計算機輔助設(shè)計在長度計量校準工作中的具體應(yīng)用及前景展望

陳怡星

（常熟市計量測試所，江蘇 常熟 215500）

1 長度計量校準的基本理論

1.1 長度計量校準的概念

長度計量校準是指對被檢驗物品或設(shè)備的質(zhì)量、數(shù)量和其他參數(shù)進行檢查，并確定其準確度及可靠性。在日常生產(chǎn)過程中當使用具有高精度儀器時就需要定期地對儀器所測數(shù)據(jù)進行校準，例如對于一些精密測量工具而言如果沒有及時校準的話則會導致誤差過大。校準就是利用國家標準與行業(yè)標準來規(guī)范各類儀器儀表以及技術(shù)參數(shù)的測量方法，通過這種方式可以保證生產(chǎn)過程中各種指標數(shù)據(jù)準確無誤，并避免人為因素造成誤差等問題發(fā)生。

1.2 長度計量校準的重要性

長度計量校準是保證計量工作質(zhì)量的重要措施之一，只有通過對設(shè)備、儀器進行校準，才能確保在生產(chǎn)過程中能夠正常運行，所以加強數(shù)控技術(shù)管理和檢測力度對于提高其精度有著非常關(guān)鍵的作用。在進行生產(chǎn)作業(yè)時需要對設(shè)備所產(chǎn)生的誤差以及零件質(zhì)量問題等多方面因素作出全面準確的評價，同時還要保證產(chǎn)品能夠?qū)崿F(xiàn)自動控制，如果沒有了可靠、正確的數(shù)據(jù)資料，就無法完成機械加工任務(wù)。

2 計算機輔助設(shè)計技術(shù)分析

計算機輔助設(shè)計主要是指通過計算機設(shè)備以及圖形輸出軟件或是設(shè)備輔助進行工作。其主要通過統(tǒng)稱為CAD的機械制圖軟件開展工作。在機械設(shè)計領(lǐng)域中，計算機可以在制圖時為設(shè)計人員提供各種便利，如自動計算數(shù)值、實現(xiàn)可視化數(shù)值輸出、圖形自動生成等。機械制圖過程中為了確定最優(yōu)設(shè)計方案，通常要進行大量繁瑣復雜的設(shè)計，從而進行最優(yōu)方案的制定。而對于方案擬定時所涉及到的各種其他信息或是備忘等，都能夠通過計算機的存儲功能進行簡單的存取，而且可以在需要時進行迅速查找。通常而言，機械設(shè)計是由草稿開始設(shè)計的，而計算機在草稿生成方面是十分智能化的，可以輕松利用計算機完成草稿的自動化生成以及數(shù)據(jù)計算與加工等操作。

計算機輔助設(shè)計最開始起源于大規(guī)模集成電路微處理器的問世，從而建立可供工業(yè)生產(chǎn)的工程工作站。同時CAD制圖開始得到人們的青睞。在這之后，CAD技術(shù)逐漸走向產(chǎn)業(yè)化、自動化。為工業(yè)生產(chǎn)進行鋪底的許多智能化圖形功能也應(yīng)運而生，這些面向工業(yè)生產(chǎn)的計算機輔助設(shè)計技術(shù)使得CAD慢慢在工業(yè)設(shè)計過程中開始普及，其系統(tǒng)構(gòu)造也變得越來越豐富多樣，并開發(fā)出計算機集成制造技術(shù)以完善工業(yè)制圖產(chǎn)業(yè)鏈。而眾多新興處理技術(shù)也開始與CAD進行結(jié)合，這很大程度上促進了工程制圖技術(shù)的性能提升。而且許多專業(yè)人士也開展了相關(guān)領(lǐng)域的研究，從而促進了智能CAD技術(shù)的出現(xiàn)，這使得計算機輔助設(shè)計技術(shù)得到了前所未有的迅速發(fā)展與進步。

