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標題: 測量與數(shù)學(xué)(淺析) [打印本頁]

作者: zerowing    時間: 2013-5-15 12:33
標題: 測量與數(shù)學(xué)(淺析)
       首先說,我就是個初級水平的行子,多數(shù)情況下,體會多余經(jīng)驗。所以,不足之處也還希望諸位多多包涵和指教。
: ?' n: _. K: j" v  O  B# o- N% i回正文。1 [* I2 i+ J/ P- ?3 h

8 t# @1 p: U) {) _: C- u6 w; I% t/ t# u       前些日子提到了測量,也看到了有些朋友關(guān)于數(shù)學(xué)和數(shù)模的困惑。結(jié)合這些年來的一些感觸,借這個平臺跟大家分享下,討論下。
% R' A; F2 T+ n: ?, |       首先說測量% X7 V0 `7 o/ x% K5 x% a; I
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       掃大在之前的帖子里曾經(jīng)這么問過我“測量有兩種。一種是科班出身,各種儀器設(shè)備俱全。一種是作坊式,一把游卡量天下。樓主屬于哪種!焙呛。這個問題其實挺尖銳的。我想,在坐的諸位可能也有人有這樣的想法或者疑惑吧。
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       挺讓大家失望的,我可算不上什么科班出身,設(shè)備俱全;也不能說是作坊式,因為我不靠游卡走天下。在我的觀念里,對測量的理解是有所不同的。相對于設(shè)備是否齊全和理論基礎(chǔ)是否扎實,我更傾向于測量的目的分類。當(dāng)然,這不是說掃大的提問有問題,只是每個人的理解和定位不同而已。如果按照目的性質(zhì)來分類,測量大抵上可以分為“還原類測量(真實測量)”和“理論測量”。! n+ E. W6 v& A: L- ]9 {) ~" U2 F. d

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還原類測量或者真實測量,是一種近最大程度真實反應(yīng)實際參數(shù)或者真實再現(xiàn)設(shè)計參數(shù)的測量。比較典型的例子就是地理測量和施工測量。如同定義所說,這種類型的測量更多的要求是其準確性,而為了達到這種目的,選擇適當(dāng)?shù)臏y量工具和正確使用這類工具就成為一種基礎(chǔ),而經(jīng)驗則是在這種基礎(chǔ)上的更高級應(yīng)用。這種類型的測量不緊包括測量本身,也包括相關(guān)的計算,如土方計算,地層描述等。這里面對于工具操作、數(shù)據(jù)讀取統(tǒng)計、計算和描繪的理論與知識很多,也很深,對經(jīng)驗的考察也很重。比如搞地質(zhì)測量的,就需要從一堆的信號圖譜中讀出不同的地層分布,分布面積、厚度等并根據(jù)這些計算相關(guān)資源的儲量和可開采度。而這些,沒有扎實的基礎(chǔ)和若干年的積累是做不到的。還原類測量在機械行業(yè)中的應(yīng)用,其針對性更強。例如實體分析、零件還原、數(shù)據(jù)對比等。典型的例子例如零件還原(比如高級曲面類零件的形狀還原),比如材料力學(xué)試驗,比如整體剛度試驗與分析等。
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* J: W. Q' G9 `" h3 c# A2 w       理論測量,是一種基于理論計算、數(shù)據(jù)篩選、標準對照、二次開發(fā)或者再設(shè)計等基礎(chǔ)之上的模糊數(shù)據(jù)統(tǒng)計法。這種測量方法的目的往往不是追求被測量物體的實際參數(shù)本身。我們通常所說的“山寨”其實屬于這個范疇,但只是這種方法的部分應(yīng)用,即理論測量的純數(shù)據(jù)模糊擬合,其追求的是數(shù)據(jù)上的擬合度,而不是理論上的擬合度。舉個例子說,比如一個簡單的軸承滾子,山寨的做法是從數(shù)據(jù)上貼合這個被測量滾子的數(shù)據(jù),也就是我們說的“形似”。按照現(xiàn)在科技的發(fā)展來看,這種貼合度甚至可以做到99%(因為3D掃描技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展),但是其相應(yīng)的問題就是,當(dāng)被測物體的型號更換的時候,“山寨”所能做的就是再重新測量一遍。因為只是去貼合數(shù)據(jù),你很難知道這個數(shù)據(jù)是如何來的,為什么要這樣。而這也就是“山寨”到最后越玩越死的原因。而理論測量不只有這樣。
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理論測量更注重的是理論基礎(chǔ)上的數(shù)據(jù)貼合,即通過數(shù)據(jù)的貼合對現(xiàn)有理論及相應(yīng)學(xué)科知識進行對比,再通過現(xiàn)有理論、數(shù)學(xué)模型等進行重新計算,將其結(jié)果通過統(tǒng)計的方法與實際測量的數(shù)據(jù)進行模糊對比,并以此為基礎(chǔ)確定其計算基礎(chǔ)和方法的正確性。舉個簡單的例子,比如說某種類型的萬向節(jié)結(jié)構(gòu)中有一段弧面,為了確定這段弧面,你測量的其相關(guān)的數(shù)據(jù)。而在這之后,理論測量要做的,不是把這些數(shù)據(jù)作立刻的擬合,而是將相關(guān)的環(huán)境數(shù)據(jù)收集在一起,重新建立起相關(guān)的實體模型和數(shù)學(xué)模型。這個模型可能是一種近似的,不準確的模型,但是通過這個模型的分析和計算,你能在原理上得到一個或幾個和原實體設(shè)計原理近似的方案,然后通過這些方案再次計算結(jié)果,將各個結(jié)果同測量數(shù)據(jù)進行模糊對比,根據(jù)相似程度確定原實體的理論模型。并通過再次的對比分析,判斷是否繼續(xù)沿用這種原實體模型還是采用新模型,并將其存檔。這種過程的測量方法比起直接數(shù)據(jù)擬合來,要困難許多,也慢許多,但是對于后期的研究、分析、實驗、開發(fā)等有極大的好處。" q0 f+ t8 ^# q1 k
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必須要說,“還原類測量和理論測量雖然相互獨立,但并不沖突,在需要的場合中,往往二者是同時應(yīng)用的!, D6 A+ a& F4 M1 }! G
      
