精密測試技術(shù)展望
先進(jìn)技術(shù)的發(fā)展日新月異，精密測試技術(shù)應該適應這種發(fā)展。精密測試技術(shù)在機械學(xué)科中的作用是為先進(jìn)制造業(yè)服務(wù)，擔負起質(zhì)量技術(shù)保證的重任。這就要求首先要以提高產(chǎn)品的質(zhì)量為出發(fā)點(diǎn)，這也是要達到的最重要的目的。其次是精密測試技術(shù)要提高產(chǎn)品的生產(chǎn)效益。因此，檢測方法要能適應快速發(fā)展生產(chǎn)的要求，不能單純?yōu)榱藱z測而檢測，更不能因為檢測的要求而影響生產(chǎn)的效益，從更積極的角度出發(fā)，應該是由于精密測試技術(shù)的良好服務(wù)從而促進(jìn)生產(chǎn)能力的提高。根據先進(jìn)制造技術(shù)發(fā)展的要求以及精密測試技術(shù)自身的發(fā)展規律，不斷拓展著(zhù)新的測量原理和測試方法，以及測試信息處理技術(shù)，就機械學(xué)科而言，預計以下幾個(gè)方面需要發(fā)展。

1、 零廢品生產(chǎn)中的測量控制

在制造業(yè)中，質(zhì)量保證的理想目標是實(shí)行生產(chǎn)的零廢品制造。在實(shí)現這個(gè)目標的過(guò)程中，精密測試技術(shù)的作用和重要意義是不言而喻的。零部件的加工質(zhì)量、整機的裝配質(zhì)量都與加工設備、測試設備以及測試信息的分析處理等有關(guān)，因此實(shí)現零廢品生產(chǎn)，以精密測試的角度出發(fā)，以下問(wèn)題應予考慮：(1)在加工工件前，事先檢測機床。如何快速準確地對加工設備進(jìn)行校驗，獲得機床的精度狀況，這對大幅度地減少返工，甚至消除返工是非常有益的。當然這是包括檢測設備的研究開(kāi)發(fā)。(2)生產(chǎn)過(guò)程中對工件進(jìn)行在線(xiàn)測量或對工件進(jìn)行100%檢測，這就需要研究適合于動(dòng)態(tài)或準動(dòng)態(tài)的測試設備，甚至能集成到加工設備中的特殊測試設備，做到實(shí)時(shí)測試，根據測試結果不斷修改工藝參數，對加工設備進(jìn)行補充調整或反饋控制。從精度理論方面也相應要研究動(dòng)態(tài)精度理論，包括動(dòng)態(tài)精度的評定等。(3)研究如何充分利用測量信息來(lái)實(shí)現零廢品生產(chǎn)。通過(guò)100%在線(xiàn)測量數據的充分利用，從中分析加工和測量過(guò)程中誤差分布的動(dòng)態(tài)特性，同時(shí)根據加工誤差的動(dòng)態(tài)特性和傳感器精度的精度損失特性，以及產(chǎn)品質(zhì)量要求和公差規定，給出零廢品制造的基本理論模型。充分利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )，遺傳算法等現代數學(xué)方法進(jìn)行準確的加工質(zhì)量預測，做到質(zhì)量超前控制。

2、 視覺(jué)測試技術(shù)

非接觸測試技術(shù)很多，特別值得一提的是視覺(jué)測試技術(shù)�，F代視覺(jué)理論和技術(shù)的發(fā)展，不僅在于模擬人眼能完成的功能，更重要的是它能完成人眼所不能勝任的工作，所以視覺(jué)技術(shù)作為當今最新技術(shù)，在電子、光學(xué)和計算機等技術(shù)不斷成熟和完善的基礎上得到迅速發(fā)展。視覺(jué)測試技術(shù)是建立在計算機視覺(jué)研究基礎上的一門(mén)新興測試技術(shù)。與計算機視覺(jué)研究的視覺(jué)模式識別、視覺(jué)理解等內容不同，視覺(jué)測試技術(shù)重點(diǎn)研究物體的幾何尺寸及物體的位置測量，如轎車(chē)白車(chē)身三維尺寸的測量、模具等三維面形的快速測量、大型工件同軸度測量、共面性測量等。它可以廣泛應用于在線(xiàn)測量、逆向工程等主動(dòng)、實(shí)時(shí)測量過(guò)程。視覺(jué)測試技術(shù)在國外發(fā)展很快，早在20世紀80年代，美國國家標準局就預計，檢測任務(wù)的90%將由視覺(jué)測試系統來(lái)完成。美國在80年代就有100多家公司躋身于視覺(jué)測試系統的經(jīng)營(yíng)市場(chǎng)，可見(jiàn)視覺(jué)測試系統確實(shí)很有前途。在1999年10月的北京國際機床博覽會(huì )上已見(jiàn)到國外利用視覺(jué)檢測技術(shù)研制的儀器，如流動(dòng)式光學(xué)三坐標測量機、高速高精度數字化掃描系統、非接觸式光學(xué)三坐標測量機等先進(jìn)儀器。