3 計算機輔助設(shè)計在長度計量校準工作中的重要性

3.1 轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)生產(chǎn)工作方法

計算機輔助設(shè)計的運用為該行業(yè)提供極大的便利，最為顯著的是轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)生產(chǎn)工作方法，以往的長度計量校準工作方法存在局限性，在測量中容易受到多個外界因素帶來的影響，導致誤差加大，也降低計量結(jié)果的精確性。而通過運用計算機輔助設(shè)計能夠使生產(chǎn)方法發(fā)生變化，采用新的長度計量校準方法的優(yōu)點是使用有關(guān)的器具來測量有關(guān)數(shù)據(jù)，導致有關(guān)計量數(shù)據(jù)具有更強的實時性。保存時間越長，不會由于時間久了而使得數(shù)據(jù)出現(xiàn)誤差和丟失。同時，若數(shù)據(jù)存在問題，能夠迅速找到數(shù)據(jù)的源頭，能夠立刻加強工作便捷性和緩解工作壓力。并且能夠降低因為人力計算而導致的誤差，讓長度計量校準結(jié)果相當嚴謹和精確，大大提高工作效率。

3.2 提高計量結(jié)果的精確性

計量工作第一個因素也是最關(guān)鍵的因素，即信息準確，這樣才可以為確保后續(xù)工作穩(wěn)定開展奠定良好的基礎(chǔ)。從某個程度來看，沒有準確性的計量工作難以高效進行。計算機輔助設(shè)計能夠使計量結(jié)果更加準確，降低外界因素造成的干擾，盡可能將誤差控制在最小化。此外，如果測量結(jié)果出現(xiàn)，也能夠運用有關(guān)的程序來多次驗證，可以快速找到且有效處理錯誤的信息，由此使計量信息更加精確。

4 長度計量校準工作的具體影響要素

首先是人為操作因素。人為操作因素主要體現(xiàn)在記錄檢定數(shù)據(jù)、操作檢定儀器設(shè)備、保存與處理檢定樣本等環(huán)節(jié)，由此可見，人為實施檢定操作的整個過程都會導致檢定數(shù)據(jù)產(chǎn)生顯著的變化影響。檢定業(yè)務(wù)人員如果沒有按照規(guī)范化的基本實施思路來處理檢定樣本，那么長度計量校準樣本就會存在比較明顯的損壞風險，導致檢定工作無法順利完成。某些長度計量校準人員不具備最基本的檢定操作資質(zhì)，因此頻繁表現(xiàn)為不規(guī)范的檢定操作方法，甚至造成了檢定儀器損壞等嚴重事故。

其次是設(shè)備儀器因素。在目前的情況下，長度計量校準的設(shè)備儀器裝置已經(jīng)得到了全面的完善更新。但是實際上，目前現(xiàn)有的長度計量校準設(shè)備普遍表現(xiàn)為規(guī)模體積較大以及結(jié)構(gòu)精密的特性，這決定了技術(shù)人員必須要妥善保存長度計量校準的儀器裝置設(shè)備。長度計量校準儀器如果沒有得到必要的校準操作處理，則會造成檢定數(shù)據(jù)的失真現(xiàn)象。相比于傳統(tǒng)類型的長度計量校準裝置儀器而言，具有自動化與智能化特征的長度計量校準儀器更加有益于保障檢測結(jié)果準確，同時還能促進檢定業(yè)務(wù)的成本資源節(jié)約。

第三是檢定方法因素。長度計量校準的實踐操作技術(shù)方法將會產(chǎn)生不可忽視的檢定工作影響，長度計量校準人員應(yīng)當全面關(guān)注于現(xiàn)有的檢定業(yè)務(wù)實施手段創(chuàng)新。長度計量校準工作本身具備較為顯著的專業(yè)化與綜合性特征，長度計量校準的實踐操作方法應(yīng)當?shù)玫胶侠砜茖W的選擇。檢定業(yè)務(wù)人員需要結(jié)合待測樣本的成分元素特征，按照現(xiàn)有的檢定實施規(guī)范來進行檢定業(yè)務(wù)手段的合理搭配選擇。檢定技術(shù)人員對于多種不同的長度計量校準方法應(yīng)當予以必要的結(jié)合使用，旨在促進檢定操作效率的優(yōu)化提高。

5 計算機輔助設(shè)計在長度計量校準工作中的具體應(yīng)用

5.1 數(shù)據(jù)庫技術(shù)

