【摘要】當(dāng)今制造業(yè)裝配技術(shù)正向著數(shù)字化和自動(dòng)化方向發(fā)展，其中數(shù)字化測(cè)量技術(shù)提高了我國精密測(cè)量技術(shù)和制造水平，成為制造過程中的重要元素。本文簡(jiǎn)單介紹了數(shù)字化測(cè)量技術(shù)的發(fā)展，并對(duì)數(shù)字化測(cè)量技術(shù)的量具和傳感器技術(shù)、檢測(cè)路徑和檢測(cè)路徑算法的進(jìn)行了優(yōu)化分析，為實(shí)現(xiàn)全方位的測(cè)量系統(tǒng)提供了理論基礎(chǔ)。

隨著科學(xué)技術(shù)與數(shù)字化制造業(yè)的飛速發(fā)展，與其相適應(yīng)的數(shù)字化測(cè)量技術(shù)，以其高精度、高效率、高自動(dòng)化等優(yōu)勢(shì)在制造領(lǐng)域應(yīng)用越來越廣，相比于傳統(tǒng)的測(cè)量方法，數(shù)字化測(cè)量技術(shù)在提高待測(cè)物點(diǎn)的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性方面發(fā)揮了重要的推動(dòng)作用，現(xiàn)數(shù)字化測(cè)量技術(shù)的發(fā)達(dá)程度成為衡量一個(gè)國家國力及科學(xué)技術(shù)水平的重要標(biāo)志。實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的數(shù)字化能快速的進(jìn)行系統(tǒng)配置和參考坐標(biāo)系的建立，全時(shí)進(jìn)行精確的零件監(jiān)視，不依賴作用區(qū)域，保證全范圍測(cè)量精度的一致性，構(gòu)建成為一個(gè)全方位的數(shù)字化測(cè)量系統(tǒng)，增強(qiáng)行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力，發(fā)展成為具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)產(chǎn)品和技術(shù)的企業(yè)，是制造企業(yè)的最終目標(biāo)。

一、數(shù)字化測(cè)量技術(shù)的發(fā)展

數(shù)字化測(cè)量技術(shù)是以數(shù)字化建模仿真與優(yōu)化為特征的“數(shù)字化制造”，涉及各種通用機(jī)專用數(shù)字IC、數(shù)字接口電路、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、數(shù)字式儀器儀表（含職能儀器）和實(shí)時(shí)的測(cè)控系統(tǒng)。我國于1965年研制成功集成電路。近年來，國家制定了重點(diǎn)發(fā)展集成電路的戰(zhàn)略方針，我國IC產(chǎn)業(yè)也獲得了飛速發(fā)展。對(duì)于一個(gè)完善的測(cè)量系統(tǒng)來說，對(duì)大尺寸全方位的高精度測(cè)量是制造品的關(guān)鍵，數(shù)字化測(cè)量對(duì)待測(cè)點(diǎn)進(jìn)行位置的準(zhǔn)確測(cè)量，然后將數(shù)據(jù)傳遞給自動(dòng)化定位控制系統(tǒng)，對(duì)整個(gè)制造過程進(jìn)行監(jiān)督，通過對(duì)數(shù)據(jù)的分析出來，實(shí)現(xiàn)定位，故數(shù)字化已成為產(chǎn)品生命周期中不可或缺的重要因素。數(shù)字化測(cè)量技術(shù)漸漸從幕后走入了人們的視野，從單一走向綜合，獲取了大量高精度的測(cè)量數(shù)據(jù)及時(shí)提供自動(dòng)化裝配系統(tǒng)和物流運(yùn)輸系統(tǒng)，受到了各界人士的關(guān)注。數(shù)字化測(cè)量系統(tǒng)的基本要求是實(shí)現(xiàn)測(cè)量環(huán)境的便利性、精確性、高速性和實(shí)時(shí)性，高速、高精度測(cè)量和分選，填補(bǔ)了國內(nèi)的空白。

