數(shù)據(jù)與計(jì)量息息相關(guān)，數(shù)字精密測(cè)量技術(shù)是現(xiàn)代制造業(yè)的重要技術(shù)基礎(chǔ)，是保證產(chǎn)品制造質(zhì)量不可缺少的重要手段。近年來(lái)，浙江省的裝備制造業(yè)正向著大型化、高精度和可互換性方向迅速發(fā)展，在機(jī)械制造、汽車(chē)等行業(yè)的模具制造加工、數(shù)控設(shè)備加工制造和產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，數(shù)字精密測(cè)量技術(shù)的需求量非常廣泛。
作為支撐引領(lǐng)我省科技進(jìn)步、經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要力量，浙江省計(jì)量科學(xué)研究院（以下簡(jiǎn)稱浙江省計(jì)量院）在2015年建設(shè)雙一流品牌實(shí)驗(yàn)室：數(shù)字精測(cè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。五年多來(lái)，他們做了些什么？
制造業(yè)發(fā)展提速的需求
國(guó)外工業(yè)4.0和中國(guó)制造2025的提出令全國(guó)制造業(yè)發(fā)展提速，浙江省的制造業(yè)也迅速發(fā)展，催生了先進(jìn)制造業(yè)對(duì)精密測(cè)量技術(shù)越來(lái)越高的技術(shù)需求。
怎樣面向社會(huì)發(fā)展需求展開(kāi)研究，以期向更高的目標(biāo)發(fā)展，成了浙江省精密測(cè)量技術(shù)發(fā)展的階段性問(wèn)題。成立數(shù)字精測(cè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，成為一個(gè)新的契機(jī)。
浙江省計(jì)量院長(zhǎng)度與精密測(cè)量研究所副所長(zhǎng)、數(shù)字精測(cè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室?guī)ь^人陳寧說(shuō)：“在技術(shù)發(fā)展大變革的浪潮下，如何不斷提升自身技術(shù)能力，跟上企業(yè)技術(shù)更新?lián)Q代的步伐，充分發(fā)揮計(jì)量測(cè)試在精準(zhǔn)測(cè)量中的作用、讓測(cè)試大數(shù)據(jù)參與到生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，成為我們一直在思考的問(wèn)題和努力的方向?！?
強(qiáng)大技術(shù)支撐、一流創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)組成“先進(jìn)方陣”
2015年5月，歷經(jīng)多時(shí)準(zhǔn)備的“浙江省數(shù)字精密測(cè)量技術(shù)研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室”建設(shè)項(xiàng)目經(jīng)過(guò)一系列嚴(yán)格、細(xì)致的審查后順利通過(guò)驗(yàn)收，一個(gè)開(kāi)放、共享的研究、開(kāi)發(fā)、創(chuàng)新平臺(tái)和人才培養(yǎng)基地就此誕生。
依托于浙江省計(jì)量院強(qiáng)大的技術(shù)支撐，數(shù)字精測(cè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室以大長(zhǎng)度測(cè)量技術(shù)、50m干涉測(cè)長(zhǎng)系統(tǒng)激光光路溫度補(bǔ)償系統(tǒng)的研究、IGPS校準(zhǔn)技術(shù)研究、精密測(cè)量技術(shù)方向、船用計(jì)量?jī)x表的量傳體系研究、船用儀表可靠性評(píng)價(jià)技術(shù)研究、圓錐螺紋檢測(cè)技術(shù)研究為主要研究方向。團(tuán)隊(duì)由8名骨干成員組成，擁有高級(jí)職稱5人，涵蓋光學(xué)、圖像、機(jī)械電子三大專業(yè)領(lǐng)域。
近年來(lái)承擔(dān)（完成）國(guó)家級(jí)項(xiàng)目2項(xiàng)，省部級(jí)課題11項(xiàng)，廳局級(jí)課題18項(xiàng)；發(fā)表論文65篇，授權(quán)發(fā)明專利12項(xiàng)。為主承擔(dān)制定國(guó)家檢定規(guī)程/校準(zhǔn)規(guī)范25項(xiàng)。
服務(wù)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展初顯成效
數(shù)字精測(cè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)展的大尺寸測(cè)量技術(shù)、精密制造測(cè)量技術(shù)、工業(yè)在線測(cè)試等研究及對(duì)應(yīng)檢測(cè)技術(shù)服務(wù)，為各行業(yè)中的長(zhǎng)度幾何量計(jì)量測(cè)試以及溯源需求提供了重要技術(shù)基礎(chǔ)支撐和量值溯源檢測(cè)共享平臺(tái)，并形成多項(xiàng)服務(wù)案例——
