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摘 要：基于国际、国内机械制造领域测量技术近几年的发展和现状分析，就目前我国机械制造中测量技术发展的特点，预测今后几年机械制造领域测量技术的研究热点和发展趋势。对机械制造中测量技术领域国家应重点发展、支持的方向提出建议。
关键词：机械制造；测量技术；发展研究
0引言
在现代科学技术的推动下，人类对物质世界进行测量，监控物质世界使之达到最佳目标，逐渐形成了认识世界、改造世界的重要技术，成为现代科技的重要学科之一。测量技术在科学的发展史上起着非常重要的作用，是一切信息科学的基础。在机械制造领域里，测量技术更是重中之重，测量技术不仅仅用于检测，更是机械制造领域制造设备的一部分。机械制造想要达到一个更高的水平，必需将生产资料、生产设备、测量技术等结合到一起。
测量的主要目的是获取和处理几何量，包括位置、形状、距离、长度、角度等各种要素。主要测量技术包括测量、仪器、传感技术等等。但是不同的测量方法或不同的测量环境所测量出的值有可能不同，测量值的不同会给机械制造带来很大的阻碍。
机械系统和制造过程中的测量学科，包括传感、测量及仪器，主要研究几何量的获取与处理。测量的基础是物理原理，传感的本质是建立在基本物理、化学效应基础上的信号变换，将被测量变换为易于处理、能被人识别的信号形式（如电量）。机械制造中测量的目标参数也非常广泛，仅以几何量测量为例，测量对象就涉及长度、距离、角度、形状和位置等多种要素。不同的测量方法所涉及的规律、效应不同，而且在不同环境中同样的被测量，可能采用截然不同的测量方法。
1机械制造领域测量技术的发展现状
机械制造中的测量通常包含两个方面：制造系统的测量和被加工对象的测量。前者主要针对机床设备的几何精度和性能（如运动性能、动态特性、力学性能、温度及电磁特性等）进行测量；后者涉及到加工与装配中的测量，以几何量测量为主。总体上说，机械制造中几何量的测量占90%以上。
1.1测量理论的研究与发展
制定测量方案、设计测量系统、建立测量模型、编制测量软件等，均属人们的主观活动，要使之符合客观规律，还必须研究测量理论、应用测量理论。测量技术的主要理论是误差理论。根据被测量的特点，可分为静态测量精度理论和动态测量精度理论。
静态测量精度理论已经发展比较成熟，在机械测量中得到较全面应用。其要点为以下五点：一系统误差，遵循确定性规律。系统误差是可以补偿的，但误差补偿本身也有误差。二随机误差，遵循随机分布规律。按统计分析原理处理。三粗大误差，纯属偶然性，既不遵循必然规律，也不遵循随机规律。值得注意的是，粗大误差剔除必须审慎，否则存在风险。四测量不确定度，测量过程不仅要给出测量值，而且要给出对此测量值的测量不确定度的评定。过去使用的测量准确度，以真值为基准对测量值分布的范围进行评定；现在采用测量不确定度，以测量值为基准对真值分布的范围进行评定。以可知的测量值为基准，比不可知的真值作为基准更具有实际意义，更具有可操作性。五测量误差的分解。测量误差由若干组成环节合成。将测量误差分解为若干组成环节，目的是有针对性地采取措施，减小测量误差。尺寸链理论是分解测量误差的有效工具。
1.2动态测量精度理论
动态测量在测试技术领域占有重要地位，但跟静态精度理论相比，动态测量精度理论的研究由于起步较晚，难度较大，复杂程度更高，因此其理论体系尚不完善，许多问题还处于探索阶段。其主要进展如下所述。
