光学工程技术范文

导语：如何才能写好一篇光学工程技术，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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Abstract: According to the characteristics of the engineering optics and technology course, combined with the practical teaching experience, take the improvement of the students'' interest in learning and the cultivation of the students'' practice ability into consideration, this paper puts forward some suggestions and measures to change the teaching method.

关键词： 工程光学；课程改革；实践能力；学习兴趣

Key words: engineering optics；curriculum reform；practice ability；learning interest

中图分类号：G42 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2012）03-0215-01

0 引言

工程光学与技术课程作为东北石油大学测控技术与仪器专业的一门专业必修课，自2006年面向本科生授课至今已开设了6轮。课程的教学任务是使学生在掌握基本概念、基本定理之后，具备一定的光学精密仪器仪表的设计与开发能力。此课程理论与实践结合紧密，工程应用性较强，因此，课程教学质量的好坏将直接影响学生在以后科研和工作中的实践能力。但是，由于本课程在教授过程中涉及的理论知识较多，且晦涩难懂，在课堂上学生时常出现厌学现象，课堂效果不尽如人意。针对以上问题，本文将从如何激发学生的学习兴趣、提高学习效率和加强实践能力等方面进行教学改革探索。

1 重视绪论课，明确课程的重要性

万事开头难，讲好一门课程的绪论课的确不是一件轻而易举的事情。如何上好绪论课，引起学生对该门课程的学习兴趣，这确实是个既严肃又颇具艺术性的问题。对教师，这是能否上好一门课的首要问题；对学生，是愿不愿意学和能不能学好的感性基础。因此，绪论课不仅可以培养学生的学习兴趣，而且能够为教学工作取得良好的教学效果起到的积极作用。

浓厚的学习兴趣是影响学生学习积极性的重要因素，对于这门课的绪论建议首先从学生所熟知的小孔成像、海市蜃楼等光学现象入手讲解，这样，既可以第一时间激发学生的学习兴趣，与学生产生共鸣，增加课堂的互动性，还可以避开一些让学生听不太懂的专业术语。而后，循序渐进的引出课程将要学习的教学内容，让学生能够对学习要点有一个初步的认识。最后，明确学习这门课程的必要性和重要性。对于测控技术与仪器本科专业的学生，学好这门课程对于以后从事光学精密仪器制造、光电检测技术、超精密测量等工程领域的科研工作大有帮助。

2 转变授课方式，突出课程的实用性

工程光学与技术课程理论性较强，概念较为抽象，公式推导繁杂。传统的“填鸭式”教学方式难以取得良好的教学效果。这是因为一方面，学生对于抽象的光学概念没有一个具体的认识，对复杂的数学公式推导容易产生畏惧心理，从而降低了学习的兴趣；另一方面，在教师授课过程中过于重视课本上的理论知识讲解，大多采用灌输式教学方式。虽然课堂信息量较大，但是学生对于光学知识的理解仍然停留在表面，无法应用理论知识去解决实际的问题，最终，导致理论教学与实际应用存在严重的脱离现象。

在堂课教学中，教师务必向学生传授基础理论和实际应用两者之间的联系，从而培养学生具有理论联系实际的本领，明确教学的目的。例如：在第三章平面系统里介绍折射棱镜一节时，大多数教科书都是开门见山的介绍折射棱镜的基本概念。而后，在折射棱镜的两个工作面内分别按照光的传播路径利用折射定律列方程，最后结合主截面内的几何关系和繁杂的数学关系式，推导出最小偏向角、折射角、棱镜折射率三者之间的函数关系式。对于这部分教学内容，我们可以从仪器设计的角度以“启发式”教学方式进行讲解。教师向学生说明在一个非共轴光学系统中，折射棱镜利用自身的特性可以有效地对光路进行折转，此外，同一折射棱镜对不同波长的可见光所对应的折射角度不同，在一些科研场所使用的光谱分析仪就是基于折射棱镜的分光特性所设计的。另外，我们可以从参数测量的角度采用“讨论式”教学方式，让学生发挥想象力，提出如何找到一个能够测量出未知透明固体介质折射率的可行性方案。只要学生能够准确地找出该介质折射率与棱镜的最小偏向角、折射角的之间的函数关系，就意味着找到了解决问题的方法。

