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精密測量技術論文范文1

雖是一名年輕的科學家，且身處光電科學的探索前沿，張祥朝給人的感覺一直都是沉穩(wěn)踏實，不浮不躁。這與他所信奉人生信條：“水止猶鑒，靜水流深”有關。

1982年，張祥朝出生于歷史悠久、人杰地靈的河北巨鹿，自小勤奮聰慧，考入中國科學技術大學精密機械與精密儀器系，從此與當時方興未艾的精密工程研究結下了不解之緣。

憑借一貫的出色表現(xiàn)，他在畢業(yè)時獲得全額獎學金，赴世界著名的英國哈德斯菲爾德大學精密技術中心攻讀博士學位，師從英國工程院院士蔣向前教授，2009年畢業(yè)后留任該大學研究學者；2011年12月進入復旦大學工作，沿著本科畢業(yè)論文《大孔徑高精度平面干涉儀的設計》和博士畢業(yè)論文《用于精密坐標計量的自由曲面擬合》的延伸脈絡繼續(xù)展開研究，且始終秉承嚴謹?shù)膽B(tài)度對待科研工作，每一步都走得格外沉穩(wěn)有力。

方寸間洞隱燭微

精密制造技術的發(fā)展一日千里，關鍵元件的表面形狀越來越復雜，精度越來越高，產生了一系列的自由曲面和微納結構功能元件，其應用范圍也擴大到航空、航天、醫(yī)學等領域。

在“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略引導新一代工業(yè)革命的大背景下，超精密功能元件制造的智能化與精準化成為先進制造的重點發(fā)展方向。于是，張祥朝針對當前加工、檢測設備相分離，工件的重復裝夾導致加工效率和檢測精度難以提高的現(xiàn)狀，致力于研究關鍵功能元件的快速在線/在位測量，對其開展了持續(xù)而深入的探索。

對于面形復雜的自由曲面和非球面光學元件，單點金剛石切削是主流的加工方式。他們基于相位偏折術和波長掃描干涉測量技術，發(fā)展了和精密機床相融合的子孔徑拼接面形檢測技術。巧妙地借用機床自身的精密運動機構，加以輔助的伺服監(jiān)控，可以復雜面形的快速測量。并發(fā)展了可靠的機床誤差分離技術以及六自由度數(shù)據(jù)拼接技術，避免了重復采樣等因素引起的誤差，從全頻段保證了測量數(shù)據(jù)的真實性和可靠性。該方法克服了傳統(tǒng)離線測量方法適用范圍小、測量精度低、且對環(huán)境要求苛刻的缺點，尤其適用于超精密光滑表面的在位檢測。

在張祥朝承擔的總裝備部預研項目、科技部重大專項等科技攻關項目中，他和團隊為保形整流罩等關鍵光學元件研制了快速檢測裝置，測量精度達到了λ/10量級。相關技術顯著提高了我國相關裝備的使用性能，于2016年獲得教育部科技進步獎二等獎。

而精密工程的另一個的發(fā)展方向是小型化和集成化。以MEMS為代表的微納制造技術和光電子技術日新月異，但同時也對微納結構元件的精準檢測提出了挑戰(zhàn)。

針對微結構元件特征尺寸小、陡度高、測量信號難以采集等特點，張祥朝及其團隊發(fā)展了基于多波長干涉擴展量程、基于雙樹復小波的波前重構、基于智能化模式識別的相位解包裹、基于光纖導光的全域掃描測量、基于壓縮感知的信噪分離等一系列新技術，攻克了一個又一個難題，將微納結構元件的三維多尺度形貌完整地展現(xiàn)了出來。目前，他和中國工程物理研究院緊密合作，正在針對壓印輥筒等復雜結構大尺寸元件研制原位精密技術，在光電技術前進的道路上再攀高峰。

繁復中溯源尋頭

有句名言：怕什么真理無窮，進一步有進一步的歡喜。對張祥朝來說，他也喜歡這樣進一步的“歡喜”，在無窮的真理、奧妙的科研面前，他所能做的，就是刨根問底，溯源尋頭。

由于超精密功能元件的面形和紋理的復雜性，不同尺度、不同方向、不同形態(tài)的特征分量之間存在復雜的糾纏耦合，給復雜功能元件表面質量的控制帶來極大的難題，也嚴重制約了先進功能元件的可靠設計與精準表征。

