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精密测量技术一、背景研究跟着社会的发展，一般机械加工的加工偏差从过去的mm级向“ m级发展，精密加工则从 10 p,m级向炉级发展，超精美加工正在向nm级工艺发展。
由此，制造业对精美丈量仪器的需求愈来愈宽泛，同时偏差要求也愈来愈高。
精美丈量是精密加工中的重要构成部分，精美加工的偏差要依靠丈量正确度来保证。
目前，对于丈量偏差已经由“ m级向 nm级提高，并且这类趋向一年比一年迅猛[1] 。
二、概括现代精美丈量技术是一门集光学、电子、传感器、图像、制造及计算机技术为一体的综合性交错学科，它和精美超精美加工技术相辅相成，为精美超精美加工供给了评论和检测手段；精美超精美加工水平的提高又为精美丈量供给了有力的仪器保障。
现代丈量技术波及宽泛的学科领域，它的发展需要众多有关学科的支持，在现代工业制造技术和科学研究中，丈量仪器拥有精美化、集成化、智能化的发展趋向，作为来世纪的要点发展目标，各国在微 /纳米丈量技术领域展开了宽泛的应用研究[1]。
三、丈量技术及应用特色3.1扫描探针显微镜1981年美国 IBM 公司研制成功的扫描地道显微镜 (STM), 将人们带到了微观世界。
STM 拥有极高的空间分辨率（平行和垂直于表面的分辨率分别达到 0.1nm和0.01nm,即可分辨出单个原子),宽泛应用于表面科学、资料科学和生命科学等研究领域 ,在必定程度上推进了纳米技术的产生和发展。
与此同时，鉴于 STM 相像原理与构造 ,接踵产生了一系列利用探针与样品的不一样互相作用来探测表面或界面纳米尺度上表现出来性质的扫描探针显微镜(SPM)，用来获取经过 STM 没法获取的有关表面构造和性质的各样信息,成为人类认识微观世界的有力工具。
下边介绍几种拥有代表性的扫描探针显微镜。
(1)原子力显微镜（ AFM ）:AFM 利用微探针在样品表面划过时带动高敏感性的微悬臂梁随表面起伏而上下运动 ,经过光学方法或地道电流检测出微悬臂梁的位移 ,实现探针尖端原子与表面原子间排挤力检测 ,进而获取表面容貌信息。
精密测量技术主讲人：蒋永刚jiangyg@现代制造的内涵微/纳机械系统E0512 机构学与机器人E0501 E0502传动机械学机械测试 理论与技术 E0511制造系统与自动化E0510 E0503机械动力学零件加工制造E0509 E0504机械结构强度学机械摩擦学与表面技术E0505E0508 零件成形制造 E0507 E0506机械仿生学机械设计学可观测性是制造的前提！测量的概念测量技术的发展•精密测量技术是机械工业发展的先决条件之一。
•从生产发展的历史来看，精密加工精度的提高总是与精密测量技术的发展水平相关的。
–由于有了千分尺类量具，使加工精度达到了0.01mm；–有了测微比较仪，使加工精度达到了1μm左右；–有了圆度仪等；测量仪器、使加工精度达到了0.1μm;–有了激光干涉仪，使加工精度达到了0.01μm。
•目前国际上机床的加工水平已能稳定地达到1μm的精度，正在向着稳定精度为纳米级的加工水平发展，表面粗糙度的测量则向亚纳米级的水平发展。
纳米技术正在形成新的技术热点。
•材料、精密加工、精密测量与控制是现代精密机械工程的三大支柱。
•目前在基础工业的某些领域，例如研究切削速度与进刀量对加工误差的影响、摩擦磨损等，精密测量已成为不可分割的重要组成部分。
• X射线干涉仪的工作台能在10 nm的分辨力下连续移动，而且在50 mm的位移行程上的角偏量为千分之几的秒级。
•在高纯度单晶硅的晶格参数测量中，以及对生物细胞、空气污染微粒、纳米材料等基础研究中，无不需要精密测量技术。
•激光直写 DWL2000•计量技术发展的趋向有以下几个方面：• 1、从实物基准到自然基准•米的定义的沿革：“米”作为长度计量单位起源于1790年，当时法国国民议会采纳了达特兰提出的“以经过巴黎的地球子午线自北极至赤道这段弧长的一千万分之一为一米”的建议。
• 1799年，巴黎科学院完成了从法国的敦科尔克经过巴黎到西班牙的巴尔雪隆纳这一段子午线的实测工作，并按照测量结果所得的1米的长度制作了一把米尺，作为长度计量基准。
目录第一章绪论 (2)1.1引言 (2)1.2工业4.0背景下精密测量技术的意义 (2)1.3工业4.0背景下纳米三坐标测量机国外发展现状 (3)第二章纳米三坐标测量机的系统结构 (6)2.1纳米三坐标测量机“331”布局原则 (6)2.2“331”原则结构系统组成 (6)2.3测量机的不完善性对“331”结构的影响 (9)2.4纳米三坐标测量机结构系统 (10)2.4.1测量机总体结构组成 (10)2.4.2测量机测量系统简介 (11)2.4.3纳米三维测头 (12)2.4.4测量机力平衡系统及隔振控温系统 (13)2.5纳米三坐标测量机的精度分析 (14)2.5.1激光干涉仪波长稳定度误差 (15)2.5.2激光反射镜误差 (16)2.5.3测量机几何误差 (17)2.5.4测量机几何误差总表达式 (19)第三章三坐标测量机在工业4.0背景下的应用 (21)参考文献 (22)第一章绪论1.1引言德国“工业4.0”从倡议到形成国家战略，其发展过程可以简单描述如下: 2011年，在汉诺威工业博览会开幕式致辞中，德国人工智能研究中心负责人和执行总裁Wolfgang Wahlster教授首次提出“工业4.0”这一词，旨在通过互联网的推动，形成第四次工业革命的雏形。