多說一句,我也就勉強算是個后一類的初學(xué)者,第一類更談不上,所學(xué)有限。呵呵。7 ?- N1 G; d" n5 f

0 u5 ]" [. _! ^# ?# T       其實,我們的生活中充滿了后一種的測量方法。不是說山寨啊。比如說,你買了個門回來自己安裝。沒有人會傻乎乎的把門的尺寸精確到幾道上,然后表標準準的在門框上畫上線,保證精度的鉆孔,上合葉裝門。因為,沒有這個必要,你的理論基礎(chǔ)從一開始就判斷出不需要做到這種程度,只要把門在門框上對好,不打架、不斜,不蹭就可以了。而其實,在這個過程中,你經(jīng)歷就是一個目測模糊數(shù)據(jù),理論建模分析,結(jié)果對比擬合,決策的過程。說白了,其實大家都會用。所不同的是,當(dāng)你的理論基礎(chǔ)不夠的時候,你很難做到這點。
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       數(shù)學(xué)。說起來,這個話題更大了。有人感覺數(shù)學(xué)很難,而且看不到有什么用處。感覺很迷茫。其實,數(shù)學(xué)就在我們身邊,同機械息息相關(guān)。5 t" X; }3 B$ ^" Y3 w% s
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       讓我們再回頭看看上面說過的一些內(nèi)容,其實你不難發(fā)現(xiàn),在通篇的測量闡述里,我都沒有離開數(shù)學(xué)的范疇。而在機械設(shè)計中,無論是機構(gòu)原理設(shè)計,還是強度設(shè)計、壽命設(shè)計、加工設(shè)計等等,你都離不開數(shù)學(xué)。不同的是,有些地方可能因為經(jīng)驗的積累,高手們往往能迅速得出一個結(jié)論來,這使得很多新人感覺這里沒有數(shù)學(xué)的事兒了,有經(jīng)驗就行。其實不是這樣。舉個例子可能更好說明一些。比如下面這個圖。
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                                                                             [attach]283453[/attach]1 ^7 M! H8 N7 V# v" B

