現(xiàn)代精密測(cè)量技術(shù)的狀況及發(fā)展前景

1、現(xiàn)代精密測(cè)量技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)摘要：本文主要概述了國(guó)內(nèi)外現(xiàn)代精密測(cè)量技術(shù)的現(xiàn)狀和特征。并指出了現(xiàn)代精 密測(cè)量技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)將是精密化、高速化、自動(dòng)化、智慧化、集成化、經(jīng)濟(jì) 化、非接觸化和多功能化。關(guān)鍵詞：現(xiàn)代精密測(cè)量技術(shù) 現(xiàn)狀 發(fā)展趨勢(shì)modern precise measurement technique status anddevelopment trendsabstract: this paper outlines the domestic and international statues of modern precise measurement technique and fea

2、tures. and pointed out the main trends of precise measurement technique are precision, high-speed, automated, integrated, intelligent, economies, non-contact and multi-functionalkeywords: modern precise measurement technique statues trends1引言在科學(xué)技術(shù)高度發(fā)展的今天，現(xiàn)代精密測(cè)量技術(shù)對(duì)一個(gè)國(guó)家的發(fā)展起著十分 重要的作用。如果沒(méi)有先進(jìn)的測(cè)量技術(shù)與測(cè)量手段，就

3、很難設(shè)計(jì)和制造出綜合性 能和單和性能均優(yōu)良的產(chǎn)品，更談不發(fā)展現(xiàn)代高新尖端技術(shù)，因此批界各個(gè)工業(yè) 發(fā)達(dá)國(guó)家都很重視和發(fā)展現(xiàn)代精密測(cè)量技術(shù)。現(xiàn)代精密測(cè)量技術(shù)是一門(mén)集光學(xué)、電子、傳感器、圖像、制造及計(jì)算機(jī)技 術(shù)為一體的綜合性交叉學(xué)科，涉及廣泛的學(xué)科領(lǐng)域，它的發(fā)展需要眾多相關(guān)學(xué)科 的支持。在現(xiàn)代工業(yè)制造技術(shù)和科淫研究屮，測(cè)量?jī)x器具冇精密化、集成化、智 慧化的發(fā)展趨勢(shì)。三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)（cmm）是適應(yīng)上述發(fā)展趨勢(shì)的典型代表，它幾 乎可以對(duì)生產(chǎn)小的所有三維復(fù)雜零件尺寸、形狀和相互位置進(jìn)行高準(zhǔn)確度測(cè)量。 發(fā)展高速坐標(biāo)測(cè)量機(jī)是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的要求。同吋，作為下世紀(jì)的重點(diǎn)發(fā)展口標(biāo)， 齊國(guó)在微/納米測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域開(kāi)展了廣

4、泛的應(yīng)用研究。2國(guó)內(nèi)外現(xiàn)代測(cè)量技術(shù)的現(xiàn)狀2.1坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的最新發(fā)展三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)作為幾何尺寸數(shù)字化檢測(cè)設(shè)備在機(jī)械制造領(lǐng)域得到推廣使用, 技術(shù)應(yīng)用于自己的產(chǎn)品以滿(mǎn)足生產(chǎn)實(shí)際的需要。2.1.1誤差自補(bǔ)償技術(shù)徳國(guó)carlzeiss公司最近開(kāi)發(fā)的cnc小型坐標(biāo)測(cè)量機(jī)采用熱不靈敏陶瓷技術(shù)，使坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的測(cè)量精度在17. 825.6°c范圍不受溫度變化的影響。國(guó)內(nèi) 自行開(kāi)發(fā)的數(shù)控測(cè)量機(jī)軟件系統(tǒng)pmts包括多項(xiàng)系統(tǒng)誤差補(bǔ)償、系統(tǒng)參數(shù)識(shí)別和優(yōu)化技。圖2. 1. 1cnc小型坐標(biāo)測(cè)量機(jī)2.1.2豐富的軟件技術(shù)carlzeiss公司開(kāi)發(fā)的坐標(biāo)測(cè)量機(jī)軟件strata-ux,其測(cè)量數(shù)據(jù)可以從cmm直接 傳送到

