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1、现代仪器科学的前沿技术,现代科技的特点,改变21世纪的三大科技 信息科技/生命科技/材料科技 信息技术成为推动科学技术和经济高 速发展的关键技术 信息技术包括测量技术，计算机技术 和通讯技术，测量技术是源头、关键 基础。,测控科学的地位和作用,伟大科学家门捷列夫曾断言，科学是从 测量开始 的，没有测量就没有科学。测控技术及仪器是认识与改造物质世界的永恒重 要基础和手段。人类的生存发展依赖于测控，“农轻重、海陆空、吃穿用”，测控技术无所不存、无处不有。科学技术重大发现与创新离不开测试与仪器。许多 重要的发现都是通过测量而得到的。现代战争中，先进的测控系统已成为精确打击武 器装备的重要组成部分。,
2、重视与大力发展测控技术已成为大趋势,测控技术与仪器是国家科技水平和生活水平 的重要标志。世界各发达国家均将测控技术 列为重要发展领域。（日本列为21世纪首 位，欧共体15项专项之一，美国更大力度支 持。）测试技术是多学科交叉与融合，研究领域广 泛。,研究热点前沿技术主要有1.微纳米测量及微系统（MEMS&NEMS）2.空间数字化测量技术3.远距离遥测技术4.光纤分布式网络测试技术与智能结构系统5.全球定位系统（GPS）应用6.非常规与恶劣环境下的测量7.环境对测试的影响与控制8.现代精度理论及实用方法9.生物传感技术与仿生测量10.生物医学无创伤检测和OCT,几个前沿热点技术,纳米精度测量技术
3、 空间数字化测量技术 现代精度理论及应用 热误差理论及应用,纳米精度测量技术,（1）微纳技术发展 自70年代开始，首先由美国学者提出微机械设想，直到1989年开始形成世界性的MEMS技术，它把信息获取、处理和执行集成为一体，由此进入了微尺寸的新领域。MEMS被认为是21世纪广泛应用的新兴技术，各国大量投入，进展瞩目，每年以1020的速率增长。通常认为微尺寸包含微米和纳米量级尺寸，对微纳米测量则有：微米测量：0.1um 微纳米测量:100nm 深纳米测量：10nm,（2）纳米测量仪：扫描探针显微镜（SPM）原子力显微镜（AFM）、扫描隧道显微（STM）、扫描力显微镜（SFM）等 线值纳米测量仪
4、纳米坐标测量机,线值纳米测量仪,标普纳米量块快速检测仪,美国NIST分子测量机,采用三点对称式机台设计，符合阿贝原理的位置测量系统,working volume:100*100*100 mm线性步进压电马达+光栅尺 MEMS Probe Diameter:0.3mmUncertainty:50nm,荷兰Eindhoven大学高精度3D-CMM,采用传统的高精度CMM机台，新开发接触式的光纤感应及非接触式CCD感应的双探头系统,测量范围为254025mm Probe Diameter:25 um Uncertainty:100nm,德国PTB的Special CMM,测量范围：20mm20mm1
5、0mm 测量不确定度：30nm,合肥工业大学研制的纳米三坐标测量机（1）,装配成功的纳米三坐标测量机,合肥工业大学承担的国际重大合作项目 纳米三坐标测量机方案,测量范围：25mm25mm10mm 测量不确定度：10nm,共平面二维工作台,平面光栅二维测量系统原理,空间数字化测量系统,（1）视觉测量系统（2）机器人坐标测量系统（3）经纬仪坐标测量系统（4）便携式关节测量机（5）激光跟踪干涉测量（6）光学数码柔性坐标测量机,汽车车身多视觉测量站,基于机器人坐标测量原理 实际机器人坐标测量系统,经纬仪坐标测量系统原理 测量装置实物,便携式关节测量机,关节式测量机测量汽车车身外壳(1),关节式测量机测
6、量汽车车身外壳（2）,单站激光跟踪干涉仪,激光跟踪干涉仪精度标定,激光跟踪干涉仪动态精度实验,激光跟踪干涉仪在车间的应用,热误差理论及应用,（1）热误差影响的重要性（2）材料的热膨胀属性与规律（3）研究热误差的复杂性（4）减小热误差的主要途径与措施 高精度恒温室（仓）高精度误差修正（建模）,热误差研究的意义,温度影响机械与仪器的性能及精度是始终存在的物理现象，虽然采取措施可以减小其影响，但永远不会完全予以消除，而且其影响精度是随着机械与仪器精度不断提高相应地有所增大。,温度对精密技术影响的历程,测量精度与机械精度发展关系,温度引起误差与测量总误差关系,热误差研究的意义,英国伯明翰（Brimin
7、gham）大学J.Peclenik教授调查统计表明，热变形误差引起的加工误差约占总加工误差的4070；1973年德国阿亨Aachen工业大学H.Brauning教授分析认为，现代制造业中由热变形引起的加工误差一般约占总加工误差的50；1985年莫斯科自动化工程研究所A.V.Push调查结果则认为，热变形引起加工误差则可占总加工误差的2575。,圆柱体尺寸热变形曲线,孔形零件的热变形曲线,材料热膨胀系数,德国物理学家格律乃森（Grueneisen）从热力学理论出发，提出了材料热膨胀系数的理论表达式，它能科学地反映物体材料热膨胀系数的物理本质，但公式复杂，且包含的众多未知参量难以确定，因此该理论表
8、达式不具有实用性。,热膨胀系数,同材料不同长度试件热膨胀系数与温度变化关系,同材料不同直径的球体试件热变形系数,t,材料热膨胀系数,温度影响的因素分析,测量过程温度误差源,形体几何元素热变形的非相似性,经过多年的研究，我们得到一些有重要科学价值与实际意义的结论，零件热变形时任一形体尺寸的热变形量不遵循传统线性公式规律，它与形体其他尺寸密切相关，即可表示为其他尺寸的非线性函数。,在高精度微纳米尺寸来认识，形体热变形时其组成各形面不是严格保持原有面素而变化，在微观上均改变了原有面素，变化前后的面素不具相似性，即具有非相似性，如直线变为非直线，平面变为非平面，方体变为非方体，外方的内圆孔变为非圆孔，
9、渐开面变为非渐开面等，这种在微观上不按原有形体变化的现象可称为热改变性，它对于低精度的精密技术的影响可以忽略，但对现代精密技术则有较大影响，需给予重视。,韩国研制的恒温仓,热变形误差实验系统,实验箱内部三维工作台与测量部件,热变形误差实验系统原理图,不同尺寸圆环零件热变形规律实验,热变形误差模型,不同温度时方体截面形状,温度升高时正方体表面变形,形体结构对热变形误差影响,复杂系统结构热变形误差测定,精度理论及应用,（1）动态精度理论（2）误差分离与修正技术（3）测量不确定度原理及应用,长光栅测量系统动态精度实验装置,位移传感器动态精度实验装置,动态测角仪实时误差修正系统,动态测角仪原理图,动态测角仪结构图,谢 谢！,
