精密测量理论与技术

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1、目录第一章绪论21.1引言21.2工业4.0背景下精密测量技术的意义21.3工业4.0背景下纳米三坐标测量机国内外发展现状4第二章纳米三坐标测量机的系统结构62.1纳米三坐标测量机“331”布局原则62.2“331”原则结构系统组成62.3测量机的不完善性对“331”结构的影响92.4纳米三坐标测量机结构系统102.4.1测量机总体结构组成102.4.2测量机测量系统简介112.4.3纳米三维测头122.4.4测量机力平衡系统及隔振控温系统132.5纳米三坐标测量机的精度分析142.5.1激光干涉仪波长稳

2、定度误差152.5.2激光反射镜误差162.5.3测量机几何误差172.5.4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22参考文献23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WolfgangWahlster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

3、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网站(http://www.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》(SecuringthefutureofGermanmanufactur-ingindustry:Recommendation

4、sforimplementingthestrategicinitiativeINDUSTRIE4.0)。"2013年，德国联盟教研部与联邦经济技术部将其列为《高技术战略2020》十大未来项目之一。"2013年12月，德国电气电子和信息技术协会发表了德国首个“工业4.0”标准化路线图。"2014年4月，汉诺威工业博览会，主题:“融合的工业—下一步”。德国的工业4.0为全球制造业描绘出了第四次工业革命的宏伟蓝图：基于赛博一物理系统(Cyber-PhysicalSystem,CPS)，建立人机一体的智慧工厂(S

5、martFactory）。实施工业4.0的核心问题之一是构建智慧工厂的生产线，即将大量先进技术组织为有机整体，并固化为生产线及管理模式，从而通过大幅提升生产效率，将生产线的精益化水平推向新高峰。1.2工业4.0背景下精密测量技术的意义随着科学技术的发展，生产线的硬件设备和技术手段不断更新换代。不可否认，硬件设备和技术手段的更新换代使得生产线的效率得到了很大的提升。但同时也应当看到，生产线经常有半数以上的潜能都没有得到发挥，其中有生产线设计不合理的原因，也有实施管理的原因，而这些正是精益的最佳用武之地。生产

6、线的设计和实施都应当围绕着精益这个主题展开。对工业4.0的生产线而言，网络化、数字化、物联网都是服务于精益的技术手段，简单地堆砌这些技术手段很难达到预期的效果，这就如同不从审美出发，堆砌高档服装达不到理想的衣着效果一样。如上文所述，精益是生产线永恒的主题，精益是将工业4.0的各项先进技术组合为一体的最佳工具。精益生产线设计的核心是生产线的价值流设计，一切设计工作都需要围绕着这个核心开展，新世纪的测量技术得到了快速发展，从离线测量发展为在线测量，从直接测量发展为间接测量，从接触式检验升级为非接触式检验。测量

7、设备也逐步自动化，不仅有大型的专用自动测量装置(如三座标测量机)，还有小型的便携式测量器具(如手持自动测量器具)。很多自动化加工设备也已经集成了先进测量技术，能够实现加工过程中的在机测量和自动矫正加工、换刀后的自动测刀和数控程序自动插补。要在生产线上合流搭配各项测量设备，使其构成一套能够支撑精益生产线的测量系统。测量系统设计的关键在于将检测活动层次化、分散化，使生产价值流尽可能地保持连续性，而对于检测活动的重新划分，除了需要配置相应的自动检测设备，更需要对检测工艺和管理方式做出调整。比如可将检测活动分为4

8、个层次:第一层是加工过程中的检测，通过自动化设备上的在机检测模块，实现边加工边测量;第二层是加工工序流转前的检测，该环节的检测项目需要大幅减少，以减少由此带来的生产线等待和价值流中断，要达到这个目的，除了要配置便携式检测设备外，更需要优化工序分离面，将许多检测工作转移到在机检测环节;第三层是某阶段加工完成后的终端检验，因为终端检验是生产线的一个环节，所以检验时间需要与生产线的节拍相吻合;第四层是所有加工完成后的测量间检测，常用