機械制造領域測量技術的發(fā)展研究

摘要：在經(jīng)濟全球化發(fā)展背景下，我國還應通過提高機械制造技術發(fā)展水平增強國家整體實力。而想要達成這一目標，應進一步促進測量技術的發(fā)展。基于這種認識，文章對機械制造領域測量技術的應用問題展開了分析，并對技術的發(fā)展現(xiàn)狀和前景展開了研究，以期為關注這一話題的相關人員提供參考。

關鍵詞：機械制造領域；測量技術；加工質量；測量數(shù)據(jù)；測量標準 文獻標識碼：A

中圖分類號：TH16 文章編號：1009-2374（2017）01-0070-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.01.035

較好地應用測量技術將能使機械制造過程中產(chǎn)生的誤差得到有效降低，所以能夠為機械制造加工質量提供保障。而推動測量技術的發(fā)展則能有效推動機械制造技術的發(fā)展，因此相關人員還應加強機械制造領域測量技術的發(fā)展研究，以便通過發(fā)展測量技術進一步促進機械制造行業(yè)的發(fā)展。

1 機械制造領域測量技術的應用

1.1 測量技術

測量技術是一種機械加工技術人員必須掌握的技術，同時也是機械制造領域的核心技術，包含傳感、儀器和測量等內容，可以利用儀器將被測量物體轉換為人們可識別的信號。在機械制造領域，只有正確應用測量技術才能使機械加工的高精密度要求得到滿足，從而達成改善人類生存環(huán)境的目的。目前，機械制造領域使用的測量技術主要可以劃分為兩類，即與加工生產(chǎn)零部件有關的測量技術和與制造系統(tǒng)有關的測量技術。現(xiàn)代化測量技術有較多的方式方法，并且有較高要求。在測量的過程中，將涉及較多的數(shù)學知識和原理，并且需要完成各種形狀、角度和長度的對象的測量，因此還需要掌握運用現(xiàn)代化測量技術實現(xiàn)高精密測量的方法。

1.2 技術的應用

在機械制造領域，目前得到應用的測量技術主要包含基礎測量技術、高端測量技術和極限測量技術這三類。使用基礎測量技術可以為機械基礎的制造提供技術支持。該技術的應用雖然無法為機械加工人員提供精確的控制手段，但是卻能利用普通測量工具和手段加強對機械制造過程的監(jiān)控，從而使機械加工質量得到有效提高。所以在機械制造的多個領域，基礎測量技術都得到了應用。高端測量技術包含納米位移技術、激光測量技術和在線視頻測量技術等。應用納米位移技術，能夠使微運動、大范圍和高精度的問題得到順利解決。應用激光測量技術可以利用激光偏振器完成高精度測量，以滿足機械加工制造要求。使用在線視頻測量技術，能夠實現(xiàn)機械設備的在線在機測量，所以能夠在確保測量精確度的同時，有效提高機械加工效率。此外，在精密機械加工制造中，常常會使用極小或極大的納米級元件。想要加強對該類元件的使用控制，還要使用極限測量技術對元件幾何輪廓及相關量進行準確測量計算，進而使機械加工質量得到保證。

2 機械制造領域測量技術的發(fā)展研究

2.1 技術發(fā)展現(xiàn)狀

就現(xiàn)階段而言，機械制造領域在測量技術研究上主要運用了兩大重要測量理論。而這兩大理論是根據(jù)測量對象實際特點劃分的，分別被稱之為動態(tài)測量理論和靜態(tài)測量理論。在靜態(tài)測量精度理論研究方面，國內外學者對該理論在實際應用上突出的特點進行了總結分析，從而使該理論得到了不斷創(chuàng)新和完善。首先，從特點上來看，該理論在實際應用中將產(chǎn)生能夠補償?shù)南到y(tǒng)誤差，但誤差在補償過程中也將產(chǎn)生誤差；其次，該理論具有隨機誤差和粗大誤差，前者可以利用統(tǒng)計分析原理進行分析，后者具有一定偶然性，將帶來一定的安全風險，所以應得到嚴謹對待；最后，該原理的應用還將產(chǎn)生測量不確定度，需要在對相應測量值進行明確的基礎上，對測量值的不確定度展開評價。而通過對測量不確定度的分布范圍展開客觀評價，則能得到具有一定可參考性的結構。相較于靜態(tài)測量精度理論，動態(tài)測量精度理論的研究起步時間較晚。經(jīng)過多年研究，該理論雖然得到了完善和創(chuàng)新，但是仍然存在較多問題。而該種理論本身較為復雜，并且難以理解，所以有較高的誤差分離和補償難度，因此其應用受到了限制。為解決這一問題，國外相關學者則提出了多測頭法、反向法和互比法等一系列方法。而在相關測量理論得到不斷完善的基礎上，與測量技術有關的科學儀器設備也得到了不斷完善和創(chuàng)新，從而使測量技術得到了廣泛應用。

2.2 技術發(fā)展問題

近年來，隨著測量理論、機械制造和測量技術的緊密結合，機械制造領域也通過應用測量技術獲得了較多的研究成果，從而使新的測量技術和設備得以不斷出現(xiàn)，進而使該領域測量技術在空間尺寸測量、大型精密儀器設備研究和壓電石英傳感器研究等方面取得了一定的發(fā)展。但與此同時，我國機械制造領域的測量技術發(fā)展仍然存在較多問題，仍然無法與一些西方先進國家相比較。

