定位基准的选择（共9篇）
定位基准的选择 篇1
摘要：以轻型汽车SF130传动箱为例, 在明确了切削加工时粗基准、精基准选择原则的同时, 阐述了定位基准对加工质量的影响, 总结了切削加工时定位基准选择的基本方法。
定位基准分为粗基准和精基准。粗基准是采用未经加工过的铸造、锻造或轧制得到的表面作为定位基准面。精基准是用加工过的表面作为定位基准面。但在实际切削加工中, 如何正确选择定位基准却并不那么容易。
1 问题的提出
1.1 存在的问题
在加工公司轻型汽车某零部件SF130传动箱箱体时, 铣两面钻孔后镗孔, 发现其下面的孔镗偏 (即孔不能完整镗削来) 。
1.2 问题的追溯
图1是轻型汽车SF130传动箱箱体, 主要待加工部位已标出。
最初的工艺路线及工艺要求如下。
(1) 以非加工面E面为粗基准, 精铣基准面A, 保证尺寸21 mm。
(2) 以已加工的基准面A为基准精铣F面, 保证尺寸181.5±0.2 mm及两面的平行度0.03 mm。
(3) 以基准面A外形定位 (四周均匀) , 钻4-Φ15 mm孔。其中工艺要求其一对角2孔钻铰为2-Φ150+0.027mm作为镗销时的工艺孔, 保证位置度Φ0.1 mm。
(4) 以2-Φ150+0.027 mm孔定位, 专用工装夹紧, 镗削Φ850+0.054 mm、Φ80 mm、Φ800+0.046 mm, 保证同轴度及垂直度要求。镗孔工装如图2, 镗模板上两定位销相对于基准A (Φ1 0 0 m m孔的轴线, 且圆度为0.015 mm) 的位置度为Φ0.05mm。
按这一工艺路线加工后, 废品率达20%, 且问题都为F面的Φ800+0.046mm孔镗偏。为此, 重新剖析原工艺路线。
2 原工艺分析
(1) 以非加工面E面为基准加工基准面A符合粗基准选择的第一条原则, 即为保证工件上加工表面与不加工表面之间的位置要求, 应以不加工表面作为粗基准。但这里忽视了粗基准选择的第二条原则, 即如果必须首先保证工件某重要表面的加工余量均匀, 应选择该表面作粗基准。Φ850+0.054 mm、Φ800+0.046mm两孔作为该工件上主要的加工对象, 没有兼顾其加工余量是造成下面孔镗偏的重要原因。
(2) 铸件分型面为K-K, 以E面为基准铣削底面基准面A时, 从理论上在保证尺寸21 mm的同时不能保证Φ850+0.054mm、Φ800+0.046mm毛坯孔公共轴线对基准面A的垂直度。没有充分考虑铸造工艺 (铸件实际情况) 是造成下面孔镗偏的另一原因。
(3) 以已加工的基准面A为基准精铣F面时, 实际加工情况不能保证两面的平行度0.03 mm。查阅铣床加工经济精度表显示, 铣床铣削平面度可达0.02 mm, 加工面对基面的平行度可达0.03 mm。但由于机床精度降低等原因, 若达到两面的平行度0.03 mm非常困难, 这就给后面工序以F面为精基准镗孔Φ850+0.054mm、Φ80 mm、Φ800+0.046 mm, 保证Φ800+0.046 mm孔对于基准A的垂直度0.05 mm带来很大难度。选择F面作为精基准镗孔虽不符合精基准选择的用设计基准作为定位基准, 实现“基准重合”, 以免产生基准不重合误差的基本要求, 但精基准选择同时规定, 当工件以某一组精基准定位能较方便地加工很多表面时, 应尽可能采用此组基准定位, 实现“基准统一”, 以免产生基准转换误差。零件实际结构为:Φ850+0.0 5 4 m m、Φ80 mm孔在设计基准面A上;Φ800+0.046 mm孔在F面上。如采用设计基准A为基准镗孔, 则镗削状态为上孔小、下孔大, 镗Φ850+0.054 mm孔为反镗削。反镗削对于刀杆稳定性、工件系统稳定性以及加工安全性都不利。所以, 在工艺保证设计基准面A000与F面适当平行度的基础上, 采用F面作为基准可方便地一次正向镗削Φ850+0.054 mm、Φ80 mm、Φ800+0.046mm孔, 故从理论上讲此工艺是合理的。
(4) 以基准面A外形定位 (四周均匀) , 钻4-Φ15 mm孔 (包括2个Φ150+0.027 mm工艺孔) , 符合粗基准选择原则, 实际加工时也没出现问题。
(5) 以2-Φ150+0.027 mm工艺孔及F面定位镗削Φ850+0.054 mm、Φ80mm、Φ800+0.046 mm孔, 因为是一次装夹依次镗削, 所以Φ800+0.046 mm孔相对于其基准B (Φ850+0.054 mm孔轴线) 的同轴度在其他工艺系统正常的情况下完全能够得到保证。并且, 反过来4-Φ15 mm孔相对于基准B的位置度也能得到保证 (专用镗孔工装保证) 。
3 新工艺方案及最终效果
对原工艺路线进行了重新设计, 其主要过程如下。
(1) 车底面。以Φ850+0.054 mm、Φ800+0.0 4 6 m m毛坯孔及F端面为粗基准定位, C6140车床车削基准面A, 如图3。具体操作为, 床头工件F面靠紧三爪卡爪内端面, 三爪撑紧Φ800+0.046 mm毛坯内孔, 床尾回转顶尖顶紧Φ850+0.054 mm毛坯内孔, 车削基准面A, 保证尺寸183.5 mm及平面度要求。床头三爪卡盘与尾座回转顶尖在同一轴线上, 保证了车削后的基准面A与两毛坯孔公共轴线的垂直度, 为后面工序精度的保证奠定了基础。
(2) 铣F面。以已车削好的基准面A为精基准精铣F面, 并留0.3~0.5mm余量待磨。
(3) 磨上、下两面。鉴于铣床的经济精度有限, 增加平面磨床磨削工序, 为下工序作好精度储备。磨削上、下两平面, 保证尺寸181.5±0.2 mm、单面平面度0.02 mm及两面的平行度0.03 mm。
(4) 钻铰工艺孔 (与原工艺同) 。
(5) 镗三孔。仍采用专用工装定位夹紧工件, 在沈阳机床股份有限公司生产的VMC0850B型立式加工中心上一次装夹镗削Φ850+0.054 mm、Φ80 mm、Φ800+0.046 mm 3孔, 由于前面工序兼顾了本工序的加工状态, 同轴度及垂直度都比较容易地达到了图纸要求。
采用此种方案加工后, 上、下两孔镗削余量均匀, 孔对面的垂直度、孔对孔的同轴度完全达到图纸设计要求, 有效降低了废品率, 且质量稳定性极高。
4 结束语
定位基准的选择不是固定的, 在充分掌握选择原则的基础上, 要根据工件毛坯的实际情况、产品结构的设计要求、现有设备的精度状况, 合理选择粗、精基准, 科学安排加工工艺, 灵活运用, 综合考虑, 才能加工出高质量的产品。
定位基准的选择 篇2
一、实证分析的样本空间选择本文样本空间选择基金兴华、安信、普惠、开元、汉盛、景宏、裕隆、同盛、金鑫、泰和共10只基金。选择依据是这10只基金是从首批成立的10家基金管理公司所管理的基金中选出的，每家基金管理公司选出1只基金，这些基金的上市时间均为11月26日以前，投资范围都是沪、深上市的股票和债券，基金规模20亿或30亿，均为中大盘基金，相互之间具有可比性，这些基金的类型除基金泰和外均属于成长型，因为嘉实基金管理公司目前只管理泰和1只基金，这样以保证所选样本的全面性。基金的评价期间选择5月26日至2月1日为止，每个基金每周选择一个样本点，在评价期间，这些基金都经历了小幅上涨和去年下半年到今年年初的长期下跌行情。它们的投资理念也在不断调整并体现出来。大盘走势用图形表示如下：