二、數(shù)字化測(cè)量技術(shù)的優(yōu)化分析

1、數(shù)字化量具和傳感器技術(shù)的優(yōu)化

由于現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境等種種因素，對(duì)產(chǎn)品的測(cè)量和檢測(cè)要求較高，故對(duì)數(shù)字化測(cè)量量具和傳感器的優(yōu)化成為了研究的重點(diǎn)關(guān)注方向，激光測(cè)量雷達(dá)、三維測(cè)量激光跟蹤儀、簡(jiǎn)易的測(cè)量臂和掃描儀等為基礎(chǔ)技術(shù)的優(yōu)化構(gòu)建更為精確系統(tǒng)的測(cè)量技術(shù)。

（1）防水型電子數(shù)顯卡尺，在冷卻液噴淋狀態(tài)下保證正常檢測(cè)。傳統(tǒng)電子數(shù)顯卡尺多采用電柵位移傳感器實(shí)現(xiàn)測(cè)量，但其易受介質(zhì)影響，工作狀態(tài)受到環(huán)境的多方面限制，對(duì)數(shù)顯卡尺的防水性改善，拓展了數(shù)字化測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域。上述防水型數(shù)顯卡尺的防護(hù)等級(jí)都達(dá)到IP67規(guī)定，為當(dāng)今最高水平，相應(yīng)技術(shù)在中國申請(qǐng)了專利。

（2）納米分辨力傳感器的制造。讀數(shù)頭中的半導(dǎo)體激光光束經(jīng)偏振光分光器分成二束光，進(jìn)入主尺，經(jīng)過衍射后相互產(chǎn)生干涉。光電圖像傳感器檢測(cè)出主尺移動(dòng)所引起反射光干涉條紋的相位變化，得到主尺的位移量。該傳感器的研制提高了傳感器的辨識(shí)度與靈敏度，且工作狀態(tài)更為穩(wěn)定，不易受環(huán)境的限制。

（3）多傳感融合的數(shù)字化測(cè)量技術(shù)的優(yōu)化。在制造業(yè)中測(cè)量目標(biāo)多屬于大尺寸，多傳感融合的測(cè)量技術(shù)為共同實(shí)現(xiàn)行業(yè)的測(cè)量任務(wù)提供了更加便捷的途徑。在多傳感融合的測(cè)量系統(tǒng)構(gòu)建中，保持發(fā)射器的位置不動(dòng)，通過標(biāo)準(zhǔn)桿在iGPS的測(cè)量空間采集標(biāo)準(zhǔn)桿數(shù)據(jù)，求發(fā)射器的方位，后通過對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，優(yōu)化發(fā)射器的方位。通過計(jì)算可知，融合了iGPS、激光跟蹤儀和激光雷達(dá)傳感技術(shù)后，使測(cè)量和監(jiān)督變得更簡(jiǎn)單高效，可在測(cè)量任務(wù)的任何階段完成，是比較理想的大尺寸多方位測(cè)定目標(biāo)的測(cè)定方法。

（4）雙目視覺實(shí)現(xiàn)數(shù)字化測(cè)量技術(shù)的三維檢測(cè)優(yōu)化。傳統(tǒng)的目標(biāo)分割算法難以在高速實(shí)時(shí)環(huán)境中得到精確的檢測(cè)數(shù)據(jù)。雙目視覺測(cè)量技術(shù)是最接近人力視覺的三維數(shù)據(jù)采集方式，具有有簡(jiǎn)單、靈活、可靠、使用范圍廣等特點(diǎn)等特點(diǎn)，是測(cè)距方法中最重要的感知技術(shù)。雙目視覺測(cè)量方法是數(shù)字化測(cè)量技術(shù)使被測(cè)物點(diǎn)實(shí)現(xiàn)三維空間的重建，使用特征提取、攝像機(jī)標(biāo)定和特征立體匹配技術(shù)，利用最大相似率結(jié)合高效的立體搜索進(jìn)行圖像匹配，相比于傳統(tǒng)的體式系統(tǒng)，更加準(zhǔn)確的繪制了高精度的被測(cè)物點(diǎn)。

