-專題主編-邾繼貴,天津大學教授,博士生導師,國家首批中青年科技創(chuàng)新領(lǐng)軍人才,國家杰出青年基金、中國青年五四獎章獲得者,長江學者特聘教授。 長期從事激光及光電測試、計算機視覺檢測方面的教學科研工作。主持國家重大科學儀器設(shè)備開發(fā)專項、國家自然科學基金重點項目、863計劃、國家科技支撐計劃、高檔數(shù)控機床與基礎(chǔ)制造裝備國家科技重大專項等項目,曾獲國家技術(shù)發(fā)明二等獎 1 項、國家科技進步二等獎 1 項、中國優(yōu)秀獎 1 項。-序言- 精密測量,智能制造的基石 隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展和科學技術(shù)的進步,全球范圍內(nèi),制造業(yè)正以新的姿態(tài)重回大眾視野,獲得了超越以往的關(guān)注,各發(fā)達經(jīng)濟體都制定了面向未來的制造業(yè)發(fā)展國家計劃,制造業(yè)迎來了人類歷史上又一個高速發(fā)展的契機。 應該清醒地認識到,當今乃至未來制造業(yè)在保持創(chuàng)造物質(zhì)財富這一基本屬性的同時,其內(nèi)涵和手段正在發(fā)生著深刻的變化,產(chǎn)品種類、質(zhì)量、效率、個性化等都呈現(xiàn)出新的特征,創(chuàng)新制造理念、生產(chǎn)模式、工藝方法、管理服務等已經(jīng)成為必然趨勢,“智能制造”應運而生。 高度融合制造要素(設(shè)計、工藝、裝備、過程等)、制造產(chǎn)品、運行服務等信息,實現(xiàn)個性化、高效率、高品質(zhì)制造是智能制造的核心特征。信息的多元化、獲取信息手段和途徑的多樣化、信息保障的可靠性越來越占據(jù)重要的地位,面向制造的測量檢測技術(shù)研究及儀器設(shè)備開發(fā),尤其是現(xiàn)場/在線測量與監(jiān)控、產(chǎn)品高效精細化質(zhì)量檢測、裝備運行在位測量等方面的技術(shù)研究及儀器設(shè)備開發(fā)正在取得快速地發(fā)展。 本刊精密測量專題組織的系列文章,反映了熱點相關(guān)研究方向的代表性成果,作者均是長期從事相關(guān)研究的權(quán)威專家,一定程度上反映了國內(nèi)精密測量技術(shù)研究的水平與現(xiàn)狀。希望專題的出版能夠加強領(lǐng)域同行間的交流與合作,提高我國精密測量技術(shù)的研究與應用水平,助力制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展與進步。敬請關(guān)注: 我國微納幾何量計量技術(shù)的研究進展 高思田, 李琪, 施玉書 ,李偉, 黃鷺 隨著微納技術(shù)中材料和器件關(guān)鍵尺寸的減小以及幾何結(jié)構(gòu)復雜性的增加,給微納尺度的精確測量帶來了新的挑戰(zhàn)。微納幾何量計量技術(shù)主要是研究微納尺度下測量量值的準確一致,并實現(xiàn)量值溯源到國際長度基本單位的科學。為保證微納技術(shù)的領(lǐng)先優(yōu)勢,國外先進國家一直高度重視微納幾何量計量技術(shù)的研究。目前,我國在微納計量領(lǐng)域已成功研制了多種微納幾何量計量標準裝置,并初步建立了我國自己的微納計量溯源體系。本文將對我國現(xiàn)有的微納幾何量計量技術(shù)與計量標準裝置進行回顧和介紹,并對我國微納計量的未來發(fā)展做出展望。計量型掃描電子顯微鏡標準裝置高精度重力儀的測量原理與發(fā)展現(xiàn)狀房豐洲,顧春陽 重力儀擁有廣闊的應用空間,是獲取重力相關(guān)信息所使用的最直接和最重要的儀器之一,對涉及重力測量的行業(yè)起著無可替代的支撐作用。