附图
图1 上证综指走势图
附图
图2 深证成指走势图
我国新股配售政策在发展的早期受到管理部门的大力支持，对投资基金的发展起到了积极的支持作用。同时，由于配售新股上市而带来的收益混入基金的业绩评价之中，掩盖了各基金投资操作的实际效果。为了规范市场，该政策于205月取消，所以新股配售政策对投资基金业绩的影响已经越来越小。再者，依据有关资料，在195月前上市的各个基金之间的.配股收益相差不大，所以本文对基金的配股收益不作考虑。
二、基金评价指标
本文所选择的评价期间包括了基金在年的分红过程，由于基金分红之后基金资产净值的突然减少，而大盘指数却不因为分红而下降，所以两者的较大背离导致两者的相关系数下降。为了保证评价指标计算的合理性，本文把评价期间分为两个阶段，分别是2000年5月26日至203月23日和年4月13日至202月1日。把基金分红的时间去掉，可以不考虑基金分红对基金净值的影响，以保证数据计算的科学性。本文选择了市场组合基准？基准1？和国泰君安指数组合基准？基准2？，两个基准在两个评价期间的评价结果的图表如下：
表1 2000年5月到2001年3月10只基金的收益率
基金名称 期初净值 期末净值 收益率 名次
基金兴华 1.421 1.529 0.076 3
基金安信 1.855 1.928 0.0394 6
基金普惠 1.512 1.595 0.0549 5
基金开元 1.644 1.757 0.0678 4
基金汉盛 1.426 1.472 0.0323 7
基金景宏 1.352 1.387 0.0259 9
基金裕隆 1.425 1.465 0.0281 8
基金同盛 1.233 1.40.1354 1
基金金鑫 1.288 1.437
定位基准的选择 篇3
关键词 水生生物；水质基准；物种选择
中图分类号：X824 文献标志码：B 文章编号：1673-890X（2016）12--02
在我国，水质基准有生态学基准和毒理学基准之分。其中，生态学基准包括营养物基准和生态完整性评价基准；毒理学基准包括主生生物基准和保护人体健康基准。而水质基准最主要的作用就是界定水环境中的污染物浓度，保证水中的污染物不会对水中的生物产生危害。发达国家很早就开始了对水质基准的研究，所以欧美国家在这方面有很深的造诣，这是我国所不及的地方[1]。下面，通过借鉴西方国家利用水质基准进行物种选择的经验，对我国保护水生生物水质基准推导的物种选择要求进行具体的阐述。
1 水质基准简述
水生生物水质基准指水环境中的污染物不会对水生生物产生危害的最大浓度，该基准是水质基准体系中的重要部分。此外，在水质标准的制定中，水质基准是十分重要的科学依据，且在评价水环境质量和进行水质管理的过程中，水质基准也起着不可替代的作用。水质基准很受地域性的影响，在不同的区域，其代表性物种和生态系统结构都不相同，导致其污染物的环境行为也不尽相同，所以不同区域的水质基准存在很大的差别[2]。在我国水生态系统的建立过程中，水质基准是重要的科学依据，只有严格按照水质基准来进行水质资源的管理，才能从根本上保护水生态系统的完整性和多样性.进而为保护我国的水生生物提供更加科学有效的方案。
2 各国水生生物水质基准研究对物种的选择
西方国家很早就开始了对水生生物水质基准的探究，截至目前，许多国家已经形成了完善的体系，很值得我国效仿。美国是开展水生生物水质基准进行物种选择最早的国家之一，早在20世纪80年代，美国国家环境保护局为了深入的探究水生生物水质，并制定了《推导保护水生生物及其用途的水质基准的技术指南》，不仅明确规定了制定水质基准时数据的收集范围及质量要求，还明确了物种的选择要求，而且详细分析了多种水生生物的急性毒性数据。加拿大也是我国值得效仿的国家之一。加拿大环保局从20世纪中旬-21世纪初，相继颁布了《加拿大水质基准》《加拿大保护水生生物的水质基准纲领》《保护水生生物的水质基准推导纲领》等多个文献，通过对文献的不断完善，加拿大在水生生物水质基准选择物种方面也取得了重要的成果。荷兰在在水生生物水质基准选择物种方面也有很深的造诣。在21世纪初，荷兰就在《推导环境风险限值的指导文件》中给出了多种数据的收集方法，而且还详细介绍了多种类型环境风险限值的推导方法，这些资料对于保护水生态环境、避免水生生物受污染物影响起到了至关重要的作用。与其他各国相比，我国进行水质基准研究的最大阻碍就是没有建立起保护我国水生态系统的水质基准体系，因此我国的水质环境才会屡遭破坏。所以，我国应结合自身的实际情况，并在借鉴世界各国的基础上，建立起属于自己的水质基准体系，这样才能实现水生生物水质基准选择物种的良好进行。
3 我国保护水生生物水质基准推导的物种选择
首先，充分结合美国、加拿大、荷兰等推导水质基准的物种的经验，并联系我国的实际国情，选择出具有代表性的物种[3]。我国水生生物的种类繁多，不可能对所有的物种进行毒理试验，所以科学合理地选择代表性的生物物种十分重要，且在进行物种选择时，一定要保证该物种对生态系统的完善能够起到一定的作用。此外，为了更好地保护生态系统也应该优先保护生态学意义大的代表性物种。
其次，要保证选择的物种对污染物具有较高的敏感度。由于生理特征的不同，不同的生物物种对环境的适应能力也大不相同，所以在对污染物的承受方面也有很大的差别，而生态系统的敏感性取决于最敏感的物种.所以在物种选择时应该优先考虑敏感性的物种；这样才能保证各类生物在水生态系统中的功能和作用不同。例如，在青海湖中，可以选择裸鲤作为代表性物种；在洞庭湖中，可以选择剑水蚤作为代表性物种；在鄱阳湖中，可以选择轮虫作为代表性物种，这几种物种都符合敏感性强、易饲养等特点[4]。
最后，确定推导我国水生生物水质基准的物种选择范围，并具体提出推导我国保护水生生物水质基准所需要的物种选择要求再者，所选择的物种应该来自不同营养级、不同的生物类群，要保证其生命形式。
4 结语
我国的水生生物资源丰富，在水生生物水质基准的制定过程中，需要对我国的水生系统进行研究，并且充分汲取世界各国的先进经验，如此，我国水生生物水质基准推导的物种选择工作才能井然有序的进行。
参考文献
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前桥壳体生产基准定位 篇4
桥壳加工基准
为保证毛坯面的加工余量均匀, 方便后序加工, 避免基准转化带来的累计误差, 提高各空间位置的加工精度, 需要对桥壳尺寸进行简要的分析。如图1所示, 设计基准在琵琶面中心, 因为该设计基准为空间点, 在实际加工中很难找准这一点, 所以工艺基准只能选择相关点, 且精度要求能保证后序加工的实点上。桥壳琵琶面上的两锥传动支座定位销孔, 其精度要求可以满足作为后序加工基准的条件。但在实际加工中, 由于桥壳两端半轴孔距离较大, 加工桥壳琵琶面上两定位销孔的位置误差会按照桥壳两半轴孔距的增大而成比例增加。