現(xiàn)今，自由曲面的設計加工和檢測已經(jīng)成為提升國家經(jīng)濟發(fā)展的重要支撐技術和衡量國家精密工程發(fā)展水平的重要指標。

2013年，張祥朝作為“超精密光學自由曲面面形誤差評定算法”這一國家自然科學基金項目的主要負責人，從基礎數(shù)學理論著手，攻克了不同目標函數(shù)下擬合算法的全局收斂、評定結果的穩(wěn)定性與偏畸校正、數(shù)據(jù)采樣及誤差補償?shù)纫幌盗须y題，提出了一系列性能優(yōu)越的自由曲面面形評定算法。項目結題獲得“優(yōu)秀”（A），應基金委邀請在總結大會上作宣講報告。該成果獲得國際同行的廣泛關注，法國國際計量實驗室（LNE）邀請張祥朝作為中方負責人，在歐盟Horizon2020重點項目的支持下，合作建立自由曲面的標準擬合算法體系。

對于形態(tài)復雜的微觀紋理特征，張祥朝拓展了當前表面計量領域的小波分析方法，基于方向性超小波技術，發(fā)展了一系列復雜紋理特征識別與表征方法。不但根據(jù)其具體形態(tài)特征，發(fā)展了合適的基函數(shù)，并且從數(shù)學框架視角，分析了不同數(shù)學表示方法的移變性、頻譜混疊、采樣失真等基礎性問題，并提出了有效的解決手段.能夠有效分離刀痕、劃痕、缺陷等形態(tài)分量，從而可以據(jù)此有針對性地開展工藝分析與性能評價。該成果完善了復雜功能形面的設計一加工一檢測一評定鏈條.為提高復雜功能元件的可靠性.改善光電系統(tǒng)的性能奠定了堅實的基礎。

微納結構表面含有確定性幾何結構，其特征尺寸決定了元件的實際性能，微納領域當前面臨的主要技術瓶頸就是測量評定標準的缺失。為此，張祥朝面向“特征尺寸檢測評定的溯源性”這一核心任務.深入研究了針尖膨脹誤差校正、有效數(shù)據(jù)的選取、特征尺寸參數(shù)的可靠計算、保持邊緣濾波等多個難題，將特征尺寸擬合精度提高了兩個數(shù)量級以上。這一具有自主知識產權的研究成果顯著提高了微納結構測量表征的可靠性，也推動了我國微納制造領域的技術發(fā)展。

精密測量技術論文范文2

【關鍵字】自動化儀器儀表發(fā)展現(xiàn)狀趨勢

中圖分類號：P335+.1文獻標識碼： A 文章編號：

一、自動化儀器儀表的簡介

1. 自動化儀器儀表的定義

自動化儀器儀表是用于化學、物理方面的技術工具和設備，可以檢出測量各種物理量、物質成分。從廣義來說，儀器儀表也可具有自動控制、報警、信號傳遞等功能。顯微鏡、望遠鏡能使人們擴展自己的視野，體溫計能讓人們測量自己的身體的溫度；此外，還有一些儀器儀表如磁強計、射線計數(shù)計具有特殊功能，可以感受和測量到人的感覺器官所不能感受到的數(shù)據(jù)因子。

自動化儀器儀表又被稱作信息機器，因為它的主要功能是信息形式的轉換，可以將輸入信號轉換成輸出信號。信號按時間域或頻率域表達，信號的傳輸則可調制成連續(xù)的模擬量或斷續(xù)的數(shù)字量形式。

2. 自動化儀器儀表的分類

自動化儀器儀表是多種科學技術的綜合產物，有很多種類，有的按用途分類，有的按功能分類，不同的分類方法對應著不同的產品，本文主要介紹兩種分類方法。

（1）按不同用途來分類

儀器儀表有各種用途，有的用在運輸上，比如汽車儀表、拖拉機儀表；有的用在航空上，比如船用儀表、航空儀表；有的用在地質上，比如地質勘探測試儀器、地震測試儀器；另外隨著科學技術的發(fā)展，很多儀器儀表應運而生，比如教學儀器、醫(yī)療儀器、環(huán)保儀器等。

（2）按不同功能來分類

隨著我國自動化技術的成熟和各種行業(yè)的需要，產生了各種功能的儀器。比如工業(yè)自動化儀表按功能可分為檢測儀表、記錄儀表、計算儀表等；檢測儀表按被測物理量又分為溫度測量儀表、壓力測量儀表、流量測量儀表等。

