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标题: 测量与数学(浅析) [打印本页]

作者: zerowing    时间: 2013-5-15 12:33
标题: 测量与数学(浅析)
       首先说,我就是个初级水平的行子,多数情况下,体会多余经验。所以,不足之处也还希望诸位多多包涵和指教。6 [# y4 ?7 x3 x0 U" _
回正文。
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       前些日子提到了测量,也看到了有些朋友关于数学和数模的困惑。结合这些年来的一些感触,借这个平台跟大家分享下,讨论下。3 t. P9 b" p3 C  U% t
       首先说测量
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5 v$ W- b$ l5 ~% ^; w! ~" A4 d# q5 p8 B       扫大在之前的帖子里曾经这么问过我“测量有两种。一种是科班出身,各种仪器设备俱全。一种是作坊式,一把游卡量天下。楼主属于哪种。”呵呵。这个问题其实挺尖锐的。我想,在坐的诸位可能也有人有这样的想法或者疑惑吧。3 m+ H* I+ @4 W- s

' \6 U1 `# j, }0 Q& e$ H       挺让大家失望的,我可算不上什么科班出身,设备俱全;也不能说是作坊式,因为我不靠游卡走天下。在我的观念里,对测量的理解是有所不同的。相对于设备是否齐全和理论基础是否扎实,我更倾向于测量的目的分类。当然,这不是说扫大的提问有问题,只是每个人的理解和定位不同而已。如果按照目的性质来分类,测量大抵上可以分为“还原类测量(真实测量)”和“理论测量”。" X" r( s$ H4 J
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还原类测量或者真实测量,是一种近最大程度真实反应实际参数或者真实再现设计参数的测量。比较典型的例子就是地理测量和施工测量。如同定义所说,这种类型的测量更多的要求是其准确性,而为了达到这种目的,选择适当的测量工具和正确使用这类工具就成为一种基础,而经验则是在这种基础上的更高级应用。这种类型的测量不紧包括测量本身,也包括相关的计算,如土方计算,地层描述等。这里面对于工具操作、数据读取统计、计算和描绘的理论与知识很多,也很深,对经验的考察也很重。比如搞地质测量的,就需要从一堆的信号图谱中读出不同的地层分布,分布面积、厚度等并根据这些计算相关资源的储量和可开采度。而这些,没有扎实的基础和若干年的积累是做不到的。还原类测量在机械行业中的应用,其针对性更强。例如实体分析、零件还原、数据对比等。典型的例子例如零件还原(比如高级曲面类零件的形状还原),比如材料力学试验,比如整体刚度试验与分析等。8 u; F7 k9 L+ I
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       理论测量,是一种基于理论计算、数据筛选、标准对照、二次开发或者再设计等基础之上的模糊数据统计法。这种测量方法的目的往往不是追求被测量物体的实际参数本身。我们通常所说的“山寨”其实属于这个范畴,但只是这种方法的部分应用,即理论测量的纯数据模糊拟合,其追求的是数据上的拟合度,而不是理论上的拟合度。举个例子说,比如一个简单的轴承滚子,山寨的做法是从数据上贴合这个被测量滚子的数据,也就是我们说的“形似”。按照现在科技的发展来看,这种贴合度甚至可以做到99%(因为3D扫描技术的出现和发展),但是其相应的问题就是,当被测物体的型号更换的时候,“山寨”所能做的就是再重新测量一遍。因为只是去贴合数据,你很难知道这个数据是如何来的,为什么要这样。而这也就是“山寨”到最后越玩越死的原因。而理论测量不只有这样。
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理论测量更注重的是理论基础上的数据贴合,即通过数据的贴合对现有理论及相应学科知识进行对比,再通过现有理论、数学模型等进行重新计算,将其结果通过统计的方法与实际测量的数据进行模糊对比,并以此为基础确定其计算基础和方法的正确性。举个简单的例子,比如说某种类型的万向节结构中有一段弧面,为了确定这段弧面,你测量的其相关的数据。而在这之后,理论测量要做的,不是把这些数据作立刻的拟合,而是将相关的环境数据收集在一起,重新建立起相关的实体模型和数学模型。这个模型可能是一种近似的,不准确的模型,但是通过这个模型的分析和计算,你能在原理上得到一个或几个和原实体设计原理近似的方案,然后通过这些方案再次计算结果,将各个结果同测量数据进行模糊对比,根据相似程度确定原实体的理论模型。并通过再次的对比分析,判断是否继续沿用这种原实体模型还是采用新模型,并将其存档。这种过程的测量方法比起直接数据拟合来,要困难许多,也慢许多,但是对于后期的研究、分析、实验、开发等有极大的好处。
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必须要说,“还原类测量和理论测量虽然相互独立,但并不冲突,在需要的场合中,往往二者是同时应用的。”
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多说一句,我也就勉强算是个后一类的初学者,第一类更谈不上,所学有限。呵呵。
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       其实,我们的生活中充满了后一种的测量方法。不是说山寨啊。比如说,你买了个门回来自己安装。没有人会傻乎乎的把门的尺寸精确到几道上,然后表标准准的在门框上画上线,保证精度的钻孔,上合叶装门。因为,没有这个必要,你的理论基础从一开始就判断出不需要做到这种程度,只要把门在门框上对好,不打架、不斜,不蹭就可以了。而其实,在这个过程中,你经历就是一个目测模糊数据,理论建模分析,结果对比拟合,决策的过程。说白了,其实大家都会用。所不同的是,当你的理论基础不够的时候,你很难做到这点。% P+ ?$ t/ \8 h( j: U# T