3 加强实践环节，培养学生的动手能力

如何将教科书的理论知识更直观的展示出来？如何培养学生的实践应用能力，适应以后的工程实践要求？这些是每位任课教师都会面临的问题。而实验环节的设置则刚好能够满足这些需要。一个好的实验项目，不仅可能培养学生的动手能力，还能够培养学生的创新能力和科研能力。

工程光学与技术实验课程主要讲授光学仪器的设计方法和光学系统的光路构建及计算方法两大类，我系实验室在此基础上又将实验项目分为验证性、设计性和综合性实验三大类。例如：在迈克尔逊干涉仪中，三个学生一个小组共同使用一张HLD－JQS系列激光全息实验台，从开始动手搭建光学系统的光路到最终观察实验现象，只要完全参照实验讲义中的实验步骤即可完成实验。这样的实验，为学生提供了充分的思考空间和自主实验空间，充分调动了学生的学习热情，使其真正的融入到实验去。不仅培养了学生的动手能力，还培养了学生的团队精神。

4 结束语

本文提出的课程改革内容都是源于长期的教学实践经验和课堂反馈意见。经过几年的教学探索，我们在课程建设和教学效果上虽然取得了一些成绩，但还有一些不足，这需要在以后的教学环节中不断的完善，使得教学效果进一步提高。

参考文献：

[1]郭婧.运用现代教学手段,改进工程光学教学.中国现代教育装备[J],2010,1:57-59.

[2]李丽.工程光学教学改革探索，实验室技术与管理[J].2009，26（8）：129-131.

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（来源：文章屋网 ）

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【关键词】　医疗器械　区域　网络

随着科学技术和现代医学的飞速发展，生物医学工程技术也得到了长足的发展和应用。在医院现代建设发展中，越来越多的先进的医疗设备得以引进和使用，为使这些先进的医疗设备正常使用，取得良好的社会效益和经济效益，需要有一批掌握先进科学技术，包括：电子、光学、计算机、机械、通讯知识的高层次医学工程技术人员做保障才能得以实现，但就目前国内各级医院中，特别是中小型医院内，医学工程技术人员严重匮乏，且知识面较为单一，综合资质差，虽然一些先进的医疗设备得以引进使用，但由于缺少一些必要的技术保障，仪器设备往往故障率高，使用率低，影响医疗设备取得良好的效益。

就目前情况来看，国内各级医院的医疗器械维修仍处在各自为政、自行维修，以及请厂商公司帮助维修为主要形式。

医院之间相互协作维修的情况还很少见，这不仅限制了维修技术人员之间的交流，阻碍了维修技术人员技术水平的提高，提高了维修费用延长维修时间，也影响了医院医疗设备使用率和效益的发挥，这是由于以下几个方面原因造成的：

1.医院的医疗设备多是由集电子、光学、机械、计算机等多科于一体的高科技产品，并且朝着精密、高效、集成化等多功能方向发展，且越来越复杂。当前，许多医院是受到重医轻技以及人员编制的限制，医学工程人员明显配备不足，有些基层医院基本没有专职医疗器械维修人员，由于人员不足，这就使得维修人员需要面面俱到，而无法对一些大型医疗设备进行深入的研究和剖析，做到精通设备结构而进行快速维修。

2.尽管各家医院的大型医疗设备种类繁多复杂，但往往数量有限，一些大型设备可能仅有一台或几台，一般医院的维修人员往往得不到技术培训，有些大型医院的工程技术人员可能会得到大型设备的维修技术培训。但由于设备数量少，接触设备维修的机会也很少，维修经验得不到积累，技术水平也得不到提高和发挥，使得维修技术荒废，而一些中小型医院由于无相应维修人员或维修人员得不到技术培训，机器一旦出现故障，有时往往是一些微不足道的小故障，也得不到及时维修，甚至要用高昂的费用请厂家和公司维修，既耽误了时间又浪费了资金，严重影响了仪器的应用效率。

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随着大量现代化医疗仪器在医院中使用，医疗器械技术人员在医院中的作用越来越显得尤为重要，学会怎样抓住机遇，充分发挥自己的聪明才智，使医疗设备更好的为医院创造经济效益，已成为医院领导和医学工程技术人员关注的一项重要内容。现将体会总结如下；

