芻議儀器儀表的設(shè)計及數(shù)據(jù)采集

現(xiàn)代儀器儀表的發(fā)展水平，是一個國家的科技水平的綜合體現(xiàn)。美國對儀器儀表行業(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，從而帶動勞動力發(fā)展增長率達1.9%，歐盟則將測量和檢測技術(shù)作為15個專項之一，重點發(fā)展。
我國的儀器儀表行業(yè)總體規(guī)模不大，2002年實現(xiàn)行業(yè)總產(chǎn)值1000億元，對我國的經(jīng)濟發(fā)展有著強有力的拉動作用，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)濟發(fā)展迅猛，從而帶動了儀器儀表行業(yè)的快速發(fā)展。儀器儀表行業(yè)已經(jīng)連續(xù)實現(xiàn)5年增長，據(jù)工信部獲悉，儀器儀表行業(yè)2010年報于2010年11月11日公布。公布中顯示;儀器儀表行業(yè)2010年實現(xiàn)工業(yè)總產(chǎn)值為8085億元，銷售收入7985億元，利潤990億元;進出口總額600億美元，其中進口348億美元，出口252億美元。企業(yè)總數(shù)7154個，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、金屬材料試驗機等產(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大比2009年增長近200%。
按照國民經(jīng)濟行業(yè)分類標(biāo)準(zhǔn)，我國的儀器儀表行業(yè)共分20個小類，儀器儀表是知識密集、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
2.1我國儀器儀表設(shè)計的發(fā)展
隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，產(chǎn)品設(shè)計方面也日趨多樣化。很多企事業(yè)單位對計算機開發(fā)應(yīng)用工作越來越重視，并在設(shè)計中發(fā)揮了極其重要的作用，CAD技術(shù)把計算機引入工程設(shè)計領(lǐng)域，在儀器儀表設(shè)計行業(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算機為工具進行工作，研究了多種的設(shè)計方法，編寫了很多較有特色的儀器設(shè)計程序，提出了圍墻法、變尺度法和傳統(tǒng)的設(shè)計實驗法，在較為復(fù)雜的儀器設(shè)計方面有了較大的突破和進展，大大提高了設(shè)計效率。例如，上海自動化儀表成套廠實現(xiàn)了大型儀表盤的CAD/CAM。哈科大在造型CAD的過程中，攻克了項目“電力負荷音控制系統(tǒng)”的操作臺進行造型設(shè)計，另外還完成了北京第二光學(xué)儀器廠的造型設(shè)計。
2.2對我國儀器儀表設(shè)計的幾點建議
儀器儀表設(shè)計是一個整體，應(yīng)該科學(xué)合理地分配各個環(huán)節(jié)，國外有很多先進的經(jīng)驗值得我們借鑒和學(xué)習(xí)，為了將儀器儀表的現(xiàn)代化設(shè)計推上一個新層次，在這里提幾點建議供大家參考。
(1)逐步使用現(xiàn)代化的設(shè)計工作，從而提高效率。CAD技術(shù)隨著多年的發(fā)展，在工業(yè)設(shè)計上已經(jīng)很成熟，我們應(yīng)將其便捷性和科學(xué)性運用在儀器儀表的設(shè)計中，并在個別的產(chǎn)品設(shè)計中才用優(yōu)化技術(shù)。
(2)科研設(shè)計單位掌握先進的設(shè)計方法。科研是儀器儀表設(shè)計中的關(guān)鍵所在，是設(shè)計的核心部分，因此，應(yīng)該多組織安排設(shè)計人員進行定期學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)國內(nèi)外的先進設(shè)計方法和設(shè)計理念，盡早將我國的儀器儀表設(shè)計提高到新的層次。
(3)科學(xué)儀器、機箱、機柜類的產(chǎn)品開發(fā)，要進行必要的造型設(shè)計，產(chǎn)品鑒定時要有工業(yè)造型設(shè)計的資料。
(4)定期對設(shè)計人員進行必要的考核。自動化儀表、工業(yè)儀表的產(chǎn)品開發(fā)，必須要有可靠性的設(shè)計資料。因此，要對設(shè)計人員的資料進行定期的產(chǎn)品鑒定及定型，并對可靠性進行考核，從而確保設(shè)計的準(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、計算機技術(shù)和人工智能理論的不斷發(fā)展，機器視覺技術(shù)取得了長足的發(fā)展。自動化生產(chǎn)過程中，機器視覺系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于工況監(jiān)視、質(zhì)量控制等領(lǐng)域。機器視覺系統(tǒng)的特點是可以提高生產(chǎn)的柔韌性和自動化程度，在一些不適合人類工作的地方，可以利用它來實現(xiàn)。另外，在大批量生產(chǎn)工作中，也可以利用機器視覺檢測方法來提高生產(chǎn)效率和自動化程度。儀表的測定工作有著大量繁雜而反復(fù)的工作，這就可以運用機器視覺來發(fā)揮其優(yōu)勢。目前，在儀器檢定方面使用自動化檢定的工具不多，基本采用常規(guī)的檢定方法。采用自動化檢定系統(tǒng)可以降低測試人員的勞動強度及人為因素而產(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別來進行數(shù)據(jù)采集。王三武等人研究了水表多刻度盤的圖像識別鑒定系統(tǒng)。上述研究表明，自動讀數(shù)識別研究方法主要獲取指針的角度，根據(jù)角度關(guān)系來計算出儀表的讀數(shù)，與人工讀數(shù)的方式不同。
儀器儀表行業(yè)的發(fā)展正處在一個高速發(fā)展的時代，對行業(yè)發(fā)展模式及發(fā)展道路進行適時的調(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。對我國的儀器儀表行業(yè)的發(fā)展有著極其重要的影響。