: S" j. s- {) P' M4 H/ n       這是某種萬向節(jié)的頭部結(jié)構(gòu)。請注意滾動體下面殼體上的圓弧。那么從這個圖中你怎么去判斷這個萬向節(jié)的運動方式。那兩段圓弧又是什么樣的?圓弧倒角嗎?還是另有玄機。9 ]$ T) L* W; v0 Q# R
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       解決這個問題,你需要用到數(shù)學(xué)。先是原理分析,然后是運動分析,然后就是在這個基礎(chǔ)上的數(shù)學(xué)模型建立(一會兒再簡單說說數(shù)模)。當(dāng)建立起數(shù)學(xué)模型之后,你就可以計算出這兩段圓弧的軌跡曲線,并以此進行判斷。當(dāng)然這個過程不一定是唯一的,你可能需要對比篩選。+ l& e' [0 B$ M$ S9 C0 l

6 z% f+ ?" N0 m: D( ?  有些人認為,畫圖是不是就沒有數(shù)學(xué)了。比如說我就是個畫圖的,計算什么都可以不用我弄,我只要按尺寸畫出來就行。這里是不是就沒有數(shù)學(xué)了呢?一樣的不是。數(shù)學(xué)無處不在。比如說,你是用sw畫圖的,當(dāng)你遇到特殊曲線的時候你怎么辦?比如說漸開線、擺線、環(huán)狀螺旋線等等。不去建立數(shù)學(xué)模型,不去推導(dǎo),那你剩下的方法只有求助于別人。你敢說你這算能畫圖嗎?! W; A- H' z  `; e
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6 x7 q- k7 m! y# y4 ?8 a  w       有人說,總說“數(shù)!薄皵(shù)模”的,聽著好高深,好遙遠。其實,只是你把他想得太困難而止步于此了。比如說,有這么一個數(shù)模,某曲線的曲線方程是: x=r*cost; y=r*sint;那么當(dāng)這條曲線沿X軸正向平移距離a后的曲線方程是什么?
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/ p, r# N" h) B4 z. O- W   你很快就能答出: x=a+r*cost; y=r*sint。你看這不是很簡單嗎?這就是數(shù)模。不過是一種簡單的數(shù)模。那些復(fù)雜的數(shù)模往往也是通過這些簡單的數(shù)模組合而成的。; y5 ~8 v; O  _
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( d8 }0 Y3 Z; H% E1 T        就說這么多吧。大家共同討論,共同體會,共同分享,共同提高。+ P7 n9 f0 a7 G
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作者: 自動機械師    時間: 2013-5-15 18:54
體會很深。解釋了我們往往忽略了的一些東西,例如數(shù)模,這篇文章不但是關(guān)于測量與數(shù)學(xué)的,更會影響我們做事情的方式。
作者: 朱守武    時間: 2013-5-15 19:18
數(shù)模   到現(xiàn)在是只問其名不見其物啊  想好好的學(xué)一下。不知道LZ有什么建議么?,,貌似這東西很重要啊。
作者: fei55long    時間: 2013-5-15 21:12
不錯不錯,可以學(xué)習(xí)下
作者: 粉末工程    時間: 2013-5-15 21:46
機械設(shè)計與數(shù)學(xué)是密不可分的!
作者: 愛很簡單    時間: 2013-5-15 22:14
進來看看
作者: 吊死數(shù)控學(xué)生    時間: 2013-5-15 23:21
這些都是我們在學(xué)校的學(xué)生要認真學(xué)習(xí)的
作者: 0610310725    時間: 2013-5-16 08:17
進來學(xué)習(xí)一下
作者: 獨孤峰yi    時間: 2013-5-16 08:28
吊死數(shù)控學(xué)生 發(fā)表于 2013-5-15 23:21
" f8 ^6 \7 t+ J* r6 J) A這些都是我們在學(xué)校的學(xué)生要認真學(xué)習(xí)的