" b, V1 V3 g' [: ~7 `       数学。说起来,这个话题更大了。有人感觉数学很难,而且看不到有什么用处。感觉很迷茫。其实,数学就在我们身边,同机械息息相关。
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       让我们再回头看看上面说过的一些内容,其实你不难发现,在通篇的测量阐述里,我都没有离开数学的范畴。而在机械设计中,无论是机构原理设计,还是强度设计、寿命设计、加工设计等等,你都离不开数学。不同的是,有些地方可能因为经验的积累,高手们往往能迅速得出一个结论来,这使得很多新人感觉这里没有数学的事儿了,有经验就行。其实不是这样。举个例子可能更好说明一些。比如下面这个图。
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                                                                             [attach]283453[/attach]4 f. a# P- ?: c. ~4 G
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       这是某种万向节的头部结构。请注意滚动体下面壳体上的圆弧。那么从这个图中你怎么去判断这个万向节的运动方式。那两段圆弧又是什么样的?圆弧倒角吗?还是另有玄机。2 C4 T# B- Q, C2 V  E

/ v5 X3 g0 ^9 b2 x5 I       解决这个问题,你需要用到数学。先是原理分析,然后是运动分析,然后就是在这个基础上的数学模型建立(一会儿再简单说说数模)。当建立起数学模型之后,你就可以计算出这两段圆弧的轨迹曲线,并以此进行判断。当然这个过程不一定是唯一的,你可能需要对比筛选。7 e8 S( \/ y5 K3 r9 H
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  有些人认为,画图是不是就没有数学了。比如说我就是个画图的,计算什么都可以不用我弄,我只要按尺寸画出来就行。这里是不是就没有数学了呢?一样的不是。数学无处不在。比如说,你是用sw画图的,当你遇到特殊曲线的时候你怎么办?比如说渐开线、摆线、环状螺旋线等等。不去建立数学模型,不去推导,那你剩下的方法只有求助于别人。你敢说你这算能画图吗?3 R& t7 h; F! v3 h% J: C
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. G3 W! P5 y- Y/ w2 E! `+ o' g       有人说,总说“数模”“数模”的,听着好高深,好遥远。其实,只是你把他想得太困难而止步于此了。比如说,有这么一个数模,某曲线的曲线方程是: x=r*cost; y=r*sint;那么当这条曲线沿X轴正向平移距离a后的曲线方程是什么?
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0 p9 a7 l" F' f( O   你很快就能答出: x=a+r*cost; y=r*sint。你看这不是很简单吗?这就是数模。不过是一种简单的数模。那些复杂的数模往往也是通过这些简单的数模组合而成的。
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! t% h! e2 A% G        就说这么多吧。大家共同讨论,共同体会,共同分享,共同提高。
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作者: 自动机械师    时间: 2013-5-15 18:54
体会很深。解释了我们往往忽略了的一些东西,例如数模,这篇文章不但是关于测量与数学的,更会影响我们做事情的方式。
作者: 朱守武    时间: 2013-5-15 19:18
数模   到现在是只问其名不见其物啊  想好好的学一下。不知道LZ有什么建议么?,,貌似这东西很重要啊。
作者: fei55long    时间: 2013-5-15 21:12
不错不错,可以学习下
作者: 粉末工程    时间: 2013-5-15 21:46
机械设计与数学是密不可分的!
作者: 爱很简单    时间: 2013-5-15 22:14
进来看看
作者: 吊死数控学生    时间: 2013-5-15 23:21
这些都是我们在学校的学生要认真学习的
作者: 0610310725    时间: 2013-5-16 08:17
进来学习一下
作者: 独孤峰yi    时间: 2013-5-16 08:28
吊死数控学生 发表于 2013-5-15 23:21 - [& p7 p' T1 t# T
这些都是我们在学校的学生要认真学习的