3 測量方式向多樣化發(fā)展

(1)多傳感器融合技術(shù)在制造現場(chǎng)中的應用 多傳感器融合是解決測量過(guò)程中測量信息獲取的方法，它可以提高測量信息的準確性。由于多傳感器是以不同的方法或從不同的角度獲取信息的，因此可以通過(guò)它們之間的信息融合去偽存真，提高測量精度。

(2)積木式、組合式測量方法 白車(chē)身三維尺寸測量系統就屬于這類(lèi)方法，也可以說(shuō)它是柔性很好的專(zhuān)用坐標測量機，關(guān)鍵在于系統的建立。

(3)便攜式測量?jì)x器 如便攜式光纖干涉測量?jì)x、便攜式大量程三維測量系統等，往往用于解決現場(chǎng)大尺寸的測量問(wèn)題。

(4)虛擬儀器 虛擬儀器是虛擬現實(shí)技術(shù)在精密測試領(lǐng)域的應用，國內已有深入的研究。一種是將多種數字化的測試儀器虛擬成一臺以計算機為硬件支撐的數字式的智能化測試儀器；另一種是研究虛擬制造中的虛擬測量，如虛擬量塊、虛擬坐標測量機等。

(5)智能結構 它屬于結構檢測與故障診斷，是融合智能技術(shù)、傳感技術(shù)、信息技術(shù)、仿生技術(shù)、材料科學(xué)等的一門(mén)交叉學(xué)科，使監測的概念過(guò)渡到在線(xiàn)、動(dòng)態(tài)、主動(dòng)的實(shí)時(shí)監測與控制。

4、 測量尺寸繼續向著(zhù)兩個(gè)極端發(fā)展

所謂兩個(gè)極端就是指相對于現在測量尺寸的大尺寸和小尺寸。通常尺寸的測量已被廣為注意，也開(kāi)發(fā)了多種多樣的測試方法。近年來(lái)，由于國民經(jīng)濟的快速發(fā)展和迫切需要，使得很多方面的生產(chǎn)和工程中測試的要求超過(guò)了我們所能測試的范圍，如飛機外形的測量、大型機械關(guān)鍵部件測量、高層建筑電梯導軌的準直測量、油罐車(chē)的現場(chǎng)校準等都要求能進(jìn)行大尺寸測量；微電子技術(shù)、生物技術(shù)的快速發(fā)展，探索物質(zhì)微觀(guān)世界的需求，測量精度的不斷提高，又要求進(jìn)行微米、納米測試。

(1)大尺寸的測量方法 如工程大地測量方法是指將大地測量的某些原理和方法移植和改進(jìn)到機械工程測量中，產(chǎn)生新的測量方法，還有其它一些測量大尺寸的方法，如激光跟蹤干涉三維尺寸測量系統。

(2)納米測試技術(shù) 從生產(chǎn)制造的趨勢看，每十年要求容許誤差降低1／3，因此要求測量具有越來(lái)越高的精度，并可溯源到國際標準(ISO)。當然，納米測量也多種多樣，有光干涉測量?jì)x、量子干涉儀、電容測微儀、X射線(xiàn)干涉儀、頻率跟蹤式法珀標準量具、掃描電子顯微鏡(SEM)、掃描隧道顯微鏡(STM)、原子力顯微鏡(AFM)、分子測量機M3(molecular measuring machine)等。

5、 實(shí)現各種溯源的要求

(1)自標定、自校準 高精度的測量要求高精度的溯源，很多情況下難以找到滿(mǎn)足精度要求的儀器，重要的原因是溯源制約著(zhù)測量精度的發(fā)展，在一些情況下則可利用測量?jì)x器的標定和虛擬測量方法，解決溯源問(wèn)題。

(2)現場(chǎng)直接標定 越來(lái)越多的測量?jì)x器要求現場(chǎng)直接標定，很多還是三維的空間標定，發(fā)展現場(chǎng)標定技術(shù)和儀器是完成這些標定的關(guān)鍵。

(3)納米溯源 納米測試的溯源也是個(gè)重要的問(wèn)題。國外已有美國NIST、德國PTB、日本NRIM研究硅(220)晶體的晶面間距準確尺寸，元素晶格尺寸在恒溫下具有很好的穩定性，可以用來(lái)建立納米溯源基準。