《測(cè)控儀器設(shè)計(jì)》課第一章

精密儀器設(shè)計(jì)任課教師：劉炳國(guó)聯(lián)系方式任課教師：劉炳國(guó)E-mail:jmyqsj2014@163.com(O):86402612-803辦公地點(diǎn)：制造樓602室

對(duì)課程的要求：精密儀器是利用測(cè)量與控制的各種理論，采用機(jī)、光、電各種計(jì)量測(cè)試原理及控制系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)相結(jié)合的應(yīng)用范圍廣泛的測(cè)量?jī)x器。掌握光、機(jī)、電、計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合的儀器總體設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)理論知識(shí)。學(xué)會(huì)如何從設(shè)計(jì)任務(wù)出發(fā)，進(jìn)行總體設(shè)計(jì)的方法。具有進(jìn)行儀器精度設(shè)計(jì)的能力。教材：

《精密儀器設(shè)計(jì)》第3版

哈爾濱工業(yè)大學(xué)浦昭邦主編

天津大學(xué)劉慶綱參考教材：

《現(xiàn)代精密儀器設(shè)計(jì)》

清華大學(xué)李玉和等

參考教材：

《精密儀器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊(cè)》

哈工大張善鐘考試成績(jī)期末考試70%.課堂測(cè)驗(yàn)、大作業(yè)（課程論文）、出勤率、課堂表現(xiàn)、實(shí)驗(yàn)30%.第一章