例如評(píng)測(cè)視覺(jué)系統(tǒng)空間定位能力，助推電動(dòng)汽車(chē)充電機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化、水下機(jī)械手關(guān)節(jié)角度與定位精度檢測(cè)、大型復(fù)雜曲面質(zhì)量測(cè)量難題等項(xiàng)目，同時(shí)基于研究成果有效開(kāi)展其轉(zhuǎn)化為實(shí)物裝置、規(guī)程/規(guī)范、檢測(cè)能力、技術(shù)服務(wù)等成果轉(zhuǎn)化工作，高質(zhì)量支撐浙江省社會(huì)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展。
大型構(gòu)件復(fù)雜曲面測(cè)量難？6個(gè)月破解技術(shù)痛點(diǎn)！
近日，由陳寧、郭鋼祥、葉懷儲(chǔ)為骨干成員的浙江省計(jì)量院數(shù)字精密測(cè)量技術(shù)研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（以下簡(jiǎn)稱數(shù)字精測(cè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室）一項(xiàng)關(guān)于為企業(yè)開(kāi)展大型構(gòu)件復(fù)雜曲面測(cè)量定制測(cè)量?jī)x器的立項(xiàng)項(xiàng)目正在緊張展開(kāi)中。據(jù)悉，該項(xiàng)目于2019年年底立項(xiàng)，預(yù)計(jì)2021年年中將研制成功。
這個(gè)項(xiàng)目的立項(xiàng)，預(yù)示著幫助企業(yè)破解了“大型構(gòu)件復(fù)雜曲面測(cè)量難”這個(gè)產(chǎn)業(yè)共同的技術(shù)瓶頸難題，意義重大！而在這背后，是浙江省計(jì)量院數(shù)字精測(cè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室持續(xù)6個(gè)月技術(shù)攻堅(jiān)的成果。
早在2018年12月，浙江省計(jì)量院開(kāi)展海工裝備產(chǎn)業(yè)計(jì)量測(cè)試需求調(diào)研，金海智造股份有限公司提出的測(cè)試需求引起了專家們的注意。金海智造作為亞洲單體規(guī)模最大的船廠之一，其產(chǎn)業(yè)輻射范圍廣，協(xié)同效應(yīng)顯著。然而，在船舶制造曲面加工工藝上存在：加工周期久、模具易磨損、測(cè)量結(jié)果無(wú)法溯源等缺點(diǎn)，難以測(cè)量大型復(fù)雜曲面。
其實(shí)在海洋工程裝備產(chǎn)業(yè)大型裝備中，存在很多復(fù)雜曲面的大型構(gòu)件，而這些構(gòu)件的加工、裝配精度決定了大型裝備最終的制造精度。據(jù)參與計(jì)量測(cè)試調(diào)研工作的郭鋼祥回憶，“企業(yè)目前測(cè)量需要加工大量的樣板、樣條、樣箱，且無(wú)法重復(fù)利用，根據(jù)曲面變化需不斷定制，費(fèi)時(shí)費(fèi)力。”
如何對(duì)構(gòu)件表面進(jìn)行高精度測(cè)量，甚至對(duì)結(jié)果數(shù)字化？
數(shù)字精測(cè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的專家們帶著企業(yè)的問(wèn)題清單開(kāi)展了一系列工作：2019年年初，前期調(diào)研先聚焦關(guān)鍵參數(shù)計(jì)量測(cè)試需求，提出數(shù)據(jù)建模、現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試等方式來(lái)實(shí)現(xiàn)大型曲面數(shù)字化測(cè)量；2019年3月，根據(jù)產(chǎn)品加工時(shí)的曲面參數(shù)指標(biāo)，建立三維曲面模型，利用點(diǎn)云掃描式全站儀使現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量精度得到進(jìn)一步提升，并對(duì)工人進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)；2019年6月，利用先進(jìn)的變形量攝影測(cè)量系統(tǒng)，對(duì)大型曲面進(jìn)行測(cè)量，向企業(yè)負(fù)責(zé)人提出研制一套專用測(cè)量?jī)x器建議，當(dāng)場(chǎng)獲得企業(yè)的認(rèn)可。
數(shù)字精測(cè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室?guī)ь^人陳寧說(shuō)：“數(shù)據(jù)是測(cè)量的基礎(chǔ)，如何保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確，從報(bào)告提供者向精準(zhǔn)數(shù)據(jù)提供者、從傳統(tǒng)計(jì)量向產(chǎn)業(yè)計(jì)量轉(zhuǎn)型升級(jí)是數(shù)字精測(cè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的發(fā)展方向。我們將以企業(yè)測(cè)量難題為支點(diǎn)，深入實(shí)施數(shù)字經(jīng)濟(jì)‘一號(hào)工程’，在推動(dòng)制造業(yè)質(zhì)量變革、效率變革中，充分發(fā)揮賦能作用，更好地服務(wù)為全省乃至全國(guó)的經(jīng)濟(jì)快速、高質(zhì)量發(fā)展?！?