現(xiàn)階段，計量的長度檢定和校準將轉(zhuǎn)向自動化和智能化。大容量數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)下的多功能模塊可以創(chuàng)建一個良好的自動化管理系統(tǒng)，包括主機、信息模塊、維護管理模塊和數(shù)據(jù)處理模塊。作為基本模塊，主控制單元涵蓋系統(tǒng)中的各種功能。現(xiàn)有的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)也可以根據(jù)專業(yè)用戶的菜單進行擴展。若無法編輯模塊中的初始信息，必須使用其他方法對信息進行有效分類，并將維護過程結(jié)合起來，以執(zhí)行查詢、拷貝和更改。在語言支持下完成系統(tǒng)操作后，它能夠全面處理設(shè)備驗證信息，為不同用戶提供不同的權(quán)限，并對數(shù)據(jù)庫進行有效的日常管理。

5.2 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)已成為現(xiàn)代檢定長度計量校準的重要工具，可實現(xiàn)更好的控制和管理，并降低管理成本。現(xiàn)代管理方式已成為技術(shù)重心。聯(lián)網(wǎng)的核心是創(chuàng)建一個計算機技術(shù)計量管理系統(tǒng)平臺，使不同用戶能夠進行數(shù)據(jù)共享內(nèi)容研究，同時確保集成計算以確保工作質(zhì)量。因此，在長度計量校準和校準管理方面，集中存儲各機構(gòu)的分布式信息，然后由決策管理部門動態(tài)控制。操作層面可以靈活地對各種類型的信息和數(shù)據(jù)作出反應(yīng)，包括收集和分析系統(tǒng)要求。

5.3 虛擬器技術(shù)應(yīng)用

隨著計算機輔助設(shè)計技術(shù)的迅速發(fā)展，數(shù)字信號處理技術(shù)和圖像處理技術(shù)等智能檢測方法也發(fā)生了質(zhì)的變化。在此背景下，虛擬設(shè)備技術(shù)也應(yīng)運而生。近年來，主要在電子計量框架內(nèi)開發(fā)了有關(guān)長度計量校準技術(shù)，使傳統(tǒng)設(shè)備的物理結(jié)構(gòu)現(xiàn)代化提高了效率和實用性，并成為現(xiàn)有計量設(shè)備的一個重要組成部分。它根據(jù)虛擬儀器的使用過程將技術(shù)手段納入測試分析過程，并使用更強大的計算機工具在計算機屏幕上生成類似于傳統(tǒng)儀器的圖像。用戶可以在操作設(shè)備的幫助下使用虛擬按鈕，根據(jù)需要調(diào)整儀器設(shè)備的各種功能，使用屏幕實時輸入系統(tǒng)運行狀態(tài)，顯示最終測試和分析結(jié)果。

6 計算機輔助設(shè)計在長度計量校準工作中的前景展望

6.1 注重長度計量校準工作真實性

在進行長度計量校準工作時，對于長度計量校準環(huán)節(jié)，應(yīng)提升計量數(shù)據(jù)信息的準確性以及實用性。長度計量校準中采用網(wǎng)絡(luò)計算機輔助設(shè)計、通信技術(shù)，可以更好地進行通信連接，處于不同信號網(wǎng)絡(luò)環(huán)境都能夠很好地開展長度計量校準作業(yè)活動，并提高長度計量校準整體工作質(zhì)量。因此，工作人員在實際開展長度計量校準工作時，核心技術(shù)為數(shù)字化采集技術(shù)，通過將其進行合理應(yīng)用，通過傳感器和采集器有序進行接入工作，可以對數(shù)據(jù)信號進行很好的傳輸。長度計量校準過程中，可以獲取可靠的數(shù)據(jù)信息，工作人員應(yīng)嚴格遵循制定的相關(guān)流程，有序開展相關(guān)操作活動，及時調(diào)整傳輸信號。計算機軟件的合理應(yīng)用，有利于確保信息處理工作更具效用性，準確執(zhí)行長度計量校準工作。因此，計算檢測校準工作中，計算機輔助設(shè)計技術(shù)的應(yīng)用，可以起到很好的保護作用，并充分發(fā)揮出計算機輔助設(shè)計技術(shù)的實踐應(yīng)用價值。

