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二十年磨一“尺”,納米時柵用時間測量空間

發(fā)布時間:2022-09-20 作者: 來源: 瀏覽:1259
國之大器,始于毫末。
“現(xiàn)代熱力學之父”開爾文有一條著名結(jié)論:“只有測量出來,才能制造出來。”沒有精密的測量,就沒有精密的產(chǎn)品,高水平的精密測量技術(shù)和精密儀器制造能力,是發(fā)展高端制造業(yè)的必備條件。
隨著人類對世界的探索不斷深入,被測對象不斷延展,測量目的不斷延伸,各種測量技術(shù)陸續(xù)登上歷史舞臺。時至今日,我們甚至可以做到以時間測量空間,這聽起來也許很科幻,但絕不是天方夜譚。
來自重慶的時柵團隊基于我國精密測量技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀,根據(jù)“時空轉(zhuǎn)換”的思維方式提出了以“時間測量空間”這一重要學術(shù)思想,并由此誕生了這把原創(chuàng)于中國的“精密尺子”——時柵技術(shù),實現(xiàn)了我國精密位移測量技術(shù)及器件的自主可控。
從1996年的嘗試探索,到如今成功研發(fā)出可媲美高端光柵的第三代納米時柵,二十年的厚積薄發(fā),浸透了科技工作者對自主創(chuàng)新、中國精度的堅守,凝聚著他們闖關(guān)奪隘、奮楫篤行的勇氣,展示著中國人頑強拼搏、永不言敗的精氣神。
從無到有,是“沖云破霧”的勇氣擔當
在精密加工、工業(yè)測控(動態(tài)測量)領(lǐng)域,精密位移傳感器是不可或缺的重要組成部分,被稱為“智能制造之眼”,它的性能直接決定了加工制造環(huán)節(jié)的精度。定位精度高、可靠性好、使用方便的精密位移傳感器在機床加工、檢測儀表等行業(yè)中得到廣泛應用。
然而,精密位移測量器件作為核心功能部件,長期被國外巨頭們嚴格戰(zhàn)略性封鎖,進口傳感器存在價格高、貨期長、售后難的問題,我國精密位移測量領(lǐng)域面臨多重困境,亟待擺脫受制于人的局面,高端位移測量器件的國產(chǎn)替代已到了刻不容緩的地步。
關(guān)鍵核心技術(shù)是要不來、買不來、討不來的,要實現(xiàn)本領(lǐng)域的突破,必須依靠自主創(chuàng)新,需要變換研究思路,從原理上進行創(chuàng)新,從根本上解決問題。實現(xiàn)從0到1的突破絕非易事,必得風雨兼程、劈波斬浪。
面對種種困難,時柵團隊迎難而上,瞄準科技前沿,勇攀高峰。沒有案例可模仿,他們自己就做拓荒人;沒有經(jīng)驗可借鑒,他們就負重前行;沒有理論可參考,他們創(chuàng)造性地提出了利用“時間測量空間”的重要原創(chuàng)學術(shù)思想,將夢想命名為“時柵位移測量技術(shù)”,突破了高端裝備的精密位置檢測難題,掌握了精密位移測量關(guān)鍵核心技術(shù)的自主知識產(chǎn)權(quán)。
科技工作者用責任、擔當,用勤勉、實干,實現(xiàn)了從微米到納米精度的跨越,開辟出了一條高端核心功能部件的國產(chǎn)化道路,讓智能制造業(yè)卡脖子短板破局重生,走出了一條自主可控之路,使我國精密位移測量領(lǐng)域擺脫了受制于人的局面。
經(jīng)過多年的沉淀和發(fā)展,時柵技術(shù)已發(fā)展成為我國智能制造領(lǐng)域的標志性成果,獲得國家技術(shù)發(fā)明二等獎1項、中國專利金獎1項、重慶市技術(shù)發(fā)明一等獎2項,成功申請國外專利12項、國內(nèi)專利25項。
從有到優(yōu),是精益求精的創(chuàng)新追求