通过理论计算得知, 不能直接以桥壳琵琶面上两定位销孔为基准加工半轴孔, 为保证两端半轴孔位置度要求, 需要寻找并加工其他的工艺基准。从图1中可以看到, 在桥壳两端半轴孔附近、琵琶面同侧, 加工了四个工艺销孔, 这四个孔在卧式加工中心上是与琵琶面上的两个定位销孔在同一次装夹加工出来的, 所以其位置精度准确。可以选择任意两个孔来代替琵琶面上的销孔作为基准进行后序加工。
精加工基准选择完成后, 选择一个适合的粗加工基准, 尽可能使桥壳毛坯的各处加工余量均匀。首先考虑整桥的几何中心附近是否有合适的点。从此桥壳的结构看, 加工基准应为桥壳两端半轴孔的公共轴线及过桥壳摇摆轴中心的桥壳中分线。此基准可转化为两端半轴孔的公共轴线在桥壳上的投影和过桥壳摇摆轴中心的桥壳中分线。这样就衍生出两种在卧式加工中心上加工的方法。
加工方法
卧式加工中心的加工定位方法分为间接定位和直接定位, 都适于小批量加工。间接定位方法如图2所示, 通过找正两端半轴孔, 划桥壳中分线, 以划线为基准铣平A、B两处作为加工基准面;再以A、B面为基准铣桥壳琵琶面及后序的精加工基准销孔。
直接定位方法如图3所示, 通过制造简单夹具, 直接以两端半轴孔为精加工基准, 铣桥壳琵琶面及定位销孔。
1.间接定位方法
间接定位方法对桥壳毛坯半轴孔轴线与琵琶面中分线的划线及找正加工时精度要求高, 而在实际加工中, 转向节主销孔往往因加工余量不足而报废。造成此结果的主要原因是:半轴毛坯孔轴线Y-Y与图2中作为基准的A、B面无法做到真正的重合。这个误差是由A、B面的加工精度不够和后序加工的二次定位引起的, 因而有两种解决方法:一是加大转向节主销孔加工余量;二是提高A、B面的加工精度。
加大转向节主销孔加工余量, 毛坯方面, 需要对现有的铸模进行修改, 且增加了毛坯重量, 提高了毛坯成本;加工方面, 余量增加, 增加切削加工时间, 加工成本也会随之提高。对于提高A、B面加工精度的方法, 由于靠划线和找正加工, 其精度很难能达到要求, 且操作工的人为因素对加工结果的影响很大。
间接定位方法具体操作:划线→找正铣基准面→找正加工琵琶面及定位销孔→后序加工。在前三个工序过程中, 由于划线和找正的误差, 会造成Y-Y轴线与实际加工时找正的轴线以桥中点为圆周心, 在垂直方向和水平方向分别有一个夹角α和β (见图4) 。图4中黄色线表示桥壳理论位置, 红色线表示桥壳实际位置。由于定位和装夹误差引起的相对于理论中心的位移分量如图5所示。
2.直接定位方法
与间接定位方法相比, 直接定位方法取消桥壳两侧A、B工艺基准的加工, 直接以半轴孔轴线Y-Y定位, 可以避免人为及二次装夹引起的余量不均, 减少加工时间的同时, 提高了桥壳强度。直接定位具体操作:取消以桥壳两侧等高块的定位、夹紧方式, 采用顶尖以桥壳半轴孔轴线定位, 用尺确定垂直琵琶面, 用千斤顶在图示桥壳下方顶紧, 压板压紧的方式加工。
由于其装夹定位采用双顶尖, 其定位中心与桥壳半轴孔中心连线Y-Y重合, 所以, α=0, β=0。相对于间接定位方法, 直接定位方法的优点是更能够更有效保证各边加工余量均匀;缺点是对夹具两顶尖轴线的同轴度要求高, 并且两顶尖要有一定的刚性, 能承担夹紧前桥壳的重量。
结语
定位基准的选择 篇5
自动仓储柜的顶针连接板既不是纯粹的轴类产品也不是纯粹的板类产品, 它包含了外圆柱和平面, 而且它们有对应的位置和尺寸关系。顶针连接板形状复杂, 外圆柱与平面之间有较高的尺寸和位置要求, 由于受到加工设备的限制, 加工顶针连接板时难以直接装夹在机床的工作台上进行加工。因此如何选择定位基准、解决定位装夹是加工顶针连接板的关键[1]。
1 确定加工时的定位基准
顶针连接板厚度为5 mm的上平面沿Y轴距离螺纹的轴线尺寸为 (1±0.02) mm, 见图1。公差是尺寸上下偏差绝对值, 即│0.02- (-0.02) │=0.04 mm, 尺寸精度要求较高, 螺纹轴线和上平面互相平行, 不能歪斜, 否则不能保证合理装配。加工中要想保证加工精度满足要求, 根据基准先行原则, 必须先确定加工时的定位基准。
2 工艺分析和方案
由于受加工设备和生产时间的限制, 根据现有生产条件, 该厂技术人员制定了加工方案, 工艺分析如下。
如果采用板料在普通车床上加工顶针连接板螺纹, 车床主轴上的四爪卡盘夹持长方体工件, 共同随主轴旋转加工螺纹, 螺纹轴线与长方体面的尺寸与位置公差大, 最小才能控制到0.1 mm, 刀具断续切削, 磨损严重, 以螺纹定位装夹工件在铣床上铣削平面, 定位面小, 定位不可靠且不准确。
采用板料在加工中心或铣床上加工, 该车间没有五轴加工中心, 不能在同一次定位时既加工平面又加工螺纹。在三轴加工中心或铣床上加工平面后, 必须设计夹具工装, 螺纹加工时定位基准不一致, 定位误差累加, 加工误差大。
用不同的定位面定位装夹工件, 定位面之间尺寸和位置精度必须提高, 增加了加工成本, 延长了加工时间。经运用排除法, 最终采用以下方案。
2.1 采用圆钢棒料以基准先行原则确定定位基准
1) 采用圆钢夹持在车床的三爪卡盘上加工螺纹, 其余部分采取线切割、铣削和钳工加工。
2) 原理分析。 上平面和螺纹轴线平行, 垂直距离数值为 (1±0.02) mm, 根据Auto CAD三维对象编辑中的实体旋转原理[2], 将螺纹大径 φ8-0-0..0413mm的轴线作为整个工件的轴线, 工件的全部尺寸作为一部分直径旋转成圆柱体;利用直线和平面平行原理, 在这个圆柱体上平行于轴线切割的任何平面都和螺纹大径的轴线平行;运用布尔运算的差集, 把要切割的部分从这个圆柱体上去掉, 留下工件的上平面, 见图2。
顶针连接板包含上平面的定位基准外圆柱和螺纹外圆柱拥有共同的轴线, 实际加工必须保证定位基准外圆柱和螺纹大径柱面的准确尺寸。螺纹的尺寸为细牙普通螺纹, 代号为“M”, 大径为8 mm, 螺距为1 mm, 应在车床上先加工, 上平面则在线切割机床上以M8×1 螺纹定位安装加工。
3) 计算方法。因为螺纹M8×1 的轴线是设计基准, 所以运用基准重合原则, 变为工艺定位基准, 保证基准重合, 减少加工误差。由于轴线不能直接定位, 以螺纹M8×1 作为定位基准[1], 通过计算, 以螺纹的轴线旋转成外圆柱 φ (38.5±0.01) mm (含线切割加工余量0.5 mm) 为加工螺纹M8×1 的工艺定位基圆, 见图3。
以产品的最终高度36 mm和最大宽度12 mm作为直角边求出斜边的长度38 mm, 此即是旋转外圆柱的直径, 加上车削余量和线切割圆弧外径的加工余量0.5 mm等于 φ40 mm 。则采用毛坯 φ40 mm的圆钢棒料加工该产品, 见图4。
2.2 加工螺纹M8×1 作为线切割上平面的定位基准
以精磨的 φ (38.5±0.01) mm外圆柱作为定位基准夹紧在三爪自定心卡盘上, 套扣加工螺纹M8×1, 不仅保证了M8×1 螺纹的尺寸精度, 而且保证了它与基准外圆 φ (38.5±0.01) mm同轴的要求。
