現代儀器科學的前沿技術納米精度測量技術&空間數字化測量技術現代科技的特點●改變21世紀的三大科技

信息科技/生命科技/材料科技●信息技術成為推動科學技術和經濟高速發展的關鍵技術●信息技術包括測量技術，計算機技術和通訊技術，測量技術是源頭、關鍵基礎。測控科學的地位和作用●偉大科學家門捷列夫曾斷言，科學是從測量開始的，沒有測量就沒有科學。●測控技術及儀器是認識與改造物質世界的永恒重要基礎和手段。●人類的生存發展依賴于測控，“農輕重、海陸空、吃穿用”，測控技術無所不存、無處不有。●科學技術重大發現與創新離不開測試與儀器。許多重要的發現都是通過測量而得到的。●現代戰爭中，先進的測控系統已成為精確打擊武器裝備的重要組成部分。重視與大力發展測控技術

已成為大趨勢●測控技術與儀器是國家科技水平和生活水平的重要標志。世界各發達國家均將測控技術列為重要發展領域。（日本列為21世紀首位，歐共體15項專項之一，美國更大力度支持。）●測試技術是多學科交叉與融合，研究領域廣泛。

研究熱點前沿技術主要有1.微納米測量及微系統（MEMS&NEMS）2.空間數字化測量技術3.遠距離遙測技術4.光纖分布式網絡測試技術與智能結構系統5.全球定位系統（GPS）應用6.非常規與惡劣環境下的測量7.環境對測試的影響與控制8.現代精度理論及實用方法9.生物傳感技術與仿生測量10.生物醫學無創傷檢測和OCT幾個前沿熱點技術

納米精度測量技術空間數字化測量技術現代精度理論及應用

納米精度測量技術

（1）微納技術發展自70年代開始，首先由美國學者提出微機械設想，直到1989年開始形成世界性的MEMS技術，它把信息獲取、處理和執行集成為一體，由此進入了微尺寸的新領域。MEMS被認為是21世紀廣泛應用的新興技術，各國大量投入，進展矚目，每年以10％－20％的速率增長。通常認為微尺寸包含微米和納米量級尺寸，對微納米測量則有：微米測量：>0.1um微納米測量:<100nm深納米測量：<10nm（2）納米測量儀：掃描探針顯微鏡（SPM）—原子力顯微鏡（AFM）、掃描隧道顯微（STM）、掃描力顯微鏡（SFM）等線值納米測量儀—納米坐標測量機—

線值納米測量儀標普納米量塊快速檢測儀美國NIST分子測量機采用三點對稱式機臺設計，符合阿貝原理的位置測量系統workingvolume:100*100*100mm線性步進壓電馬達+光柵尺

MEMSProbeDiameter:0.3mmUncertainty:50nm荷蘭Eindhoven大學高精度3D-CMM采用傳統的高精度CMM機臺，新開發接觸式的光纖感應及非接觸式CCD感應的雙探頭系統

測量范圍為25×40×25mm

ProbeDiameter:25umUncertainty:100nm德國PTB的SpecialCMM

合肥工業大學承擔的國際重大合作項目納米三坐標測量機方案測量范圍：25mm×25mm×10mm測量不確定度：10nm納米測量關鍵技術納米定位技術：慣性、摩擦力、驅動等納米瞄準技術環境控制技術誤差分離與修正技術共平面二維工作臺平面光柵二維測量系統原理空間數字化測量系統

（1）視覺測量系統（2）機器人坐標測量系統（3）經緯儀坐標測量系統（4）便攜式關節測量機（5）激光跟蹤干涉測量（6）光學數碼柔性坐標測量機汽車車身多視覺測量站機器人本體測頭基于機器人坐標測量原理實際機器人坐標測量系統11O1X1Y1Z122O2X2Y2Z2p

經緯儀坐標測量系統原理測量裝置實物

便攜式關節測量機關節式測量機測量汽車車身外殼(1)關節式測量機測量汽車車身外殼（2）單站激光跟蹤干涉儀激光跟蹤干涉儀精度標定激光跟蹤干涉儀在車間的應用

精度理論及應用（1）動態精度理論：誤差源分析、建模（2）誤差分離與修正技術（3）測量不確定度原理及應用懸臂式坐標測量機誤差分離與修正分離與修正結果a）y0定位誤差修正前后比較b）y192定位誤差修正前后比較c））y384定位誤差修正前后比較d））y511定位誤差修正前后比較

三坐標測量機動態誤差分離