5、隨機(jī)配備的統(tǒng)計(jì)軟件中去，對(duì)測(cè)量系統(tǒng)給出的檢驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)分析與管 理，根據(jù)要求對(duì)其進(jìn)行評(píng)估。依據(jù)此數(shù)據(jù)庫(kù)，可口動(dòng)生成齊種統(tǒng)計(jì)報(bào)表，包括 x-bar&r及x.bar&s圖表、頻率直方圖、運(yùn)行圖、目標(biāo)圖等。美國(guó)公司的camel eon 測(cè)量系統(tǒng)所齟支持軟件可提供包描齒輪、板材、凸輪及凸輪軸共計(jì)50多個(gè)測(cè)量 模塊。日木mistutor公司研制開(kāi)發(fā)了一種圖形顯示及繪圖程序，用于輔助操作 者進(jìn)行實(shí)際值與要求測(cè)量值之間的比較，具有多種輸出方式。外祁roi夕卜部耳am i通畤接口1輸入接口丨接口丨輸出1n按鍵1測(cè)試電路1顯示器1其他外圖設(shè)備被測(cè)信號(hào)圖2. 1. 2strata-ux系統(tǒng)處理簡(jiǎn)

6、圖2.1. 3非接觸測(cè)量基于三角測(cè)量原理的非接觸激光光學(xué)探頭應(yīng)用于cmm上代替接觸式探 頭。通過(guò)探頭的掃描口j以準(zhǔn)確獲得表面粗糙度信息，進(jìn)行表面輪廓的三維 立體測(cè)量及用于模具特征線(xiàn)的識(shí)別。該方法克服了接觸測(cè)量的局限性。將 激光雙三角測(cè)量法應(yīng)用丁大范圍內(nèi)測(cè)量，對(duì)復(fù)雜曲而輪廓進(jìn)行測(cè)量，其精 度可高于1 p in。英國(guó)ims公司生產(chǎn)的imp型坐標(biāo)測(cè)量機(jī)可以配用其它廠(chǎng)商 提供的接觸式或非接觸式探頭。圖2. 1. 3imp型坐標(biāo)測(cè)量機(jī)2. 2微/納米級(jí)精密測(cè)量技術(shù)科學(xué)技術(shù)向微小領(lǐng)域發(fā)展，由毫米級(jí)、微米級(jí)繼而涉足到納米級(jí)，即微/ 納米技術(shù)。微/納米技術(shù)研究和探測(cè)物質(zhì)結(jié)構(gòu)的功能尺寸與分辨能力達(dá)到微米至 納米

7、級(jí)尺度，使人類(lèi)在改造自然方面深入到原子、分子級(jí)的納米層次。納米級(jí)加 工技術(shù)口 j分為加工精度和加工尺度兩方面。加工精度由本世紀(jì)初的最高精度微米 級(jí)發(fā)展到現(xiàn)有的幾個(gè)納米數(shù)量級(jí)。金剛石車(chē)床加工的超精密衍射光柵精度已達(dá) lnm,實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)可以制作lonm以下的線(xiàn)、柱、槽。微/納米技術(shù)的發(fā)展，離不 開(kāi)微米級(jí)和納米級(jí)的測(cè)量技術(shù)與設(shè)備。具有微米及亞微米測(cè)量精度的兒何量與表 面形貌測(cè)量技術(shù)已經(jīng)比較成熟，如hp5528雙頻激光干涉測(cè)量系統(tǒng)(精度lonm). 具冇lmn精度的光學(xué)觸針式輪廓掃描系統(tǒng)等。因?yàn)閽呙杷淼里@微鏡、掃描探針顯 微鏡和原了力顯微鏡用來(lái)直接觀(guān)測(cè)原了尺度結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)，使得進(jìn)行原了級(jí)的操 作、裝配和