二、我國自動化儀器儀表行業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀

自動化的內容在近10 年來隨著電子信息技術和光電技術等相關學科的發(fā)展而發(fā)生了許多變化。從縱深上講，可以涵蓋從最底層的自動化感應部件、各種檢測傳感器、變送器、各種間接測量設備、各種執(zhí)行機構等到自動回路調節(jié)器、自動控制單元、各種大中小型裝置控制系統(tǒng)到綜合優(yōu)化調度與協(xié)調系統(tǒng)和企業(yè)綜合管理信息系統(tǒng)等。從應用的行業(yè)性質上分，自動控制系統(tǒng)可以分成以流程過程控制為主的過程控制系統(tǒng)(如各種DCS、回路調節(jié)系統(tǒng)等) 和以運動和傳動控制為主運動控制系統(tǒng)( 各種邏輯控制PLC 和傳動控制系統(tǒng)如CNC 等，工業(yè)自動化儀器儀表主要是針對自動控制系統(tǒng)而言。

2002 年我國工業(yè)自動化儀表制造業(yè)共有309 個企業(yè)，實現(xiàn)工業(yè)總產量136.24 億元，銷售收入133.75 億元，利潤總額8.99 億元。行業(yè)綜合水平總體上達到國際八十年代水平。30%的產品實現(xiàn)了數(shù)字化，達到國際八十年代末期水平; 約15%的產品實現(xiàn)了智能化，達到國際九十年代水平。品種門類較為齊全，有一定的成套能力。可能承接60 萬千瓦火電站、核電站、30 萬噸合成氨、30 萬噸乙烯、500 萬噸煉油、10000 立方米空分、4000 立方米高爐、120 噸轉爐、日產30 萬立方米城市煤氣站、日處理40 萬噸污水、日產5000 噸水泥等大型工程的控制系統(tǒng)和儀表成套項目。

三、當前的儀器儀表技術存在的主要問題

儀器儀表行業(yè)技術發(fā)展雖然迅速，但較國外先進的高性能、高實用性的領先技術比起來，我們還存在著10~15年的差距，當前的儀器儀表技術還存在著一定的問題：

1、自主創(chuàng)新成果比例過少，應用技術不足

我國儀器儀表行業(yè)的初期是通過引進國外的先進技術，近幾年，也有不少科技型企業(yè)加大了自主研發(fā)力度，但從總體上說，自主創(chuàng)新的成果還是非常少，并且技術的實用性欠缺。對于一些關鍵核心工藝加工制造技術力量非常薄弱。產生這種現(xiàn)象的原因是因為中外合資與先進技術引進與自主研發(fā)嚴重脫軌。

2、中低檔產品居多，研發(fā)投入不足

我國現(xiàn)階段的儀器儀表產品較國外比較，大部分都屬于中低檔產品，產品創(chuàng)新能力弱，高端精準儀器儀表數(shù)量非常少。其原因是現(xiàn)階段的儀器儀表行業(yè)缺少對于高端檢測、數(shù)字化精進技術人才，限于各大企業(yè)和單位的指導思想和投入規(guī)模，研發(fā)投入也不夠，包括設備資金、人才培養(yǎng)等各方面的投入。

四、我國自動化儀器儀表的發(fā)展趨勢

近年來，經(jīng)濟全球化的發(fā)展要求技術的全球化，計算機和智能機器的發(fā)展對儀器儀表的發(fā)展有很大的促進，我國應該在現(xiàn)有的技術基礎上，借鑒國外的微電子技術，掌握關鍵技術，生產更多國有品牌，提升國際競爭力。我國自動化儀器儀表技術的發(fā)展前景廣闊，與國際自動化儀器儀表的發(fā)展相比，可以分為智能化、高精度化和網(wǎng)絡化等趨勢。

1. 智能化

智能化技術是儀器儀表的一種發(fā)展趨勢，與國外產品相比，國內產品在智能化方面有很多不足，我國儀器儀表在智能化方面與國外存在明顯差距，因此，我國應該加大創(chuàng)新力度，改變創(chuàng)新模式，在智能化方向改革創(chuàng)新。自動化儀器儀表的智能化是指采用大規(guī)模集成電路技術、接口通信技術，利用嵌入式軟件協(xié)調內部操作，使儀表具有智能化處理的功能。采用智能化的產品可以很好的自主調節(jié)控制，利于信號的傳遞，提高了工業(yè)效率，更能適應國際技術的發(fā)展。