1医疗器械技术人员在临床工作中的作用

医疗设备是高科技在医学上的应用，它的应用需要医学工程技术人员之保驾护航。长期以来，医护人员习惯于使用老模式的设备，对新添置的现代化电脑，自动设备不会使用。这就要求我们医学工程技术人员充分发挥我们的专业特长，及时针对不同情况进行指导，对仪器操作人员进行技术培训，使其逐步掌握仪器的操作，保养，了解仪器性能，来提高自身在医院中的地位和作用，实现自己的应有价值。

2定期保养，及时检修医疗设备，保证仪器正常运转，为医院创造效益。

医疗设备的保养、维护、检修是医学工程人员的基本功和主要工作，一定要下功夫，积极主动及时地把它做好，得到科室医护人员满意，引起院长的重视，使他们真正感到我们从事的工作直接影响到医疗设备的创收，很重要，非重视不可。为此我们应做好以下几点工作：

2.1要克服资料短缺，无替换件，检测仪器不齐全等困难，充分发挥现代通讯工具的作用遇到疑难问题可直接用电话与厂家或国内总联系，探讨疑难故障的排除方法，索取资料，邮购配件，亲手把仪器修复。

2.2肩负和协助督促操作人员对仪器进行定期维护、保养。现代电脑控制仪器，如血球分析仪、电解质分析仪、生化分析仪等，均设置保养程序，要求每日、每周、每月、每季对仪器进行维护。我根据具体情况，把每日、每周维护交给科室仪器操作人员做，指导、督促他们对仪器进行每月维护，亲自做较复杂的每季维护，几年的保养、维护实践证明，这样维护可防止造成仪器不必要损失，有效减少故障的发生，及时排除仪器隐患。

2.3对所有设备要定期测试，校正各种参数检验仪器应按临床检验中心要求做室内和室间质控，每年协同计量部门对国家规定的强检仪器进行计量鉴定。确保仪器的精度和可靠性，为临床提供准确的报告，使医疗仪器真正为医生起到辅助诊断目的。

2.4要树立强烈的事业心和责任感，树立为临床一线服务，为患者服务的思想，随时下科室检查仪器日常记录，询问仪器运转情况，进行各项操作，以便及时发现故障，排除故障。

3医疗器械工程技术人员要积极参加学术，教学活动。

医疗仪器一个显著特点就是技术更新快，新的仪器，新的技术和方法不断出现并被运用到临床。为适应现代医疗设备发展的需要，医学工程人员应做到：

3.1不断加强学习，刻苦钻研专业知识及相关知识，更新观念，拓宽自己的知识面，掌握电子、机械、计算机、医用影像、超声、光学及外语基础知识。

3.2随时总结自己在实际工作中摸索的经验，并撰写成论文，投往报社，杂志社及中华医学会医学工程分会，在报刊上发表，在全国性医疗工程会 议上交流，宣讲。进一步提高自己及医院的知名度，学习别人的先进经验。

3.3积极参加教学工作，承担卫生学校医学工程教学任务，为医院多培养本专业技术人才，同时巩固自己所学知识。

4参与设备论证，加强设备管理，搞好效益分析。

4.1综合学术会议，展销会、定货会、国内外医疗设备商业信息，市场动态及兄弟医院使用该仪器的情况，及时向院长汇报，为院长决策提供可靠的依据。在医疗设备选型、论证会上，根据医院具体情况，提出合理建议，保证引进的设备价廉、质优、实用、售后服务及时，为后续工作打下良好的基础。

4.2要协助院长制定一套完整的切实可行的设备管理制度，按照等级医院要求，对医疗设备进行科学、合理的管理。

①对万元以上医疗设备建立设备档案。

②万元以下设备造表登记，每年进行一次清查核对，已到使用年限，无修复价值或精度已达不到要求的设备，及时进行技术鉴定，履行报废手续，给予更新。

③大型设备应做好仪器折旧，根据仪器使用五年、十年两种年限、分别折旧，每月从各创收科室收入中扣去。

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医院中生物医学工程科又称为临床医学工程，其任务是要把工程学的理论和技术运用到现代医疗中去，解决医学和生物学的难题以改善病人的生活质量，同时进行医疗设备的物流管理、财务核算管理、质量控制技术管理和采购管理。它随现代社会医疗科技发展应运而生，其存在和发展影响、制约、甚至决定着医疗卫生的发展。