在线切割机床上用通电钼丝腐蚀工件, 进行切割加工, 因为工件受到的切割力很小, 用M8×1 螺纹就可以安装在工作台上, 切割上平面, 安装可靠, 定位准确[6,7]。
2.3 切割上平面保证 (1±0.02) mm的尺寸精度
M8 ×1 螺纹定位旋紧安装在工作台上, 找正φ (38.5±0.01) mm定位基准外圆柱, 使轴线处于水平位置, 钼丝上下垂直于水平轴线, 竖切上平面成形, 保证 (1±0.02) mm满足要求, 见第113 页图5。
3 结束语
顶针连接板的外圆柱与M8×1 螺纹同轴度相同, 用 φ (38.5±0.01) mm计算距离上平面的垂直径向尺寸, 使用线切割机床加工距离M8 ×1 螺纹轴线尺寸为 (1 ±0.02) mm的上平面。加工工件的其余各部分, 采取线切割外形、铣床铣削台阶及斜面、钻床钻孔等多道工序, 最终完成产品的加工, 通过检验, 产品尺寸满足要求。由于顶针连接板外形复杂, 加工设备有限, 加工时间短, 虽然加工时多用了一些材料, 但是能够保证尺寸满足 (1 ±0.02) mm的精度要求。加工时, 定位基准一致性好, 加工过程容易控制, 保证了产品的质量。
参考文献
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浅谈某车型前门定位基准选取 篇6
1 常见前门定位方式及其优缺点
1.1 常见前门定位方式
常见前门内板定位方式(如图1所示),以包边面周圈(A1～A11)及水切边型面(A12～A13)为主定位面控制零件C/C向,通过2个定位孔(B、C)控制零件F/A&U/D向,实现控制零件6个自由度(注:C/C—Cross Car;F/A—Front Af—ter;U/D-Up Down)。常见前门总成定位方式(如图2所示),以包边面(A1～A4)为主定位面控制零件C/C,以窗框区域包边面(D1～D2)为辅助支撑面控制零件C/C,通过内板上2个定位孔(B、C)控制零件F/A&U/D向,实现控制零件6个自由度。
1.2 常见前门定位方式的优点
该定位方式是多数公司的常用定位方式,目前部分公司仍在沿用。采用该定位方式,包边面直接体现配合关系,直观地体现了前门与A柱、翼子板、后侧门、门槛区域的间隙段差,在理论上是较为理想的定位面。
1.3 常见前门定位方式的缺点
制造环节总是与理论存在一定的差异,如果定位基准选在包边面上,往往会出现一系列的问题:①因周圈包边面宽度较窄(15 mm左右),且非冲压调模面,若模具研配不好,往往导致翻边不平整,如果基准点位置刚刚选取在有突变的一段,会导致整个零件检测结果失真,不利于修模;②周圈包边面刚性相对较差,在检具、工装上定位夹紧时,如果夹紧力过大,会造成局部变形,导致零件检测结果失真,如果夹紧力过小,容易引起焊接窜动;③由于受到焊接工艺、焊接空间、人机工程等影响,工装定位焊接时很难保证焊接夹紧位置与检具定位位置的一致性,很难保证不同工位之间定位夹紧位置的一致性,不利于问题查找及分析;④包边工位因受到包边力大小的影响,包边前后包边面型面特征会发生变化,当检具上任意定位基准发生包边变形,会引起总成检测时数据再次失真,加剧问题的复杂性;⑤单件与总成件定位基准不一致,不利于包边前后数据分析对比,无法有效指导模具、夹具调整。
2 改进的前门定位方式及其优点
2.1 改进的前门定位方式
改进的前门内板定位方式(如图3所示),以内板胶条密封面(Al～A4)为主定位面控制零件C/C向,以窗框区域包边面(D1～D2)为辅助支撑面控制零件C/C,通过内板上2个定位孔(B、C)控制零件F/A&U/D向,实现控制零件6个自由度。改进的前门总成定位方式(如图4所示),以内板胶条密封面(A1～A4)为主定位面控制零件C/C,以窗框区域包边面(D1～D2)为辅助支撑面控制零件C/C,通过内板上2个定位孔(B、C)控制零件F/A&U/D向,实现控制零件6个自由度。实际检测零件过程中,所有A基准必须完全贴合,D基准作为辅助支撑,允许有一定的离空量(一般定义为≤0.5 mm)。
2.2 改进的前门定位方式的优点
2.2.1 模具调整
主基准A选取位置为冲压调模基准面,保证了模具与检具基准一致性。该型面相对较稳定,刚性较强,不易受外力的影响发生变形,可以保证零件在检具上测量数据的真实性,尺寸工程师可以通过测量数据更快地分析问题,下达指令指导模具研配;钳工也可以结合零件上检具状态,直观地了解零件需要整改的部位及整改量。一些规模较大的模具供应商,还会通过白光扫描零件,在此定位基准下得到的扫描结果往往更加准确,很好地避免了因采集到的数据错误引起修模方向错误、反复修模,进而缩短模具整改周期。
2.2.2 工装焊接
结合工艺清单,前门过程件焊接需要1个拼台完成,1#拼台完成部分加强板的定位焊接,2#拼台完成剩余加强板及玻璃导槽的定位焊接,同时对1#拼台未能焊接到的位置进行补焊,补焊位置往往为1#拼台工装定位夹紧点。夹具主定位支撑夹紧面选取在密封面上,很好地保证了模具、检具、夹具的基准一致性。周圈包边型面作为辅助定位基准,根据焊接定位需要可以适当调整位置,焊接时可以保证每个焊接拼台主定位基准零贴,其余辅助基准据此适量调整,既起到防止焊接过程中因零件窜动引起的焊接变形问题,又很好地解决了焊接工艺、焊接空间、人机工程等不利因素引起的焊接定位问题。
2.2.3 过程件及总成件检测
部分主机厂为方便问题分析,开发了兼容单件、焊接过程件、包边总成件的一套检具,放置于车身车间焊接线旁。通过监控每个焊接环节的测量数据,对比焊接前后的型面变化,查找引起变化的不利因素(定位夹紧、焊钳、人工等)并逐一加以解决,将该环节的不利影响降到最低。前门内板与前门总成主定位基准一致,通过对比包边前后包边型面测量数据,可分析包边机影响,更直观地指导包边机研配,从而缩短零件质量提升周期。
3 结论
制定合理的零件定位策略对车门制造环节起关键作用,直接影响到零件的测量结果及焊接质量。文章对前门定位方式进行了介绍,通过分析2种定位方式的优缺点,很容易发现改进的定位方式,即以内板密封面为主定位面的定位方式比常见包边面定位更加有利。当前,改进的定位方式受到越来越多主机厂及门盖焊接供应商的青睐,特别是尺寸工程师。在前期设计阶段制定CDLS时,结合该定位方式指导工装设计、GD&T图纸设计、后期制造环节,可以更快速地分析并解决问题,大大提高工作效率,缩短开发过程,进而提高顾客对汽车质量的满意度。
摘要：制定合理的零件定位策略对车门制造环节起关键作用,直接影响车门零件的测量结果及焊接质量。文章以某车型前门定位为例,列举了两种不同的定位方式,通过优劣对比,结合自身制造需求,选取最优定位方式,降低问题分析的复杂程度,加快问题关闭时间,最大限度地缩短项目开发周期。
关键词：定位方式,基准一致,模具调整,工装焊接
参考文献
[1]郭万川,梅碧舟.六点定位原理及其应用[J].机械,2007(3).
