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“產(chǎn)業(yè)質(zhì)量的基礎就是基礎測量，測量和儀器才是基礎的基礎······”

 

5月23日，在中國計量科學研究院（以下簡稱“中國計量院”）昌平院區(qū)，一場關于米定義、幾何量計量及精密測量的學術盛宴正在上演，中國工程院院士譚久彬正在作學術報告。

 

這場為紀念“米”定義40周年的專題報告會，也是中國計量院第十三屆科技周活動的重要內(nèi)容之一。

 

米定義的演進

 

長度計量源遠流長。從布手知尺、布指知寸，到舉足為跬、邁步定畝；從“腕尺”“一潯”“英里”，到“碼”“英尺”“英寸”；從漢代以黃鐘律管的九寸長度作為法定律尺，到法國大革命時期以地球子午線長度的四千萬分之一定義為一米——“米制”概念由此提出。

 

“1908年，清政府商請國際計量局制造了鉑銥合金尺原器及鎳鋼合金尺副原器，它的外層木匣上刻有銘文‘尺之原器，宣統(tǒng)元年制’，這是我們院很重要的一個器物”，中國計量院院長方向娓娓講述著米定義的演進史，“1963年，我國首次自主復現(xiàn)米定義，并將氪86同位素光譜燈裝置確立為長度計量基準。到1983年，第十七屆‘國際計量大會’正式通過了利用真空中的光速作為長度單位‘米’的新定義。”

 

從此，米定義不再依賴于實物原器，實現(xiàn)了長度單位從實物基準、自然基準向基本物理常數(shù)定義基本單位的過渡，這也是SI國際單位制中第一個以基本物理量常數(shù)定義的物理量。

 

2018年國際單位制重新定義之后，米定義的描述更加精準，且直接與銫原子能級躍遷的頻率相關聯(lián)。方向介紹，根據(jù)新的米定義，中國計量院正積極開展基于光頻梳新的米基準的研究。

 

以米為起點，而今的幾何量計量體系正在尺度和維度上擴展，也為新一代國家測量體系的構建奠定基礎。

 

加快構建新一代國家測量體系

 

“凡是科技強國，都是儀器強國；凡是制造強國，都是儀器強國；凡是質(zhì)量強國，都是儀器強國。凡是儀器強國，都有一個強大的國家測量體系。”中國工程院院士譚久彬在報告中表達了他對于加快構建新一代國家測量體系的強烈愿望。

 

據(jù)統(tǒng)計，到2017年，諾貝爾獎自然科學獲獎項目中，11%的項目因發(fā)明科學儀器而直接獲獎，72%的物理學獎、81%的化學獎、95%的生理學或醫(yī)學獎都是借助高精尖科學儀器來完成的。

 

在譚久彬看來，我國國家測量體系還存在與工業(yè)測量體系相互脫節(jié)、高端領域測量手段缺失等不足。為此，他提出，構建基于基本量常數(shù)定義的國家計量體系，促進量值傳遞扁平化，構建工業(yè)測量體系和公共測量體系，將測量嵌入到產(chǎn)品全制造鏈、全產(chǎn)業(yè)鏈和裝備全生命周期。

 

“測量儀器必須小型化、微型化，能嵌入到制造裝備里面去，制造裝備再嵌入到生產(chǎn)線，最后真正形成智能裝備、智能生產(chǎn)線、智能車間、智能工廠，智能制造才真正能實現(xiàn)。”譚久彬如是說。

 

高端裝備制造中的整體測量

 

正如大家所知，米定義的發(fā)展，推動了激光測長技術的快速發(fā)展，催生了高端制造業(yè)。當前，在智能制造背景下，對高端復雜制造系統(tǒng)的關鍵幾何參數(shù)進行精準測量已成為必然要求。

 

天津大學教授邾繼貴帶領的團隊一直深耕于裝備智能制造精密測量領域，對高端裝備制造中的多站整體測量及幾何誤差控制有著深入研究。他的團隊現(xiàn)已研制了面向大型裝備制造的新形態(tài)整體測量儀器系統(tǒng)，實現(xiàn)了與多類型智能裝備及多工藝流程的深度集成，建立了支持大型裝備高質(zhì)量自動化制造過程精度控制與實時反饋的測量系統(tǒng)。

 

在報告中，邾繼貴分享了基于整體測量場的某數(shù)字化建設產(chǎn)品，現(xiàn)已服務于某高端裝備制造中，解決了外場環(huán)境下實時位姿高精度同步測量的難題，有效保障了裝備的質(zhì)量和精度。

 

“研究具有統(tǒng)一時空基準的大尺度、高精度、多任務、多參數(shù)空間坐標測量技術，是實現(xiàn)復雜制造實體與數(shù)字模型精準映射的關鍵，更是推動復雜制造系統(tǒng)數(shù)字化、智能化演進的前提條件。”邾繼貴說。

 

米的智能化發(fā)展及展望

 

邾繼貴團隊所做的工作，也是譚久彬一直所強調(diào)的，“我們現(xiàn)在所研發(fā)的儀器，一定要在數(shù)字化、網(wǎng)絡化和智能化平臺上運行”。

 

“未來，‘米’的智能化發(fā)展，一方面是自身的智能化發(fā)展，開展遠程校準、工業(yè)現(xiàn)場原位溯源及數(shù)字孿生技術研究，實現(xiàn)扁平化、數(shù)字化的量值傳遞及網(wǎng)絡化測量；另一方面，將‘米’計量深度融入智能化產(chǎn)業(yè)，如智能駕駛、增材制造、工業(yè)機器人、集成電路產(chǎn)業(yè)等，進一步推動計量技術從‘米制’向‘米智’發(fā)展，支撐人工智能時代的發(fā)展。”方向在報告最后作出展望。

 

米的發(fā)展反映計量的發(fā)展，米的未來反映計量的未來。“米”定義40周年，以米為起點，向著質(zhì)量強國、制造強國、科技強國再出發(fā)。

（來源：《中國質(zhì)量報》2023年05月29日，作者：石亞楠）