1.医院中生物医学工程科现状

生物医学工程科在医院中的职能大致包括以下四个方面：医疗设备的物流管理、财务核算管理、质量控制技术管理和采购管理。然而由于起步较晚，我国临床医学工程的发展还落后于发达国家。目前各级医院临床医学工程部门工作开展质量参差不齐，各医院之间缺乏纵向、横向协作机制，医学工程学科工作开展缺乏系统性的规范。与相关科室之间职能划分不明确；医学工程技术人员知识结构和队伍阶梯结构不合理；缺乏有效的进修培训机制，知识老化快；缺乏有效的工作质量考核体系，维护维修工作效率低下；医学工程人员在医院中的地位和待遇得不到有效提高，工作缺乏积极性。最终导致人才流失，在生物医学工程队伍面临萎缩的同时，生物医学工程科在医院的生存和发展也面临挑战，其主要表现在以下几个方面。

1.1 管理体制问题

自20世纪70年代我国建立生物医学工程学科实体以来，全国各级医院也相继组建了生物医学工程学科，但相当多的医院至今仍延续着创建之初的机构名称，如器械科、仪器室、药械科、维修室等，地方医院均称为设备科，部队医院又称为器械科，只有少数几家医院称为临床医学工程科。另外，在其组织结构和管理体制上也比较混乱，有的归属后勤系统，有的归属医技部门，也有的直接隶属医院总务科，这种管理体制严重束缚了生物医学工程的发展。

各医院的生物医学工程科其功能、职责也不一样。首先，就其采购范围而言，有负责全院的医疗仪器、设备的采购；有负责包括总务方面的设备采购（如空调、冰箱等）；也有负责全院医用消耗品的采购。内容各式各样，杂乱无章，往往按医院的传统和经验办事，没有一个明确的职责范围。

其次，在日常工作中，只重视医疗仪器、设备的采购、维修和日常管理，而忽视了医院仪器、设备安全性、可靠性的管理与监测；忽视了医疗仪器、设备的功能开发与利用；忽视了医院整体软、硬件的规划管理与技术管理，从而成为医院的一个纯采购部门。

由于临床医学工程在我国还是一个新生事物，仍然处于〃创业〃阶段，因此至今为止还没有形成一套完整的医疗设备管理法规，也没有建立我国自己的临床医学工程师法。在医疗仪器、设备的采购、验收、使用、维修、报废和培训等方面缺少一套严谨、规范、科学的管理制度。

1.2 生物医学工程技术人员队伍问题

生物医学工程技术人员是生物医学工程的主体和体现。由于历史原因，生物医学工程技术人员在医院设备管理中的地位与作用是很微妙的，在医院早期设备管理任务较少，医学工程技术人员主要来源于电工、钳工、电器维修人员的改行，主要工作是器械、仪器、设备的维修，地位等同于一般工人。随着医院的发展，20世纪80年代初期部分医学院和工学院相继开设了医疗器械维修及生物医学工程专业，毕业后学生纷纷进入医院从事医疗仪器设备的维修工作。很多医院特别是大型医院的设备管理部门取名为生物医学工程科，医学工程技术人员的地位有了很大的提高，等同临床医疗技术人员，有了自己的学会和职称晋升。21世纪初随着医院后勤服务社会化改革，有的医院将医学工程技术人员划入后勤服务，有的医院将设备管理部门也划入后勤服务里面，医学工程技术人员的地位落入低谷。现代医疗设备技术含量越来越高，大规模集成电路器件的采用，机械化生产电路板，使故障的查找难度增大或即使找到故障也无配件更换，许多厂商特别是大型设备厂商已将医疗设备售后维修作为一项重要收人，对医院实行维修垄断，不提供完整技术资料和配件来源，配件专用性很强，兼容性很差，制约了维修工作开展，出现了维修能力危机，岗位危机，医学工程技术人员在医院是否有存在的必要，已存疑问。