6 M  @( }( B( K- J确实啊!不过有时候会有一种这有什么用的这种功利心态,看来的改
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作者: hitzek77    时间: 2013-5-16 09:01
因为做过一些还原性测量,感觉难度真是不小
作者: 猫猫的大熊    时间: 2013-5-16 10:18
要是有本机械专用的数学专著就好了,现在的数学教材就是填鸭,也不说清楚有什么用,让人一点兴趣也没有!
作者: 天蓝蓝海阔阔    时间: 2013-5-16 14:30
看看,学习
作者: 天空圣域    时间: 2013-5-16 19:22
学习一下
作者: RAJRLZD    时间: 2013-5-16 20:47
学习了
作者: 灵魂草    时间: 2013-5-16 21:26
好详细啊,太有用了
作者: 科比KOBE    时间: 2013-5-16 22:12
中学以前的“数学无用论”在大学这两年多时间里被颠覆了,看了这篇文章后“数学可以用在哪”逐渐清析了。顺便吐槽一下:我们的教育太特么失败了。
  n6 i+ J- o8 X: \: ]) h* f2 s当年看一本量子物理科普书《上帝掷骰子吗 量子物理史话》,知道自然科学的发展总是落后于数学的发展,作为工具的数学,其发展总能大大促进自然科学的发展。! ?3 f: l/ C) L, o
现在我们有一门课《测试技术》,刚开始上课就一堆傅立叶变换、拉普拉斯变换扔过来。数学真的是很有用的工具。
作者: 天空tensen    时间: 2013-5-17 08:37
原来数学是那么的重要!可惜当初没学好。
作者: 非你不娶    时间: 2013-5-17 09:06
很好啊
作者: 非标UFO    时间: 2013-5-17 10:05
测量也搞这么复杂啊
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作者: kzj61007    时间: 2013-5-17 10:54
讨厌计算
作者: 请叫我小凯    时间: 2013-5-17 13:04
有点牛,
作者: lhj19791021    时间: 2013-5-17 18:36
不错!值得学习
作者: zdj    时间: 2013-5-17 18:48
值得去学习
作者: 朱守武    时间: 2013-5-17 18:49
朱守武 发表于 2013-5-15 19:18
3 x( j! J3 p6 _数模   到现在是只问其名不见其物啊  想好好的学一下。不知道LZ有什么建议么?,,貌似这东西很重要啊。
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谢谢大侠的回复   小子我受教了。% |* J& n- T" Y6 L' _

作者: 朱守武    时间: 2013-5-17 18:52
朱守武 发表于 2013-5-15 19:18
- Q2 p9 V5 \/ S数模   到现在是只问其名不见其物啊  想好好的学一下。不知道LZ有什么建议么?,,貌似这东西很重要啊。