2. 高精度化

自動化儀器儀表對技術要求很高，只有高度精密化才能提升我國產品的核心競爭力。國外很多儀器儀表產品具有高精度化的特點，我國的產品在這方面明顯落后，因此提高儀器儀表的精密是大勢所趨，也是應對國際激烈競爭的必然選擇。當前的重點是研究和發(fā)展多維精密加工工藝，精密成型工藝，球面、非球面光學元件精密加工等工藝。

3. 網(wǎng)絡化

在國外市場以現(xiàn)場總線技術為代表的數(shù)字通信網(wǎng)絡技術得到了快速發(fā)展，但是我國自動化儀器儀表在總線技術方面還不完善，許多產品功能還不完備，核心技術的掌握也差強人意，因此，網(wǎng)絡化是我國自動化儀器儀表的發(fā)展趨勢和方向。發(fā)展網(wǎng)絡化就要充分利用計算機數(shù)字化通信技術，完成信息的轉換，構造一個龐大的信息化網(wǎng)絡，這樣信號流通順暢，更能提高生產效率。

總結

自動化儀器儀表是很多自動化元件組成的，包括各種功能的自動、智能和微型技術工具。儀器儀表有不同的用途，對應的功能也不同，有的具有測量、顯示功能，有的具有記錄、報警功能。近年來隨著經(jīng)濟的發(fā)展和科學技術的進步，微電子、計算機、網(wǎng)絡通信等日新月異發(fā)展的新技術對自動化儀表產生了深遠的影響。我國自動化儀器儀表發(fā)展歷史久遠，隨著新技術的出現(xiàn)不斷出現(xiàn)新的儀器，對我國經(jīng)濟的發(fā)展起了很大的促進作用，從目前來看，我國自動化儀表技術發(fā)展迅速，但與國際上比起來還是有一定的差距。自動化儀表的改進有重大的應用前景，我國應該加大資金扶持力度，轉變創(chuàng)新方式。

【參考文獻】

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[2]趙群.張翔.謝素珍.李輝自動化儀表與控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢綜述[期刊論文]-現(xiàn)代制造技術與裝備2008(4)

[3]唐公濤.尹升寶淺談工業(yè)自動化儀表的發(fā)展趨勢[期刊論文]-科技創(chuàng)業(yè)家 2011(4)

[4]周駱斌.馮冬芹.褚健工業(yè)自動化儀表的發(fā)展趨勢[期刊論文]-電工技術雜志 2004(3)

精密測量技術論文范文3

論文關鍵詞：RTK，GPS，圖根控制測量，已知點檢核比較法，重測比較法

 

一、概述

全球定位系統(tǒng)GPS(GlobalPositioningSystem)是美國陸海空三軍聯(lián)合研制的衛(wèi)星導航系統(tǒng)，具有全球性、全天侯、連續(xù)性、實時性導航定位和定時功能，能為各類用戶提供精密的三維坐標、速度和時間。GPS應用到測量行業(yè)，設計了靜態(tài)、快速靜態(tài)以及RTK等作業(yè)模式。

其中RTK模式的工作原理，就是在已知高等級點上安置接收機為參考站，對衛(wèi)星進行連續(xù)觀測，并將其觀測數(shù)據(jù)和測站信息，通過無線電傳輸設備，實時地發(fā)送給流動站，流動站GPS根據(jù)相對定位的原理，實時解算出流動站的三維坐標。

傳統(tǒng)的導線測量，不僅要求相鄰點之間通視GPS，而且精度分布不均勻，在較大的區(qū)域布設時，精度往往都不高。而采用常規(guī)的GPS靜態(tài)測量、快速靜態(tài)方法雖然精度高，但效率低，而且不能實時提供定位坐標和精度。利用RTK技術，則不受天氣、地形、通視等條件的限制，操作簡便，并節(jié)省了人力，不僅能夠達到導線測量的精度要求，而且誤差分布均勻，沒有誤差累積問題，提高了作業(yè)效率期刊網(wǎng)。對圖根點的檢測是精度檢核的重要技術手段，在RTK圖根控制測量需進行檢核。

二、RTK圖根控制的檢測

1.項目概況

興業(yè)縣葵陽鎮(zhèn)整村推進土地整治項目是廣西區(qū)重點項目，地勢平緩開闊，南北都是丘陵，中間是水田和三個村莊，交通便利。位于東經(jīng)109°45′～49′，北緯22°41′～44′之間。測區(qū)總面積6.8平方公里，成圖比例尺為1：1000，已做好12個E級GPS控制點的測量工作，準備檢測E級GPS點后開始對已埋設圖根點的標石、鋼釘或木樁作控制測量。