1.3 医学与工程相结合的问题

医院拥有门类齐全的现代化医疗仪器设备，这为工程技术人员提供了得天独厚的资源条件。然而在现有的模式下，医学工程技术人员大多集中在临床医学工程科或设备科内，技术人员只在需要维修时才被动与各类医学仪器接触，因此对所接触的仪器熟悉程度并不很高，不易形成对某台或某类医疗仪器的深入研究。同时，生物医学工程人员一般掌握的医学知识不多，而临床医生在工程方面的知识比较贫乏，他们在临床上发现了和工程相关的医学问题不能很好的与工程技术人员交流和沟通，更谈不上解决，从某种意义上说，这就导致临床医学与生物医学工程不能很好地结合，不能够充分发挥二者的优势。

2.医院中生物医学工程发展和创新的对策

到目前为止，生物医学工程科在医院中已经成为专业性很强的职能科室，在医院现代化建设中所起的作用越来越重要。深入研究探析生物医学工程学科在医院中的作用、发展及创新，对医院现代化建设和学科自身的发展都有极其重要的现实意义和深远的战略意义。面对目前医院中生物医学工程出现的问题和面临的挑战，变革和创新势在必行。

凡事预则立，不预则废。对医院生物医学工程科的发展和创新必须进行系统科学的分析，进行科学规划，为达到设计总目标，列出的各阶段的分目标并逐步落实。先定奋斗目标具体分析各人的特长实力，合理开发利用人力资源。结合实际加强理论研究和创新工作，形成对医学工程学科发展有指导意义的完整学科系统，进而真正做到科学论证、合理购置、科学使用、严格质控、科学维修、严密计量。本文就医院生物医学工程科如何发展和创新提出了以下几点发展对策。

2.1 转变工作模式，明确工作职责

首先要改变观念、转变工作模式，要将目前以〃采购、维修〃为中心的单一化工作模式向以〃质量保证、安全监管、技术保障〃为中心的多元化工作模式转变；要明确临床医学工程学科在医院中的职责和任务，即除了当前的常规工作，如设备的招标组织、论证、采购、安装、验收、档案管理等外，还应包括以下主要工作：在用设备的质量检查、质量保证和质量评估；医疗设备的安全性能测试、监管和保证；预防性维护、保养和故障维修；医疗设备的医学计量及维修后的计量与性能测试；对医院临床医学工程技术人员的技术培训与考核；开展临床科学研究等。

2.2 改变现有管理体制，使医疗设备效能最大化

医院的发展，是靠先进的科学技术，严格有序的科学管理；创新才是飞跃，是发展的根本。不创新将是死水一潭，所做的工作只是原地打圈圈没有得到提升；创新的科学管理能使有限的资源进行优化组合，合理配置，最终实现更大范围资源的科学合理共享，产生出比以前高出几倍的效率，管理出效率更出效益是众所周知的；各类医疗仪器是一种服务和增值于一体的物质资源，是科技应用于临床医学的成果，是医院现代化水平和技术实力的标志，是现代大医院发展壮大的基础。国内大中型医院都具有少则几千万元多则几亿元的现代化医疗设备，但若没有真正利用现代化科学管理理论进行科学管理，让配置更加科学合理，就不会让它的作用得到更好的发挥。现在对医院的评价仍用旧观念和过时的方法，即把医疗设备的总值作为一个很大的指标，总认为医疗设备的总值越大，管理水平就越高，各类效益就越好，医院就越强，呈现出重购买轻管理的现象，致使部分设备不适合本地区常见病或不适合医院对该学科的需求，而使用率下降或闲置损坏，造成对医疗设备资源的浪费。

管理没有跟上是造成设备浪费的原因；用科学的管理理论进行管理，明白不同的理论适合不同医疗系统的管理，注重理论和实践的结合，更重要的是加强创新观念的开发，和本地区医院及厂商进行适度沟通，利用灵活多变的形式进行开发利用，使医疗设备效能的发挥达到最大化。

2.3 加强人才培养，提高自身素质

生物医学工程人才的培养是本学科发展的关键。因此，在日常的工作中，我们要不断地加强人才队伍的建设，通过各种培训班、业务讲座、出国深造等途径，提高生物医学工程人才队伍的业务技能和外语水平。同时，通过调整人才梯队、整合岗位编制、聘请优秀人才等措施，以保持一支高素质、高水平的生物医学工程人才队伍。