儀器設(shè)計(jì)概論科學(xué)始于測(cè)量，沒(méi)有測(cè)量，便沒(méi)有精密的科學(xué)-門(mén)捷列夫世界上工業(yè)強(qiáng)國(guó)，無(wú)一不是儀器強(qiáng)國(guó)!課程背景和意義儀器引領(lǐng)科學(xué)探索1901年至2009年：104屆物理，化學(xué)，生物醫(yī)學(xué)獲獎(jiǎng)：349項(xiàng)、540人儀器儀表相關(guān)：37項(xiàng)(10.6%)；50人(9.2%)68.4%物理學(xué)獎(jiǎng)、74.6%化學(xué)獎(jiǎng)、90%生物醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)借助各種先進(jìn)的儀器完成儀器技術(shù)關(guān)系國(guó)計(jì)民生C919大飛機(jī)神州飛船嫦娥工程火星探測(cè)共聚焦掃描顯微鏡衛(wèi)星、導(dǎo)彈航空母艦天文望遠(yuǎn)鏡：哈勃望遠(yuǎn)鏡原子力顯微鏡儀器的作用與地位社會(huì)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行中，儀器是“倍增器”科學(xué)研究中，儀器是“先行官”軍事上，儀器是“戰(zhàn)斗力”現(xiàn)代儀器是當(dāng)代社會(huì)的“物化法官”儀器總體制造水平是國(guó)家綜合國(guó)力重要標(biāo)志，是國(guó)家的科技發(fā)展水平的標(biāo)志。第一節(jié)精密儀器的分類(lèi)和組成精密儀器測(cè)量分類(lèi)：幾何量計(jì)量?jī)x器熱工量計(jì)量?jī)x器機(jī)械量計(jì)量?jī)x器時(shí)間頻率計(jì)量?jī)x器電磁計(jì)量?jī)x器無(wú)線電參數(shù)計(jì)量?jī)x器光學(xué)與聲學(xué)參數(shù)計(jì)量?jī)x器電離輻射計(jì)量?jī)x器二、精密儀器的基本組成精密儀器的組成被測(cè)量感受轉(zhuǎn)換部件轉(zhuǎn)換放大部件瞄準(zhǔn)部件顯示部件數(shù)據(jù)處理與計(jì)算部件驅(qū)動(dòng)控制部件比較機(jī)械結(jié)構(gòu)部件轉(zhuǎn)換放大部件標(biāo)準(zhǔn)量感受轉(zhuǎn)換部件底座X工作臺(tái)X向光柵光源Z向光柵、精密驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及圖像采集系統(tǒng)Y向工作臺(tái)、光柵及精密驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)X精密驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)微電錄子產(chǎn)塔品視贊覺(jué)檢虛測(cè)系虜統(tǒng)照偽片主要大技術(shù)領(lǐng)要求1、測(cè)伍量范川圍：20命0×恩10敘0×襯10片0m餃m；2、分殼辨力梨：0.篇05～0.肯2m（根囑據(jù)不禽同光紅學(xué)放喝大倍錯(cuò)數(shù)確碧定）率；3、單滲軸測(cè)窗量精兵度：族（2+棉L/本10攪0）m，L為測(cè)矮量長(zhǎng)邁度，利單位星為mm；4、瞄撐準(zhǔn)不丘確定辛度優(yōu)源于0.里5m，其梯中瞄仗刻線據(jù)≤0.謎1m，瞄印輪廓鈴≤0.帖5m。5、實(shí)褲現(xiàn)微虜電子階產(chǎn)品守外觀節(jié)尺寸歲檢測(cè)距和缺傭陷檢畢測(cè)。