" 2013年，是“工业4.0”在德国发展非常快速的一年。
德国信息通讯新媒体协会(巳工丁KOM)、德国机械设备及制造协会(VDMA)和电气电子行业协会(ZVEI)建立了“工业4.0”研讨平台，并在法兰克福设立秘书处，在互联网上开设了一个门户(http : / /. plattform-i40. de/)。
" 2013年，德国成立了“工业4.0”工作组，并于同年4月在汉诺威工业博览会上发布了最终报告《保障德国制造业的未来:关于实施工业4.0战略的建议》(Securing the future of German manufactur-ing industry:Recommendations for implementing thestrategic initiative INDUSTRIE 4.0)。
精密测量技术主讲人：蒋永刚jiangyg@现代制造的内涵微/纳机械系统E0512 机构学与机器人E0501 E0502传动机械学机械测试 理论与技术 E0511制造系统与自动化E0510 E0503机械动力学零件加工制造E0509 E0504机械结构强度学机械摩擦学与表面技术E0505E0508 零件成形制造 E0507 E0506机械仿生学机械设计学可观测性是制造的前提！测量的概念测量技术的发展•精密测量技术是机械工业发展的先决条件之一。
•从生产发展的历史来看，精密加工精度的提高总是与精密测量技术的发展水平相关的。
–由于有了千分尺类量具，使加工精度达到了0.01mm；–有了测微比较仪，使加工精度达到了1μm左右；–有了圆度仪等；测量仪器、使加工精度达到了0.1μm;–有了激光干涉仪，使加工精度达到了0.01μm。
•目前国际上机床的加工水平已能稳定地达到1μm的精度，正在向着稳定精度为纳米级的加工水平发展，表面粗糙度的测量则向亚纳米级的水平发展。
纳米技术正在形成新的技术热点。
•材料、精密加工、精密测量与控制是现代精密机械工程的三大支柱。
•目前在基础工业的某些领域，例如研究切削速度与进刀量对加工误差的影响、摩擦磨损等，精密测量已成为不可分割的重要组成部分。
• X射线干涉仪的工作台能在10 nm的分辨力下连续移动，而且在50 mm的位移行程上的角偏量为千分之几的秒级。
•在高纯度单晶硅的晶格参数测量中，以及对生物细胞、空气污染微粒、纳米材料等基础研究中，无不需要精密测量技术。
•激光直写 DWL2000•计量技术发展的趋向有以下几个方面：• 1、从实物基准到自然基准•米的定义的沿革：“米”作为长度计量单位起源于1790年，当时法国国民议会采纳了达特兰提出的“以经过巴黎的地球子午线自北极至赤道这段弧长的一千万分之一为一米”的建议。
• 1799年，巴黎科学院完成了从法国的敦科尔克经过巴黎到西班牙的巴尔雪隆纳这一段子午线的实测工作，并按照测量结果所得的1米的长度制作了一把米尺，作为长度计量基准。
精密测量技术1. 概述精密测量技术是一种应用于工业、科研和其他领域的测量方法，其目的是准确地获取物理量的数值信息。
这些物理量可以是长度、质量、温度、压力等各种常见的物理量，也可以是特定工艺参数如表面粗糙度、形状等。
精密测量技术不仅要求精确度高，而且对于不同的测量对象和环境条件都能提供可靠的测量结果。
2. 精密测量技术的应用领域2.1 工业制造在工业制造过程中，精密测量技术被广泛应用于产品的质量控制和工艺改进。
例如，在汽车制造中，精密测量技术可以用于测量发动机的缸径、活塞的配合间隙等关键参数，以确保汽车的性能和可靠性。
在航空航天制造领域，精密测量技术可以用于测量飞行器的气动外形，以优化飞行器的飞行性能。
2.2 科学研究精密测量技术在科学研究领域具有重要作用。
在物理学实验中，精密测量技术可以用于测量微小的力、电流、磁场等物理量，以验证理论模型的准确性。
在化学研究中，精密测量技术可以用于测量化学反应中产生的微量物质，以研究反应动力学和产物结构。
2.3 医疗诊断在医疗诊断过程中，精密测量技术为医生提供了重要的辅助手段。
例如，在放射科学中，精密测量技术可以用于测量患者体内的放射性物质的浓度，以评估某种疾病的严重程度。
在眼科诊断中，精密测量技术可以用于测量患者眼球的曲率半径，从而帮助医生选择适当的眼镜。
3. 精密测量技术的原理和方法3.1 原理精密测量技术基于精确测量仪器和设备的使用，通过对测量物理量进行准确和可重复性的量值获取。
它利用物理现象的变化规律，通过感应、放大、记录等方式，将待测量的物理量转化为可以被测量的电信号或机械运动，并通过测试方法获得相应的数值。
3.2 方法精密测量技术有多种方法，常见的包括：•光学测量：利用光学原理进行测量，如光栅测量、激光测量等。
•电子测量：利用电子原理进行测量，如电阻测量、电压测量等。
•机械测量：利用机械原理进行测量，如千分尺测量、衡器测量等。
•气体测量：利用气体性质进行测量，如气体压力测量、气体流量测量等。