8、改形等加工處理成為近幾年來(lái)的前沿技術(shù)。1光學(xué)系統(tǒng)戲物工作臺(tái)i攝像系統(tǒng)卜倍必轉(zhuǎn)換一伯也處理顯示;1機(jī)械系統(tǒng)www.81 tec3技爾圖2. 2hp5528雙頻激光干涉測(cè)量系統(tǒng)2. 2.1掃描探針顯微鏡1981年美國(guó)i公司研制成功的掃描隧道顯微鏡,把人們帶到了微觀(guān)卅:界。 它具有極高的空間分辨率，廣泛應(yīng)用于表面科學(xué)、材料科學(xué)和生命科學(xué)等研究領(lǐng) 域，在一定程度上推動(dòng)了納米技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展。與此同時(shí)，基于stm相似的原 理與結(jié)構(gòu)，相繼產(chǎn)生了一系列利用探針與樣品的不同相互作用來(lái)探測(cè)表面或接| | 納米尺度上表現(xiàn)出來(lái)的性質(zhì)的掃描探針顯微鏡(spm),用來(lái)獲取通過(guò)stm無(wú)法 獲取的有關(guān)表面結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的各種信

9、息，成為人類(lèi)認(rèn)識(shí)微觀(guān)世界的有力工具。下 面為幾種具有代表性的掃描探針顯微鏡。(1)原了力顯微鏡(afm)為了彌補(bǔ)st1只限于觀(guān)測(cè)導(dǎo)體和半導(dǎo)體表而結(jié)構(gòu)的缺陷,binning等人發(fā)明 t afm, afm利用微探針在樣品表面劃過(guò)時(shí)帶動(dòng)高敏感性的微懸臂梁隨表面的起 伏而上下運(yùn)動(dòng)，通過(guò)光學(xué)方法或隧道電流檢測(cè)出微懸臂梁的位移，實(shí)現(xiàn)探針尖端 原子與表面原子間排斥力檢測(cè)，從而得到 表面形貌信息。就應(yīng)用而言，stm主耍用 于自然科學(xué)研究，而相當(dāng)數(shù)量的afm已經(jīng) 用于工業(yè)技術(shù)領(lǐng)域。1988年中國(guó)科學(xué)院化 學(xué)所研制成功國(guó)內(nèi)首臺(tái)具有原子分辨率 的afmo安裝冇微型光纖傳導(dǎo)激光干涉三 維測(cè)量系統(tǒng)，可門(mén)校準(zhǔn)和進(jìn)行絕對(duì)測(cè)

10、量的 計(jì)量型原子力顯微鏡可使目前納米測(cè)量 技術(shù)定量化。利用類(lèi)似afm的工作原理， 檢測(cè)被測(cè)表面特性對(duì)受迫振動(dòng)力敏組件 產(chǎn)生的影響，在探針與表面10100側(cè)距 離范圍，可以探測(cè)到樣品表面存在的靜電 力、磁力、范徳華力等作用力，相繼開(kāi)發(fā) 磁力顯微鏡、靜電力顯微鏡、摩擦力顯微 鏡等，統(tǒng)稱(chēng)為掃描力顯微鏡。(2) 光了掃描隧道顯微鏡(pstm)圖2. 2.1原子力顯微鏡圖2.2.2光子掃描隧道顯微鏡pstm的原理和工作方式與stm相似，后者利用電子隧道效應(yīng)，而前者利用光子隧道 效應(yīng)探測(cè)樣品農(nóng)面附近被全內(nèi)反射所激起的瞬衰場(chǎng)，其強(qiáng)度隨距接口的距離成函數(shù)關(guān)系，獲 得表面結(jié)構(gòu)信息。(3) 其它顯微鏡如扌i描隧道

11、電位儀(stp)可用來(lái)探測(cè)納米尺度的電位變化；扌1描離子電導(dǎo)顯微鏡 (sicm)適用于進(jìn)行生物學(xué)和電生理學(xué)研究；掃描熱顯微鏡已經(jīng)獲得了血紅細(xì)胞的表 面結(jié)構(gòu)；彈道電子發(fā)射顯微鏡(beem)則是目前唯一能夠在納米尺度上無(wú)損檢 測(cè)表面和接口結(jié)構(gòu)的先進(jìn)分析儀器，國(guó)內(nèi)也已研制成功。圖2.2.3掃描隧道電位儀222納米測(cè)量的掃描x射線(xiàn)干涉技術(shù)以spm為基礎(chǔ)的觀(guān)測(cè)技術(shù)只能給出納米級(jí)分辨率，卻不能給出表面結(jié)構(gòu)準(zhǔn) 確的納米尺寸，這是因?yàn)榈娇谇盀橹谷鄙僖环N簡(jiǎn)便的納米精度（0.10o.olnm） 尺寸測(cè)量的定標(biāo)手段。美國(guó)nist和德國(guó)ptb分別測(cè)得硅（220）晶體的晶面間 距為 192015.560±0.