定位基准的选择 篇7
无源探测定位对目标进行跟踪, 具有隐蔽性好、作用距离远和不易被发现等优点, 因此被广泛应用于军事和通信技术中[1]。其核心算法为测向交叉定位, 但随着传感器的增加, 测向线与测向线之间相交将会产生大量交点[2], 这些交点中有很多是虚假交点, 如何快速准确地从这些交点中找出真实目标点就相当重要。近年来, 学者们研究了最小距离法[3]、最大似然法和周期谱相关法[4]等。文献[5]介绍了一种基于概率计算的虚假定位点排除算法, 此算法定位效果不错, 但计算量大, 不利于实时处理, 并且在不知道目标的大致范围时, 此法将不适用。
这里根据文献[5]已有的算法, 提出了一种基于概率密度和的基准线定位法, 从仿真结果看, 此法定位精度高, 处理速度快, 适于实时处理。
1定位基本算法
目标进入传感器探测范围后, 若有2个传感器各自测得目标的方位角, 则可以根据以下交叉定位的几何运算方法确定出目标的具体位置, 即将角度量测转换为直角坐标系下的位置量测。
设有2个传感器, 其坐标分别为A (x1, y1) , B (x2, y2) , 测得的目标方位角分别为θ1和θ2, 以方位基线为基准, AB之间的距离为l, 目标在E (x0, y0) 点。
2条位置线AE和BE的斜率分别为:
整理并解此方程组得:
由此可以看出, 交叉定位是一种简单有效的定位方法, 但其缺点是在多目标多传感器定位时, 由于存在多条测向线, 两两相交会产生大量的虚假定位点。
设有M个传感器, N个目标, 如果不存在虚警和漏检情况, 将会有NM个交点, 其中有NM-N个点都是虚假定位点[7]。因而, 要想得到目标真实位置, 首先必须快速有效地排除这些虚假点。
2基准线上交点的概率密度和值比较
由上述可知剔除虚假交点的重要性, 近年来提出的方法很多, 但是这些方法或是精度不高, 或是计算量大, 或是适用范围有限, 文中介绍的基准线概率密度方法可以弥补这些不足。
2.1基准线的选取
设M个传感器同时对N个目标进行测向, 为简化算法, 假设所有传感器和目标处于同一平面上, 且没有虚警和漏检存在, 即对于每个站来说, 一条测向线对应一个真实目标, 一个目标只能来源于一条测向线, 且假设每个传感器的测向精度相同, 实际上由于距离原因, 每个传感器对每个目标的测量精度是不完全相同的。选取第一个站为基准站, 那么基准站所测得的角度为θ1i (i=1, 2, …, N) , 每个角度信息对应一条测向线, 取基准站的N条测向线为基准线, 每条基准线上有且只有一个真实目标, 如图1所示。
可知每条基准线和另外M-1个站的N× (M-1) 条测向线相交产生N× (M-1) 个交点, 这N× (M-1) 条测向线中只有M-1条线是对此条基准线上目标测向所产生的测向线[6]。在无误差的理想条件下, 这M-1条线是相交于一点的, 由于误差的存在, 它们不再相交于一点, 因此从基准线上的N× (M-1) 个交点中找出最接近目标真实位置的点至关重要。
2.2概率密度和值的比较
这里用比较概率密度和值的方法确定每条基准线上的目标点。算法将每条测向线所测量的角度信息看成一个独立的概率密度输入[8], 且离测向线越近的点对应的概率密度值越大。将基准线上每个交点对应的所有测量值的概率密度求和, 那么和值最大的点就是目标可能出现的位置。
利用M个传感器同时对N个目标进行测向, 测量时每个站同步向处理中心传递测量结果, 处理中心对各个结果进行收集并处理。实际过程中, 会有一些测量站存在数据丢失的现象, 这种情况的处理等同于漏检。这里先考虑理想情况, 可以得到的测向线共有N×M条, 将第i个站对第j个目标的测向角设为θij (i=1, 2, …, N, j=1, 2, …M) , 把基准线上的N× (M-1) 个交点中的任一个交点P与任一测向站传感器S的连线称为伪测向线LPS, 其对应的测向角为θPS。记βPQ为伪测向线LPS与第Q (Q=1, 2, …, N×M) 条测向线的测向角θQ的角度误差, 则
βPQ=|θQ-θPS|。 (4)
因测向站的传感器测向误差方差varθ是一定的, 则假设βPQ服从均值为0、方差为varθ的高斯分布, 就可得到βPQ对应的概率密度输入值为:
因有N×M个测量角, 所以P点对应的误差概率密度和为:
将每条基准线上N× (M-1) 个点的概率密度和算出, 比较大小, 和值最大点即为目标可能出现的位置。
需要注意的是, 算法将第1条基准线上的概率密度和值最大的交点坐标作为目标T1的估计位置, 但第2条基准线上目标的确定不能单纯地取概率密度和值最大的点, 因为这个点很有可能是和T1很近的点, 因而其概率密度和较大, 不能认为是目标T2的估计点[5]。因此, 需要设置一个距离门限d, 确定第2条基准线上的目标位置点时, 必须是与已判定目标T1之间距离大于d的概率密度和值最大的点, 才能作为目标T2的估计位置, 同理可估计其他基准线上目标的位置。
3仿真结果分析
仿真条件:为便于比较, 参照文献[5]的仿真数据设置, 运用文中所述算法进行多站多目标定位。
4个观测目标的坐标为:T1 (15, 26) km、T2 (23, 40) km、T3 (40, 35) km和T4 (34, 18) km。
6个观测传感器的坐标为:S1 (50, 0) km、S2 (0, 10) km、S3 (40, 3) km、S4 (10, 0) km、S5 (30, 0) km和S6 (20, 5) km。
假设每个站有相同的测量误差方差, 检测概率Pd=0.95, 虚警概率Pf=0.05。4次测量条件下测量误差方差分别为0.5°、1°、2°和3°, 所得定位结果如图2、图3、图4和图5所示。
从图2、图3、图4和图5可以看出, 传感器测量精度越高, 定位误差越小。
图2、图3、图4和图5的结果图是在假设每个站的测量精度相同的情况下来仿真的, 当测量精度不同时, 也可以得到以上结果, 定位误差主要受测向误差方差最大的站影响, 即最大测向误差方差越大, 定位误差越大, 反之定位误差越小。
此外, 如不考虑距离门限, 直接将基准线上概率密度和值最大点的位置作为真实目标位置, 有可能将距上一个估计点较近的点的位置判为第2个目标的位置, 如图6所示。
将文中方法与文献[5]的方法做了对比, 在测量误差一定时, 做10次处理, 记录10次的平均误差, 对比结果如表1所示。
从表1中可以看出, 2种方法的定位误差都随传感器的测量误差方差的增大而增大。文中方法与文献[5]方法相比, 定位误差有所改善。
文中方法和文献[5]方法的处理时间对比结果如表2所示。文中方法平均时间为0.157 ms, 文献[5]方法平均时间为1.403 ms。
从表2可以看出, 文中方法与文献[5]的方法相比, 大大缩短了定位时间, 约为文献[5]计算时间的十分之一, 更有利于实时处理, 定位误差也有所减小, 是一种简便、快速的定位方法。
4结束语
上述对多传感器多目标定位中如何排除虚假点进行了研究, 首先确定基准站, 将基准站的测量角度所对应的测向线设定为基准线, 通过比较基准线上交点的概率密度和值大小来确定每条基准线上目标位置, 来实现对多目标的定位, 此法大大减少了计算量, 提高了定位效率, 适于实时处理, 并且解决了文献[5]算法必须确定目标所在区域后才能定位的缺陷。从仿真结果来看, 测量精度越高, 定位精度也越高。
摘要：针对在多传感器多目标定位中, 运用测向交叉定位法会产生大量虚假点, 研究了一种剔除虚假点的方法。首先确定一个基准站, 将其所测角度对应的测向线设为基准线, 其他站测角所对应的测向线与每条基准线相交可产生大量交点, 通过比较每条基准线上交点的概率密度和, 选取和值最大点作为对应基准线上目标的估计位置。仿真分析表明, 此法定位精度高, 处理速度快, 适于实时处理。
关键词：无源探测,测向交叉定位,虚假点,概率密度
参考文献
[1]何友, 王国宏.多传感器信息融合及应用[M].北京:电子工业出版社, 2007:1-12.
