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数字化技术现状与发展趋势

骆宏伟

【摘要】对数字化技术进行了简介,综述了国内外数字化制造技术研究现状,阐述了数字化制造技术是先进制造技术核心,对数字化制造技术几种核心技术进行了较为详细简介,最后对数字化制造技术进行了展望并结合国内实际状况对国内如何发展数字化制造技术提出了几点建议

【核心词】数字化数字化技术现状数字化技术应用发展趋势

一、引言

数字化技术指是运用0和1两位数字编码，通过电子计算机、光缆、通信卫星等设备，来表达、传播和解决所有信息技术。数字化技术普通涉及数字编码、数字压缩、数字传播、数字调制与解调等技术。

数字化技术是信息技术核心，信息媒体有各种，如字符、声音、语言和图像等。这些信息媒体存在着共同问题，一是信息量太小，二是难以互换、交流。如一本厚厚辞海虽然有1300万中文，但与大型数据库相比，包括信息量仍太少，辞海只能查找字词基本涵义，若想查去年世界各国国防开支是多少则无可奉告。一本书，要从一种都市寄到另一种都市少则数天多则数周。这种信息，互换起来很不以便。又如，当今世界大概有3500种语言，使用不同语言人，信息交流就非常困难。

数字化技术实现，这些问题便迎刃而解。无论是字符、声音、语言和图像；也无论是中文还是外文，都使用世界上共同两个数字0和1编码来表达、传播和解决，到了终端，即顾客手上，又原原本本地还它本来面目。这无异于消除了世界各个国家，各个民族之间语言隔阂。普通说来8个0和1，就是一种最基本信息单位，称之为1个比特，简写为1b。每秒钟传播信息量称之为信息传递速率（b/s，即每秒传送多少个比特）。每秒传送1千比特为1kb/s，每秒传送1兆比特表达为1Mb/s,再大就是每秒1千兆，表达为1Gb/s,等等。

用简朴两位数0和1表达、传播和解决一切信息，把信息数字化、一体化，这是信息史上又一次重要革命。但从技术上讲，却又相称复杂，相称困难。世界上如此庞杂事物、浩如烟海信息，都要用简朴0和1来表达，这是非常复杂技术。信息以0还表达后，会浮现庞大数交流，这对数据迅速传递提出了很高规定。

总之，信息数字化技术涉及到数字转换（表达）、存取、解决、传播、控制等一系列高技术。例如，提高信息存取能力微电子技术；提高信息传播能力光纤技术，提高信息变换能力光电技术；提高信息转换和控制能力计算机及其软件技术等等。因此说，信息数字化技术事实上是由一群高技术综合发展而实现。

二、数字化制造技术在国内外研究现状

20世纪50年代,数控机床浮现开辟了制造装备新纪元。随着微型计算机产生和发展,计算机数控广泛应用,数控机床得到广泛应用和提高。相继浮现数控三坐标测量机(CMM)和工业机器人与数控机床一起成为重要数字化加工、测量和操作装备,其本质是用数字控制代替凸轮行程控制,实现运动数字化。从机械构造和控制方式来看：数控机床、坐标测量机和工业机器人有其共同特点:都可看作数控多坐标装备,运动副都是移动副和转动副,运动链以串联开环为主。数控技术发展一趋势是提高各种装备性能甚至使其更新换代,即所谓“数字制造装备”,如电子制造装备、科学仪器、生物医疗装备以及印刷、纺织等轻工机械。20世纪90年代,数字装备一种重要发展趋势是对海量信息解决能力提高,在数字仿形技术基本上,运用Laserscanner、CT、核磁共振等数字测量设备实现零件形状特性等几何量数字化,然后通过数据预解决、表面建模、实体建模、后置解决等过程生成STL文献(或数控代码)驱动迅速成型机(或数控机床)加工出新零件。伽马刀、电镜-视觉引导机器人等数字医疗设备扩展了基于视觉数字测量仪器应用范畴,实现了人体内腔器官数字化。

三、数字化技术在制造业领域应用：数字化制造技术

数字化制造技术术语性定义：在数字化技术和制造技术融合背景下，并在虚拟现实、计算机网络、迅速原型、数据库和多媒体等支撑技术支持下，依照顾客需求，迅速收集资源信息，对产品信息、工艺信息和资源信息进行分析、规划和重组，实现对产品设计和功能仿真以及原型制造，进而迅速生产出达到顾客规定性能产品整个制造全过程。

通俗地说：数字化制造就是指制造领域数字化，它是制造技术、计算机技术、网络技术与管理科学交叉、融和、发展与应用成果，也是制造公司、制造系统与生产过程、生产系统不断实现数字化必然趋势，其内涵涉及三个层面：以设计为中心数字化制造技术、以控制为中心数字化制造技术、以管理为中心数字化制造技术。

数字化制造技术内容如下：

1、CAD---计算机辅助设计

CAD在初期是英文ComputerAidedDrawing(计算机辅助绘图)缩写，随着计算机软、硬件技术发展，人们逐渐结识到单纯使用计算机绘图还不能称之为计算机辅助设计。真正设计是整个产品设计，它涉及产品构思、功能设计、构造分析、加工制造等，二维工程图设计只是产品设