2.4 健全各项制度，提高学科地位

在提高生物医学工程人才队伍自身素养的同时，要形成重视临床医学工程学科的大环境：国家有关部门应尽快建立〃医学工程师法”规范临床医学工程机构的名称，明确界定医学工程人员的职责范围，制定科学的、合理的人员编制，并制定相应的技能培训、考核以及职称晋升、聘任等相关制度；要建立一个良好的激励机制，对生物医学工程师的权利、义务和奖惩做出明确的规定；同时还要关注生物医学工程师的科研成果、技术革新和工作业绩，以稳定生物医学工程队伍，提高和发展我国的生物医学工程学科，促进医学现代化发展。

2.5 开展生物医学工程的临床研究，走医工结合的发展创新之路

这里所说的医工结合之路有两方面的含义，其一，应使生物医学工程技术人员具备较深厚的工程学和医学两方面的基础理论知识，因为生物医学工程学科是连结医学与工程学之间的桥梁，若"两岸〃基础不扎实则桥本身也不会牢靠。其二，在平时的工作上应注重与临床医生的交流和沟通，注重工程和医学这两个学科之间的交叉和渗透。现代医学科学发展到今天，医学与工程学之间的关系就如同舟与水之间的关系一样，没有"工程之水” “医学之舟"将寸步难行，只有二者有机地结合，才能成为一个和谐的整体。

医院中的生物医学工程是一个以设备保障为基础，面向临床提供工程支援服务的专业。工程人员要充分利用传统与现代传媒加强工程信息的交流，既可使工程人员掌握各种现代卫生手段，反过来也可促使医院工程人员为病人及医护人员提供更多更新的工程信息知识。充分发挥医院工程人员的专业特长，加强工程人员在充分沟通临床医疗工作中的作用。

生物医学工程科仅以引进设备为主不足以发挥自身作用，应积极研究开发临床疗效好而市场没有的常规设备，有超前发展的意识，使本科向服务于临床、服务于科研的方向发展，为临床提供治疗、诊断的新手段。以临床使用设备为基础，从设备使用人员入手，询问不合理因素，对其进行创新和改进；也可结合临床开展专科新设备的研究，改善常用设备，启用新技术，进行设备经济效益和社会效益的研究，以治疗和诊断效果为最终目的，与临床合作，在开发研制新设备中会有新发现新进展新突破。

总之，生物医学工程是综合运用现代工程技术研究成果、解决医学上有关问题的一门新兴学科，是工程技术渗透到生命科学领域、深入到医学中的一门边缘交叉学科，已成为医学发展日益强大的推动力。而医学的发展，反过来又促进生物医学工程学科的发展。二者之间已构成了相互依赖、相互促进的依存关系。所以，要取得科研成果，必须以维修为基础，以科研为主导，走理工医全面发展的道路。只有这样，才能促其巩固和发展，才能占有本身应具有的学术地位，才能促进生物医学工程学科的发展和创新。

3.结束语

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为分析目前医院设备管理部门的人员现状，找出存在的问题，提出解决方案，文章通过分析目前国内医院设备管理部门人员现状，结合某院实际，提出改革建议。结果显示，目前医院设备管理的部门发展、学科建设、人员配置以及继续教育并不能得到医院应有的重视，急需改变现状。文章最后得出结论，医院需充分认识设备管理在医院管理中的重要性、完善人才准入制度、加强继续教育管理，同时以医院文化建设助推设备管理的发展，使其更好地为临床医疗工作服务。

关键词：

设备管理；医学工程技术人员；现状；对策

近年来，医疗技术的不断进步，促使各种先进的现代化医疗设备成为医院各类诊疗活动中不可或缺的硬件设施。可以说，临床医学的发展，在很大程度上取决于医疗设备的发展，甚至是决定性作用［1］。医疗设备数量的增加，随之而来的是庞大的设备管理工作，如何指导临床医技人员正确使用医疗设备、如何进行设备的保养维护与故障维修，如何及时做好设备更新与升级，保证设备工作状态良好，助推医疗技术的应用与发展，就成为设备管理部门面临的重点工作，也是现代医院管理中的新课题［2］，而医院从事设备管理的人员在其中则担任了重要的角色。但是，目前大多数医院设备管理部门的发展并不乐观，学科建设以及人员培训并没有得到应有的重视等，导致医院的设备管理工作处于滞后状态，严重影响医院发展。