12、012tm 和 192015.902±0.019fm。日本 nrlm 在恒溫卜對(duì) 220 品間距進(jìn)行穩(wěn)定性測(cè)試，發(fā)現(xiàn)其18天的變化不超過(guò)o.lfmo實(shí)驗(yàn)充分說(shuō)明單品 硅的晶面間距具有較好的穩(wěn)定性。掃描x射線(xiàn)干涉測(cè)量技術(shù)是微/納米測(cè)量中的 一項(xiàng)新技術(shù)，它正是利用單晶硅的晶面間距作為亞納米精度的基木測(cè)量單位，加 上x(chóng)射線(xiàn)波長(zhǎng)比可見(jiàn)光波波長(zhǎng)小兩個(gè)數(shù)量級(jí)，冇可能實(shí)現(xiàn)o.olnm的分辨率。該 方法較其它方法對(duì)環(huán)境要求低，測(cè)量穩(wěn)定性好，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，是一種很有潛力的方 便的納米測(cè)量技術(shù)。自從1983年d.g.chetwynd將英應(yīng)用丁微位移測(cè)量以來(lái),英、 日、意大利相繼將其應(yīng)用于納米級(jí)位移傳感器的校

13、正。國(guó)內(nèi)清華大學(xué)測(cè)試技術(shù)與 儀器國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室在1997年5月利用自己研制的x射線(xiàn)干涉器件在國(guó)內(nèi)首次 清楚地觀(guān)察到x射線(xiàn)干涉條紋。軟x射線(xiàn)顯微鏡、掃描光聲顯微鏡等用以檢測(cè) 微結(jié)構(gòu)表面形貌及內(nèi)部結(jié)構(gòu)的微缺陷。邁克爾遜型差拍干涉儀，適于超精細(xì)加工 表而輪廓的測(cè)量，如拋光表而、精研表而等，測(cè)量表而輪廓高度變化最小可達(dá) 0.5nm,橫向（x, y向）測(cè)量精度可達(dá)0.31 opirn渥拉斯頓型差拍雙頻激光 干涉儀在微觀(guān)表面形貌測(cè)量中，其分辨率可達(dá)o.lnm數(shù)量級(jí)。圖2.2.4邁克爾遜型差拍干涉儀2.2.3光學(xué)干涉顯微鏡測(cè)量技術(shù)光學(xué)干涉顯微鏡測(cè)量技術(shù)，包括外羌干涉測(cè)量技術(shù)、超短波長(zhǎng)干涉測(cè)量技術(shù)、 基于f-

14、p （ferry-perot）標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)量技術(shù)等，隨著新技術(shù)、新方法的利用亦具冇 納米級(jí)測(cè)量精度。外差干涉測(cè)量技術(shù)具有高的位相分辨率和空間分辨率，如光外 差干涉輪廓儀具有o.lnm的分辨率；基于頻率跟蹤的f-p標(biāo)準(zhǔn)具測(cè)量技術(shù)具有極 高的靈敏度和準(zhǔn)確度，其精度口j達(dá)o.oolnm,但其測(cè)量范圍受激光器的調(diào)頻范圍 的限制，僅有0.1 |imo而掃描電了顯微鏡（sem）可使幾十個(gè)原了大小的物體成 像。美國(guó)zygo公司開(kāi)發(fā)的位移測(cè)量干涉儀系統(tǒng)，位移分辨率高j' 0.6nm,可在 l.lm/s的高速下測(cè)量，適于納米技術(shù)在半導(dǎo)體生產(chǎn)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)破盤(pán)和精密機(jī)械中 的應(yīng)用?？谇?，在微/納米機(jī)械屮，精密測(cè)量

