关于以发展的眼光看几何量计量

张雁

摘  要：几何量技术在先进制造技术体系中被广泛应用，其先进水平与制造业持续发展有着直接关系。近年来，随着制造领域中各种新型测量技术的逐渐兴起，几何量计量技术也逐渐发展，基于此，本文以发展眼光看几何量计量，并从计量服务角度出发分析互联网对检测工作的新发展。

关键词：发展的眼光;几何量计量;技术

近年来，先进制造业从以产品为核心发展到以市场为核心，再到当前的以客户为核心，整个过程也代表了测量技术的创新发展。而随着测量技术的发展，计量技术和计量服务也随之发展，需要积极响应市场发展，突破传统的服务经营挑战，在互联网背景下，形成规模高效的人性、智能计量服务，提高计量服务整体水平，积极应对动态市场竞争能力以及适应能力。

一、几何量计量技术发展情况

（一）计量范围

在以往的10年期间，以极大规模构成的电路制造装备和成套工艺形成的超精密加工技术，可以使计量对象尺度缩小，计量参数更复雜，尺度能够达到纳米级别，形态也变为了多维。同时，超大尺寸制造系统和空间研究领域的拓展导致计量对象涉及范围也扩大到几十米或是上百米，几何计量尺度相差十几个数量级，从微观都宏观角度上，尺寸计量范围也逐渐向两边拓展[1]。极端制造系统对传统计量方式提出了挑战，而对几何参数量值进行统一和溯源研究也成为急需解决的问题。

近年来，大尺寸测量仪器溯源已经成为当前研究重点，从实验室溯源转化成现场溯源。例如大型三坐标测量机校准广泛应用了干涉仪、样板法等方法。但是，现场大型几何量计量仍然需要维持好计量范围和准确度平衡，使整个大尺寸测量控制准确度控制以及全局定向在大空间中能够建立再全局坐标系统中应用的三维坐标控制场。在现场情况基础上构建空间长度基准，同时将基准溯源至局部坐标系中，避免影响现场温度梯度等误差，使几何量量值传输不确定度能够降低，进一步提升大型装备几何量的测量准确性。例如用在空间范围计量的空间定位系统，其可以对生产设计、制造、装配等整个生产环节进行几何量动态裁量，测量范围延伸到几十米，准确度为微米级，速度为10m/s，该系统的应用提高了车间智能制造水平，有利于汽车产业创造新价值[2]。

纳米级三坐标测量机作为具有代表性的纳米测量仪器代表，可以对微米加工零件、光学元件、微机电系统等三维轮廓几何量进行检定。通过原子尺度量值溯源和传递校准纳米测量仪器，构建对应的标准评定方法，以满足当前纳米科学、生命科学以及材料科学的发展速度。例如，新一代原子尺度国家基准计量系统，发展重点在于扫描电镜、X射线衍射仪等方面，进一步推进我国纳米计量和测量技术实现通用化。

（二）计量模式

现代制造行业中，系统管理、信息、机器人、测量、仪器等技术融合建立了相对完善先进的闭环制造系统，也成为当前主要趋势。计量型仪器需要进入到生产现场，并与生产线相融入，使整个生产过程能够被有效监控。与此同时，随着动态目标跟踪监视应用越发广泛，动态目标空间姿态计量也十分重要。在复杂零件形态检测过程中，基于运动的一种虚拟综合测量模式背应用，由此计量模式逐渐从非现场计量逐渐发展到了现场在线计量领域中，静态计量也逐渐发展到了静态和动态同步进行的计量领域中[3]。例如，在飞机生产安装中应用基于模型定位技术，采用坐标测量、激光跟踪、激光扫描等数字检测技术可以对大尺度零件和动态安装复杂零件进行三维几何量检定，使计量标准装置在生产现场集成金钩构成组合式的测量系统溯源体系，有利于推动先进制造领域的迅速发展。

（三）计量形态

深入挖掘、融合不同测量信息能够进行多几何参数并行计量。例如，在对结构复杂零件进行三维几何参量测量时需要采用多传感器融合方式。工业机器人需要凭借本身空间方位控制准确度以及操作器几何参数准确度保障位姿准确度。大尺寸构建对应每段尺寸需要实现标准化，进而准确控制每段几何量信息，使拼接完成的整体工件几何尺寸、形态、位置保持准确性。数控化以及信息化基础上监理的分布式网络化测量系统可以达到资源共享、协同工作、分散操控和集中管理的作用，有利于统一溯源产品链几何量[4]。

除此之外，仪器系统性能中涉及的参数类型比较多，测量问题不仅受制于几何量。尤其是对于微米纳米尺度计量而言，测量仪器系统相较于常规系统而言二者差距较大，几何量和非几何量计量要实现同步交叉进行。例如，电容式位移控制悬臂原子力显微镜，利用高分辨力表面和微结构物理相互作用能够测量亚纳米级微形态和尺寸。在我国医疗健康、先进制造等关键领域中，微纳器件和微纳系统需求量大，发展也比较迅速，也表现出了明显的几何量和非几何量计量交叉同步现象。

二、几何量计量新型服务认识

当前，随着信息技术和互联网技术的创新发展，在此基础上智慧城市也得到了迅速放按照，互联网+教育/交通/医疗/金融等新业态实现了迅速发展、专项，随之而来的“互联网+”检测服务也应运而生，同时推动力检测技术的创新发展[5]。将检测服务管理和信息技术结合起来构成规范、高效、便捷的人性化服务，同时使企业和检测机构能够彼此了解，让企业解决检测需求，进而提高检测服务管理质量。

结束语：

综上所述，几何量计量在航空航天、风电核电、集成电路、高铁飞机等领域中的应用广泛。随着先进制造业的发展，各种技术在其中的应用使得制造业发展朝向数字化、智能化、交叉综合化、精密微型化等方向，几何量计量技术需要以发展眼光面对各种挑战，推动新型计量模式的发展，提高计量准确性和稳定性。

参考文献：

[1]李亚男.国家重大技术装备几何量计量站[J].中国计量，2020，No.290（01）：30-32.

[2]黄博雅[1].光谱共焦技术在精密几何量计量测试中的应用[J].轻松学电脑，2019，000（004）：1-1.

[3]李东升.几何量计量测试技术及仪器的若干新进展[J].上海计量测试，2006，033（001）：6-9.

[4]高思田，李琪，施玉书，等.我国微纳几何量计量技术的研究进展[J].仪器仪表学报，2017，38（008）：1822-1829.

[5]才玲英."变形量块"在几何量计量工作中的重要作用[J].工业计量，2012（S2）：33-35.