（1）全系统动态测量精度理论。该理论从全面误差源分析入手，综合考虑动态测量系统内部各组成结构单元的误差和系统内外各干扰因素对测量结果精度的影响，尽可能将传统的对动态测量系统的黑箱处理方案白化或灰化，建立各单元的误差传递函数，并根据系统总的传输关系建立动态测量系统总的误差模型，由此得到能反映实际情况的全系统动态测量精度。
（2）动态测量误差分离与补偿技术。由于动态测量系统的复杂性，增加了误差分离的难度，各种误差分离方法都有一定的针对性，其应用范围和实现方法也存在着局限性。国内外很多学者对误差分离与补偿技术进行了研究，提出了很多实用有效的方法，如多步法、反向法、多测头法、互比法、混合法和标准量对比法等。目前国内外的研究重点是复杂测量系统多因素误差补偿和动态实时误差补偿的理論与应用问题，并已取得了一定成果。
（3）动态测量误差分解与溯源理论。动态测量误差分解与溯源理论基于全系统动态精度理论，通过误差分解并溯源到测量系统内部各主要的结构单元，找出导致测量误差增大的单元，根本目的是从误差产生的源头来掌握误差，以便采取有效的措施来提高动态测量系统的精度。
2我国机械制造中测量领域存在问题
虽然在近几年内，我国机械制造领域中测量技术已经有了很大的发展，出现了很多新的原理、新的测量技术和数字化测量，不管是在研究理论上还是测量精度上都有了很大的进步和发展，这些成绩不能否定，但是与国外一些测量技术发展水平较高的国家相比，我国的测量技术、测量理论、测量设备、测量精度上面都存在一些不足，具体分析如下：
2.1自主创新能力差，原创技术少
已有主流的各类测量技术及仪器设备中，很少有我们自己的原创技术。长期以来我国和工业发达国家在制造技术上的差距，相当程度上影响了测量技术的研发能力，但不可否认的是，对测量技术的作用和地位认识上的不充分、研究力度和资金投入不足、研究工作不扎实，急功近利、只重数量不重质量、只重理论成果，不重工程应用等因素，也直接促成了当前研究缺乏活力的状况。
2.2高端、高附加值测量仪器设备几乎空白
当前主流行业应用中的高端仪器设备，国内品牌被排斥在外。高端仪器设备的高额利润建立在高技术含量的基础上，因为利润高，保证了后续研发有充足的资金投入，形成了良性循环。与此形成反差的是，國内建立在原材料和人力成本优势基础上的仪器设备，必然利润微薄，继而造成研发投入不足，严重制约着我国测量技术及仪器设备的进一步发展。
2.3测量设备的性能、功能落后
现有国内测量产品在测量精度和功能上与国外产品相比还具有相当差距。现在国内的一些测量设备只能用于测量及简单的计算，而很少有数据处理、数据分析、排除外部干扰等作用，智能化程度还比较低，导致我国的测量设备很难进行高端的测量工作。而国外的一些测量设备已经能够达到很高的智能化程度，能够适应各种环境，能够在排除外部干扰的情况下得出真实的测量数据
2.4高端测量设备几乎空白。
跟国外的测量设备相比，我国的测量设备还比较低端，几乎没有高端的测量设备，因为高端测量设备制作成本高，难度大，附加值高，加上国内测量设备研制中的急功近利，导致我国的高端测量设备很少，几乎空白。
3结语
综上所述，我国机械制造中的测量技术近几年取得了可喜的进步，但与世界发达国家相比，还存在比较大的差距。就目前机械制造中测量技术发展的突出的问题，建议如下。
依托国家重大专项，高度重视机械制造一线的测量技术重大需求和出现的新的测量问题。重点关注包括新型传感原理及传感器研究、超大尺寸，微纳米级精密测量，先进制造的现场、非接触、数字化测量、仪器智能化、基标准及相关测量理论研究，复杂型面的检测等基本问题。
参考文献
[1] 裘祖荣.机械制造领域测量技术的发展研究[J]机械工程学报，2014（14）：1-11.
[2] 徐富昌.机械制造领域中对测量技术的应用探讨[J].信息系统工程，2012（4）：124-125.