15、技術(shù)一個(gè)重要研究對(duì)象是微結(jié)構(gòu)的 機(jī)械性能與力學(xué)性能、諧振頻率、彈性模量、殘余應(yīng)力及疲勞強(qiáng)度等。微細(xì)結(jié)構(gòu) 的缺陷研究，如金屬聚集物、微沉淀物、微裂紋等測(cè)試技術(shù)的納米分析技術(shù)冃而 尚不成熟。國(guó)外在此領(lǐng)域主要開(kāi)展用于品體缺陷的激光掃描層析技術(shù)，用于研究 樣晶頂部?jī)簜€(gè)微米之內(nèi)缺陷情況的納米激光雷達(dá)技術(shù)，其探測(cè)尺度分辨率均可達(dá) 到 lnmo圖224位移測(cè)量干涉儀系統(tǒng)2.3圖像識(shí)別測(cè)量技術(shù)隨著近代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，幾何尺寸與形位測(cè)量已從簡(jiǎn)單的一維、二維坐標(biāo) 或形體發(fā)展到復(fù)雜的三維物體測(cè)量，從宏觀(guān)物體發(fā)展到微觀(guān)領(lǐng)域。被測(cè)物體圖像 屮即包含有豐富的信息，為此，正確地進(jìn)行圖像識(shí)別測(cè)量已經(jīng)成為測(cè)量技術(shù)屮的 重要課題

16、。圖像識(shí)別測(cè)量過(guò)程包括：（1）圖像信息的獲??；（2）圖像信息的加 工處理，特征提??；（3）判斷分類(lèi)。計(jì)算機(jī)及相關(guān)計(jì)算技術(shù)完成信息的加工處 理及判斷分類(lèi)，這些涉及到各種不同的識(shí)別模型及數(shù)理統(tǒng)計(jì)知識(shí)。圖像測(cè)量系統(tǒng) 一般由以下結(jié)構(gòu)組成，如圖1所示。以機(jī)械系統(tǒng)為基礎(chǔ)，線(xiàn)陣、面陣電荷耦合器 件ccd或全息照相系統(tǒng)構(gòu)成攝像系統(tǒng)；信息的轉(zhuǎn)換由視頻處理器件完成電荷信 號(hào)到數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換；計(jì)算機(jī)及計(jì)算技術(shù)實(shí)現(xiàn)信息的處理和顯示；回饋系統(tǒng)包括 溫度謀茅補(bǔ)償，攝像系統(tǒng)的口動(dòng)調(diào)焦等功能；載物工作臺(tái)具有三坐標(biāo)或多坐標(biāo)口 由度，可以精確控制微位移。聞2.3.1ccd傳感器技術(shù)物體三維輪廉測(cè)量方法屮，有三坐標(biāo)法、干涉法、穆?tīng)?/p>

17、等高線(xiàn)法及相位法等。 而非接觸電荷耦合器件ccd是近年來(lái)發(fā)展很快的一種圖像信息傳感器。qi它具 有口掃描、光電靈皺度高、幾何尺寸精確及墩感單元尺寸小等優(yōu)點(diǎn)。隨著集成度 的不斷捉高、結(jié)構(gòu)改善及材料質(zhì)量的捉高，它已h益廣泛地應(yīng)用于工業(yè)非接觸圖 像識(shí)別測(cè)量系統(tǒng)中。在對(duì)物體三維輪廓尺寸進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，采用軟件或硬件的方法, 如解調(diào)法、多項(xiàng)式插值函數(shù)法及概率統(tǒng)計(jì)法等，測(cè)量系統(tǒng)分辨率可達(dá)微米級(jí)。也 冇將ccd應(yīng)用于測(cè)量半導(dǎo)體材料表而應(yīng)力的研究。2.3.2照相技術(shù)全息照相測(cè)量技術(shù)是60年代發(fā)展起來(lái)的一種新技術(shù)，用此技術(shù)可以觀(guān)察到 被測(cè)物體的空間像。激光具冇極好的空間相干性和吋間相干性，通過(guò)光波的干涉 把經(jīng)物體反