重力測量原理的完善與創(chuàng)新能夠極大地提高相關(guān)重力測量儀器的測量能力。本文首先介紹了重力儀的基本概念與分類,然后根據(jù)重力測量原理的成熟程度和相關(guān)重力儀應用的廣泛程度,選取了自由落體重力儀、原子干涉重力儀、彈簧重力儀和超導重力儀四種目前重力儀行業(yè)內(nèi)最為典型的重力儀,分別介紹了它們的測量原理與發(fā)展現(xiàn)狀,并重點總結(jié)了與重力儀測量精度有關(guān)的指標,最后對國內(nèi)外重力儀的相關(guān)研究情況進行了總結(jié)和展望。超導重力儀低溫超導懸浮結(jié)構(gòu)原理圖光頻梳在精密測量中的應用李 巖 光學頻率梳在過去十七年間極大地促進了精密科學領(lǐng)域的發(fā)展。光學頻率梳首先建立了微波頻率與光學頻率的直接聯(lián)系,為時頻領(lǐng)域的相關(guān)研究帶來了突破性的進展;在此基礎(chǔ)上,利用光學頻率梳穩(wěn)定的頻域梳齒特性極大地推動了激光精密計量與測試技術(shù)的進步,同時光學頻率梳良好的時域相干性也為實現(xiàn)高速、寬帶的高精密分子光譜探測提供了前所未有的手段。本文簡述了光學頻率梳的產(chǎn)生于發(fā)展,綜述了光學頻率梳在激光頻率測定、絕對距離測量和精密吸收光譜探測、高速非線性光譜與光譜成像及高精度時間頻率傳遞應用中的進展。這也說明了光學頻率梳作為一種具有優(yōu)秀時頻特性的激光器必將繼續(xù)推動精密科學領(lǐng)域的發(fā)展。 基于光頻梳的雙向自由空間時間頻率傳遞 飛秒激光頻率梳精密測距技術(shù)綜述周維虎,石俊凱,紀榮祎 ,黎 堯 ,劉 婭 高精度絕對距離測量在科技發(fā)展中具有重要的作用,傳統(tǒng)的測量方法已無法滿足日益提高的測量要求。光學頻率梳是重頻和相位完全鎖定的鎖模脈沖激光,具有很高的空間、時間和頻率分辨率?;诠忸l梳的測距技術(shù)由于在大尺寸計量及未來空間任務中的應用潛力引起了極大關(guān)注。本文介紹了光頻梳測距技術(shù)的發(fā)展與現(xiàn)狀,重點介紹了五種測量原理,包括合成波長干涉法、多波長干涉法、色散干涉法、雙光梳干涉法和飛行時間法。 光學互相關(guān)法測量飛秒脈沖飛行時間 現(xiàn)代精密測量技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展周 亮,王振環(huán),孫東辰,穆乃鋒 精密測量是先進制造發(fā)展的前提和基礎(chǔ),作為智能制造的眼睛,極大地提高了生產(chǎn)效率、降低了生產(chǎn)成本,直接推動了人類社會發(fā)展。在制造信息化大背景下,作為先進制造的先導技術(shù),精密測量方法與儀器技術(shù)必須超前或在先進制造基礎(chǔ)上提出新的發(fā)展趨勢,為先進制造精密化、集成化、智能化發(fā)展提供信息支撐。本文概述了工業(yè)生產(chǎn)與科學研究中的現(xiàn)代精密測量技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀和研究內(nèi)容,著重敘述了應用于精密檢測的最新技術(shù)、精密測量如何從實驗室走向生產(chǎn)現(xiàn)場、精密測量技術(shù)的未來及發(fā)展方向。智慧制造企業(yè)的質(zhì)量管控關(guān)節(jié)類坐標測量機關(guān)鍵技術(shù)及進展于連棟,趙會寧 關(guān)節(jié)類坐標測量機具有便攜性好、質(zhì)量輕、測量范圍大等優(yōu)點,廣泛應用于汽車工業(yè)、航空航天、模具制造、大型裝備裝配等領(lǐng)域的質(zhì)檢工作。