時柵技術(shù)作為我國自主研發(fā)的首創(chuàng)性成果,通過建立空間位移和時間基準之間的關(guān)系,發(fā)揮時間量是人類測量精度最高的物理量這一客觀優(yōu)勢,利用時間上的時刻比較來實現(xiàn)位移測量,從而達到高精度的測量目的??赏ㄋ桌斫鉃椋涸谙鄬蛩龠\動的兩個坐標系上互相觀察對方,一方的位置之差(位移)表現(xiàn)為另一方觀察到的時間之差。
十年磨一劍,二十年磨一尺。
時柵團隊從1996年提出“時柵角度傳感器”理念起,堅持自主研發(fā)道路,從第一代機械式時柵、第二代磁場式時柵到第三代電場式時柵(即“納米時柵”),持續(xù)攻克“提高測量精度與增加測量范圍的矛盾”“精度提高導致的誤差溯源困難”與“突破光學衍射極限改善分辨力”三座技術(shù)大山,破解產(chǎn)品的可靠性、應用場景的多樣化、市場的認可度等多只“攔路虎”,開發(fā)出高精度、高可靠性的時柵位移傳感器。
納米時柵到底有多精密?在我國最高法定計量機構(gòu)—中國計量科學研究院的兩次現(xiàn)場測試結(jié)果和國家角度基準的比對結(jié)果顯示,納米時柵精度達到了驚人的±0.06角秒(1°等于3600角秒),精度水平已經(jīng)達到了現(xiàn)有檢測儀器水平的極限。
在漫長的時光里,時柵團隊用精益求精、一絲不茍的科學家精神,只爭朝夕,在承載著責任與夢想的實驗室,堅持不懈,讓“精耕細作”煥發(fā)出新的時代風采。 車間作業(yè)圖 從優(yōu)到強,是全面提速的偉大跨越 一粒種子的破土而生,需要合適的溫度、濕度、環(huán)境以及優(yōu)質(zhì)胚胎。同樣,任何一項科研成果的成功轉(zhuǎn)化,離不開人才、技術(shù)、資金、政策的支持和幫助。
“將納米時柵技術(shù)走出實驗室,實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化”——光有美好的愿景是不夠的,闖過了技術(shù)關(guān),隨之面對的就是應用關(guān)和市場關(guān)。納米時柵項目總工程師王勇說,“2021年4月,通用技術(shù)集團和重慶理工大學共同成立了通用技術(shù)集團國測時柵科技有限公司,標志著納米時柵成果正式開啟轉(zhuǎn)化應用、服務市場用戶的新階段?!?br /> 現(xiàn)實和理想的距離,正一步步靠近。納米時柵產(chǎn)業(yè)化進程全面提速,當納米時柵技術(shù)在數(shù)控機床、半導體行業(yè)、計量檢測等領(lǐng)域得到批量應用時,當一把中國的精密尺子解決了高精度位置檢測難題時,所有人的艱辛和汗水化成兩個字:值了!納米時柵正在逐步填補國內(nèi)高端精密位移測量領(lǐng)域空白,成為國內(nèi)高端裝備企業(yè)發(fā)展道路中的堅強后盾。
2021年10月,“大量程納米時柵位移測量技術(shù)及器件”作為35項代表科技成果轉(zhuǎn)化的典型案例之一,亮相國家“十三五”科技創(chuàng)新成就展,作為創(chuàng)新科技成果轉(zhuǎn)化制度的第一典型案例參展,展示中國高端裝備關(guān)鍵功能部件研發(fā)“智造”水平。
走過萬水千山,仍需跋山涉水。
和時柵技術(shù)一樣由我國自主研發(fā)的首創(chuàng)性成果不勝枚舉??蒲惺且粭l嚴謹與浪漫并存的路,從無到有、從有到優(yōu)、從優(yōu)到強的蝶變躍升,是中國科技工作者“沖云破霧”的責任擔當、精益求精的完美展現(xiàn),更是他們沿著強國之路迎難而上、敢闖敢干的生動詮釋,每一步腳印,都在書寫、見證著一次次偉大的跨越。
中國精度,央企智造。面向世界科技前沿、面向經(jīng)濟主戰(zhàn)場、面向國家重大需求,無數(shù)的中國科研工作者和中國企業(yè)在方寸之間鉆研、琢磨,努力實現(xiàn)更多“從0到1”的新突破,大步行進在中國精度的逐夢征程上。
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