[3] 中国科学技术协会.仪器科学与技术学科发展报告2006-2007[M].北京：中国科学技术出版社，2007.
关键词：机械制造；测量技术；发展研究
0引言
在现代科学技术的推动下，人类对物质世界进行测量，监控物质世界使之达到最佳目标，逐渐形成了认识世界、改造世界的重要技术，成为现代科技的重要学科之一。测量技术在科学的发展史上起着非常重要的作用，是一切信息科学的基础。在机械制造领域里，测量技术更是重中之重，测量技术不仅仅用于检测，更是机械制造领域制造设备的一部分。机械制造想要达到一个更高的水平，必需将生产资料、生产设备、测量技术等结合到一起。
测量的主要目的是获取和处理几何量，包括位置、形状、距离、长度、角度等各种要素。主要测量技术包括测量、仪器、传感技术等等。但是不同的测量方法或不同的测量环境所测量出的值有可能不同，测量值的不同会给机械制造带来很大的阻碍。
机械系统和制造过程中的测量学科，包括传感、测量及仪器，主要研究几何量的获取与处理。测量的基础是物理原理，传感的本质是建立在基本物理、化学效应基础上的信号变换，将被测量变换为易于处理、能被人识别的信号形式（如电量）。机械制造中测量的目标参数也非常广泛，仅以几何量测量为例，测量对象就涉及长度、距离、角度、形状和位置等多种要素。不同的测量方法所涉及的规律、效应不同，而且在不同环境中同样的被测量，可能采用截然不同的测量方法。
1机械制造领域测量技术的发展现状
机械制造中的测量通常包含两个方面：制造系统的测量和被加工对象的测量。前者主要针对机床设备的几何精度和性能（如运动性能、动态特性、力学性能、温度及电磁特性等）进行测量；后者涉及到加工与装配中的测量，以几何量测量为主。总体上说，机械制造中几何量的测量占90%以上。
1.1测量理论的研究与发展
制定测量方案、设计测量系统、建立测量模型、编制测量软件等，均属人们的主观活动，要使之符合客观规律，还必须研究测量理论、应用测量理论。测量技术的主要理论是误差理论。根据被测量的特点，可分为静态测量精度理论和动态测量精度理论。
静态测量精度理论已经发展比较成熟，在机械测量中得到较全面应用。其要点为以下五点：一系统误差，遵循确定性规律。系统误差是可以补偿的，但误差补偿本身也有误差。二随机误差，遵循随机分布规律。按统计分析原理处理。三粗大误差，纯属偶然性，既不遵循必然规律，也不遵循随机规律。值得注意的是，粗大误差剔除必须审慎，否则存在风险。四测量不确定度，测量过程不仅要给出测量值，而且要给出对此测量值的测量不确定度的评定。过去使用的测量准确度，以真值为基准对测量值分布的范围进行评定；现在采用测量不确定度，以测量值为基准对真值分布的范围进行评定。以可知的测量值为基准，比不可知的真值作为基准更具有实际意义，更具有可操作性。五测量误差的分解。测量误差由若干组成环节合成。将测量误差分解为若干组成环节，目的是有针对性地采取措施，减小测量误差。尺寸链理论是分解测量误差的有效工具。
1.2动态测量精度理论
动态测量在测试技术领域占有重要地位，但跟静态精度理论相比，动态测量精度理论的研究由于起步较晚，难度较大，复杂程度更高，因此其理论体系尚不完善，许多问题还处于探索阶段。其主要进展如下所述。
（1）全系统动态测量精度理论。该理论从全面误差源分析入手，综合考虑动态测量系统内部各组成结构单元的误差和系统内外各干扰因素对测量结果精度的影响，尽可能将传统的对动态测量系统的黑箱处理方案白化或灰化，建立各单元的误差传递函数，并根据系统总的传输关系建立动态测量系统总的误差模型，由此得到能反映实际情况的全系统动态测量精度。