對(duì)充電機(jī)器人的“視力”進(jìn)行空間姿態(tài)測(cè)量？他們做到了！
2019年下半年，上海電氣集團(tuán)股份有限公司宣布成功研發(fā)一款“全自動(dòng)充電機(jī)器人視覺(jué)系統(tǒng)”。
近年來(lái)我國(guó)的電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)銷量持續(xù)增長(zhǎng)，與之配套的充電網(wǎng)絡(luò)也正在逐步優(yōu)化。目前電動(dòng)汽車(chē)快充站的主要原理是充電樁，直流充電樁輸出的電壓和電流調(diào)整范圍大，可實(shí)現(xiàn)快充的要求。但同時(shí)，人為操作380V電源存在一定的安全隱患，因此將便捷安全的工業(yè)控制自動(dòng)化引入到充電系統(tǒng)成為發(fā)展的趨勢(shì)。
上海電氣研制的這款全自動(dòng)充電機(jī)器人視覺(jué)系統(tǒng)，標(biāo)志著全自動(dòng)充電時(shí)代的來(lái)臨。不過(guò)，在樣機(jī)研制成功后，企業(yè)曾為無(wú)法有效對(duì)機(jī)器人的“視力”進(jìn)行測(cè)評(píng)而犯難，最終是怎樣解決困局的？
2019年4月，浙江省計(jì)量院的工作人員接待了一位企業(yè)代表，其提出了對(duì)樣機(jī)雙目視覺(jué)定位能力進(jìn)行評(píng)價(jià)的要求。該企業(yè)正是上海電氣集團(tuán)。原來(lái)企業(yè)在對(duì)產(chǎn)品測(cè)量參數(shù)進(jìn)行溯源時(shí)遇到困難，從而無(wú)法有效評(píng)價(jià)系統(tǒng)的測(cè)量能力，導(dǎo)致項(xiàng)目無(wú)法應(yīng)用于實(shí)際。對(duì)于企業(yè)的求助，數(shù)字精測(cè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室第一時(shí)間接下了任務(wù)。
據(jù)實(shí)驗(yàn)室工作骨干郭鋼祥回憶，“視覺(jué)空間定位能力測(cè)試，我們也是第一次測(cè)試，根據(jù)現(xiàn)有能力，做了相關(guān)內(nèi)部模擬實(shí)驗(yàn)后，決定為企業(yè)進(jìn)行定制測(cè)試?！本瓦@樣，數(shù)字精測(cè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的技術(shù)人員與公司研發(fā)人員進(jìn)行深入討論，開(kāi)展對(duì)全自動(dòng)充電機(jī)器人視覺(jué)系統(tǒng)測(cè)評(píng)：基于《室內(nèi)大長(zhǎng)度檢測(cè)平臺(tái)檢測(cè)方法的研究及其檢測(cè)》的科研項(xiàng)目成果，將“激光跟蹤儀空間坐標(biāo)測(cè)量方法”應(yīng)用于電氣接插件的空間姿態(tài)測(cè)量，包括橫向、縱向、深度位置測(cè)量，自旋轉(zhuǎn)、水平角、俯仰角姿態(tài)測(cè)量。
最終，實(shí)驗(yàn)室通過(guò)測(cè)評(píng)提供了該試驗(yàn)項(xiàng)目的技術(shù)評(píng)價(jià)分析報(bào)告，儀器指標(biāo)基本符合既定目標(biāo)，保證了產(chǎn)品工業(yè)化的量值溯源可靠，幫助上海電氣集團(tuán)股份有限公司解決了充電機(jī)器人空間姿態(tài)測(cè)量困局。
陳寧說(shuō)：“在電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展，市場(chǎng)占有量逐步加大的需求下，安全高效的充電樁是社會(huì)關(guān)注的熱點(diǎn)問(wèn)題。數(shù)字精測(cè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室致力于關(guān)注民生、重視民生、保障民生、改善民生的熱點(diǎn)問(wèn)題，通過(guò)技術(shù)研發(fā)及產(chǎn)品可靠性的測(cè)試，在聚焦服務(wù)戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)的大環(huán)境下，持續(xù)開(kāi)展相關(guān)課題研究，為百姓關(guān)心、政府重視、社會(huì)關(guān)注的熱點(diǎn)問(wèn)題提供計(jì)量技術(shù)支撐?！?
