纳米精度测量技术与空间数字化测量技术(部分)

现代仪器科学的前沿技术纳米精度测量技术&空间数字化测量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。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

纳米精度测量技术空间数字化测量技术现代精度理论及应用

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10％－20％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—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workingvolume:100*100*100mm线性步进压电马达+光栅尺

MEMSProbeDiameter: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25×40×25mm

ProbeDiameter:25umUncertainty:100nm德国PTB的SpecialCMM

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：25mm×25mm×10mm测量不确定度：10nm纳米测量关键技术纳米定位技术：惯性、摩擦力、驱动等纳米瞄准技术环境控制技术误差分离与修正技术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机器人本体测头基于机器人坐标测量原理实际机器人坐标测量系统11O1X1Y1Z122O2X2Y2Z2p

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在车间的应用

精度理论及应用（1）动态精度理论：误差源分析、建模（2）误差分离与修正技术（3）测量不确定度原理及应用悬臂式坐标测量机误差分离与修正分离与修正结果a）y0定位误差修正前后比较b）y192定位误差修正前后比较c））y384定位误差修正前后比较d））y511定位误差修正前后比较

三坐标测量机动态误差分离