（2）动态测量误差分离与补偿技术。由于动态测量系统的复杂性，增加了误差分离的难度，各种误差分离方法都有一定的针对性，其应用范围和实现方法也存在着局限性。国内外很多学者对误差分离与补偿技术进行了研究，提出了很多实用有效的方法，如多步法、反向法、多测头法、互比法、混合法和标准量对比法等。目前国内外的研究重点是复杂测量系统多因素误差补偿和动态实时误差补偿的理論与应用问题，并已取得了一定成果。
（3）动态测量误差分解与溯源理论。动态测量误差分解与溯源理论基于全系统动态精度理论，通过误差分解并溯源到测量系统内部各主要的结构单元，找出导致测量误差增大的单元，根本目的是从误差产生的源头来掌握误差，以便采取有效的措施来提高动态测量系统的精度。
2我国机械制造中测量领域存在问题
虽然在近几年内，我国机械制造领域中测量技术已经有了很大的发展，出现了很多新的原理、新的测量技术和数字化测量，不管是在研究理论上还是测量精度上都有了很大的进步和发展，这些成绩不能否定，但是与国外一些测量技术发展水平较高的国家相比，我国的测量技术、测量理论、测量设备、测量精度上面都存在一些不足，具体分析如下：
2.1自主创新能力差，原创技术少
已有主流的各类测量技术及仪器设备中，很少有我们自己的原创技术。长期以来我国和工业发达国家在制造技术上的差距，相当程度上影响了测量技术的研发能力，但不可否认的是，对测量技术的作用和地位认识上的不充分、研究力度和资金投入不足、研究工作不扎实，急功近利、只重数量不重质量、只重理论成果，不重工程应用等因素，也直接促成了当前研究缺乏活力的状况。
2.2高端、高附加值测量仪器设备几乎空白
当前主流行业应用中的高端仪器设备，国内品牌被排斥在外。高端仪器设备的高额利润建立在高技术含量的基础上，因为利润高，保证了后续研发有充足的资金投入，形成了良性循环。与此形成反差的是，國内建立在原材料和人力成本优势基础上的仪器设备，必然利润微薄，继而造成研发投入不足，严重制约着我国测量技术及仪器设备的进一步发展。
2.3测量设备的性能、功能落后
现有国内测量产品在测量精度和功能上与国外产品相比还具有相当差距。现在国内的一些测量设备只能用于测量及简单的计算，而很少有数据处理、数据分析、排除外部干扰等作用，智能化程度还比较低，导致我国的测量设备很难进行高端的测量工作。而国外的一些测量设备已经能够达到很高的智能化程度，能够适应各种环境，能够在排除外部干扰的情况下得出真实的测量数据
2.4高端测量设备几乎空白。
跟国外的测量设备相比，我国的测量设备还比较低端，几乎没有高端的测量设备，因为高端测量设备制作成本高，难度大，附加值高，加上国内测量设备研制中的急功近利，导致我国的高端测量设备很少，几乎空白。
3结语
综上所述，我国机械制造中的测量技术近几年取得了可喜的进步，但与世界发达国家相比，还存在比较大的差距。就目前机械制造中测量技术发展的突出的问题，建议如下。
依托国家重大专项，高度重视机械制造一线的测量技术重大需求和出现的新的测量问题。重点关注包括新型传感原理及传感器研究、超大尺寸，微纳米级精密测量，先进制造的现场、非接触、数字化测量、仪器智能化、基标准及相关测量理论研究，复杂型面的检测等基本问题。
参考文献
[1] 裘祖荣.机械制造领域测量技术的发展研究[J]机械工程学报，2014（14）：1-11.
[2] 徐富昌.机械制造领域中对测量技术的应用探讨[J].信息系统工程，2012（4）：124-125.
[3] 中国科学技术协会.仪器科学与技术学科发展报告2006-2007[M].北京：中国科学技术出版社，2007.