2.測量技術要求

RTK測量衛(wèi)星狀態(tài)的高度截止角在15°以上的衛(wèi)星個數(shù)≥5個，PDOP值≤6。

RTK平面控制點測量主要技術要求如下表：

 

等級

相鄰間點平均邊長/m

點位中誤差/cm

邊長相對中誤差

與基準站的距離/km

觀測次數(shù)

起算點等級

一級

500

≤±5

≤1/20000

≤5

≥4

四等以上

二級

300

≤±5

≤1/10000

≤5

≥3

一級以上

三級

200

≤±5

≤1/6000

≤5

精密測量技術論文范文4

近年來，隨著GPS技術的廣泛應用和深入發(fā)展，測繪科學正日益發(fā)生著深刻的變革，GPS除了越來越廣地應用于普通工程測量之外，在地殼運動變形監(jiān)測精密工程測量方面也正日益發(fā)揮著其巨大作用。羅列一些國外和國內的GPS精密工程測量項目，比如北京首都圈地震監(jiān)測網(wǎng)絡、深圳高精度測量框架、隧道、大壩、對撞機、核電站、高層建筑電視塔等。GPS精密工程測量與GPS普通控制測量相比，在精度要求、坐標基準、外業(yè)施測、數(shù)據(jù)處理等方方面面都有著巨大的差異，論文旨在深入學習和掌握GPS精密工程測量的特點以及其與普通GPS測量的區(qū)別與聯(lián)系、從而熟悉GPS精密工程的設計、施測及數(shù)據(jù)處理技術。

2 精密GPS測量的理論基礎

1．精密星歷

因為星歷也存在著誤差，當GPS信息發(fā)播的衛(wèi)星位置不正確時,將產生星歷誤差。通常,此誤差的徑向分量最小,而切向誤差和橫向誤差則可能大一個數(shù)量級。幸運的是:這兩種較大的分量誤差不影響定位精度,只有衛(wèi)星位置誤差沿視線方向的投影才產生定位誤差。由于衛(wèi)星誤差反映了位置預報,故星歷誤差隨著最后一個地面注入站注入信息的時間而增長。此外,SA是星歷誤差的重要組成部分。據(jù)研究資料表明，對于24小時的干報而言，測距誤差中星歷誤差約占2.1 m，此誤差同各衛(wèi)星鐘密切相關．而且，這些誤差對C／A碼和P碼是相同的.

大區(qū)域，米級精度實時定位為特征的廣域差分系統(tǒng)正從研究階段走向實用階段。高精度GPS相對定位在較大范圍內的地球動力學現(xiàn)象實時監(jiān)測和大型精密工程測量里的應用也成為現(xiàn)實。由于GPS衛(wèi)星廣播星歷，特別是事實施SA政策以后的衛(wèi)星廣播星歷的誤差影響，在上述高精度定位中，實時確定高精度的GPS衛(wèi)星星歷是保證定位精度的關鍵之一.衛(wèi)星廣播星歷是用GPS的跟蹤站的偽距測量值定軌外推的 。其精度加上SA政策的影響后為100米或更差，隨著IGS數(shù)據(jù)的處理工作的不斷完善，利用全球站數(shù)IGS數(shù)據(jù)處理中心用全球的幾十到幾百個站的一天或多天的 數(shù)據(jù)定軌，精度可達10厘米。

2．整周跳變的探測與修復

GPS載波相位測量，只能測量載波滯后相位1周以內的小數(shù)部分，不能測量 載波滯后 相位的整周數(shù)（）。其后的載波滯后相位整周數(shù)變化值（始后周數(shù)）是通過由多普勒積分由電子記數(shù)器累積讀得的。由于 gps信號接受機自身故障或 gps信號意外中斷，導致載波鎖相環(huán)路的短盞失鎖，而引起的多普勒記數(shù)的短盞中斷，當載波鎖相環(huán)路重新鎖定后，多普勒記數(shù)又重新開始，以致造成載波滯后 相位整周數(shù)變化值（始后周數(shù)）的不連續(xù)記數(shù)。這種多普勒記數(shù)的中斷現(xiàn)象，稱為整周跳變，簡稱為周跳。