! t3 e+ P. [$ E9 H! Y& P確實!不過有時候會有一種這有什么用的這種功利心態(tài),看來的改2 o1 K+ X2 F; y

作者: hitzek77    時間: 2013-5-16 09:01
因為做過一些還原性測量,感覺難度真是不小
作者: 貓貓的大熊    時間: 2013-5-16 10:18
要是有本機械專用的數(shù)學(xué)專著就好了,現(xiàn)在的數(shù)學(xué)教材就是填鴨,也不說清楚有什么用,讓人一點興趣也沒有!
作者: 天藍藍海闊闊    時間: 2013-5-16 14:30
看看,學(xué)習(xí)
作者: 天空圣域    時間: 2013-5-16 19:22
學(xué)習(xí)一下
作者: RAJRLZD    時間: 2013-5-16 20:47
學(xué)習(xí)了
作者: 靈魂草    時間: 2013-5-16 21:26
好詳細啊,太有用了
作者: 科比KOBE    時間: 2013-5-16 22:12
中學(xué)以前的“數(shù)學(xué)無用論”在大學(xué)這兩年多時間里被顛覆了,看了這篇文章后“數(shù)學(xué)可以用在哪”逐漸清析了。順便吐槽一下:我們的教育太特么失敗了。
# u1 M; c- s1 m. t0 d# W0 N當(dāng)年看一本量子物理科普書《上帝擲骰子嗎 量子物理史話》,知道自然科學(xué)的發(fā)展總是落后于數(shù)學(xué)的發(fā)展,作為工具的數(shù)學(xué),其發(fā)展總能大大促進自然科學(xué)的發(fā)展。
; ~  a2 ~/ E" I2 j3 P現(xiàn)在我們有一門課《測試技術(shù)》,剛開始上課就一堆傅立葉變換、拉普拉斯變換扔過來。數(shù)學(xué)真的是很有用的工具。
作者: 天空tensen    時間: 2013-5-17 08:37
原來數(shù)學(xué)是那么的重要!可惜當(dāng)初沒學(xué)好。
作者: 非你不娶    時間: 2013-5-17 09:06
很好啊
作者: 非標UFO    時間: 2013-5-17 10:05
測量也搞這么復(fù)雜啊
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作者: kzj61007    時間: 2013-5-17 10:54
討厭計算
作者: 請叫我小凱    時間: 2013-5-17 13:04
有點牛,
作者: lhj19791021    時間: 2013-5-17 18:36
不錯!值得學(xué)習(xí)
作者: zdj    時間: 2013-5-17 18:48
值得去學(xué)習(xí)
作者: 朱守武    時間: 2013-5-17 18:49
朱守武 發(fā)表于 2013-5-15 19:18
/ C1 }% i* f: F% n5 J2 B4 `數(shù)模   到現(xiàn)在是只問其名不見其物啊  想好好的學(xué)一下。不知道LZ有什么建議么?,,貌似這東西很重要啊。
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謝謝大俠的回復(fù)   小子我受教了。
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作者: 朱守武    時間: 2013-5-17 18:52
朱守武 發(fā)表于 2013-5-15 19:18
$ W. ~% }6 I- ~" @; G數(shù)模   到現(xiàn)在是只問其名不見其物啊  想好好的學(xué)一下。不知道LZ有什么建議么?,,貌似這東西很重要啊。
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對這個我還不是很了解   我想問的是  一般的數(shù)學(xué)計算公式  是不是也算是數(shù)模的一種類型?: p* t3 Z) }4 T( k

