芻議儀器儀表的設(shè)計(jì)及數(shù)據(jù)采集

現(xiàn)代儀器儀表的發(fā)展水平，是一個(gè)國家的科技水平的綜合體現(xiàn)。美國對(duì)儀器儀表行業(yè)的發(fā)展一直加以重視，日本則將儀器測量作為21世紀(jì)的首位發(fā)展技術(shù)，德國通過大面積的推廣工作，90年代在全球增加了350%的市場份額，從而帶動(dòng)勞動(dòng)力發(fā)展增長率達(dá)1.9%，歐盟則將測量和檢測技術(shù)作為15個(gè)專項(xiàng)之一，重點(diǎn)發(fā)展。
我國的儀器儀表行業(yè)總體規(guī)模不大，2002年實(shí)現(xiàn)行業(yè)總產(chǎn)值1000億元，對(duì)我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展有著強(qiáng)有力的拉動(dòng)作用，被稱為工業(yè)的“眼睛”。
1.2我國儀器儀表行業(yè)發(fā)展的基本情況
近年來，我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅猛，從而帶動(dòng)了儀器儀表行業(yè)的快速發(fā)展。儀器儀表行業(yè)已經(jīng)連續(xù)實(shí)現(xiàn)5年增長，據(jù)工信部獲悉，儀器儀表行業(yè)2010年報(bào)于2010年11月11日公布。公布中顯示;儀器儀表行業(yè)2010年實(shí)現(xiàn)工業(yè)總產(chǎn)值為8085億元，銷售收入7985億元，利潤990億元;進(jìn)出口總額600億美元，其中進(jìn)口348億美元，出口252億美元。企業(yè)總數(shù)7154個(gè)，其中國有及國有控股占0.07%，民營企業(yè)占69.9%，三資企業(yè)占20.2%，其他企業(yè)占9.83%。
儀器儀表行業(yè)經(jīng)過多年的不懈努力，我國已成為常用儀表的生產(chǎn)大國。變送器、執(zhí)行器、測繪儀器、金屬材料試驗(yàn)機(jī)等產(chǎn)品的產(chǎn)量居世界前列，控制系統(tǒng)等中高檔產(chǎn)品的市場占有率不斷上升，行業(yè)技術(shù)上總體已達(dá)到二十世紀(jì)九十年代中期的國際水平，少數(shù)產(chǎn)品接近或達(dá)到當(dāng)前國際水平。國有儀器儀表行業(yè)競爭力市場需求在不斷的擴(kuò)大比2009年增長近200%。
按照國民經(jīng)濟(jì)行業(yè)分類標(biāo)準(zhǔn)，我國的儀器儀表行業(yè)共分20個(gè)小類，儀器儀表是知識(shí)密集、技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè),是多學(xué)科的綜合體，是高端制造裝備的重要組成部分，是現(xiàn)代工業(yè)的核心技術(shù)之一。
2、儀器儀表的工業(yè)設(shè)計(jì)
2.1我國儀器儀表設(shè)計(jì)的發(fā)展
隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，產(chǎn)品設(shè)計(jì)方面也日趨多樣化。很多企事業(yè)單位對(duì)計(jì)算機(jī)開發(fā)應(yīng)用工作越來越重視，并在設(shè)計(jì)中發(fā)揮了極其重要的作用，CAD技術(shù)把計(jì)算機(jī)引入工程設(shè)計(jì)領(lǐng)域，在儀器儀表設(shè)計(jì)行業(yè)中也有了較大的應(yīng)用。在儀器行業(yè)中，我國早在60年代初就開始了以計(jì)算機(jī)為工具進(jìn)行工作，研究了多種的設(shè)計(jì)方法，編寫了很多較有特色的儀器設(shè)計(jì)程序，提出了圍墻法、變尺度法和傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)法，在較為復(fù)雜的儀器設(shè)計(jì)方面有了較大的突破和進(jìn)展，大大提高了設(shè)計(jì)效率。例如，上海自動(dòng)化儀表成套廠實(shí)現(xiàn)了大型儀表盤的CAD/CAM。哈科大在造型CAD的過程中，攻克了項(xiàng)目“電力負(fù)荷音控制系統(tǒng)”的操作臺(tái)進(jìn)行造型設(shè)計(jì)，另外還完成了北京第二光學(xué)儀器廠的造型設(shè)計(jì)。
2.2對(duì)我國儀器儀表設(shè)計(jì)的幾點(diǎn)建議