幾何施量?jī)x魯器簡(jiǎn)跡介1)傳統(tǒng)化幾何葵量測(cè)遷量?jī)x口器2）現(xiàn)啄代幾逃何量貌測(cè)量帽儀器1、傳齒統(tǒng)測(cè)素量?jī)x搞器萬(wàn)工體顯測(cè)長(zhǎng)架儀齒輪雀測(cè)量縣儀圓度準(zhǔn)測(cè)量完儀表面判形貌規(guī)測(cè)量照儀投影晃儀常用巴工具拖：量艘塊、驢線紋教尺、棵千分子表、學(xué)千分偏尺等萬(wàn)能翁工具乘顯微鏟鏡1m測(cè)測(cè)丈長(zhǎng)機(jī)圓度乳儀齒輪取測(cè)量糠儀器表面次形狀綠測(cè)量蛙儀垂直亮距離威、水餓平距菠離、爺兩直碧線夾考角、搞圓弧酸半徑硬、圓床心-直線膽距離蝴、圓鋤心-圓心摩距離明、直押線度榜、圓贈(zèng)度等謊形位均公差納參數(shù)腐測(cè)量精度在：擇垂直±(狐1+寄|H佩|/慘50粘00侮)μ辯m，水國(guó)平±(燃2+預(yù)L/遼50五00甘0)音μm；投影禿儀分辨慕率：0.覺(jué)01沾0m曉m；角拘度5′常用鵝量具NI歌F點(diǎn)火掀靶裝柏配精軌度要述求大作聽(tīng)業(yè)：枝精密偷儀器細(xì)的課盛程設(shè)奶計(jì)要求亮：以牌項(xiàng)目飽組（樂(lè)每組瘦不超京過(guò)4人）禿為單航位完被成一斑種精喝密儀欲器的績(jī)?cè)O(shè)計(jì)要（任押選）組內(nèi)特推選矩組長(zhǎng)拉一名貢，由鋸組長(zhǎng)邊負(fù)責(zé)澆組內(nèi)絕分工堪，組駕長(zhǎng)根創(chuàng)據(jù)組破員表借現(xiàn)形侄式給陳出組員內(nèi)排隊(duì)名。完成辟儀器頓調(diào)研亞、總碎體方眨方案慣設(shè)計(jì)猜（三案維結(jié)蜘構(gòu)設(shè)恰計(jì)）明、技奏術(shù)設(shè)撇計(jì)（依關(guān)鍵寫(xiě)工程索圖設(shè)丑計(jì)）眠；提交栗設(shè)計(jì)步報(bào)告顧一份鼠，字疏數(shù)不替少于30仁00字；分組耕名單萬(wàn)截至懶日期著：20飯15年4月2日前崇：報(bào)告扇提交居截至屆日期坦：20鏟15年5月19日前2、現(xiàn)索代精虛密儀哪器三坐晚標(biāo)測(cè)朋量機(jī)影像先式測(cè)頑量?jī)x篩器便攜停式CC半M、掃紫描儀激光暢跟蹤鋸儀、洲激光踢干涉?zhèn)蓛x、菜激光順雷達(dá)共聚征焦顯捕微鏡一、餡坐標(biāo)團(tuán)測(cè)量斬機(jī)將被亮測(cè)物棋體置掃于三既坐標(biāo)綱測(cè)量麥空間優(yōu)，可服獲得庫(kù)被測(cè)而物體般上各宏測(cè)點(diǎn)異的坐戴標(biāo)位座置，撈根據(jù)輕這些店點(diǎn)的罰空間丟坐標(biāo)抽值，淘經(jīng)計(jì)虧算求圣出被釘測(cè)物椅體的簽幾何瓜尺寸打，形牧狀和害位置眨。三坐伶標(biāo)測(cè)莫量機(jī)坐標(biāo)勇測(cè)量都機(jī)的況新方番向——微型/納米鋒級(jí)測(cè)呈量機(jī)微型/納米態(tài)級(jí)坐樂(lè)標(biāo)測(cè)聞量機(jī)釀成為溪研究題熱點(diǎn)膀，微夠型/納米誤級(jí)坐拋標(biāo)測(cè)換量機(jī)重的量進(jìn)程多襖不超則過(guò)10路0萍mm池×躲10后0歸mm毒×黎10范0筐mm，分本辨率麥可達(dá)惜納米妨級(jí)．其主傍要特斑點(diǎn)包廚括:1)采用芳激光讀標(biāo)尺嚷，以月實(shí)現(xiàn)貪米定清義的抗溯源;2)其關(guān)破鍵技貌術(shù)是所采用叢微測(cè)測(cè)頭系瞇統(tǒng)獲賽得高但探測(cè)欲精度;3)采用珠微晶論玻璃猛等零肺膨脹萬(wàn)系數(shù)扒材料隆構(gòu)筑貝測(cè)量啄機(jī)主支體測(cè)名量框在架，湖消除計(jì)溫度嚷的影旁響;4)在結(jié)殼構(gòu)布捏局上湊盡可筆能符顯合阿蠟貝原道則，督減小居阿貝疏誤差哭．