材料、精密加工、精密测量与控制是现代精密工程的三大支柱

2017-08-11 10:47 行业报道   来源:野明月

导读机械制造中的测量技术学科的发展是机械制造水平发展的基础和先决条件。从生产发展的历史来看,精密加工精度的提高总是与精密测量技术的发展水平相关的。目前国际上机床的加工水平已能稳定地达到1μm的精度,正在向着稳定精度为纳米级的加工水平发展。微纳技术已经是新的技术热点。材料、精密加工、精密测量与控制是现代精密工程的三大支柱。整体来看,我国机械制造中测量技术学科呈现出以下特点及发展趋势。  

机械制造中的测量技术学科的发展是机械制造水平发展的基础和先决条件。从生产发展的历史来看,精密加工精度的提高总是与精密测量技术的发展水平相关的。目前国际上机床的加工水平已能稳定地达到1μm的精度,正在向着稳定精度为纳米级的加工水平发展。微纳技术已经是新的技术热点。材料、精密加工、精密测量与控制是现代精密工程的三大支柱。整体来看,我国机械制造测量技术学科呈现出以下特点及发展趋势。

极端制造中的测量技术成为测量中的前沿技术。随着MEMS、微纳米技术的兴起与发展,人们对微观世界探索的不断深入,测量对象尺度越来越小,达到了纳米量级;另一方面,由于大型、超大型机械系统(电站机组、航空航天制造)、机电工程的制造、安装水平提高,以及人们对于空间研究范围的扩大,测量对象尺度覆盖范围越来越大,目前已达10-9~102 m的范围,相差11个数量级之巨,机械制造中从微观到宏观的尺寸测量范围不断扩大。在此背景之下,微纳制造、超精密制造、巨系统制造等系统中,传统的测量方法和测量仪器受到极大挑战,出现了纳米尺度表征以及参数量值的统一和溯源等许多新的科学问题和工程技术问题亟待解决。

解读现代制造中测量技术的新趋势

从静态测量到动态测量,从非现场测量到现场在线测量。现代制造业已呈现出和传统制造不同的设计理念,机械制造中的测量技术已不仅仅是最终产品质量评定手段,更重要的是为产品设计、制造服务,为制造过程提供完备的过程参数和环境参数,使产品设计、制造过程和检测手段充分集成,形成具备自主感知内外环境参数(状态),并作相应调整的“智能制造系统”,使测量技术从传统的“离线”测量,进入到制造现场,参与到制造过程,实现“在线”测量。

测量过程从简单信息获取到多信息融合。先进制造中的测量信息包括多种类型的被测量,信息量大,包含了海量数据信息。这些信息的可靠、快速传输和高效管理以及如何消除各种被测量之间的相互干扰,从中挖掘多个测量信息融合后的目标信息将形成一个新兴的研究领域,即多信息融合。

解读现代制造中测量技术的新趋势

几何量和非几何量集成。复杂机电系统功能扩大,精度提高,系统性能涉及多种类型参数,测量问题已不仅限于几何量。而且,日益发展的微纳尺度下的系统与结构,其各种因素的作用机理和通常尺度下的系统也有显著区别。为此,在测量领域,除几何量外,其他机械工程研究中常用的物理量,如力学性能参数、功能参数等,业已成为制造中测量技术的重要研究对象。

制造设备交互操作国际标准正在酝酿出台。调查结果显示:机床制造业在利用计算机技术和成果方面至少落后了一代,在机床制造这一行业中,形成了许多彼此互不联系的“制造孤岛”。这种状况造成的结果是,制造企业无法充分实现生产现场的优化配置。美国机械制造技术协会2008年启动200万美元资金,旨在开发一整套有关制造设备交互操作(MTConnect)的开放型国际标准。该标准下的“制造设备交互操作系统”,将利用“可扩展标示性语言”(.xml)的计算机语言写成的中间体软件,实现工厂优化配置软件和生产现场的无缝连接,包括利用互联网实现远程共享。目前该标准的制定已引起世界制造业的广泛关注,得到众多全球制造技术提供商的支持。可以预测,今后几年,标有 “制造设备交互操作系统兼容 (MTConnect compliant)” 标志的制造技术产品,将给制造业带来革命性的变化,把生产力水平提升到以往只能梦想的高度,给2l世纪的制造业带来崭新的面貌。

机械科学的发展及制造技术的进步,深刻影响着传感、测量和仪器的研究。新型测量问题的不断出现,研究内容的不断更新,使得测量技术研究,必须以发展的眼光,前瞻性思维,立足于要解决的主要问题,提倡学科交叉,重视应用基础研究成果,研究新的测量原理、方法、技术和典型解决方案,为机械科学和先进制造提供町靠测量技术支持。

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