解讀現(xiàn)代制造中測量技術的新趨勢

      機械制造中的測量技術學科的發(fā)展是機械制造水平發(fā)展的基礎和先決條件。從生產發(fā)展的歷史來看，精密加工精度的提高總是與精密測量技術的發(fā)展水平相關的。目前國際上機床的加工水平已能穩(wěn)定地達到1μm的精度，正在向著穩(wěn)定精度為納米級的加工水平發(fā)展。微納技術已經是新的技術熱點。材料、精密加工、精密測量與控制是現(xiàn)代精密工程的三大支柱。整體來看，我國機械制造中測量技術學科呈現(xiàn)出以下特點及發(fā)展趨勢。
      極端制造中的測量技術成為測量中的前沿技術。隨著MEMS、微納米技術的興起與發(fā)展，人們對微觀世界探索的不斷深入，測量對象尺度越來越小，達到了納米量級；另一方面，由于大型、超大型機械系統(tǒng)(電站機組、航空航天制造)、機電工程的制造、安裝水平提高，以及人們對于空間研究范圍的擴大，測量對象尺度覆蓋范圍越來越大，目前已達10-9～102 m的范圍，相差11個數量級之巨，機械制造中從微觀到宏觀的尺寸測量范圍不斷擴大。在此背景之下，微納制造、超精密制造、巨系統(tǒng)制造等系統(tǒng)中，傳統(tǒng)的測量方法和測量儀器受到極大挑戰(zhàn)，出現(xiàn)了納米尺度表征以及參數量值的統(tǒng)一和溯源等許多新的科學問題和工程技術問題亟待解決。
      從靜態(tài)測量到動態(tài)測量，從非現(xiàn)場測量到現(xiàn)場在線測量。現(xiàn)代制造業(yè)已呈現(xiàn)出和傳統(tǒng)制造不同的設計理念，機械制造中的測量技術已不僅僅是最終產品質量評定手段，更重要的是為產品設計、制造服務，為制造過程提供完備的過程參數和環(huán)境參數，使產品設計、制造過程和檢測手段充分集成，形成具備自主感知內外環(huán)境參數(狀態(tài))，并作相應調整的“智能制造系統(tǒng)”，使測量技術從傳統(tǒng)的“離線”測量，進入到制造現(xiàn)場，參與到制造過程，實現(xiàn)“在線”測量。
      測量過程從簡單信息獲取到多信息融合。先進制造中的測量信息包括多種類型的被測量，信息量大，包含了海量數據信息。這些信息的可靠、快速傳輸和高效管理以及如何消除各種被測量之間的相互干擾，從中挖掘多個測量信息融合后的目標信息將形成一個新興的研究領域，即多信息融合。
      幾何量和非幾何量集成。復雜機電系統(tǒng)功能擴大，精度提高，系統(tǒng)性能涉及多種類型參數，測量問題已不僅限于幾何量。而且，日益發(fā)展的微納尺度下的系統(tǒng)與結構，其各種因素的作用機理和通常尺度下的系統(tǒng)也有顯著區(qū)別。為此，在測量領域，除幾何量外，其他機械工程研究中常用的物理量，如力學性能參數、功能參數等，業(yè)已成為制造中測量技術的重要研究對象。
      制造設備交互操作國際標準正在醞釀出臺。調查結果顯示：機床制造業(yè)在利用計算機技術和成果方面至少落后了一代，在機床制造這一行業(yè)中，形成了許多彼此互不聯(lián)系的“制造孤島”。這種狀況造成的結果是，制造企業(yè)無法充分實現(xiàn)生產現(xiàn)場的優(yōu)化配置。美國機械制造技術協(xié)會2008年啟動200萬美元資金，旨在開發(fā)一整套有關制造設備交互操作(MTConnect)的開放型國際標準。該標準下的“制造設備交互操作系統(tǒng)”，將利用“可擴展標示性語言”(．xml)的計算機語言寫成的中間體軟件，實現(xiàn)工廠優(yōu)化配置軟件和生產現(xiàn)場的無縫連接，包括利用互聯(lián)網實現(xiàn)遠程共享。目前該標準的制定已引起世界制造業(yè)的廣泛關注，得到眾多全球制造技術提供商的支持。可以預測，今后幾年，標有 “制造設備交互操作系統(tǒng)兼容 (MTConnect compliant)” 標志的制造技術產品，將給制造業(yè)帶來革命性的變化，把生產力水平提升到以往只能夢想的高度，給2l世紀的制造業(yè)帶來嶄新的面貌。
      機械科學的發(fā)展及制造技術的進步，深刻影響著傳感、測量和儀器的研究。新型測量問題的不斷出現(xiàn)，研究內容的不斷更新，使得測量技術研究，必須以發(fā)展的眼光，前瞻性思維，立足于要解決的主要問題，提倡學科交叉，重視應用基礎研究成果，研究新的測量原理、方法、技術和典型解決方案，為機械科學和先進制造提供町靠測量技術支持。