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測(cè)試技術(shù)的社會(huì)作用及發(fā)展方向
2012-12-26
生產(chǎn)力是社會(huì)發(fā)展的決定因素，一個(gè)國(guó)家的國(guó)力首先取決于它的生產(chǎn)能力，特別是它的制造能力，而測(cè)試技術(shù)是決定制造水平的因素之一。
自古至今，衡量生產(chǎn)水平的兩大指標(biāo)一直是質(zhì)量和效率。測(cè)試對(duì)于保證質(zhì)量的重要性是不言而喻的，沒(méi)有測(cè)試就無(wú)法評(píng)定產(chǎn)品質(zhì)量的優(yōu)劣，更無(wú)從保證產(chǎn)品的質(zhì)量。何況現(xiàn)代生產(chǎn)都是通過(guò)測(cè)試，實(shí)現(xiàn)反饋，控制產(chǎn)品的質(zhì)量。
生產(chǎn)效率同樣也離不開(kāi)測(cè)試。一臺(tái)高速切削機(jī)床必須要有良好的軸系，包括回轉(zhuǎn)精度、動(dòng)平衡等，而這一切都需要測(cè)試。生產(chǎn)效率是以每一個(gè)人在單位時(shí)間內(nèi)的產(chǎn)值來(lái)衡量的，為了提高生產(chǎn)效率必須實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。制造業(yè)的自動(dòng)化起源于上世紀(jì)初，主要是利用凸輪、擋塊等在紡織、鐘表等大規(guī)模生產(chǎn)中實(shí)現(xiàn)剛性自動(dòng)化?？茖W(xué)技術(shù)的進(jìn)步要求產(chǎn)品不斷更新、工藝技術(shù)不斷進(jìn)步。這種剛性自動(dòng)化在多數(shù)情況下已經(jīng)成為生產(chǎn)發(fā)展的障礙，現(xiàn)代的自動(dòng)化是柔性自動(dòng)化，越是柔性的系統(tǒng)越需要測(cè)量。沒(méi)有測(cè)量就無(wú)法獲得反饋信息，正確、準(zhǔn)確地控制工藝過(guò)程和執(zhí)行部件的運(yùn)動(dòng)。
生產(chǎn)過(guò)程包括物質(zhì)流、能源流與信息流，其中信息流是最活躍的，物質(zhì)流與能源流在信息流的指揮下運(yùn)動(dòng)。信息技術(shù)與制造技術(shù)的融合是機(jī)械制造技術(shù)發(fā)展的主要方向，這些年制造業(yè)的最大進(jìn)步是實(shí)現(xiàn)制造業(yè)的信息化，而作為提供源頭信息的測(cè)試技術(shù)在這里起關(guān)鍵作用。越是現(xiàn)代化的企業(yè)，測(cè)控設(shè)備在總投資中的比例越大。例如，寶山鋼鐵公司建設(shè)中儀器儀表測(cè)試裝備占總投資1/3。儀器儀表、測(cè)試裝備對(duì)整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的推動(dòng)作用很大。國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)技術(shù)發(fā)展規(guī)劃指出，儀器儀表是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的倍增器。美國(guó)上世紀(jì)90年代儀器儀表只占工業(yè)總產(chǎn)值4%，但它對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的影響面占66%。
縱觀科學(xué)發(fā)展史和科技發(fā)明史，許多重大發(fā)現(xiàn)和發(fā)明都是從儀器儀表和測(cè)試技術(shù)的進(jìn)步開(kāi)始。從20世紀(jì)初到現(xiàn)在，諾貝爾獎(jiǎng)?lì)C發(fā)給儀器發(fā)明、發(fā)展與相關(guān)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目達(dá)27項(xiàng)之多。眾所周知，沒(méi)有哈勃望遠(yuǎn)鏡就難以進(jìn)行天體科學(xué)的研究，天體科學(xué)上的許多重大發(fā)現(xiàn)都是依靠哈勃望遠(yuǎn)鏡的觀測(cè)而得到的。掃描隧道顯微鏡的發(fā)明對(duì)納米科技的興起和發(fā)展可以說(shuō)起到?jīng)Q定性作用。
蘋果落在牛頓的腦袋上，啟發(fā)了牛頓的靈感。但真正導(dǎo)致萬(wàn)有引力的發(fā)現(xiàn)還是星球的運(yùn)動(dòng)。按照牛頓第一定律，在沒(méi)有外力作用下，月亮應(yīng)該做等速直線運(yùn)動(dòng)，為什么月亮不飛出去，而是繞地球轉(zhuǎn)動(dòng)？這是困惑牛頓的一個(gè)問(wèn)題。只有在有向心力作用的情況下，月亮才會(huì)繞地球轉(zhuǎn)動(dòng)。蘋果落在牛頓的頭上，啟發(fā)牛頓意識(shí)到一定是地球?qū)υ铝劣幸粋€(gè)引力。牛頓根據(jù)他假設(shè)的萬(wàn)有引力公式和向心力的公式進(jìn)行了計(jì)算，由于當(dāng)時(shí)測(cè)量技術(shù)的限制，牛頓沒(méi)有獲得正確的答案。牛頓是一個(gè)科學(xué)家，沒(méi)有得到實(shí)踐證明的東西，還不是科學(xué)，他沒(méi)有發(fā)表。只有在他故去之后，由于測(cè)試技術(shù)的進(jìn)步，在測(cè)得了地球與月亮的較精確的距離和地球的質(zhì)量的情況下，萬(wàn)有引力學(xué)說(shuō)才得到了證實(shí)，是他的學(xué)生發(fā)表了牛頓論文，使牛頓萬(wàn)有引力成為科學(xué)。測(cè)試在將“學(xué)說(shuō)”發(fā)展為科學(xué)中往往起著關(guān)鍵作用。
智能三坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)的工作原理是利用中性文件STEP或IGES由工件的CAD文件提取被測(cè)工件的幾何特征和公差特征，實(shí)現(xiàn)信息共享；依靠知識(shí)庫(kù)對(duì)工件進(jìn)行三維重構(gòu)和建模。進(jìn)行重構(gòu)和建模是因?yàn)椴涣私夤ぜ恼w尺寸形狀，就無(wú)法解決防碰撞的問(wèn)題。另外，對(duì)同樣一個(gè)100mm尺寸，軸間距與工件長(zhǎng)度測(cè)量方法是完全不同的。工件在測(cè)量機(jī)上是隨意放置的，除了知道工件的尺寸、形狀、公差要求外，還必須知道工件的姿態(tài)和位置，才能對(duì)工件進(jìn)行測(cè)量，這就是自適應(yīng)問(wèn)題。為了確定工件的安放位姿，在三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)上裝有一個(gè)攝像機(jī)。獲得工件的實(shí)際圖像后，將它與由工件CAD模型生成的工件虛擬圖像進(jìn)行比較，以確定工件的安放位姿。由于工件可能利用不同的基準(zhǔn)定位放置(例如一個(gè)箱體的六個(gè)面都可以作為安放基準(zhǔn))，需要生成各種安放情況下的虛擬圖像，與實(shí)際圖像進(jìn)行匹配，并計(jì)算實(shí)際圖像的重心位置與主軸方向，以確定工件的位置和方向。在此基礎(chǔ)上，利用知識(shí)庫(kù)和數(shù)據(jù)庫(kù)，選擇測(cè)頭配置，確定測(cè)量點(diǎn)，進(jìn)行路徑規(guī)劃，優(yōu)化并生成測(cè)量程序，從而實(shí)現(xiàn)包括編程在內(nèi)的自動(dòng)智能測(cè)量。
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