例子業(yè)：蔡點(diǎn)司F2擔(dān)5納米藍(lán)測(cè)量質(zhì)機(jī)分辨申率7.翅5n蚊m,精度這達(dá)25弟0n夏m二、墨影像社測(cè)量刑儀近年桑來(lái)，立進(jìn)入底上世濱紀(jì)9汽0年閥代,蹤蝶隨秤著C烘CD竭技術(shù)欺、計(jì)殘算機(jī)眨技術(shù)腐、數(shù)盾字圖播像處枯理技濤術(shù)、壇LE拌D照識(shí)明技倆術(shù)、遵伺服預(yù)驅(qū)動(dòng)良技術(shù)愿的發(fā)鵲展,游影像騎測(cè)量侮儀產(chǎn)吳品獲尾得了丙巨大控的發(fā)聲展。勇更多膽的廠掙商進(jìn)薪入到治影像士測(cè)量掉儀產(chǎn)豎品市挑場(chǎng),積共同管推進(jìn)顆了影亞像測(cè)滔量?jī)x鼓產(chǎn)品隸的發(fā)音展。在工噸業(yè)級(jí)牧產(chǎn)品鮮中,污精度蜜高、石性能融穩(wěn)定粱、效梯率高裳、功誰(shuí)能豐施富的消一線沖品牌布主要丹有國(guó)拾外的葡蔡司啦、三攪豐、管尼康道、O幕GP拔、海辯克斯秋康及袖國(guó)內(nèi)蛾的天閱準(zhǔn)精煩密技濤術(shù)等鼠公司筋。OG梢P（壤上海閱）光振學(xué)儀誤器非接寒觸三掉坐標(biāo)餐測(cè)量逼儀Z翠IP顏25脖0和時(shí)FL烘AS瘦H2瓶00OG巨P伯Sm揮ar倒tS責(zé)co停pe違非雪接觸哨式測(cè)傍量系怎統(tǒng)利棋用攝沖像頭考來(lái)抓湯取影娛像，茶通過(guò)同計(jì)算偵機(jī)對(duì)彈影像雹信號(hào)伏進(jìn)行普處理船來(lái)測(cè)賴(lài)量各聾種材咱質(zhì)、棒顏色腰、透拿明或大半透朽明零勵(lì)件的幾何號(hào)尺寸和形位急公差。提兆供從偵20借0m辟m到丙15植50虎mm背各種云測(cè)量槐行程料的光耍學(xué)測(cè)礙量系嚴(yán)統(tǒng),遺精鋤度皆醉達(dá)到微米款級(jí)。尼康演HN頂-6憶06蘇0餓非接簽觸式掀多測(cè)船頭3它D測(cè)鋪量系斃統(tǒng)配備掙了高精度夾激光膊掃描母系統(tǒng)和SF裳F（對(duì)恒焦尋宜形）匙傳感席器，再皆加上接觸參式探敘針和拾內(nèi)置TT離L激光AF功能、CN座C影像櫻測(cè)量突系統(tǒng)辯的光鼠學(xué)頭，構(gòu)輪成完桶整的多傳葡感器過(guò)測(cè)量誘系統(tǒng)奸。這款高脹精度3D測(cè)量維儀器騙的精棗度可些達(dá)1.熔5+桿4L笛/1吳00匙0妥μm卡爾壤蔡司多功躺能復(fù)糕合式襲測(cè)量視中心O-故IN榨SP玩EC排T綜普合了益最佳于的測(cè)葡量技絨術(shù)與憂光學(xué)察技術(shù)低：除蜜了接漏觸式皇測(cè)量愈系統(tǒng)益之外館，本生測(cè)量仍機(jī)還煎具有甘光學(xué)方傳感鏈器。投影盆儀、還顯微思鏡、劫輪廓恨儀與練三坐視標(biāo)測(cè)脈量機(jī)資的優(yōu)券勢(shì)與盡功能瓜集于貢一身猴，最柱大限黨度地寇降低碼了不作同檢喇測(cè)儀槳器測(cè)深量綜賽合誤筒差，輔更有章效縮怒短幾飛何測(cè)恭量鏈精度晴（1岔.9盆+L熊/2旅50問(wèn)）μ鳳m。三、潤(rùn)便攜鞭式C校MM固、便茅攜式榮影像辯掃描省儀、復(fù)便攜趨式激蠢光掃甜描儀由于削便攜騙式儀橡器體孔積小釋?zhuān)倜糇黛`適活，渠滿足藍(lán)了很歐多現(xiàn)晨場(chǎng)使滅用要蝕求，毀近年迅來(lái)便攏攜式般儀器煉技術(shù)膏發(fā)展村迅速堆，市刮場(chǎng)上好出現(xiàn)蜓了很奪多先椅進(jìn)技今術(shù)和法優(yōu)秀廳的產(chǎn)咐品。?？撕?jiǎn)斯康特測(cè)量哄技術(shù)智(湖青島葉)需有限喇公司點(diǎn)重姓復(fù)測(cè)撲量精斤度0.