關(guān)節(jié)類坐標測量機由6或者7個旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)串聯(lián)而成,靠近基座的關(guān)節(jié)一般裝有力平衡機構(gòu),提高了關(guān)節(jié)類坐標測量機的易操作性;其測角系統(tǒng)由安裝在各旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)上的高精度角度編碼器實現(xiàn);光學掃描測頭應用于關(guān)節(jié)類坐標測量機上實現(xiàn)了復雜曲面的非接觸快速測量;為得到精確的測量模型,研究了多種建模和參數(shù)辨識方法并由不同國際組織提出了關(guān)節(jié)類坐標測量機的性能評價標準。本文介紹了關(guān)節(jié)類坐標測量機的關(guān)鍵技術(shù)和未來發(fā)展趨勢。儀器結(jié)構(gòu)類型齒輪磨削燒傷檢測方法研究現(xiàn)狀及發(fā)展方向何寶鳳, 魏翠娥, 石照耀 本文分析了齒輪磨削燒傷的危害,總結(jié)并比較了針對齒輪磨削燒傷的多種檢測方法及特點。根據(jù)檢測與燒傷發(fā)生的時間先后,分為事先預防和事后檢測的方法。事先預防的方法包括臨界常數(shù)法、磨削力比法、磨削溫度監(jiān)測法、神經(jīng)網(wǎng)絡預測磨削燒傷;事后檢測的方法包括酸蝕法、表層顯微硬度法、金相檢測法、變質(zhì)層深檢測法等有損檢測方法以及目測法、X射線衍射殘余應力檢測法、成分分析法、渦流檢測法、CCD圖像法、磁彈法、聲發(fā)射在線監(jiān)測等無損檢測方法。針對每種方法的研究進展,討論了各種方法適用的范圍和局限性,并進一步指出齒輪磨削燒傷檢測的發(fā)展方向。數(shù)控機床空間幾何誤差測量研究進展楊 婧,馮其波 數(shù)控機床是衡量國家制造裝配業(yè)水平的重要標志,數(shù)控機床的加工精度是反映其性能和水平的一個關(guān)鍵指標。誤差補償是提高數(shù)控機床加工精度的一個主要途徑和發(fā)展趨勢,數(shù)控機床空間誤差快速、精確測量是進行誤差補償、提高數(shù)控機床精度的前提與關(guān)鍵。如何快速準確測量數(shù)控機床各種誤差成為國內(nèi)外測量域的一個研究熱點和重點,出現(xiàn)了很多不同類型的測量方法和儀器。本文按測量儀方法及儀器與測量策略這兩條主線,對現(xiàn)有數(shù)控機床空間幾何誤差測量方法進行較全面介紹,分析了各種方法的優(yōu)缺點,討論了其發(fā)展趨勢。雙光纖耦合的直線軸6D誤差測量方法基于彩色條紋投影術(shù)的三維形貌測量白雪飛, 張宗華 物體表面三維形貌數(shù)據(jù)的獲取在智能制造、航空航天、文物保護、醫(yī)療衛(wèi)生、遠程教育等領(lǐng)域有著廣泛的應用。三維形貌數(shù)據(jù)的獲取受限于系統(tǒng)硬件的性能,特別是現(xiàn)有數(shù)字投影系統(tǒng)的投影速度,無法快速測得物體面形的三維形貌。彩色成像和投影系統(tǒng)的出現(xiàn),為并行多顏色通道三維成像系統(tǒng)提供了新的研究方向。本文詳細綜述了基于彩色條紋投影術(shù)的三維形貌數(shù)據(jù)測量研究的現(xiàn)狀。具體包括彩色條紋投影術(shù)的基本原理、彩色條紋調(diào)制和解調(diào)相關(guān)技術(shù)、三維成像系統(tǒng)的標定、以及未來的研究方向。接著給出幾個利用彩色條紋投影術(shù)獲取物體表面三維形貌和彩色紋理的實例。本文為彩色條紋投影術(shù)測量物體表面三維形貌數(shù)據(jù)提供了詳盡的綜述,并指明了未來潛在的研究新方向。具體文章請見《儀器儀表學報》8月刊!
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