6.2 長度計量校準的質(zhì)量評價

目前我國進行檢驗時主要采用兩種方式：一是利用計算機技術(shù)來實現(xiàn)自動檢測；二是通過現(xiàn)場總線將數(shù)據(jù)傳送到數(shù)控裝置或者M-D型專用儀表或工作站的自動控制單元中去。長度計量校準過程中，由于各方面因素的影響，在進行檢定時存在一些不規(guī)范操作現(xiàn)象。例如：校準定尺上、下弦法和變分原理機平差后的標距誤差大，計量值不準確或標準偏差過大等問題，都會導致測量結(jié)果產(chǎn)生較大差異甚至錯誤情況出現(xiàn)，因此需要重視長度計量校準機構(gòu)的質(zhì)量評價。對儀器儀表盤點完成后要及時地進行抽樣檢測并做好記錄以便后期維修；同時還要根據(jù)實際情況選擇合適型號規(guī)格適用于不同工況的測量設(shè)備及工具；再者計量裝置生產(chǎn)廠家應(yīng)定期組織相關(guān)技術(shù)人員、維護人員開展質(zhì)量安全教育培訓。

6.3 合理運用數(shù)據(jù)庫技術(shù)管理模式

對于計算機輔助設(shè)計技術(shù)來說，具備了強大的數(shù)據(jù)處理、讀取和存儲功能，可以有效保障長度計量校準整體工作質(zhì)量和效率，更好地完成加工大量數(shù)據(jù)的工作。傳統(tǒng)資料保存以及數(shù)據(jù)處理，一般為人工操作模式，工作效率低，同時加大了工作失誤率，不利于有序開展長度計量校準工作。計算機輔助設(shè)計技術(shù)應(yīng)用以后，可以實際滿足現(xiàn)代化管理工作相關(guān)要求，長度計量校準中獲取全部數(shù)據(jù)并傳至計算機上，計算機數(shù)據(jù)庫技術(shù)可以開展數(shù)據(jù)備份存儲操作。如果數(shù)據(jù)讀取，應(yīng)打開存儲位置的文件，根據(jù)存儲文件的實際和大小等相關(guān)數(shù)據(jù)開展準確的查詢工作。完成數(shù)據(jù)輸入以及存儲以后，通過對數(shù)據(jù)庫技術(shù)的合理應(yīng)用，可以確保長度計量校準工作更具快捷性，并有效保障數(shù)據(jù)信息準確性。

6.4 合理應(yīng)用虛擬儀器技術(shù)管理模式

計算機輔助設(shè)計技術(shù)中虛擬儀器技術(shù)作為創(chuàng)新發(fā)展的成果，計算檢測中對虛擬儀器技術(shù)進行合理應(yīng)用，可以給數(shù)據(jù)測量以及數(shù)據(jù)測試帶來很多的便利條件。應(yīng)用虛擬儀器主要作用為：給工作人員提供工具支持，有效分析和展示數(shù)據(jù)測量之后的數(shù)據(jù)信息，并可以有序開展數(shù)據(jù)校準工作。因此，通過采用虛擬儀器技術(shù)，能夠?qū)⒆詣由杉夹g(shù)報表，充分發(fā)揮出很高的應(yīng)用價值。

長度計量校準是檢驗計量的重要手段，它在提高生產(chǎn)質(zhì)量和維護資產(chǎn)安全方面起著關(guān)鍵作用，同時也提供了一個良好發(fā)展平臺，因此加強長度計量校準工作中存在問題的研究、分析就顯得十分必要。目前我國企業(yè)管理水平較低、質(zhì)量控制體系不健全以及缺乏規(guī)范化標準等問題，嚴重制約了行業(yè)發(fā)展，為了提高數(shù)據(jù)及信息的準確性和可靠性就需要加強計量器具與技術(shù)檢測力度并嚴格執(zhí)行相關(guān)標準要求，同時要建立完善合理有效的監(jiān)督機制來對其生產(chǎn)過程中存在的各種異常情況及時發(fā)現(xiàn)。

7 結(jié)束語

綜上所述，長度計量校準工作中合理應(yīng)用計算機輔助設(shè)計技術(shù)，能夠有效保障長度計量校準工作質(zhì)量，可以保障在數(shù)據(jù)信息獲取過程中呈現(xiàn)出可靠性、安全性和準確性的優(yōu)勢。長度計量校準過程中，工作人員應(yīng)充分意識到通過對計算機輔助設(shè)計技術(shù)的科學運用，作為我國開展長度計量校準工作的必然發(fā)展趨勢。深入研究和分析計算機輔助設(shè)計技術(shù)，注重監(jiān)督以及管理長度計量校準工作，發(fā)揮信息化優(yōu)勢，不僅確保整體工作質(zhì)量，并有利于促進企業(yè)的長期穩(wěn)定發(fā)展。