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[摘 要]几何量计量是一项历史悠久、基础性强的计量。几何量计量技术的发展现状及其应用。几何量计量技术向智能化、高精度、高速度、多维非接触式高速在线测量方向发展。[关键词]几何量计量 发展现状 发展新趋势中图分类号：TD5 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）26-184-01几何量计量是一项历史悠久、基础性强的计量。古代人类为了测量田地等就已经进行长度测量。在日常生活中，人们量体裁衣、造房种地离不开它；在工业生产中，它是保证加工零件的尺寸和形状符合设计要求，保证部件的互换性，保证装配的部件和整机达到质量指标的技术手段。科学的进步更离不开几何量计量。这是因为绝大部分物理量都是以几何量信息的形式进行定量描述的。许多物理量可以通过测量其几何量的变化而确定量值。例如：温度的测量，可以在规定的温度变化范围内，通过测量某种已知膨胀系数的材料的长度变化来实现；压力的测量也可以通过测量水银柱的高低求得；甚至磁场一类的参数也可在有电流通过时测量悬浮体在磁场中的位移而测出。目前，几何量计量早已跨越传统领域的范畴，在微电子学、生命科学、土木工程等领域发挥日益重要的支撑作用。1 几何量计量技术的发展现状：1 应用游标细分原理、螺纹放大原理的机械测长技术。机械测长技术迄今仍是工业测量中的基本测量技术之一，它能达到很高的精确度，例如利用精密螺纹副测长和多齿分度技术测角可分别达到2微米/1000毫米和1″/360°的精确度。2 应用光学原理的测长技术。应用望远镜、显微镜和光波干涉等原理测长，使工业测量进入不接触测量领域，解决了一些小型复杂形状工件，例如螺纹的几何参数、样板的轮廓尺寸和大型工件的直线度、同轴度等形状和位置误差的测量问题。应用光波干涉原理使现代测长精确度达到了01～02微米/100毫米。3 应用气动原理的测长技术。它的测量效率高，对环境条件要求不高，适宜在车间使用，但其示值范围小，阻碍了它的发展。4 应用电学原理和电子计算机技术。应用电学原理测长是在30年代初期发展起来的。首先出现的是应用电感原理的测微仪。它可以把微小误差放大到100万倍，也就是说01微米的误差值可以10毫米的刻度间隔表示出来。电子线路并能实现各种演算和自动测量。60年代中期以后，在工业测量中逐步应用电子计算机技术。电子计算机具有自动修正误差、自动控制和高速数据处理的功能，为高精度、自动化和高效率测量开辟了新的途径，因而在几何量测量中应用得越来越广泛。5 随着激光、光栅、磁栅、感应同步器等新技术的出现与应用，一些分辨率高、测量范围大，可以实现把测量信息送入计算机进行计算处理，测量结果以数字形式表示的新仪器也产生了。现代三座标测量机是机械、光学、数控以及计算机等各种技术综合应用的新型精密仪器，具有多维性好、适用性强、自动化高、精度高等一系列优点，在现代测量中起着重要的作用。现代测量技术已经发展成为精密机械、光、电和电子计算机等技术相结合的综合性技术。2 几何量计量技术的发展呈现出以下新的趋势。1 高精度、高速度、多维化测量随着现代科技向高精度方向发展，超精密加工技术对几何量计量精度的要求越来越高，测量技术逐渐由传统的微米、亚微米精度向着纳米量级精度方向发展。目前，除各种激光干涉仪外，光栅测量技术也达到纳米量级。传统基于直角坐标的三坐标测显机经过50多年的发展，技术愈加成熟，测量愈加快捷，功能也愈加强大。能够快速地跟踪零件几何形状的变化。现代制造业进行的是大规模、大批量、专业化生产，需要多参数、实时在线的测量，故要求测试仪器的测量速度高、设备轻便、操作界面直观。激光干涉测量技术是精密测量的一种重要方法，目前，各种激光干涉测量系统已向轻巧、便携、高测速的方向发展。各种影像测量设备利用触摸屏，可以方便直观地实现对特征尺寸的测量2 非接触式高速测量接触式测量是用机械触针式轮廓仪来实现的。由于它有可能产生划痕，而有被非接触式测量取代之势。近年来，利用光学原理而成的激光非接触测量逐步得到应用。