[2]苏峰, 王国宏, 沈吉明.无源定位系统中解决交叉定位虚假目标的研究[J].海军航空工程学院学报, 2001 (1) :144-146.
[3]周一宇, 张郴平.无源多传感器系统中的数据相关[J].电子对抗, 1994 (2) :1-7.
[4]高勇, 肖先赐.谱相关理论用于去除测向交叉定位中的虚假定位[J].系统工程与电子技术, 1998 (5) :22-28.
[5]谭坤, 陈红, 蔡晓霞, 等.基于概率计算的虚假点消除算法研究[J].电子信息对抗技术, 2009 (5) :29-32.
定位基准的选择 篇8
关键词：程序设计,状态机,数控
0 引言
直角基准边定位是数控机床的基本功能。在数控电火花成型机床、电火花线切割机床、数控电火花成型磨床等设备中,我们可以在工具电极(下称:电极T)和工件之间施加一个检测用小电流电信号,电极在特定的方向上相对运动时,通过检测电极与工件是否接触来识别是否到达基准边。通常为了准确定位,需要至少进行2次定位操作,定位操作过程比较复杂,因此利用通常的方法设计控制程序时,程序结构比较复杂。但这种定位具有有限状态自动机的特征。有限状态自动机是一个描述离散系统的数学模型,它可清楚描述输入与状态的关系。利用有限状态机原理和状态转移图,则可以直观、清晰地描述工件基准点定位的程序流程,使程序结构非常直观、清晰、规范,程序的调试也变得比传统的控制程序容易,程序的修改与功能扩展也非常方便。本文介绍一种利用有限状态机原理实现工件直角基准边定位程序设计的方法[1~2]。
1 工件直角基准边定位过程的描述
一般工件在成型加工前已经加工出一个直角基准边,如图1所示。工件装上机床后,已经过找正使工件基准边与机床坐标轴平行,工件直角基准边定位就是自动寻找工件的2个基准边,确定这2个边的交点在机床坐标系中的坐标值,并将它作为工件坐标系原点(工件基准点)的过程。为了叙述的简单,下面用一个简化了的直角基准边定位操作来叙述定位过程。
对于图1所示的定位操作,Z轴已完成定位操作,即电极T已处于Z轴方向上合适的位置。定位操作过程为手动置T于合适位置。先定位OA:T以V1速度快速向+X(简称+X)移动,并实时检测T是否与基准边OA接触,不接触则继续向+X方向移动,继续检测,直到接触OA为止,停止+X的V1运动;为提高定位精度,T以V1向-Y退回适当距离,然后T向+X作低速V2运动,重复上述检测过程,直到第2次接触OA为止,停止+X的V2运动,并置X01=X,这时OA定位结束。再进行OB定位准备:为避免T移动时与工件摩擦,T以V1速度向-X移动到适当距离,后向-Y方向(简称-Y)移动到合适位置,再向+X移动到合适位置。再进行OB定位。OB定位与OA定位类似。
以上的定位操作过程,实际上是机床在不同运动状态之间的转换过程。
2 有限状态自动机原理
有限状态自动机是一个描述离散系统的数学模型,它假设:(1)系统具有有限个状态;(2)状态转换的条件是有限的;(3)状态的转变是对输入事件的响应,状态转换所需要的时间为0;(4)系统在任一时刻总是处于某一确定的状态上,且其行为是确定的。有限状态自动机M可以用一个5元组来描述[3]。
其中,F是M的输入字母集(或叫作转移条件集),S是M的状态集,它们都是非空的有穷集;δ描述M的状态转换关系,在时序上可以表示为q(t+1)=δ(q(t),f(t)),它表示对(q,f)∈S×F,当在时刻t满足输入条件(或者说转换条件f)f∈F时,发生从状态q(t)到q(t+1)的状态转换。λ描述M的输出y与q和f的关系,与δ类似。状态的转移关系(状态转移函数)δ可以用状态转移表,也可以用态转移图来描述。
3 直角基准边定位过程的状态机描述
直角基准边定位过程由有限个功能子程序构成,这些功能程序之间的转移条件是有限的,而且转移的状态是唯一确定的,它具有状态机的特征,可以用状态机理论来描述。如果将定位的每一个功能子程序(即定位的每一步操作)看作是状态机M的一个状态,那么它的转移控制条件就是M的输入字母集F。将直角基准边定位过程划分为16种状态,用4位二进制编码Q=q3q2q1q0表示,转移控制条件F(即:条件编码)由判断条件t与状态编号组成,共由5位二进制构成,即F=tq3q2q1q0,则定位过程可描述如下:
(1)q0=00H:为初始等待状态,由定位命令启动进入,进入后置t=0,它的功能是无条件转入q1;
(2)q1=01H:执行快速+X方向运动,执行一步X+1,置t=0,转入q2;
(3)q2=02H,检测T是否接触OA,是则置t=0,X0=X,转入q3;否则置t=1,转入q1(下面各步的判断条件设置与上面各步类似,是则置t=0,否则置t=1,并转入相应状态。其具体设置值及状态转移关系,见状态转移图2和状态转移表1);
(4)q3=03H:执行快速-X方向运动,执行一步X-1,直到X=X0-1000时转入q4;
(5)q4=04H:执行慢速+X方向运动,执行一步转入q5;
(6)q5=05H:检测T是否接触OA,是则置X0=X,转入q6,否则转入q4;
(7)q6=06H:执行快速向-X方向运动,直到X=X0-1000,置Y0=Y,转入q7;
(8)q7=07H:执行快速-Y方向运动,直到Y=Y0-Ya(这里假定Ya为适当距离),转入q8;
(9)q8=08H:执行快速+X方向运动,直到X=X0+Xb(这里假定Xb为适当距离),转入q9;
(10)q9=09H:执行快速+Y方向运动,执行一步Y+1,转入q10;
(11)q10=0AH:检测T是否接触OB。是则置Y0=Y,转入q11;否则转入q9;
(12)q11=0BH:执行快速-Y方向运动,直到Y=Y0-1000,转入q12;
(13)q12=0CH:执行慢速向+Y方向运动,执行一步Y+1,转入q13;
(14)q13=0CH:检测T是否接触OB,是则置Y=Y0(至此定位结束,工件原点O坐际为(X0,Y0),以下为T回到适当位置),转入q14;否则转入q12;
(15)q14=0DH:执行快速向-Y方向运动,直到Y=Y0-1000,转q15;
(16)q15=0EH:执行快速向-X方向运动,直到X=X0-1000,结束;
(17)q15=0FH:执行慢速向+Y方向运动,每执行一步,Y+1,直到Y=0。此时X=0,Y=0,完成定位操作。
4 状态机原理在直角基准边定位程序设计中的应用