當GPS載波相位觀測值沒發(fā)生周跳時，衛(wèi)星 一、次通過的載波滯后相位整周數(shù)是連續(xù)的，各時元的觀測值都會還有一個共同的整周未知數(shù)N0，即時元t1 的整周模糊度 ，當發(fā)生周跳時其后所有的載波相位觀測值都會含有一偏差值，該偏差就是中斷期間所丟失的整周數(shù)，即周跳后的載波相位測量中的含有未知數(shù)N0+daita

2、電離層誤差

由于電離層中存在自由電子,GPS信號在電離層中傳播時將產生時延。時延值同自由電子數(shù)成正比。就一階項而言,此時延值也同載波頻率平方的倒數(shù)(1/f2)成正增長。載波平滑接收機的濾波器設計時應顧及此特性。

要改正受電離層時延影響的觀測值,最簡單的方法是采用時延內部的周日模型。利用GPS信息能夠不斷更新這些參數(shù)。此模型的有效精度,溫帶區(qū)約±2～±5m。

第二種技術是采用雙頻接收機。利用L1/L2頻率的雙頻觀測值可直接解算電離層時延。L1和L2到達時間之差可直接進行代數(shù)解算。對于一臺質量較好的雙頻接收機而言,在基本消除電離層影響后,應能提供±1～±2m的測距精度。第三種方法是采用“碼/載波相位擴散技術”(簡稱CCD技術)。就一階項而言,電離層對碼觀測值的影響為 ，相位觀測值的影響為 。由此可見,電離層對兩種觀測值的影響數(shù)值相同,符號相反。將這兩種觀測值加權組合即可基本削弱電離層誤差,使單頻接收機的測程擴大到400km,精度到±1cm+2×10-6D。第四種方法是基于準實時更新。它將用于廣域差分GPS。此技術在全球溫帶也能得出±1～±2m或更高的精度。

3、對流層誤差

另一種誤差源是由于對流層引起的真空光速、氣溫、氣壓和濕度的變化。這些變化都將影響電波的傳播速度。碼和載波的觀測值均受到同樣的時延。對于多數(shù)用戶和一般環(huán)境而言,采用可靠的對流層模型,有效精度可達到±1m或更高。周跳的探測與修復。

4數(shù)據(jù)處理

GPS數(shù)據(jù)處理的好壞將影響到定位成果的精度，因而，GPS數(shù)據(jù)處理成了GPS測量的重點內容之一。本文就數(shù)據(jù)處理問題作了一些論述及探討，現(xiàn)將前面幾章的論述總結如下：

(1) 基線解算的過程實際上主要是一個平差的過程，平差所采用的觀測值主要是雙差觀測值。在基線解算時，平差要分三個階段進行，第一階段進行初始平差，解算出整周未知數(shù)參數(shù)的和基線向量的實數(shù)解動；在第二階段，將整周未知數(shù)固定成整數(shù)；在第三階段，將確定了的整周未知數(shù)作為已知值，僅將待定的測站坐標作為未知參數(shù)，再次進行平差解算，解求出基線向量的最終解-整數(shù)解。

(2) 基線解算一般情況下盡量不用人工干預，但基線解算質量通不過時，就需對殘差圖，進行分析，找出影響解算質量的因素并采取應對措施。

(3) GPS相對定位的觀測量是WGS84坐標系中兩點間的基線向量和相應的協(xié)方差陣，為檢核GPS測量的精度和成果的可靠性，在WGS84坐標系中做無約束平差，消除圖形閉合圖形不符值。再進行約束平差，并將成果轉換到工程應用所需的國家坐標系或獨立坐標系的成果。

（4）現(xiàn)在市場上有許多GPS數(shù)據(jù)處理軟件, Trimble Geomatics Office、Ashtech Solutions、LEICA Ski-Pro是較為流行的軟件。用它們分別對清澗GPS數(shù)據(jù)進行了處理，比較了它們的優(yōu)缺點。網(wǎng)平差軟件TGGPS在九十年代較流行，由于運行環(huán)境是MS-DOS,現(xiàn)逐步被其它軟件所取代，比如武漢大學的PowerAdj等。選用處理軟件時應考慮到接收機類型、經(jīng)濟、定位精度等多種因素。