作者: 新世紀機器人    時間: 2013-5-17 19:06
數(shù)學(xué)是基礎(chǔ),我們生活在一個數(shù)學(xué)的世界里,干什么都是離不開數(shù)學(xué)的。
作者: 東北dj    時間: 2013-5-18 08:57
學(xué)習(xí)了 真心有用
作者: gubinghua    時間: 2013-5-18 13:44
說的很透徹,一針見血!
作者: 鹽拌番茄    時間: 2013-5-18 18:33
前幾天看過這篇文章,昨天找半天不見,今天終于找到了。
2 z0 G9 d+ U. f之所以尋找這篇文章是因為大俠把數(shù)學(xué)這么枯燥的一門學(xué)科說的如此生動。數(shù)學(xué)就是“枯燥無味頭大如斗”哈哈。
( q$ ]! U; k- a& k# o' Z  g大俠應(yīng)該去做教師!
作者: 竹海愛靜兒    時間: 2013-5-18 23:35
機械與數(shù)學(xué),永遠都密不可分
作者: 機械師1314    時間: 2013-5-19 10:44
學(xué)的這些都不白學(xué)  書到用時方狠少啊
作者: 獨狼523    時間: 2013-5-19 11:30
在沒學(xué)機械之前,認為數(shù)學(xué)與機械毫不相關(guān),可到學(xué)機械時才發(fā)現(xiàn)數(shù)學(xué)的重要。
作者: sschang    時間: 2013-5-19 13:36
平時工作太少總結(jié)了,忽視了很多東西
作者: 非航空    時間: 2013-5-19 17:18
數(shù)學(xué)不學(xué)好,機械很難搞
作者: °_時光﹏    時間: 2013-5-19 19:44
路過 學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)
作者: 像風(fēng)一樣飛翔    時間: 2013-5-20 08:43
數(shù)學(xué)無處不在
作者: xuyue516    時間: 2013-5-20 08:46
作者你好,我是應(yīng)屆畢業(yè)生,要去日本工作了。還在做畢業(yè)設(shè)計,看到你的文章,感覺很受啟發(fā)。我自己也有一些小小的困惑,就以那一幅萬向輪的圖為例吧,剛開始就沒看懂。對自己還是很沒有信心的,不知道去了日本會不會掉鏈子。想請問作為初入職場的新人應(yīng)該如何充實自己。8 s5 n3 P) [& P* @9 g! @" B  q5 X* h

作者: xuyue516    時間: 2013-5-20 09:26
xuyue516 發(fā)表于 2013-5-20 08:46 * k: n4 V0 P$ E4 S% k; R
作者你好,我是應(yīng)屆畢業(yè)生,要去日本工作了。還在做畢業(yè)設(shè)計,看到你的文章,感覺很受啟發(fā)。我自己也有一些 ...

% K% ]# W  ?9 e是啊,您怎么知道?
* V3 d' C$ ^+ s/ v# ~8 _
作者: 肖傳傳。    時間: 2013-5-20 19:06
學(xué)習(xí)了,起初還真的不知道高數(shù)有什么用
作者: 小王02    時間: 2013-5-21 17:48

作者: 水水5    時間: 2013-5-22 01:00
請教樓主:任意形狀的體積怎么精確計算?$ b# E+ g- x. C" a7 [6 U. @) N! h4 V. i
比如我有一堆物料放在堆場里,采購和財務(wù)讓簡單整理了下料形,上小下大  也不太規(guī)則,要算這堆料有多少噸(估計約100噸)/ g1 H& a( E2 A- d( m
有公式么?積分怎么弄的?
作者: 浪人tjl    時間: 2013-5-22 12:42
學(xué)習(xí)一下
作者: 天臺臥龍    時間: 2013-5-22 13:38
每次看大俠的文章都讓人眼前一亮,感覺是我們擁有的但又是缺失的,不知不覺總要看完。其實機械很多都需要積累和總結(jié),只是我們很少花時間區(qū)認真回味下!
7 Y+ V) B5 B* Y6 i( K/ m0 y* T謝謝你的分享!
作者: 天隨子    時間: 2013-5-22 15:26
數(shù)學(xué),確實是基礎(chǔ)!
作者: ●﹎мe那年初夏    時間: 2013-6-28 11:22
樓主威武~
作者: 南瓜鄭曉楠    時間: 2013-7-4 21:06
剛剛開始工作,還沒有遇到那些好的問題
作者: 南宮寂浪    時間: 2014-12-12 14:37
說得好 不錯
作者: 逍遙愛晴    時間: 2016-8-19 14:43
書到用時方恨少啊,工作了又開始學(xué)習(xí)大學(xué)學(xué)過的東西。。。。




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