与接触式测量方法相比，它能在测量大型复杂零件时，在测量效率和测量精度上减少其他诸多因素的影响。非接触测量的方法有影像法、电眼法、表面反射法和气动法等。1 影像法：是最常用的非接触测量方法，可以测量内、外尺寸。它选用仪器目镜分划摄上的刻线对工件影像进行瞄准，这就需要正确的调焦。首先根据测量者的视力调节目镜视度旋钮，使之能看清分划板上的刻线，然后上下移动显微镜悬臂或焦炉微调环，使工件的像清晰地成在分划板上才能瞄准，否则将产生瞄准误差。采用影像法对被测轮廓的两边进行瞄准，并在仪器刻度尺上读出相应的读数，两次读数之差就是被测尺寸。2 电眼法：在万能测长仪上用电眼装置来测量孔径、槽宽及卡板的方法，测量范围为（φ1～φ20）mm。电眼法是将被测件固定在万能测长仪的的工作台上，根据被测孔的大小选择合适的球形测头，并将球形测头装在支臂上，深入被测孔中。采用切弦的方法使被测径的孔径线位于仪器的测量轴线上，当电眼发出闪耀时计数。采用同样的方法与孔的另一侧靠近，读取第二次计数。两次计数差值为a，则孔径为d=a+d。d为测头的工作尺寸。3 表面反射法：表面反射比较仪可以测量内外径，孔径测量范围大于1mm，也可以测量大于06mm的狭缝。把被测件放在仪器纵向滑板的工作台上，测量时将显微镜对被测件的左右两侧瞄准，在读数显微镜上读出两个读数，读数之差即为被测尺寸。反射法测量具有瞄准精度高、适应截面广的特点。测量精度影响因素有被测工件反射面的粗糙度和加工纹路的方向。4 气动法：气动测量是以气为媒介把被测尺寸的微小变化转换为气体压力或流量的变化。气动测量的类型有以液柱的表面高度为指示的、以浮标为指示的、数字显示和电表显示。浮标式测量仪是以浮标作为敏感元件，以感应空气流量变化的浮标位置来实现的。气动量仪广泛地用于机械加工中的手动和被动测量，测量的稳定性好、分辨率高，放大倍数大。3 现场在线测量随着现代制造企业对于制造效率和工件品质提出了越来越高的要求，原来那种加工完成后交由计量部门进行公差和精度验证的方式已经越来越不能适应企业的需要，更多时候我们需要在制造的车间现场实现对于加工工件测量，完成各种工装与模具的现场尺寸测量与验证，并实时监控装配的状况。通过这种现场在线测量的方法，能够实时反馈装配与加工的质量，并为生产过程的调整以及品质检控提供依据。一般来说，需要在以下两个方向上发展：一是能够克服车间环境对精密测量系统的影响，并能够适应现场生产对于高效率的要求；测量位置灵活，可以根据被测目标的尺寸形状或有限的测量空间进行随意调整。二是便携测量系统能为现场使用提供便利。便携测量系统一般具有以下优点：随机测量，可缩短定位时间和防止因工具不当而产生的加工失误，使加工效率和加工质量得到进一步提高；可高速获取一定范围内的形状数据，并进行计算，实时显示测量结果；测量位置灵活，可以根据被测目标的尺寸形状或有限的测量空间进行随意调整。4 智能化测量测量设备借助计算机技术向着智能化、虚拟化的方向进一步发展。测量仪器的虚拟化、接口的标准化以及测量软件的模块化，加速了测量技术的发展，使测量仪器的应用更加方便、直观、智能。根据测量需求以及测量对象的不同，可基于同一软件平台使用不同的仪器协同工作，采用不同的测量软件模块，实现了广普测量仪器的网络化、协同化，提高了测量的自动化水平。 虚拟仪器是20世纪80年代中才出现的一种新的仪器模式，它是通过建模+软件+数据交换卡+传感器构成的一类虚实并存的仪器系统。同传统测试仪器相比，虚拟仪器有以下优点：利用通用硬件平台构建的虚拟仪器系统具有开放性，便于系统的升级和更新；丰富的软件资源和良好的人机交互图文界面使得虚拟仪器系统易于使用；相同的性能条件下开发费用和维护升级价格相对比较便宜。计量技术是发展经济、进行现代化建设的一项重要技术基础。几何量计量是计量技术的基础部分，它涉及到自然科学理论、工程技术和科学管理等多个方面，与国防科研、工农业生产、交通运输、医扩卫生等方面关系密切。几何量计量技术的发展对技术进步和经济发展意义重大。全文，望采纳。
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