的(de)方法(fa),它可(ke)以提高測(ce)量信息(xi)(xi)的(de)準確性.
由于多(duo)傳感器是以(yi)不同(tong)的(de)方法或(huo)從(cong)不同(tong)的(de)角度獲取信(xin)(xin)息(xi)的(de),因此可(ke)以(yi)通過(guo)它們之間的(de)信(xin)(xin)息(xi)融合去偽存(cun)真,提高測量精度.
(2)積木式(shi)、組合式(shi)測量(liang)方(fang)法白車身三(san)維尺(chi)寸測量(liang)系統就屬于這類方(fang)法,也可以說它是(shi)柔性很好的專用坐(zuo)標測量(liang)機,關鍵(jian)在于系統的建立.
(3)便攜(xie)式(shi)測(ce)量(liang)(liang)儀器如便攜(xie)式(shi)光纖干涉測(ce)量(liang)(liang)儀、便攜(xie)式(shi)大(da)量(liang)(liang)程三維測(ce)量(liang)(liang)系統等,往往用于解決(jue)現場大(da)尺寸的測(ce)量(liang)(liang)問(wen)題(ti).
(4)虛(xu)(xu)擬(ni)(ni)儀(yi)器虛(xu)(xu)擬(ni)(ni)儀(yi)器是(shi)(shi)虛(xu)(xu)擬(ni)(ni)現實(shi)技術在精密測(ce)(ce)試(shi)領域(yu)的應用,國(guo)內已有(you)深入的研(yan)究.一種是(shi)(shi)將(jiang)多種數字(zi)化的測(ce)(ce)試(shi)儀(yi)器虛(xu)(xu)擬(ni)(ni)成一臺(tai)以計算機為硬(ying)件支撐的數字(zi)式的智能化測(ce)(ce)試(shi)儀(yi)器；另一種是(shi)(shi)研(yan)究虛(xu)(xu)擬(ni)(ni)制造中的虛(xu)(xu)擬(ni)(ni)測(ce)(ce)量,如虛(xu)(xu)擬(ni)(ni)量塊、虛(xu)(xu)擬(ni)(ni)坐標測(ce)(ce)量機等.
(5)智(zhi)(zhi)能(neng)結(jie)構它屬于結(jie)構檢測與(yu)故(gu)障診(zhen)斷,是融合智(zhi)(zhi)能(neng)技(ji)術(shu)、傳感技(ji)術(shu)、信息技(ji)術(shu)、仿生(sheng)技(ji)術(shu)、材料科學等的(de)一門交叉(cha)學科,使(shi)監(jian)測的(de)概念過渡到(dao)在線(xian)、動態(tai)、主動的(de)實時監(jian)測與(yu)控制.
5、實現各種溯源的要求
(1)自(zi)標定、自(zi)校準高(gao)精(jing)度(du)(du)的(de)測量要(yao)求高(gao)精(jing)度(du)(du)的(de)溯(su)源,很多情況下難以找到滿(man)足精(jing)度(du)(du)要(yao)求的(de)儀器,重要(yao)的(de)原因是(shi)溯(su)源制約著測量精(jing)度(du)(du)的(de)發展,在一些情況下則可利(li)用測量儀器的(de)標定和(he)虛擬測量方法(fa),解決溯(su)源問題.
(2)現場直接標定(ding)越來(lai)越多(duo)(duo)的(de)測量儀(yi)器要求現場直接標定(ding),很多(duo)(duo)還是三維的(de)空(kong)間標定(ding),發展現場標定(ding)技術(shu)和儀(yi)器是完成這些標定(ding)的(de)關(guan)鍵.
(3)納米溯(su)源(yuan)納米測(ce)試的溯(su)源(yuan)也是個(ge)重要的問題.國外已有美國NIST、德國PTB、日(ri)本NRIM研究硅(220)晶(jing)(jing)體的晶(jing)(jing)面間距準(zhun)確尺寸,元素晶(jing)(jing)格尺寸在(zai)恒溫(wen)下(xia)具有很好的穩(wen)定(ding)性(xing),可(ke)以(yi)用來建立(li)納米溯(su)源(yuan)基準(zhun).