2、檢測(cè)路徑的優(yōu)化

數(shù)字化測(cè)量技術(shù)工作中有大量的檢測(cè)工作需要完成，實(shí)現(xiàn)加工檢測(cè)一體化、智能化和集成化是數(shù)字化制造技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)。在線檢測(cè)減少了測(cè)量時(shí)間，避免了過程中可能產(chǎn)生誤差的間歇，提高檢測(cè)精度和靈敏度，為質(zhì)量監(jiān)督提供了有力的保障。在線檢測(cè)技術(shù)的主要優(yōu)勢(shì)便是其便捷性，故在規(guī)劃檢測(cè)路徑時(shí)，需考慮以下兩個(gè)因素（1）避免檢測(cè)過程中的碰撞，測(cè)頭運(yùn)動(dòng)的軌跡應(yīng)最短；（2）檢測(cè)過程總測(cè)頭和測(cè)頭變換的次數(shù)需最少，盡量避免誤差可能產(chǎn)生的途徑。在規(guī)劃完成后，對(duì)形成的路徑進(jìn)行碰撞檢測(cè)，找出合理的避障點(diǎn)，對(duì)路徑進(jìn)行完善，從定位點(diǎn)、過程點(diǎn)、安全起測(cè)平面到檢測(cè)順序等問題都進(jìn)行解決，保證檢測(cè)的順利完成。

3、檢測(cè)路徑算法的優(yōu)化

提高精度和提高測(cè)頭移動(dòng)或縮短測(cè)頭測(cè)量路徑是改善加工中心在線檢測(cè)性能的主要目標(biāo)。為了避免測(cè)頭與零件的碰撞，測(cè)頭需通過輔助點(diǎn)Aided Point（AP），此外在檢測(cè)路徑中還有許多不確定因素，需要對(duì)路徑算法的不斷優(yōu)化，確保路徑的準(zhǔn)確性與靈敏性。常見對(duì)MOP問題的求解方法有單純形方法、隱枚舉法、動(dòng)態(tài)規(guī)劃法和割平面法等，后提出了貪婪法、遺傳算法和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等算法等，近幾年，蟻群、粒子群等智能算法，其優(yōu)化的路徑具有明顯優(yōu)勢(shì)，為檢測(cè)路徑計(jì)算的穩(wěn)定性、靈敏性和精確性提供了新思路。

三、結(jié)束語

隨著我國科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，越來越多的技術(shù)逐步被社會(huì)生產(chǎn)所淘汰，新技術(shù)層出不窮。數(shù)字化測(cè)量技術(shù)的優(yōu)化可使測(cè)量系統(tǒng)同時(shí)使用多種工具、多項(xiàng)零件和多個(gè)測(cè)量探頭，系統(tǒng)在運(yùn)動(dòng)過程中可能遇到的各種內(nèi)部與外部干擾進(jìn)行自抗控制能力，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)性能亦得到了提高，并行模式實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)測(cè)量數(shù)據(jù)的連續(xù)采集。提供絕對(duì)位置信息的測(cè)量系統(tǒng)，結(jié)合三維空間位置的誤差測(cè)量技術(shù)，探索數(shù)控機(jī)床空間精度快速測(cè)量和補(bǔ)償?shù)男峦緩健y(cè)量準(zhǔn)確度高，穩(wěn)定性強(qiáng)，提高加工中心生產(chǎn)效率和可靠性，取得了新的成績(jī)。現(xiàn)數(shù)字化測(cè)量技術(shù)精密測(cè)量技術(shù)和制造水平不斷提高，降低能耗、改善工藝性，提高產(chǎn)品的性價(jià)比，行業(yè)呈現(xiàn)良好的發(fā)展勢(shì)頭，目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)國內(nèi)外市場(chǎng)的開拓。

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