儀器儀表設(shè)計(jì)是一個(gè)整體，應(yīng)該科學(xué)合理地分配各個(gè)環(huán)節(jié)，國外有很多先進(jìn)的經(jīng)驗(yàn)值得我們借鑒和學(xué)習(xí)，為了將儀器儀表的現(xiàn)代化設(shè)計(jì)推上一個(gè)新層次，在這里提幾點(diǎn)建議供大家參考。
(1)逐步使用現(xiàn)代化的設(shè)計(jì)工作，從而提高效率。CAD技術(shù)隨著多年的發(fā)展，在工業(yè)設(shè)計(jì)上已經(jīng)很成熟，我們應(yīng)將其便捷性和科學(xué)性運(yùn)用在儀器儀表的設(shè)計(jì)中，并在個(gè)別的產(chǎn)品設(shè)計(jì)中才用優(yōu)化技術(shù)。
(2)科研設(shè)計(jì)單位掌握先進(jìn)的設(shè)計(jì)方法。科研是儀器儀表設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵所在，是設(shè)計(jì)的核心部分，因此，應(yīng)該多組織安排設(shè)計(jì)人員進(jìn)行定期學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)國內(nèi)外的先進(jìn)設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)理念，盡早將我國的儀器儀表設(shè)計(jì)提高到新的層次。
(3)科學(xué)儀器、機(jī)箱、機(jī)柜類的產(chǎn)品開發(fā)，要進(jìn)行必要的造型設(shè)計(jì)，產(chǎn)品鑒定時(shí)要有工業(yè)造型設(shè)計(jì)的資料。
(4)定期對(duì)設(shè)計(jì)人員進(jìn)行必要的考核。自動(dòng)化儀表、工業(yè)儀表的產(chǎn)品開發(fā)，必須要有可靠性的設(shè)計(jì)資料。因此，要對(duì)設(shè)計(jì)人員的資料進(jìn)行定期的產(chǎn)品鑒定及定型，并對(duì)可靠性進(jìn)行考核，從而確保設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性。
3、儀表儀器數(shù)據(jù)的智能采集
20世紀(jì)60年代后，隨著我國數(shù)字圖像處理、計(jì)算機(jī)技術(shù)和人工智能理論的不斷發(fā)展，機(jī)器視覺技術(shù)取得了長足的發(fā)展。自動(dòng)化生產(chǎn)過程中，機(jī)器視覺系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于工況監(jiān)視、質(zhì)量控制等領(lǐng)域。機(jī)器視覺系統(tǒng)的特點(diǎn)是可以提高生產(chǎn)的柔韌性和自動(dòng)化程度，在一些不適合人類工作的地方，可以利用它來實(shí)現(xiàn)。另外，在大批量生產(chǎn)工作中，也可以利用機(jī)器視覺檢測方法來提高生產(chǎn)效率和自動(dòng)化程度。儀表的測定工作有著大量繁雜而反復(fù)的工作，這就可以運(yùn)用機(jī)器視覺來發(fā)揮其優(yōu)勢。目前，在儀器檢定方面使用自動(dòng)化檢定的工具不多，基本采用常規(guī)的檢定方法。采用自動(dòng)化檢定系統(tǒng)可以降低測試人員的勞動(dòng)強(qiáng)度及人為因素而產(chǎn)生的誤差。
哈爾濱工業(yè)大學(xué)的李鐵橋等研究人員早期就通過儀表圖像識(shí)別來進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。王三武等人研究了水表多刻度盤的圖像識(shí)別鑒定系統(tǒng)。上述研究表明，自動(dòng)讀數(shù)識(shí)別研究方法主要獲取指針的角度，根據(jù)角度關(guān)系來計(jì)算出儀表的讀數(shù)，與人工讀數(shù)的方式不同。
儀器儀表行業(yè)的發(fā)展正處在一個(gè)高速發(fā)展的時(shí)代，對(duì)行業(yè)發(fā)展模式及發(fā)展道路進(jìn)行適時(shí)的調(diào)整，努力掌握核心技術(shù)，創(chuàng)造自主品牌都有著極其深遠(yuǎn)的意義。加速科研成果創(chuàng)新，重視關(guān)鍵環(huán)節(jié)工藝，提高產(chǎn)品的技術(shù)含量。對(duì)我國的儀器儀表行業(yè)的發(fā)展有著極其重要的影響。