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計(jì)量學(xué)的發(fā)展史:從伽利略到光學(xué)系統(tǒng)

2025China.cn   2016年12月01日

  伽利略用望遠(yuǎn)鏡探索宇宙。

 

  計(jì)量學(xué)起源于古代。最初的測(cè)量形式是為促進(jìn)商業(yè)發(fā)展和記錄人類活動(dòng)而設(shè)立的。時(shí)間、重量和長(zhǎng)度是最早的測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)。

  縱觀整個(gè)人類歷史,尺寸測(cè)量方法經(jīng)歷了數(shù)次演變。

  下面是其中最重要的里程碑:

  1789 年以前

  國(guó)王的腳

  據(jù)科學(xué)家們估算,歐洲各國(guó)采用的計(jì)量單位多達(dá)一千多種。pied du roi(國(guó)王的腳)是其中的卓越代表,是廣泛采用的計(jì)量單位。然而,許多商人各自使用自己的測(cè)量工具,這為欺詐、勒索和歪曲留下了空間。直到公制系統(tǒng)建立,人類才開始進(jìn)行度量系統(tǒng)的統(tǒng)一。

  國(guó)王的腳

 

  1795

  公制系統(tǒng)

  法國(guó)大革命政府推出了公制系統(tǒng),即現(xiàn)在的國(guó)際單位制。一米最初是指北極經(jīng)巴黎到赤道之間距離的千萬(wàn)分之一。當(dāng)然,盡管米的定義經(jīng)過(guò)幾個(gè)世紀(jì)的演變,但至今仍是所有測(cè)量工具的參考長(zhǎng)度單位。

  公制系統(tǒng)

 

  1840

  攝影測(cè)量

  攝影術(shù)誕生后不久,攝影測(cè)量法便已開始使用。這要?dú)w功于法國(guó)大地測(cè)量學(xué)家 Fran?ois Arago。他向法國(guó)科學(xué)院提出了一種采用三角測(cè)量的方法。借助這項(xiàng)技術(shù),他可以基于不同視角拍攝的照片來(lái)確定對(duì)象的空間位置,而無(wú)需預(yù)先知道鏡頭的位置。

  Fran?ois Arago

 

  1848

  SYSTEM PALMER(外徑千分尺)

  法國(guó)發(fā)明家 J. Palmer 的“System Palmer”獲得專利,這是迄今仍廣受認(rèn)可的第一個(gè)采用 U 型主架的千分尺?,F(xiàn)代的千分尺仍在效仿 System Palmer 的 U 型主架、測(cè)微套筒、套筒、測(cè)桿、基準(zhǔn)座等基本設(shè)計(jì)。此外,所有千分尺和其他手工工具必須仍可溯源到國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。

  System palmer(外徑千分尺)

 

  1887

  邁克耳孫干涉儀

  美國(guó)物理學(xué)家 Albert A. Michelson 認(rèn)為,相對(duì)以太運(yùn)動(dòng)的探測(cè)是可以測(cè)量的。為此,他發(fā)明了一種叫做干涉儀的新儀器。他的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,地球沒(méi)有相對(duì)以太運(yùn)動(dòng)。這一論據(jù)改變了物理學(xué)的基礎(chǔ),促進(jìn)了 1905 年愛(ài)因斯坦相對(duì)論的誕生。

  干涉儀

 

  1960

  CMM

  60 年代初,坐標(biāo)測(cè)量機(jī)首次出現(xiàn),這個(gè)儀器由簡(jiǎn)單的 3D 跟蹤設(shè)備制成,通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單的數(shù)字顯示裝置 (DRO) 顯示 XYZ 位置。最初的 CMM 是由蘇格蘭的 Ferranti 公司在 50 年代開發(fā)。但這臺(tái)設(shè)備只有兩個(gè)軸。最早的三軸原型于 20 世紀(jì) 60 年代誕生,是由意大利公司 DEA(現(xiàn)已歸入 Hexagon Metrology Group 旗下)所發(fā)明。

  之后不久,自動(dòng) CMM 于 60 年代問(wèn)世,用以對(duì) Concorde 超音速噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)執(zhí)行復(fù)雜的檢查。在這項(xiàng)發(fā)明的帶動(dòng)下,Renishaw 公司于 1973 年成立,現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展成為 CMM 測(cè)量頭的主要供應(yīng)商。

  CMM

 

