机械制造领域测量技术的发展研究

摘要：机械制造在我国经济领域中占有十分重要的地位，因此，我们必须高度重视机械制造专业对测量技术的重大需求，关注测量方面出现的新问题。本文就对当前机械制造专业中测量技术的应用进行了简要总结，并概述了机械制造专业中测量技术的发展方向。

关键词：机械制造；测量技术；发展

中图分类号：TU85文献标识码： A

一、 机械制造中测量技术的主要内容组成

机械制造专业中的测量技术，它主要研究怎样获得和分析几何量，该技术主要包括测量、传感、仪器。机械制造行业中有广泛的目标参数可用于测量。例如，除长度、角度外，形状、距离等都是几何测量学中的测量对象。测量方法不同其包含的目标参数也不同，因此测量同一物体时，根据环境条件的不同人们可采取多种测量方法。机械制造技术的发展方向是由机械制造专业中测量技术的研究方向决定的。测量技术的发展主要由机械生产过程中的工程应用来推动。重要的工程开发技术作为推动测量技术发展的主要因素，一般会决定测量技术的发展方向。

根据被测量对象的特点，测量理论( 主要指误差理论) 可被分为静态测量精度理论和动态测量精度理论。

1、静态测量精度理论

静态测量精度理论的主要特点如下: 误差分为随机误差、系统误差和粗大误差。随机误差，遵循随机分布规律; 系统误差，遵循确定性规律; 粗大误差，既不遵循随机规律也不遵循必然规律。误差的存在还因为测量的不确定性，测量过程中不仅要给出测量值，还要给出测量值的测量不确定度; 可将测量误差分解，针对不同的误差采取不同措施，来尽量减小测量的误差。

2、动态测量精度理论

动态测量精度理论本身难度大，又比静态测量精度理论起步晚，故理论体系十分完善。动态测量精度理论的主要研究有:

2.1 全系统动态测量精度理论。该理论综合考虑动态测量系统内部各组成结构单元的误差和系统内外各干扰因素对测量结果精度的影响，尽可能将传统的对动态测量系统黑箱处理方案白化或灰化，建立各单元的误差传递函数，并根据系统总的传输关系建立动态测量系统总的误差模型，由此得到能反映实际情况的全系统动态测量精度。

2.2 动态测量误差分离与补偿技术。现在国内外的研究重点有两个( 已获得了一些成果) ，一个是复杂测量系统内多因素误差补偿，另一个是动态实时误差补偿的理论与运用问题。

2.3 动态测量精度损失诊断技术。主要依据该技术来对测量仪器和产品精度进行优化设计。

2.4 动态测量误差分解与溯源理论。溯源理论即寻找误差产生的源头，误差分解即通过采取适当的措施控制源头误差，通过这种方法提高所测量信息的精度。不同于现代的动态测量精度理论，静态测量精度理论的测量对象是静态目标，误差源相对较少，主要依据统计理论;而动态测量精度理论的测量对象是动态目标，误差源相对较多，依据多种理论。

二 、测量技术在机械制造专业中的主要应用

近年，随着社会经济的发展和科学技术的突飞猛进，我国机械制造行业中的测量仪器、技术都得到广泛应用，为国民经济的发展贡献了巨大力量。

2.1 机械制造过程中新型石英传感器及其测量技术在复杂力学量中的应用，使得复杂力学量的测量结果更加精准和可靠。如压电生物测力平台、电式三向车削测力仪及压电三向磨削测力仪等压电传感器和测力仪的使用，不仅提高了机械制造的整体水平，还确保了产品质量与生产安全。另外，依据压电石英的转效应，而发明的无定心钻削转矩测力仪和石英单体转矩传感器，使用时其不必对准中心，所以可对机械试件上的任意点钻孔进行测试，并且实际操作十分方便，使用范围也很广泛。

2.2 纳米位移测量技术在机械制造过程中的应用，能够有效地解决高精度、大范围的纳米位移测量和微运动技术问题。，纳米位移测量技术在机械制造行业中已成为最前沿的测量技术，该技术主要利用双频激光合成波长来干涉条纹虚细区分，来实现超精度的位移测量; 并且基于这一原理还实现了大范围( 毫米量程) 的高精度( 纳米级) 的位移测量。纳米位移测量技术的应用，实现了机械制造行业的一次巨大飞跃。

2.3 激光器测量技术在机械制造过程中的应用，使得机械制造行业的精密度大大提高。其中以正交偏振激光器为基础，相继开发研究的很多测量仪器，不但测量的精确度高，而且操作过程也简单方便。例如以正交偏振激光器为基础研究开发的用于位移测量的“激光器纳米测尺”，不管它的量程、线性度还是精度都有了很大程度的提高，现在该位移测量技术正被应用和推广于各大机械制造过程中。

三、测量技术在机械制造专业中的发展

机械制造行业中测量技术及测量仪器均得到快速发展，新的测量技术和仪器的不断出现，使可测量范围大为增加，人类对世界物体的认识因此越来越准确清晰。测量技术在机械制造行业中的发展主要有以下几个方面

3.1 极端制造中对合适测量技术的研究发展

现在如何在纳米技术、大型系统制造和精确制造中找到适合的测量方法已渐渐成为相关专业人员所关注的问题之一，这主要是因为大型机器的制造和使用，迫使人们对测量空间的要求越来越高，对测量参数的范围要求也越来越大。

3.2 从静态到动态测量，从非现场到现场在线测量的发展

现代测量技术与传统测量技术相比有很大不同，该不同体现在产品设计、材料选取、工艺流程等方面，同时也有很大进步。相比产品的数量，现代制造更注重于产品的质量，以及产品带给人们的感官享受。测量技术的目的不仅仅是对机械制造的产品做出评定，更重要的是对制造过程中的设计、材料、工艺等的测量，现代测量技术正向着形成一套智能化的系统发展。

3.3 测量过程从简单的信息获取向多信息融合的发展

现代制造过程中产品生产量大，造成信息量非常大。如何全面有效的搜集各种信息，并且对搜集的信息进行快速高效的处理，从而实现各种信息的完美融合这已经成为一个新的研究发展领域。其他发展：测量工具的品种将进行不断更新，运用光感、电感技术的新型测量仪器( 如内径规、大范围测头、千分量具、游标量具) 会提高被测量产品的功能和性能，能够很大改进测量工具的外形、尺寸、精度，并大大降低能耗等; 各式坐标测量技术的发展，它包括检测用的凸轮、齿轮、旋转体零件和刀具等都将运用新坐标测量技术，并会得到广泛运用和推广; 实验和工作时所用的测量仪器的发展，实验室和工作间所使用的测量仪器均为万能测量仪，随着科学技术的不断发展，万能测量仪的性能将不断提升; 新型精密仲裁测量仪的发展兴起，新型精密仲裁测量仪器包括精密件和标准件测量仪、精密锥形测量仪、内外尺寸测量仪等，它们的计量特性极高，另外，它们所依据的新的物理原理和机械制造原理，使测量仪器的高精准度大为提高。

四、结束语

我国测量技术才处于起步阶段，当前我国国内测量仪器的性能和精准度远低于国际水平。机械科学的发展和制造技术的提高，将对测量仪器和测量技术的发展产生深远影响。新测量问题的不断出现必将推动研究内容的不断更新，因此我们应以发展的眼光、前瞻的思想来看待测量技术在机械制造领域中的研究。致力于需要解决的重大问题，重视基础研究成果，以此为基础，不断探究新的测量原理、技术与方法，并运用在实际操作中。新型的测量技术一定可以为机械制造专业提供更加合理可靠的技术支持。

参考文献

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