精密測量技術論文范文5

【關鍵詞】數(shù)控；磨削；成型技術

1前言

本文要討論及加工的零件—閥桿的加工，此類零件看似工藝簡單，但是要求表面精度高，用普通車削的方式很難達到精度要求。見圖1所示：

圖1

2數(shù)控加工工藝方案確定

根據(jù)圖紙要求確定如下加工工藝：

（1）車—數(shù)控車床車出外形，光潔度0.8處留有0.5mm的磨削余量。

（2）淬火—根據(jù)淬火守則要求，將工件淬火后達到圖紙要求硬度HRC50-55。

（3）噴砂—去除淬火時產生的氧化皮。

（4）磨削—達到圖紙要求的尺寸精度及形位公差。

關于數(shù)車、淬火、噴砂的過程及方法在本篇論文不做詳細介紹。由圖可看出，此件加工難度在于淬火后硬度比較高HRC50-55。車削達不到光潔度要求，只能采取磨削加工。但是這個工件磨削部位是斜面和圓弧，而且有同軸度要求，必須一次裝夾完成。這就需要在一片砂輪上修整出要磨削的形狀，還要保證形位公差，尺寸公差，光潔度要求等。所以這就需要用到數(shù)控磨削中的成形砂輪技術，下面就該件的磨削加工做以詳細的介紹。

3數(shù)控磨削工藝與程序編制

3.1砂輪的選擇

根據(jù)工件的材料40Cr，淬火后的硬度HRC50-55，我們選擇砂輪的型號是54A80H8V604W，500x40x203.2這個是貴金剛砂粒度適中的砂輪，最大線速度50m/s。

3.2修整砂輪工具的選擇

因為要磨的零件多斜面多曲面，修整工具修整砂輪時不能干涉，所以選擇CVD三角形刀片，刀尖角0.125mm。

3.6加工程序的編制

砂輪修整好后，安裝工件，用砂輪確定工件零點，建立砂輪與工件的坐標關系。由于該砂輪是成形砂輪，所以在編程過程中要注意砂輪形狀的位置關系。用閥口斜面登記工件零點。1點z值為Z零點，2點x值為X零點，輸入機床。

磨削程序確定：

成形砂輪只能采用直接切入磨削方式，第一段1-8點的斜面閥口磨削數(shù)值確定比較簡單，因為是用這段登記的工件零點。第一段X值為20，Z值為0，第二段弧形部分X，Z值確定比較麻煩，要考慮他們的形狀之間的差值，不能直接輸入。計算如下：X值為10+（圖2中4點x坐標—9點x坐標）×2=12.36，Z值為48-1-2.2-4-10點坐標+4.2=22。以上為磨削兩段外圓的X，Z確定方法。

3.7工件的測量

工件加工完成后，用千分尺、三坐標測量形位公差，用投影儀測量形狀的準確性，用粗糙度測量儀測量光潔度。經(jīng)以上設備檢驗，此種加工方法完全符合圖紙的要求，實現(xiàn)該工件的高效、精確加工。

精密測量技術論文范文6

切削力測量系統(tǒng)一般由三部分構成：由測力儀、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和PC機三部分組成，如圖1所示。測力儀（測力傳感器）通常安裝在刀架（車削）或機床工作臺上（銑削），負責拾取切削力信號，將力信號轉換為弱電信號；數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)對此弱電信號進行調理和采集，使其變?yōu)榭捎玫臄?shù)字信號；PC機通過一定的軟件平臺，將切削力信號顯示出來，并對其進行數(shù)據(jù)處理和分析。

1.1切削測力儀

1.1.1應變式測力儀

應變式測力儀由彈性元件、電阻應變片及相應的測量轉換電路組成，其工作原理如圖2所示。把電阻應變片貼在彈性元件表面，并連接成某種形式的電橋電路，當彈性元件受到力的作用而產生變形時，電阻應變片便隨之產生變形，從而引起其電阻阻值的變化ΔR，即

應變片電阻值的變化ΔR造成電橋不平衡，使電橋輸出發(fā)生變化ΔU，通過標定建立輸出電壓與力之間的關系。使用時根據(jù)輸出電壓反算切削力的大小。

應變式測力具有靈活性大、適應性廣、性能穩(wěn)定等優(yōu)點，而且配套儀表（如靜態(tài)應變儀、動態(tài)應變儀等已標準化，因而得到廣泛應用。但是其測量原理決定了測量精度和動態(tài)特性主要取決于彈性元件的結構，如何有效解決靈敏度和剛度之間的矛盾，是提高應變式測力儀測量精度和動態(tài)特性的關鍵。

