精密超精密测量测试技术的发展

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机械制造的目标是高效率地生产高质量的机械产品。为了提高产品质量和生产效率,我们需要依靠先进的测量技术来获取与产品质量相关的有效信息。通过对这些信息的分析和处理,我们可以获得相关的决策,用于控制或改进制造过程。由于结构设计、加工工艺和材料性能的限制,零件本身及其装配精度在一定程度上受到限制。因此,机械制造精度的进一步提高往往需要结合精密超精密测量和误差补偿技术。超精密加工测量和测试技术几乎遍布制造过程的每一个环节。贯穿机械制造产品生产全过程的“离线measurement、在线测量、极限测量”等各种相应的测量技术,在实现机械制造的质量分析、工艺改进、技术创新等方面发挥了不可替代的关键作用。因此,测量技术尤其是精密超精密测量技术的发展水平及其在机械制造中的应用是衡量先进制造技术水平和提高国家支柱产业核心竞争力的重要因素。精密超精密加工技术等先进制造技术的兴起极大地扩展了测量技术的范围。测量参数的定义更加复杂。被测物体的尺寸小到纳米,原子量可达几米甚至几百米。被测物体的形状范围也从规则平面、曲面到自由曲面。随着测量精度的提高,环境对测量条件的影响程度越来越明显。随着新的物理效应的应用,新的光、机、电结合方法和信息融合技术应运而生。传统的测量方法越来越成熟,极限尺寸的测量研究也越来越受到重视和投入。机械制造中的测量通常包括两个方面:制造系统(加工设备)的测量和被加工对象(工件)的测量。前者主要衡量机床的几何精度和性能(如运动性能、动态性能、机械性能、温度和电磁特性等)。);后者包括机械加工和装配中的测量,主要是几何测量。(1)极限制造中的测量技术成为测量的前沿技术随着微机电系统和微纳水稻技术的兴起和发展,人们对微观世界的探索越来越深入,测量对象的规模越来越小,甚至达到了纳米级。另一方面,随着大型和超大型机械系统(电站机组、航空航天制造)、机电工程制造和安装水平的提高,以及人们对空间研究范围的扩大,测量对象的尺度覆盖范围越来越大,机械制造中从微观到宏观的尺度测量范围不断扩大。在这种背景下,传统的测量方法和仪器在微纳制造、超精密制造和巨型系统制造等系统中受到极大的挑战。许多新的科学和工程问题,如纳米尺度表征、参数值的统一性和可追溯性等,已经出现并亟待解决。(2)从静态测量到动态测量,从非现场测量现代制造业的在线现场测量显示了不同于传统制造业的设计理念。机械制造中的测量技术不仅是最终产品质量评价的手段,更重要的是为产品设计和制造过程提供完整的工艺参数和环境参数,使产品设计、制造过程和检测手段充分集成,形成一个独立感知内外环境参数(状态)并进行相应调整的“智能制造系统”。从传统的“离线”测量,进入到制造现场,测量技术适用于一些典型的大型航空结构或具有复杂结构和形状的零件,如机壳和叶片等。目前,三坐标接触探头通常用于测量形状精度和尺寸精度。测量效率不能满足生产要求,非接触扫描测量是提高测量速度的有效途径。如何克服光学探头的材料适应性、校准、轨迹规划、控制和测量软件等技术是实现高精度非接触测量的关键。在未来一段时间内,应


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