精密儀器的發展綜述

劉帥男 許傳斌 張起琳

【摘 ? 要】 ?本文根據精密儀器各個階段的特點及應用領域，對國內精密儀器發展的現狀進行研究。基于簡單的投影儀階段到高精度二維影像測量儀階段與高端三坐標測量機階段，并且使用“CAD/CAM/CAT技術”。使其測量單元微小型化、智能化。

【關鍵詞】 精密儀器;CAD/CAM/CAT技術;精密機械制造

Review of the development of precision instrument

Ling zhenbao Liu shuainan Xu chuanbin Zhang qilin

（College of insrumentation and Electrical Engineering， Jilin University，Changchun 130022，China）

Abstract： in this paper，according to the characteristics and application fields of each stage of precision instruments， research overall development trend for the development of precision instrument. High precision two-dimensional image measuring instrument and high-end three coordinate measuring machine based on the simple stage projector stage，and the use of "CAD/CAM/CAT" design，The measuring unit miniaturization and intelligent measurement 。

Keywords：precision instrument;CAD/CAM/CAT technology; precision machinery manufacturing

精密儀器主要研究現代精密儀器及智能、微小型機電系統。現代科學儀器及設備是機、電、光、計算機、材料科學、物理、化學、生物學等先進技術的高度綜合，它即是知識創新和技術創新的前提，也是創新研究的主體內容之一。

一、精密儀器的發展過程

精密儀器的發展經歷了三個階段，分別是簡單的投影儀階段，高精度二維影像測量儀階段與高端三坐標測量機階段。

簡單的投影儀：為了適應市場的發展需求，為現代工業的發展提供檢測的依據，20世紀90年代，精密檢測儀器正式進入了我們中國的國內市場，成為一個新興的以檢測為主的產業。其主要的性能指標包括光輸出、水平掃描頻率（行頻）、垂直掃描頻率（場頻）、視頻帶寬、分辨率、CRT管的聚焦性能、會聚。是一種早期的光學儀器。

高精度二維影像測量儀：隨著社會的不斷發展，簡單的投影儀已經無法滿足市場和行業的需求，在這種情況下，二次元影像測量儀就成為了行業發展的必然產品。影像測量儀是一種由高解析度CCD彩色攝像器、連續變倍物鏡、彩色顯示器、視頻十字線發生器、精密光學尺、多功能數據處理器、2D數據測量軟件與高精密工作臺結構組成的高精度光學影像測量儀器。采用彩色CCD攝像機;由二坐標工作臺、光柵尺與數據箱組成數字測量及數據處理系統;該儀器具有多種數據處理、顯示、輸入、輸出功能;與電腦連接后，采用專門測量軟件可對測量圖形進行處理。如圖為高精度二維影像測量儀機械結構圖。

高精度二維影像測量儀機械結構圖

高端三坐標測量機：進入21世紀，更多的產品需要提供三維檢測，才能更好的為現代社會的發展提供服務，過意國內的精密檢測企業就在二次元影像儀的基礎上研發生產了三坐標測量機，從而實現更高端的產品的三維檢測任務。如下表為高端三坐標測量機測量結果與傳統測量技術對比值。

表 三坐標測量機與傳統測量技術對比效率

二、精密儀器發展趨勢及展望

隨著現代制造業的發展，測量儀器技術面臨著新的技術要求和發展動向。由傳統微米、亞微米精度向著納米量級精度方向發展;測量方式也由原接觸式測量向非接觸式測量過渡：此外，信息技術與測量技術的集成，即CAD/CAM/CAT的技術應用也將是未來精密測量技術發展的方向。由此將精密儀器帶入另一個發展階段。

目前，二次元影像儀和三坐標測量機通過軟件技術、機器視覺技術以及電子技術的高度融合，形成一整套綜合檢測設備，已廣泛運用于各行業中，它能同時測量多種參數。今后精密儀器的發展，會跟隨著現在社會發展需要而不斷的發展，并與不斷產生的新的信息技術和其它科學技術綜合起來的新的精密儀器。

本文針對精密儀器的發展研究，從簡單的投影儀到三坐標測量機的發展過程，提出了對位未來精密儀器的發展展望。以計算機為代表的控制系統和測量機測頭的發展也是一個重要的發展方向。另外譬如DMIS的軟件技術的革新，也是對精密儀器優化的重要步驟。

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