怪侠一点红
第1楼2010/03/18
简述一下整个流程。
第一步当然是纸面上的设计,经过反复多次集体讨论,反反复复在画了不下几百张A4打印纸后,这个仪器的各个细节进本上都定下来了。由于如此多次的讨论,那段时间我闭上眼就能浮现该仪器的大概形貌。
第二步,构想的数字化。这一步就是采用CAD制图以及LabView把前期的构想在计算机上表达出来,并进行各种模拟实验。通过反复的讨论修改,在仔细渲染后,仪器的整体形貌完美展现出来。
第三步,各个部件的定制和购买。仪器的整体框架需要用整块材料切割出来,而且必须要用高精度的数字机床才能达到我们的精度要求。一般欧美大型科研机构都有比较完备的workshop,我们只需要把材料要求和CAD资料发给他们就行了。过了几天做好的框架就摆在我们的桌子上了。样品台要求极端平整的石英玻璃,一家公司为这个忙乎了好几个月,失败了很多次后才成功,当然也要价不菲。
接下来最复杂最耗时的是电气零部件的购买。比如这款仪器的核心部件要求平行度要达到纳米级别,必须通过6个高精度的传感器来控制。提供相关部件的(西方)公司很多。这段时间我们每个人手上都有好几本知名公司的产品目录,仔细地比较各种参数,与技术人员反复讨论。由于仪器的精度要求,基本上是只买好的,不问价格。光每个传感器的价格就在两万RMB左右,整个采购下来总价在50万RMB左右。
各个部件的全部备齐耗时数月。
第四步,各种部件购齐之后,然后就是组装了,由于前期设计到位,各个部件都能完美组合起来。几天忙碌之后,完整的仪器就展现在眼前了。
怪侠一点红
第3楼2010/03/18
第五步,有了硬件,接下来最重要的就是软件了--如何采集数据,如何控制仪器。此外,由于同步辐射的实验是人机分离的,必须遥控操作仪器,这又涉及到如何远程操作仪器的问题。各个电气部件如测距传感器,高精度马达的等部件都带有LabView的接口包,通过LabView这款强大的软件,可以较为容易地实现数据的采集和控制。最后还设计了一个过得去的可视化界面。
第六步,调试和改进。 在软硬部件都完工后,我们找了很多标样对这个仪器进行了大量测试,同时对软硬件再次进行调试和改进。
万事具备后,ESRF分配给我们的beamtime(机时?)终于到来。我们把仪器拆散后打包,装满了一个面包车的货箱。来到ESRF的后再次把仪器重现组装起来,并且放到光路上进行调试。很幸运的是,我们的仪器与光路完美匹配。接下来就是几天几夜白昼不分疯狂的实验了…
整个过程下来,基本上就像是用乐高玩具搭各种造型的过程,并无神秘之处。曾经与一个仪器公司的开发人员聊过,他们也基本上就是“东拼西凑”,然后通过工业设计一个摩登的外形。当然了,实际情况要复杂得多,有时候涉及到一些核心部件的研发还是很费神的。
通过以上记录,我们可以看到,仪器的设计生产涉及到知识贮备积累,各种低端到高端的零部件的提供(这可能涉及到整个国家的工业基础,呵呵,有点大了),钱,当然还有就是整个环境对仪器开发的重视和认可了。