18、射或透射后，光束中的振幅與相位信息。3現(xiàn)代測(cè)量技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)3 1精密化科學(xué)技術(shù)向微小領(lǐng)域發(fā)展，由毫米級(jí)、微米級(jí)繼而涉足到納米級(jí)，即微/ 納米技術(shù)。微/納米技術(shù)研究和探測(cè)物質(zhì)結(jié)構(gòu)的功能尺寸與分辨能力達(dá)到微米至 納米級(jí)尺度，使人類(lèi)在改造自然方而深入到原子、分子級(jí)的納米層次。納米級(jí) 加工技術(shù)可分為加工精度和加工尺度兩方面。加工精度由本卅:紀(jì)初的最高精度微 米級(jí)發(fā)展到現(xiàn)有的幾個(gè)納米數(shù)量級(jí)。金剛石車(chē)床加工的超精密衍射光柵精度已達(dá) lnm,實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)可以制作10nm以下的線(xiàn)、柱、槽。具冇微米及亞微米測(cè)量精 度的幾何量與表面形貌測(cè)量技術(shù)已經(jīng)比較成熟，如hp5528雙頻激光干涉測(cè)量系 統(tǒng)（精度10nm）、具

19、冇lnm精度的光學(xué)觸針式輪廓掃描系統(tǒng)等。因?yàn)閽呙杷淼?顯微鏡、掃描探針顯微鏡和原子力顯微鏡，用來(lái)直接觀(guān)測(cè)原子尺度結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)， 使得進(jìn)行原子級(jí)的操作、裝配和改形等加工處理成為近幾年來(lái)的前沿技術(shù)。 3.2自動(dòng)化在線(xiàn)在機(jī)測(cè)量技術(shù)以及工位量?jī)x、主動(dòng)量?jī)x是大批量生產(chǎn)時(shí)保證加工質(zhì)量的 重要手段。計(jì)量型儀器進(jìn)入生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)、融入生產(chǎn)線(xiàn)，監(jiān)控生產(chǎn)過(guò)程。對(duì)儀器的高 可靠性、高效率、高精度以及質(zhì)量統(tǒng)計(jì)功能、故障診斷功能提出了新的要求，而 近年來(lái)開(kāi)發(fā)的各種在線(xiàn)在機(jī)測(cè)量?jī)x器滿(mǎn)足了這些要求。3. 3智能化智能化測(cè)量技術(shù)是數(shù)字化制造技術(shù)的一個(gè)重耍的、不可或缺的組成部分； 智能化測(cè)量?jī)x器、智能化量具產(chǎn)品的不斷豐富和發(fā)展，適合并

20、滿(mǎn)足了生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)不 斷提高的使用要求3.4集成化各測(cè)量機(jī)制造商獨(dú)立開(kāi)發(fā)的不同軟件系統(tǒng)往往互不兼容，也因知識(shí)產(chǎn)權(quán)的問(wèn) 題，這些工程軟件是封閉的。系統(tǒng)集成技術(shù)主要解決不同軟件包z間的通信協(xié)議 和軟件翻譯接口問(wèn)題。利用系統(tǒng)集成技術(shù)可以把cad、cam及cat以在線(xiàn)工作方 式集成在一起，形成數(shù)學(xué)實(shí)物仿形制造系統(tǒng)，大大縮短了模具制造及產(chǎn)品仿制生 產(chǎn)周期。73.5經(jīng)濟(jì)化在制造業(yè)中，質(zhì)量保證的理想冃標(biāo)是實(shí)行生產(chǎn)的零廢品制造。在實(shí)現(xiàn)這個(gè)h標(biāo)的過(guò)程中， 精密測(cè)試技術(shù)的作用和重要意義是不言而喻的。零部件的加t質(zhì)最、整機(jī)的裝配質(zhì)最都與加 工設(shè)備、測(cè)試設(shè)備以及測(cè)試信息的分析處理等有關(guān)，因此實(shí)現(xiàn)零廢品牛產(chǎn)，以梢密測(cè)試的角

