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測量與數(shù)學(淺析)

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發(fā)表于 2013-5-15 12:33:56 | 只看該作者 回帖獎勵 |倒序瀏覽 |閱讀模式
       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。# Y7 [' ^0 s. k. Y  w; ?2 y
回正文。
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& V7 y' b7 ~% `' M7 n6 O       前些日子提到了測量,也看到了有些朋友關(guān)于數(shù)學和數(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。
  j% D/ Z, O0 \4 N# y" h0 V       首先說測量
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# p( F. V# ]9 x3 {4 {       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!焙呛恰_@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。- Z$ A/ x& O$ c6 n  k% N7 q
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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”。. R6 J+ n% T& g" P9 ^- g

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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?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),比如材料力學試驗,比如整體剛度試驗與分析等。
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       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。' S' a, r- k# L! w" q

9 f, Q. c& u8 n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)學科知識進行對比,再通過現(xiàn)有理論、數(shù)學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。
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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!4 k" a) v. [9 P- w( B$ f( N/ X
      
多說一句,我也就勉強算是個后一類的初學者,第一類更談不上,所學有限。呵呵。' I* g  f. [! `9 N' r5 e

; `! [% |/ ~# |2 q; l       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,當你的理論基礎(chǔ)不夠的時候,你很難做到這點。. k" ~3 j6 R4 m% `6 ~: X& s

6 c  E$ O; e4 o5 v. b       數(shù)學。說起來,這個話題更大了。有人感覺數(shù)學很難,而且看不到有什么用處。感覺很迷茫。其實,數(shù)學就在我們身邊,同機械息息相關(guān)。
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* ^- H# K0 F, j8 @& e       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。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。. W3 m0 [- z, w2 `

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       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。
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       解決這個問題,你需要用到數(shù)學。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)學模型建立(一會兒再簡單說說數(shù)模)。當建立起數(shù)學模型之后,你就可以計算出這兩段圓弧的軌跡曲線,并以此進行判斷。當然這個過程不一定是唯一的,你可能需要對比篩選。
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0 h" U+ m- Y' O' @$ ]* K  有些人認為,畫圖是不是就沒有數(shù)學了。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)學了呢?一樣的不是。數(shù)學無處不在。比如說,你是用sw畫圖的,當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)學模型,不去推導,那你剩下的方法只有求助于別人。你敢說你這算能畫圖嗎?4 z7 j8 M! M( j) i1 j: p7 t0 Y

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       有人說,總說“數(shù)模”“數(shù)!钡模犞酶呱,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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   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。那些復雜的數(shù)模往往也是通過這些簡單的數(shù)模組合而成的。
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; u# ~- z) u7 }1 j% u9 N8 c& [! S        就說這么多吧。大家共同討論,共同體會,共同分享,共同提高。
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2#
發(fā)表于 2013-5-15 18:54:58 | 只看該作者
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)學的,更會影響我們做事情的方式。
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3#
發(fā)表于 2013-5-15 19:18:41 | 只看該作者
數(shù)模   到現(xiàn)在是只問其名不見其物啊  想好好的學一下。不知道LZ有什么建議么?,,貌似這東西很重要啊。

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三維是數(shù)模的一種實體變現(xiàn)  發(fā)表于 2013-5-21 01:19
差點搞混了,有點公司把三維圖也叫數(shù)模(數(shù)字模型)  發(fā)表于 2013-5-19 08:56
數(shù)模不是直接學的,他屬于一種應(yīng)用學科,是必須建立在其他基礎(chǔ)學科之上的應(yīng)用技巧。  發(fā)表于 2013-5-16 12:34
有了數(shù)學基礎(chǔ),然后結(jié)果你的專業(yè)知識,將研究對象的運行過程變成數(shù)學方程或公式的推導,就成了數(shù)模。你會算齒輪吧。齒輪的強度公式就是一種數(shù)模。  發(fā)表于 2013-5-16 12:34
本來不想回復了,還是說兩句吧。數(shù)模的關(guān)鍵是兩天,一個是數(shù)學,一個是模型。數(shù)學是你的基礎(chǔ),玩不好數(shù)學也就別搞數(shù)模了。模型是你的分析、分解、組合的能力(怎么感覺成了鋼煉)。  發(fā)表于 2013-5-16 12:32
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4#
發(fā)表于 2013-5-15 21:12:03 | 只看該作者
不錯不錯,可以學習下
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5#
發(fā)表于 2013-5-15 21:46:45 | 只看該作者
機械設(shè)計與數(shù)學是密不可分的!
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6#
發(fā)表于 2013-5-15 22:14:09 | 只看該作者
進來看看
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7#
發(fā)表于 2013-5-15 23:21:46 | 只看該作者
這些都是我們在學校的學生要認真學習的
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8#
發(fā)表于 2013-5-16 08:17:23 | 只看該作者
進來學習一下
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9#
發(fā)表于 2013-5-16 08:28:07 | 只看該作者
吊死數(shù)控學生 發(fā)表于 2013-5-15 23:21 $ S6 E1 u) B5 b2 Z. Z) I' b4 w
這些都是我們在學校的學生要認真學習的

! t* ?' K! r" N# u( N2 ~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7 S5 c7 q0 v  R3 z7 \" N$ _
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10#
發(fā)表于 2013-5-16 09:01:15 | 只看該作者
因為做過一些還原性測量,感覺難度真是不小

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有些事,看著容易,做著很難。呵呵  發(fā)表于 2013-5-16 09:05
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