浅析精密测控技术

黄嘉宇　张俏薇

测量技术是一门具有自身专业体系、涵盖多种学科、理论性和实践性都非常强的前沿科学。而熟知测量技术方面的基本知识，则是掌握测量技能，独立完成对机械产品几何参数测量的基础。根据精密仪器发展史阐述各个阶段精密仪器的特点及应用领域，分析国内精密仪器发展的现状及精密仪器总体发展趋势。

在科学技术高度发展的今天，现代精密测量技术对一个国家的发展起着十分重要的作用。如果没有先进的测量技术与测量手段，就很难设计和制造出综合性能和单相性能均优良的产品，更谈不发展现代高新尖端技术，因此世界各个工业发达国家都很重视和发展现代精密测量技术。

现代精密测量技术是一门集光学、电子、传感器、图像、制造及计算机技术为一体的综合性交叉学科，涉及广泛的学科领域，它的发展需要众多相关学科的支持。在现代工业制造技术和科学研究中，测量仪器具有精密化、集成化、智慧化的发展趋势。三坐标测量机（CMM）是适应上述发展趋势的典型代表，它几乎可以对生产中的所有三维复杂零件尺寸、形状和相互位置进行高准确度测量。发展高速坐标测量机是现代工业生产的要求。同时，作为下世纪的重点发展目标，各国在微/纳米测量技术领域开展了广泛的应用研究。

一、精密仪器的发展

从人类出现先的时代，开始出现了制造。在工业革命以前人们嫩牛狗狗完成的制造工作仍然是很局限的，人们只能在手工制作的条件下只做一些比较常用的工具，知道工业革命开始后，机械得以迅猛的发展。尤其是第二次工业革命后，制造业的蓬勃发展是人们对生活要求品质的不断提高，开始出现了各种机械仪器的制造，这些仪器起初只是用于生活中。

直到20世纪50年代后期，人们开始将其运用到对工业生产的量化以及对生产的量化以及对生产设计精度的提高。随着机械仪器的不断发展和完善，在20世纪60年代初，精密仪器的词语开始出现在人们的眼中。从此精密仪器开始不断发展渗透，如机械、测量、电子、计算机及自动化、光学技术等等。因此精密仪器的设计也在不断进行着，完善着。由当初的简单到现在的程序多样，结构复杂，人们已经将其运用到各个能涉及到的领域。如机械仪表，机床，检测技术和仪器设计，高精密测量仪，数据传输等等。总之，精密仪器在此后不断的迅猛发展。

二、精密仪器在我国发展的三个阶段

从精密仪器进入我国内市场开始，到今天精密仪器分别经历了三个阶段，它们分别是简单的投影仪阶段，高精度二维影像测量仪阶段与高端三坐标测量机阶段。

简单的投影仪：为了适应市场的发展需求，为现代工业的发展提供检测的依据，上世纪90年代，精密检测仪器正式进入了我们中国的国内市场，成为一个新兴的以检测为主的产业。在进入国内市场的最初，精密检测仪器的发展并不如想象中的那么顺利，因为它毕竟是属于新兴的产业，我们很多人都没有接触过，并不知道它的未来发展会如何。

高精度二维影像测量仪：随着社会的不断发展，国内的工业水平也在不断的提升，因此，简单的投影仪已经无法满足市场和行业的需求，在这种情况下，二次元影像测量仪就成为了行业发展的必然产品，它为产品的复杂检测提供了坚实的基础。

精密检测仪器发展的三部曲告诉了我们，它和每一个产品或者行业的发展历程一样，都是由简单开始，慢慢的往高端产品进行发展，最终实现更高端的检测服务。因此，在精密检测仪器之后的发展中，为不断满足市场和客户的需求，必将会推出更为高端的精密检测仪器。

三、我国的精密仪器的发展现状

但是具体到我国的精密仪器的发展是在20世纪60年代后期，因为在以前国家一直提倡“重主机，轻工具”的战略思想。这使得国内量具仪器的发展环境一度十分困难，一些主要的测量仪器厂甚至撤销了其精密量具量仪的车间。并且不到十年之前，我国的齿轮测量仪器市场几乎完全由进口的产品占据，由低端到高端的产品市场均受制于国外。但近十年的跨越式发展已经实现了80%的市场国产化。而仅在精度要求较高、国内产品仍达不到标准或者某些独资企业的产品市场才由进口齿轮测量仪器占据。由机械式应用国外产品到逐渐控制整个国内市场，这确是一个成功的国产化实例。

当今信息技术已经成为推动科学技术和国民经济高速发展的关键技术。如何用先进的信息技术来提升、改造我国的传统制造业，实现生产力跨越式发展的战略结构调整，是装备制造业面临的一项紧迫任务。著名科学家钱学森先生曾指出：“信息技术包括测量技术，计算机技术和通讯技术。测量技术是关键和基础。”采用适度先进的信息化数字测量技术和产品来迅速提升装备制造业的水平，是当前一个重要的发展方向。国内外许多著名量具量仪制造厂商在近年来的CIMT展览会上展示了他们所取得的部分科研成果，所展现的现代测量技术发展趋势和面向市场与用户、服务于加工制造现场、测量与加工制造过程中融合集成的新动向，值得我们高度重视和密切关注。如：数字化测量技术和测量技术与数字系统的集成，数字化测量技术是数字化制造技术的一个重要的、不可或缺的组成部分；数字化测量仪器、数字化量具产品的不断丰富和发展，适合并满足了生产现场不断提高的使用要求。其次将现代测量技术及仪器融合、集成于先进制造系统，从而构建成完善的先进闭环制造系统，为“零废品”制造奠定了基础。

四、精密仪器发展的趋势

随着现代制造业的发展，测量仪器技术面临着新的技术要求和发展动向。高精度、高可靠性的测量能力对测量仪器提出了更高的要求，由传统微米、亚微米精度向着纳米量级精度方向发展；实时、大尺寸测量技术的发展是对测量仪器工作范围的拓展，测量方式也由原接触式测量向非接触式测量过渡：此外，信息技术与测量技术的集成，即CAD/CAM/CAT的技术应用也将是未来精密测量技术发展的方向。由此将精密仪器带入另一个发展阶段。

而从精密仪器的发展中我们可以看出，从二次元到三坐标的发展过程，与我们生活中的有些事物是极为相似的，它们都是顺应着时代的需求而渐渐的出现在人们的视线之中的。今后精密仪器的发展，会跟随着现在社会发展需要而不斷的发展，并与不断产生的新的信息技术和其它科学技术综合起来的新的精密仪器。

参考文献：

[1]《精密仪器制造工艺学》亚兴、马洛夫天津大学精密仪器教研室

[2]《电子测量仪器原理及应用技术》倪涵、虞润身编著同济大学出版社