亡01奸6m訂m，空染間長(zhǎng)若度0.訂02呆3m在m精度?？怂λ箍蹬加?jì)量末拍照帖式測(cè)鬧量白洪光測(cè)銀量系挑統(tǒng)RO耳ME蔬R絕對(duì)達(dá)關(guān)節(jié)析臂測(cè)產(chǎn)量機(jī)集成脂充電萌電池疏、Wi盼Fi無(wú)線較通信披功能秤和數(shù)沾碼相俊機(jī)，晌采用座主軸配無(wú)限診旋轉(zhuǎn)部技術(shù)趣、Ze想ro左-G平衡伐桿系塊統(tǒng)、宇絕對(duì)郵編碼慣器、追碳纖朋維臂唱身、溪新型禮測(cè)頭TK擱J接口息，具茶有測(cè)不頭自廢動(dòng)識(shí)郵別功搞能博呂煌曼（亂上海迷）光椅學(xué)科歲技有罩限公磨司（戴德國(guó)婆）博呂梅曼（佳上哄海）開(kāi)光傾學(xué)科汽技有們限公斜司是收德國(guó)俘AI秧CO犯N默3D疏S忙ys輸te溉m公抗司與窮德國(guó)告Br悶eu淋ck吹ma厲nn診公鏈司在撇中國(guó)搭設(shè)立僚的子碧公司專(zhuān)業(yè)捆飛機(jī)較發(fā)動(dòng)予機(jī)葉辯片檢個(gè)測(cè)儀兄b-窩in賄sp魂ec唇t跌可在伙2分誕鐘之考內(nèi)對(duì)就飛機(jī)爐發(fā)動(dòng)脊機(jī)葉酷片完尚成測(cè)苦量，范是速秋度最盟快，六操作駕最簡(jiǎn)疊便的粥葉片閱測(cè)量緩儀器形創(chuàng)間中剖國(guó)（行加拿濃大）Ha檢nd翻yP棵ＲO封BE喘光慶筆便蔬攜式顧三坐配標(biāo)精度套：2親0μmHa贊nd宵ys鑰ca拜n少3D僅手侍持式率三維蕉激光喝掃描巷儀精度登40榜-5鋸0μ譽(yù)m杭州帶先臨珍三維搖——雷o(hù)p柴ti浴mS泥ca檢n掃共描儀通過(guò)爺專(zhuān)門(mén)詠三維密軟件抬可以污實(shí)現(xiàn)三維霞掃描謝到逆笨向設(shè)絨計(jì)和三維下檢測(cè)盯一體板化。測(cè)量撐范圍住：2板00浙mm埋×1株50矩mm精度建：0.踐01粱5m崇m杭州廳先臨虛三維仁—Sh誘in構(gòu)in坑g3晴D-絲式Me瘡tr取ic守?cái)z影箏測(cè)量南系統(tǒng)該系吊統(tǒng)與敏Sh稿in盞in毯g3督D-防Sc猾an視ne亮r系齊列三扶維掃采描儀皇配合鏟工作報(bào)，可叮快速戲獲得比高精牙度、遮超大撒工件屈的三距維整辛體數(shù)稿據(jù)，徹有效箭減少米測(cè)量盯累積統(tǒng)誤差抄。用畫(huà)于大裁尺寸誼（幾鹿米甚慨至幾憶十米區(qū)）工洽件三控維檢狹測(cè)。測(cè)量交范圍管為0荒.1碰m×奴0.窮1m濾×0散.1勁m至50遮m×腸50泳m×渠50元m，三維匹測(cè)量似精度替為≤0.緊10雀m誘m/路4沉m。四、蒜激光船跟蹤田儀、織激光拒干涉倡儀、激光豎雷達(dá)環(huán)等激光戲特性單色頑性好拴；方向睛性好濫；相干食性好從；高亮收度；激光驕技術(shù)家在儀筋器中蘭得到護(hù)廣泛伸應(yīng)用像，大壯大促攜進(jìn)儀蠟器的脅發(fā)展易。激光托跟蹤冶儀精絲式確測(cè)符量曲好面數(shù)槐據(jù)激光廉跟蹤泄儀激光頭干涉農(nóng)儀（隨雷尼桌紹）技術(shù)跪參數(shù)1.線性惹測(cè)量魂分辨傾率:表0.恥00援1μ程m皺2.線性柜測(cè)量愧范圍五：40縫m（或辭任選80寨m）3.線性領(lǐng)測(cè)量膝精度:裙±0殼.7挎pp鳳m諸4.最高馳測(cè)量邀速度賣(mài)：60伶m/位mi娛n可5.長(zhǎng)期務(wù)穩(wěn)頻效精度頁(yè)：±0醬.0命5p摧pm激光選雷達(dá)激光覺(jué)三角定測(cè)量挽儀（日本KE題YE塘NC漁E）激光鄙共聚明焦顯禾微鏡第二殿節(jié)喊精喜密儀求器特井點(diǎn)和紐奉展望高精堤