  1980

  便攜式 CMM

  80 年代,測(cè)量臂式的便攜式 CMM 問(wèn)世,使測(cè)量過(guò)程發(fā)生了翻天覆地的變革:現(xiàn)在,計(jì)量工具已走入生產(chǎn)車間。這次創(chuàng)新使人們不必再將制造零部件移動(dòng)到專用的受控環(huán)境中。但是,由于測(cè)量臂采用了一項(xiàng)只能依賴于精密機(jī)械部件的傳統(tǒng)技術(shù),因此這些便攜式 CMM 仍非常容易受環(huán)境引起的震動(dòng)和不穩(wěn)定因素的影響。因此在操作時(shí)需要采用相當(dāng)多的防范措施。

測(cè)量臂

 

  1985

  3D 掃描儀

  盡管第一臺(tái) 3D 掃描儀在 60 年代就已經(jīng)問(wèn)世,但直到 1985 年,激光技術(shù)才應(yīng)用到 3D 掃描領(lǐng)域。此前,3D 掃描設(shè)備使用燈光、照相機(jī)和投影儀來(lái)完成掃描。但是,對(duì)象的準(zhǔn)確掃描過(guò)程非常耗時(shí)耗力。1985 年后,掃描儀開始采用白光、激光和陰影方式來(lái)捕捉物體表面。

  3D 掃描儀

 

  1987

  激光跟蹤儀

  首個(gè)激光跟蹤儀原型由 Kam Lau 博士于 1986 年開發(fā)。一年后,Kam Lau 博士創(chuàng)立了自己的公司 Automated Precision Inc.,對(duì)跟蹤技術(shù)進(jìn)行了完善,提高了建模精度和便攜性。激光跟蹤器仍是最為先進(jìn)的大尺寸零部件(如飛行器機(jī)翼、汽車車架及大型加工設(shè)備)測(cè)量解決方案。然而,在高容量測(cè)量領(lǐng)域,它們面臨著另一項(xiàng)技術(shù)——攝影測(cè)量的挑戰(zhàn)。

  激光跟蹤儀

 

  2000

  光學(xué)便攜式 CMM

  光學(xué)便攜式 CMM光學(xué)便攜式 CMM 于千禧年初出現(xiàn)在計(jì)量領(lǐng)域。光學(xué)便攜式 CMM 將 CMM 的靈活性和有效性、便攜式 CMM 的便攜性和簡(jiǎn)易性,及其不易受震動(dòng)影響的優(yōu)勢(shì)融于一身,是車間測(cè)量的理想選擇。過(guò)去幾年,此項(xiàng)技術(shù)經(jīng)過(guò)多次改進(jìn)和發(fā)展,現(xiàn)在已經(jīng)能夠與 CMM 相匹敵?,F(xiàn)在,它們已經(jīng)整合到檢測(cè)過(guò)程中,甚至成為計(jì)量市場(chǎng)中最強(qiáng)勁的競(jìng)爭(zhēng)者。因此,光學(xué)便攜式 CMM 會(huì)成為計(jì)量學(xué)的未來(lái)嗎?

光學(xué)便攜式 CMM

 

  Creaform簡(jiǎn)介

  Creaform 開發(fā)、制造并銷售 3D 便攜式測(cè)量技術(shù),專門從事 3D 工程服務(wù)。 公司提供創(chuàng)新解決方案,如 3D 掃描、逆向工程、質(zhì)量控制、無(wú)損測(cè)試、產(chǎn)品開發(fā)和數(shù)值模擬 (FEA/CFD)。 公司的產(chǎn)品和服務(wù)面向各大行業(yè),例如汽車、航空航天、消費(fèi)品、重工業(yè)、衛(wèi)生保健、制造業(yè)、石油與天然氣、發(fā)電業(yè)、文博、教育與研究。Creaform 的總部和制造運(yùn)營(yíng)位于魁北克省萊維斯(Lévis),在萊維斯,中國(guó)上海和法國(guó)的格勒諾布爾(Grenoble)都設(shè)有創(chuàng)新中心,在美國(guó)、法國(guó)、德國(guó)、巴西、中國(guó)、日本、印度、韓國(guó)和新加坡都擁有分公司。

  Creaform是全球領(lǐng)先的電子儀器和機(jī)電設(shè)備制造商 AMETEK Inc.(年銷售額達(dá) 40 億美元)的子公司。

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