21、 度出發(fā)，以下問(wèn)題應(yīng)予考慮：（1）在加工工件前，事先檢測(cè)機(jī)床。如何快速準(zhǔn)確地對(duì)加工設(shè) 備進(jìn)行校驗(yàn)，獲得機(jī)床的精度狀況，這對(duì)人幅度地減少返工，其至消除返工是非常有益的。 當(dāng)然這是包括檢測(cè)設(shè)備的研究開(kāi)發(fā)。（2）牛產(chǎn)過(guò)程屮對(duì)工件進(jìn)行在線(xiàn)測(cè)量或?qū)ぜM(jìn)行100% 檢測(cè)，這就需耍研究適合于動(dòng)態(tài)或準(zhǔn)動(dòng)態(tài)的測(cè)試設(shè)備，甚至能集成到加工設(shè)備中的特殊測(cè)試 設(shè)備，做到實(shí)時(shí)測(cè)試，根據(jù)測(cè)試結(jié)果不斷修改工藝參數(shù)，対加工設(shè)備進(jìn)行補(bǔ)充調(diào)整或回饋控 制。從精度理論方面也相應(yīng)要研究動(dòng)態(tài)精度理論，包扌舌動(dòng)態(tài)精度的評(píng)定等。（3）研究如何充 分利用測(cè)雖信息來(lái)實(shí)現(xiàn)零廢品生產(chǎn)。通過(guò)100%在線(xiàn)測(cè)雖數(shù)據(jù)的充分利用，從中分析加工和 測(cè)最過(guò)程屮

22、謀羌分布的動(dòng)態(tài)特性，同時(shí)根據(jù)加工謀羌的動(dòng)態(tài)特性和傳感器精度的精度損失特 性，以及產(chǎn)品質(zhì)量要求和公差規(guī)定，給出零廢品制造的基本理論模型。充分利用人工神經(jīng)網(wǎng) 絡(luò)，遺傳算法等現(xiàn)代數(shù)學(xué)方法進(jìn)行準(zhǔn)確的加工質(zhì)量預(yù)測(cè)，做到質(zhì)量超前控制。3.6非接觸化非接觸測(cè)試技術(shù)很多，特別值得一提的是視覺(jué)測(cè)試技術(shù)?，F(xiàn)代視覺(jué)理論和 技術(shù)的發(fā)展，不僅在于模擬人眼能完成的功能，更重要的是它能完成人眼所不能 勝任的工作，所以視覺(jué)技術(shù)作為當(dāng)今最新技術(shù)，在電子、光學(xué)和計(jì)算機(jī)等技術(shù)不 斷成熟和完善的基礎(chǔ)上得到迅速發(fā)展。視覺(jué)測(cè)試技術(shù)是建立在計(jì)算機(jī)視覺(jué)研究基 礎(chǔ)上的一門(mén)新興測(cè)試技術(shù)。與計(jì)算機(jī)視覺(jué)研究的視覺(jué)模式識(shí)別、視覺(jué)理解等內(nèi)容 不同，視覺(jué)

23、測(cè)試技術(shù)重點(diǎn)研究物體的幾何尺寸及物體的位置測(cè)量，如轎車(chē)白車(chē)身 三維尺寸的測(cè)量、模具等三維而形的快速測(cè)量、大型工件同軸度測(cè)量、共而性測(cè) 量等。它可以廣泛應(yīng)用于在線(xiàn)測(cè)量、逆向工程等主動(dòng)、實(shí)時(shí)測(cè)量過(guò)程。視覺(jué)測(cè)試 技術(shù)在國(guó)外發(fā)展很快，早在20世紀(jì)80年代，美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)局就預(yù)計(jì)，檢測(cè)任 務(wù)的90%將由視覺(jué)測(cè)試系統(tǒng)來(lái)完成。美國(guó)在80年代就冇100多家公司躋身于視 覺(jué)測(cè)試系統(tǒng)的經(jīng)營(yíng)市場(chǎng)，可見(jiàn)視覺(jué)測(cè)試系統(tǒng)確實(shí)很有前途。在1999年10月的 北京國(guó)際機(jī)床博覽會(huì)上已見(jiàn)到國(guó)外利用視覺(jué)檢測(cè)技術(shù)研制的儀器，如流動(dòng)式光學(xué) 三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)、高速高精度數(shù)字化掃描系統(tǒng)、非接觸式光學(xué)三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)等先進(jìn) 儀器。3.7多功能化多傳感器融合技術(shù)在制造現(xiàn)場(chǎng)屮的應(yīng)用多傳感器融合是解決測(cè)量過(guò)程中 測(cè)量信息獲取的方法，它