利用有限状态机原理描述的控制程序,由于转移条件包含了程序执行结果和外部的控制条件,同时它又是用编码表示的,这样就能把一个非常复杂的程序,就变成一个依据转移条件编码内容进行转移的多分支的结构,程序结构非常简单,程序流程图,如图3所示,使用汇编语言或C语言都能方便的实现。下面以MCS51汇编语言为例,可以使用JMP@DPTR+A指令方便地实现,其程序的主要代码为:
其中,每个转移条件F值对应一个功能子程序Qxx_sub,预留的功能现在为空操作模块。只要在每个功能程序中设定好转移控制条件F=tq3q2q1q0B,程序就能正确地执行。C语言利用switch语句也可以方便地实现,具体C语言代码略。
5 结语
利用该方法设计的电火化机床“多维数控系统”直角基准边定位程序,将原来一个复杂的程序变成一个简单的多分支程序,程序使用汇编语言的JMP@A+DPTR指令语言实现,其结构比传统的程序结构更直观、清晰、规范,便于程序调试,功能扩充和修改变得方便容易。
参考文献
[1]熊振云,阮俊波,金惠华.嵌入式软件中状态机的抽象与实现[J].计算机应用,2003,10:84-85
[2]刘宝旨.基于事件驱动状态机的多线语音应用程序设计[J].计算机应用,1995,2:14-15
定位基准的选择 篇9
当代科学技术的迅猛发展促使全球专利活动日益活跃,随着世界各国对于专利的认识逐步深化,对专利的重视程度都在不断提高,各国的专利申请数量也在迅猛的增长。专利不仅是各类创新主体R&D活动结果的重要测度指标,同时还是一个国家技术创新能力与水平、及其国际竞争力的一项重要评价指标,因此,近年来基于专利数据的国家间比较研究逐渐增多。
在以专利数据为基础的国家间比较研究中,数据基准的选择与最终的比较结果和分析结论有着直接而紧密的关系,是国家间专利比较研究的基石,同一项研究在不同的数据基准下得出的比较结果可能会有很大的差别。因此,全面系统的掌握国内外在国家间专利比较研究中的数据基准,以及当前国内外在国家间专利比较研究中的数据基准应用状况、特点及其发展趋势,可以为国家间专利比较研究奠定坚实的理论基础,拓宽国家间专利比较的思路和视角,为日后专利分析研究人员在数据基准选择上提供更好的参考和借鉴;同时通过对比不同数据基准在国内外理论与应用情况,从而探明我国和国外在该领域的研究差异,为今后的研究找到努力方向,也为研究人员提供更多思考角度。
2 国家间专利比较的三种数据基准
根据对国内外大量的文献调研发现,当前基于专利数据的国家间比较研究中,较为常用的有三种数据基准选择方法,即国家间专利比较的一般性数据基准、三边专利数据基准和跨国专利数据基准。
2.1 国家间专利比较的一般性数据基准
一般性数据基准是指在进行国家间专利比较时,选取某个特定国家专利局提供的专利数据作为数据源,分别统计某些国家、行业或者企业在该国专利局中的专利申请量来进行比较分析。一般性数据基准在专利分析和基于专利数据的比较研究中的应用时比较多的。通过对某些国家或企业专利申请量的比较分析,得出在某领域专利申请量较多的国家或企业在所研究领域的科研创新能力较强。选用一般性数据基准来进行研究时,数据的选择和获取过程都比较简单易行,数据的选取范围比较广泛,可以参考的以专利申请量为基础的研究成果比较多。但是这样的比较忽略了专利申请的“本国优势”问题。考虑到在本国申请专利没有语言和地域障碍,并且对于本国的审查机制更为熟悉,许多申请人在申请专利时会倾向于先向本国申请,这便是本国专利申请人相对于国外申请人所具备的“本国优势”。例如以日本专利局(JPO)为数据源进行国家间专利比较时,日本存在的“本国优势”就比较明显。由于日语在全世界的普及程度远不及英语,因此,许多外国申请人基于语言障碍或地理位置的问题,会放弃在日本申请专利。
图1统计和比较了美国、日本和德国的专利发明人在美国专利商标局(USPTO)、日本专利局(JPO)、德国专利商标局(DPMA)和欧洲专利局(EPO)拥有的申请时间为2007年的专利申请量。可以清晰看出,同样都是比较三国的专利申请量状况,在不同国家专利局获取数据而得出的比较结果是具有明显差异的。以USPTO作为数据来源时,美国的专利申请量远高出日本和德国;而当比较三国在日本的专利申请情况时就显现出了明显的变化,日本本国专利申请量远远高出其他两国;比较三国在德国的专利申请情况时,德国本国的申请量也大大高出其他两国;而三国在EPO的专利申请量情况则比较平均。因此可以看出,在以特定国家专利局的专利数据为数据源进行国家间比较时,往往会出现本国专利申请量高于其他国家的现象,因此基于一般性数据基准的国家间专利比较结果会受到“本国优势”的影响。
2.2 国家间比较的三边专利数据基准
为了解决上述的“本国优势”问题,在20世纪80年代到90年代初,一些学者在积极的寻找更好的基于专利的国家间比较的方法。在20世纪80年代到90年代初,美国、日本和欧洲在世界贸易发展中呈现三足鼎立的状态。在此背景下,Grupp Hariolf[1]在1996年提出了三边专利(Triadic Patent)的概念。三边专利是指在USPTO、EPO和JPO均申请过的专利。利用三边专利进行国家间比较在当时被认为是进行国家间创新实力比较的很好的方法。经济合作与发展组织(OECD)建立了以三边专利数据为基础的专利数据库,并提出了三边专利家族的概念,即在USPTO、EPO、JPO获得的享有一个或多个优先权的专利集[2]。
如图2所示,以三边专利为基础的三国比较不会出现某国家专利数量远远高出其它国家的现象,因此,可以说三边专利可以比较有效地避免“本国优势”问题,提升了国际间基于专利数据比较的可比性;同时也在数据的选择范围上提出了更高的要求,三边专利都是经过三个专利局核准公开的专利,这就在一定程度上提高了三边专利的质量。但是三边专利也存在着一些不足之处:首先,由于美国在2001年之前只公开已核准的专利文献,只有59%的专利申请会被核准公开[3],而在欧洲和日本,所有申请的专利文献都会被公开,鉴于此,在进行专利数据处理时会遇到同一篇专利在不同专利局具有不同法律状态的问题;其次,大约90%的享有同一优先权的专利都要经过大约6年的时间才会完成在三个专利局的申请和公开过程[3],因此所获取的近年数据存在不完整的缺陷;第三,由于专利申请与国家的经济实力有着一定的联系,而日本在近年来的经济发展状况令人堪忧,这使得JPO的外国专利申请数量停滞不前甚至有逐渐下降的趋势;最后,JPO专利数据的准确性和完备性是决定三边专利质量至关重要的因素之一,但JPO的外国专利申请数据在获得上存在一些困难。
2.3 国家间比较的跨国专利数据基准