1.1.2壓電式測力儀

壓電式測力儀是以壓電晶體為力傳感元件的切削測力儀，當石英晶體在外力作用下發(fā)生變形時，在它的某些表面上出現(xiàn)異號極化電荷。這種沒有電場的作用、只是由于應變或應力在晶體內產生電極化的現(xiàn)象稱為壓電效應。通過測量產生電荷量即可以達到測量切削力的目的。

從動態(tài)測力的觀點出發(fā)，壓電式測力儀是一種比較理想的測力傳感器，具有靈敏度高、受力變形小等優(yōu)點。然而壓電式測力傳感器仍然存在一系列缺點：如由于電荷泄漏而不能測試靜態(tài)力、固有頻率的提高受裝配接觸剛度的限制、維護極不方便、價格昂貴，因此在使用上受到很大的限制。

1.1.3電流式測力儀

直接使用測力儀測量切削力有其局限性：①安裝測力儀時，工藝系統(tǒng)結構遭到破壞從而導致其剛度發(fā)生變化，采集不到精確的切削力力信號；②測力儀的安裝、調試技術復雜；③測試設備花費較高；④測力儀測試系統(tǒng)可靠性較低。

文獻［4］提供了一種間接測量切削力的方法，即電流式測力儀，其測量原理是：切削力的變化會引起主軸電機電流的變化，通過測量主軸電機電流來估計切削力的大小。因機床主軸電機電流的測量比較容易和簡單，所以這是一種經(jīng)濟而又簡便的方法。

電流式測力儀的局限性體現(xiàn)在兩個方面：①把主傳動系統(tǒng)的運動學模型看作是一個線性模型，所以加工過程中的非線性因素會在一定程度上降低測量精度；②當切削力發(fā)生變化時，相應的主軸電流信號有一定的滯后現(xiàn)象，無法滿足對切削力進行實時監(jiān)測的較高要求。

1.2數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

如圖3所示，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)通過一定的電子線路，對測力儀的輸出信號進行放大、濾波等處理后，將其進行A/D轉換，變?yōu)橛嬎銠C的可用信號，再通過接口電路與PC機進行數(shù)據(jù)傳輸。

目前大多數(shù)切削力數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由放大器、濾波器、數(shù)據(jù)采集卡等分立元器件組成，體積較大，系統(tǒng)穩(wěn)定性不高，測量精度和實時性也漸漸滿足不了現(xiàn)代測力系統(tǒng)的要求。

1.3數(shù)據(jù)顯示和分析處理

早期的數(shù)據(jù)顯示和分析處理單元由指示儀表、示波器和記錄儀等組成，其數(shù)據(jù)顯示和分析處理功能都是很有限的。隨著計算機技術的快速發(fā)展，目前數(shù)據(jù)顯示和分析處理單元基本上被計算機終端所代替，顯示功能更加豐富和強大，但軟件的功能僅局限于數(shù)據(jù)擬合、圖表顯示和輸出等，對測力儀各向力之間的耦合沒有進行有效的處理，從一定程度上影響了測力精度。

2切削力測量技術的發(fā)展趨勢

現(xiàn)代切削加工正在向高速強力切削、精密超精密加工方向發(fā)展，機床的振動頻率也會遠遠高于系統(tǒng)的固有頻率，這對切削力測量系統(tǒng)提出了新的要求：①測量范圍大、高精度和高分辨率；②實時性好，能夠在線實時測量；③數(shù)據(jù)處理和分析能力強，能夠對復雜多變的切削力信號進行各種處理和分析。

針對這些方面的要求，切削力測量技術將朝著以下幾方面發(fā)展：

（1）開發(fā)新型彈性元件，優(yōu)化彈性元件結構及應變片布片方案，提高應變式測力儀固有頻率，有效解決應變式測力儀剛度和靈敏度之間的矛盾問題，降低各向力之間的耦合程度；

（2）應用集成電路和微電子技術，使數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)集成化，提高數(shù)據(jù)采集的速度與精度；

（3）完善數(shù)據(jù)處理分析軟件的功能，例如通過解耦運算進一步減小測力儀各向力之間的耦合程度，以提高測量精度；將虛擬儀器技術引入切削力測試系統(tǒng)，以便對測量數(shù)據(jù)進行多種操作和數(shù)據(jù)庫管理；建立專家系統(tǒng)，通過對測試數(shù)據(jù)的分析處理，對刀具磨損、切削顫振等情況做出預報并提出相應的治理措施。

參考文獻

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