2.2.1 創(chuàng)新性差。就實際情況而言，我國機械制造領域應用的測量技術、儀器設備和測量理論大多來自于西方先進國家的理論，很少有自己原創(chuàng)的理論技術，以至于使機械制造領域的測量技術的研究發(fā)展受到了限制。所以國內機械制造企業(yè)的測量技術研發(fā)能力普遍不強，無法實現(xiàn)技術上的突破創(chuàng)新。這一問題的產(chǎn)生，與國內機械制造行業(yè)對測量技術的重視程度不高有關，以至于在測量技術研究上缺乏研究力度，僅僅追求實現(xiàn)數(shù)量上的突破，并未真正實現(xiàn)質量上的改進和提高。

2.2.2 可靠性差。就國內機械制造領域使用的測量儀器設備來看，多數(shù)設備本身精度不高，以至于給機械制造加工精度帶來了不良影響。相較于西方先進國家，國內測量儀器精度往往要低1～2個數(shù)量級，所以我國在精密度較高的機械產(chǎn)品生產(chǎn)上一直較為落后，無法實現(xiàn)一些機械加工關鍵技術，因此也導致了機械制造業(yè)的發(fā)展受到了限制。

2.2.3 應用性能差。從測量儀器設備的應用性能上來看，國內機械制造領域使用的測量設備往往比較落后，只能在簡單的計算和測量中得到應用，無法實現(xiàn)數(shù)據(jù)分析、處理，并且也難以排除外部環(huán)境對測量過程的干擾。由于這些設備普遍具有智能化程度較低的問題，所以通常無法用于開展高端測量工作。然而國外已經(jīng)開始應用一些智能化程度較高的測量設備，可以進行各種外部干擾的排除，并適應各種環(huán)境，因此能夠為機械加工制造提供真實、準確的測量數(shù)據(jù)。

2.3 技術發(fā)展前景

目前，在機械制造領域，測量技術作用的發(fā)揮變得更加充分，并且開始向著在線測量方向發(fā)展，以滿足機械制造加工需求。同時機械制造領域的測量技術開始向著數(shù)字化的方向發(fā)展，以滿足市場和科學技術發(fā)展需要。為推動機械制造行業(yè)發(fā)展，國外Kelch和Zoller等公司推出了自動化CCD數(shù)字化測量技術。而在齒輪道具及有關零件檢測方面，Klingelnberg公司推出了一種齒輪測量技術，擁有較高精準度，能夠檢測這些零件是否滿足有關標準。在閉環(huán)制造系統(tǒng)研究方面，測量技術與設備的融合能夠為零廢品制造提供技術支持。在機械設備齒輪零件加工上，利用日本大阪精機能夠完成閉環(huán)剃齒刀磨齒系統(tǒng)的構建，從而為機械制造加工精度提供更多保障。此外，在設備自動化測量方面，由Walter公司推出的萬能測量儀設備則具有一定的先進性。

伴隨著新原理和新測量技術的出現(xiàn)，同時伴隨著數(shù)字化測量技術的應用，我國測量技術在機械制造方面也獲得了良好的發(fā)展前景。在先進制造方面，天津大學葉聲華等院士研發(fā)出了空間尺寸測量及現(xiàn)場校準方法。利用該方法能夠在較大范圍內實現(xiàn)精密的現(xiàn)場校準，不僅能夠使測量誤差得到減少，還能使測量速度得到有效提高。在激光測量技術研究領域，清華大學張書練等人研究發(fā)現(xiàn)了雙折射雙頻激光器腔調諧的三偏振特性，并利用該原理完成了激光器納米側尺的研發(fā)，而該設備具有極高的測量精度。

2.3.1 毫米級測量技術研究。就現(xiàn)階段而言，受新測量技術的影響，人們開始關注毫米級元件的測量問題。在這一背景下，特殊機械制造測量儀器得到了開發(fā)。而為與新型特殊儀器相適應，毫米級測量技術也得到了研究發(fā)展，以滿足毫米級元件的測量需求。

2.3.2 新型傳感測量技術研究。在科學技術取得不斷發(fā)展的同時，新的物理原理也得以不斷出現(xiàn)，從而為測量技術的創(chuàng)新提供了動力。在復雜力學物理量研究方面，新型壓電石英傳感器及有關測量技術就得到了開發(fā)，從而使高能化爆材料的切削加工難題得到了解決。所以在新的傳感原理得以出現(xiàn)的同時，人們也將開始探索如何運用新的傳感原理提高測量技術精度的方法，以實現(xiàn)測量技術的不斷完善和更新。因此在機械制造領域，新型傳感測量技術的研究將成為未來的重要研究

方向。

2.3.3 基本測量理論的研究。在機械領域的測量技術得到不斷發(fā)展的基礎上，人們也必將通過追本溯源加強基礎測量問題的研究，以便從根本上完善測量理論和提高測量基標準。而在基礎測量理論得到完善的基礎上，高端測量技術試驗也將得到進一步完善，所以能夠為高端測量技術的應用發(fā)展打下堅實的基礎。目前，動態(tài)測量誤差溯源理論、動態(tài)測量系統(tǒng)精度損失技術和空間尺寸測量校準方法等內容的研究已經(jīng)引起了人們的重視。而在這些技術得到創(chuàng)新發(fā)展的同時，機械制造技術也必將取得新的發(fā)展。

3 結語

通過研究可以發(fā)現(xiàn)，測量技術是機械制造的重要組成部分。伴隨著機械制造行業(yè)技術的發(fā)展，測量技術也將得到進一步發(fā)展。而我國在對機械制造領域的測量技術展開研究時，還應在研究國際先進測量技術的基礎上實現(xiàn)創(chuàng)新發(fā)展，以便完成更加先進的測量技術的研發(fā)。

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作者簡介：李龍泉（1978-），男，天津人，天津中德應用技術大學講師，研究方向：機械設計及其制造與測量。

（責任編輯：蔣建華）