近年来在全球化进程的不断推动下,世界各国的经济都有了突飞猛进的发展,美国、欧洲和日本三方在世界贸易发展以及研发领域的地位已不像上世纪末那么突出,市场国际化的程度已经越来越强,研发活动中的国际合作也逐渐增多。越来越多的国家认识到了专利的重要性,一些新型工业化国家的专利申请量增长迅猛。近十年来,以中国、韩国为代表的新兴工业化国家专利活动十分活跃,专利申请量快速增长,在全球所占的份额逐年扩大,位次也逐年提高,印度、巴西、墨西哥等发展中国家的专利活动也日趋活跃[4]。
在世界国际化发展的背景下,为了更加全面的衡量世界各国的科技发展水平,2009年,Rainer Frietsch 和Ulrich Schmoch提出了跨国专利(Transnational Patent)[5]的概念。跨国专利是指同时在专利合作条约(PCT)和EPO提出申请的专利,其中包括所有PCT申请的无论是否转入欧洲的专利,以及直接向EPO申请而非先在PCT申请的专利。如图3所示,跨国专利的数量在1990年到1995年这段时间内增长比较缓慢,在1995年到2000年时有了比较大的增幅。
跨国专利在数据选取范围上延续了三边专利的思想。国际专利申请是指按照PCT的规定,申请人只要使用一种语言向国际申请受理局提交一份国际申请,就可以获得在多个PCT成员国的专利保护。由于国际专利申请的语言可以使中文、英文、韩语等语言,为中国、韩国等近年来专利活动日趋活跃的国家提供的很大的便利;同时也使得跨国专利在数据选取方面更具有国际性,所面向的国家在三边专利的基础上继续扩大,不仅仅局限于美国、日本、欧洲等发达国家,也包含了近年科研活动能力快速增长的国家,如韩国、中国等。因此跨国专利既可以很好的避免“本国优势”问题,又可以很好的适应全球化发展的趋势,更加全面的考虑到世界各国的专利申请情况。跨国专利为国家间专利比较研究提供了一个新的比较基准。
3 三种数据基准在国家间专利比较中的应用现状
一般性数据基准与三边专利数据基准在国内外均已有所应用,而跨国专利数据基准在国外已有应用,国内的应用情况暂为空白。表1到表3简要列举了三种数据基准在国内外的应用情况。文献调研结果以及下表显示,一般性数据基准在国家间专利比较中最为常用,其在国内国外研究中都有较多应用;三边专利数据基准的理论基础在国外已经比较扎实,其概念的发展演化到应用相对于国内都比较系统,国内已有部分学者对三边专利进行了理论介绍和应用,有待于更多学着对其进行更进一步的研究与应用;跨国专利作为一个新生概念,在目前的文献调研结果来看,国外已有部分学者将其应用于国家间专利比较研究中,对其的进一步发展和应用仍有待探索,国内则暂无该方面的研究。
4 结论
专利已经在越来越多的国家中得到了非常高的重视。在各国经济、科技和研发实力都在迅猛发展的今天,通过专利进行国家间创新实力分析研究已经有了广泛的应用。通过以上的分析,可以得出以下三点结论:
4.1 三种数据基准均存在优势与劣势
一般性数据基准在数据的选择和获取过程都比较简单,各个国家专利局的专利申请数据都十分丰富,在选取一般性数据基准进行国家间专利比较等研究时,数据方面非常充足。但是这些数据存在一些不足:首先,根据前面的分析可知,使用这部分数据进行比较时“本国优势”非常明显;其次,由于各国的科技经济发展状况、专利申请程序等都不尽相同,基于一般性数据基准的数据在很大程度上会受到这些因素的影响;最后,每个专利局中的专利质量并不均衡。
采用三边专利进行国家间专利比较等研究时,增强了国际间专利比较的可比性,在一定程度上消除了“本国优势”问题。三边专利的申请人必须支付每一次申请过程中的所有费用,并且能够承受获得其它国家扩展保护的时间耽搁,除非专利申请人认为其专利物有所值,因此三边专利的质量普遍都比较高[12]。但是如前所述,日本专利数据的获取及其质量是影响三边专利数据完整性的重要因素。
跨国专利是在世界全球化快速发展的背景下提出的概念,其选择的EPO和PCT数据不再是基于特定国家专利局的数据,在数据的选择及其覆盖到的国家都更为全面,同时也可以消除“本国优势”的问题。不过在跨国专利数据基准下获取的原始数据量也比较大,数据筛选和清洗过程比较复杂,如何避免数据处理过程中的重复计算问题以保证数据质量是应用跨国专利进行进一步研究的重要环节。
4.2 三种数据基准的应用范围比较广泛
根据三种数据基准的含义以及数据选取范围来看,三种数据基准主要应用在一下几方面:同一领域不同国家间专利比较,某一国家内不同行业或领域之间的专利比较,国家间创新能力比较研究,跨国企业技术实力比较及技术预测,某领域全球发展状况分析等。可见,三种数据基准理论上可以应用的范围比较广泛。根据笔者大量的文献调研工作发现,当前研究中一般性数据基准的应用在国内外都比较多,三边专利则在国外的应用比较多。由于跨国专利是近两年新被提出的概念,其理论基础相对来说稍显薄弱,并且一个概念由被提出到被研究人员认识和应用都需要时间的累积,因此跨国专利在国内外的研究和应用相对来说暂时较少。
4.3 基于不同数据基准的研究指标改进
由于三种数据基准对于数据的选取条件各不相同,因此按照不同数据基准选取的专利所拥有的字段等信息也存在差异。例如在利用专利引文分析进行国家间知识流动情况等分析时,由于只有USPTO公布的专利说明书中会提供该专利的参考文献信息,其他专利局并不提供此项内容,因此绝大多数研究人员会选择美国专利为研究对象,分析其引用与被引情况。而在对一篇三边专利进行引文分析时,尽管其在美国的专利申请中提供了参考文献信息,但是在欧洲和日本的专利并不包含参考文献信息,且同一专利在不同专利局申请时的参考文献不一定完全相同,因此能否以该三边专利在美国申请时使用的引文信息代表其在欧洲和日本申请时的引文信息,是进行三边专利引文分析时需要考虑的问题,跨国专利引文分析也面临着类似的问题。此外专利的引用状况不确定的问题还会很大程度上影响到专利质量和关联性等方面的指标。所以,以三边专利和跨国专利为基础的专利分析在评价指标的选取上需要有更多思考,在不断探索中对一般性数据基准下的专利指标进行进一步发展、改进和创新。
4.4 国内需加强对不同数据基准的研究和应用
国外对于国家间专利比较研究的发展是比较系统的,而国内在基于专利的比较研究中,最为常用的还是一般性数据基准,对于三边专利和跨国专利很少甚至没有尝试。鉴于三边专利和跨国专利数据基准与当今世界的发展格局更为匹配,且已明显的体现出其各自的优势,国内需要对三边专利的跨国专利理论做进一步的研究和发展,并在此基础上尝试更多的将其应用在实际问题的分析和研究中,丰富国内在进行国家间专利比较研究中的研究视角。