: q5 b" |- f4 C" ^$ c0 g' s# C) E2 Y. B对这个我还不是很了解   我想问的是  一般的数学计算公式  是不是也算是数模的一种类型?) \( \/ k# W9 u) q8 W

作者: 新世纪机器人    时间: 2013-5-17 19:06
数学是基础,我们生活在一个数学的世界里,干什么都是离不开数学的。
作者: 东北dj    时间: 2013-5-18 08:57
学习了 真心有用
作者: gubinghua    时间: 2013-5-18 13:44
说的很透彻,一针见血!
作者: 盐拌番茄    时间: 2013-5-18 18:33
前几天看过这篇文章,昨天找半天不见,今天终于找到了。
% G' L0 m/ V1 y  `; \6 E之所以寻找这篇文章是因为大侠把数学这么枯燥的一门学科说的如此生动。数学就是“枯燥无味头大如斗”哈哈。' a( X  [! z0 y! F& |8 b
大侠应该去做教师!
作者: 竹海爱静儿    时间: 2013-5-18 23:35
机械与数学,永远都密不可分
作者: 机械师1314    时间: 2013-5-19 10:44
学的这些都不白学  书到用时方狠少啊
作者: 独狼523    时间: 2013-5-19 11:30
在没学机械之前,认为数学与机械毫不相关,可到学机械时才发现数学的重要。
作者: sschang    时间: 2013-5-19 13:36
平时工作太少总结了,忽视了很多东西
作者: 非航空    时间: 2013-5-19 17:18
数学不学好,机械很难搞
作者: °_时光﹏    时间: 2013-5-19 19:44
路过 学习学习
作者: 像风一样飞翔    时间: 2013-5-20 08:43
数学无处不在
作者: xuyue516    时间: 2013-5-20 08:46
作者你好,我是应届毕业生,要去日本工作了。还在做毕业设计,看到你的文章,感觉很受启发。我自己也有一些小小的困惑,就以那一幅万向轮的图为例吧,刚开始就没看懂。对自己还是很没有信心的,不知道去了日本会不会掉链子。想请问作为初入职场的新人应该如何充实自己。
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作者: xuyue516    时间: 2013-5-20 09:26
xuyue516 发表于 2013-5-20 08:46 ) h, B0 i" S! |, `  p  c
作者你好,我是应届毕业生,要去日本工作了。还在做毕业设计,看到你的文章,感觉很受启发。我自己也有一些 ...

6 L4 p% d3 g7 G- E+ ?( y& l是啊,您怎么知道?7 j9 {% z' V4 j2 q: E0 W% t

作者: 肖传传。    时间: 2013-5-20 19:06
学习了,起初还真的不知道高数有什么用
作者: 小王02    时间: 2013-5-21 17:48

作者: 水水5    时间: 2013-5-22 01:00
请教楼主:任意形状的体积怎么精确计算?) X- L" o  I/ l; G$ I- H6 J! K3 H! s
比如我有一堆物料放在堆场里,采购和财务让简单整理了下料形,上小下大  也不太规则,要算这堆料有多少吨(估计约100吨)* @  h/ v6 H" [2 d8 D
有公式么?积分怎么弄的?
作者: 浪人tjl    时间: 2013-5-22 12:42
学习一下
作者: 天台卧龙    时间: 2013-5-22 13:38
每次看大侠的文章都让人眼前一亮,感觉是我们拥有的但又是缺失的,不知不觉总要看完。其实机械很多都需要积累和总结,只是我们很少花时间区认真回味下!# F& Z" p0 H1 U- [
谢谢你的分享!
作者: 天随子    时间: 2013-5-22 15:26
数学,确实是基础!
作者: ●﹎мe那年初夏    时间: 2013-6-28 11:22
楼主威武~
作者: 南瓜郑晓楠    时间: 2013-7-4 21:06
刚刚开始工作,还没有遇到那些好的问题
作者: 南宫寂浪    时间: 2014-12-12 14:37
说得好 不错
作者: 逍遥爱晴    时间: 2016-8-19 14:43
书到用时方恨少啊,工作了又开始学习大学学过的东西。。。。




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