1设备管理部门与人员现状分析

医院设备管理部门的主体是医学工程技术人员，主要负责全院医用设备的维修、维护、保养以及使用监管工作。医学工程作为一门新兴的学科，发展起步较晚，目前在大多数医院的定位不是很统一，有的定位为医技科室，有的定位为行政职能科室却未能充分发挥管理职能，有的则直接定位为后勤保障部门［3-4］。以某三甲医院为例，该院将全院除药品外的各类医用、民用设备与物资进行统一管理，成立设备、物资管理部门，负责全院设备维修维护、采购以及物资保管、配送等工作。目前该院实行医学装备管理委员会、医学装备管理部门和使用部门三级管理制度，具体工作由设备管理部门牵头，党院办、财务部、医务部、护理部、信息中心、人力资源与发展改革等多部门共同参与。但该委员会较为侧重设备的购置管理，对于设备购入后的使用、保养、维修并未给予充分重视。

1.1设备管理部门在医院的整体地位不高，不受重视一直以来，设备管理部门并没有受到应有的重视，大家普遍认为医院的主体是医疗技术与医护人员，认为医用设备仅是医疗事业的补充［5］，而忽略了其作为医疗技术载体的重要作用，致使设备管理工作处于相对次要的地位，设备部门仅负责简单的定期保养与故障维修，忽略其管理职能。长此以往，设备管理规划、专业人员配置、先进技术培训、医学工程学科建设等得不到充分重视与规划，重医轻工的思想势必会影响设备管理从业人员积极性。

1.2设备管理人员配置不足在医院，设备管理部门属于辅助科室，其业务人员的配置与补充远远不及全院各类设备的购置与更新速度快［6］。据统计，该院目前拥有总价值超过8亿元的医疗设备，仅配置医学工程技术人员13名。这13名工作人员承担了全院临床、医技以及与科研教学相关的全部医用设备维修维护工作，以及全院电脑、打印机、电视、冰箱等民用设备的维修管理工作。其中，有5人分别专项负责计量管理、手麻设备管理、制冷手术净化气体管理以及电视维修，其余8人负责其他日常维修维护工作，并有一人兼任维修配件采购，平均每月记录在案的维修工作量近500台件。人员配置严重不足，工作处于超负荷状态，不利于保证工作质量。

1.3设备管理人员专业素质参差不齐医院对临床医护人员的招聘要求相对较高，而对设备管理类辅助人员的招聘重视不足，招收门槛较低，用人标准相对宽松。例如，该医院设备管理人员中，医学工程专业出身的人员仅1人，其他均为相关专业或电工、机修工转行。学历构成方面，本科及以上学历6人，约占2/5，2人正在攻读工程硕士学位；大专与中专学历5人，约占1/3，其余学历较低。这些技术人员大多没有过硬的专业知识，没有经过正规、系统的专业培训，其业务能力主要是靠日常工作中边干边学，积累经验锻炼出来的。随着医院不断发展，对设备管理的要求也在不断提高，设备管理较以往有了很大变化，不再仅仅满足于设备维修维护，要在全院设备统筹管理上下工夫，保障设备安全、有效运行，降低故障率，提高经济效益与社会效益。目前该院现有的设备管理人员仅限于掌握一定的实践知识，能基本做好设备维修维护工作，缺少跟踪先进医学工程技术的潜能，发展后劲不足，暂时难以具备全院设备统筹管理意识与能力。

1.4工程技术人员继续教育机制欠缺目前，多数医院人力资源部门工作仅限于工作福利、考勤管理、职称晋升、人事调整等，而非员工智力资源的培养与开发，在为医院提供优质人力资源产品与服务方面缺乏作为［7］。继续教育管理部门多重视医院医、护人员继续教育培训，对于设备管理等辅助学科基本不在规划范围。加之设备管理部门人员少、任务重，医学工程技术人员不能得到很好的进修、学习机会，其技术更新速度远不及医用设备技术更新和医院引进先进设备的速度，人员学习培训的投入与设备更新升级的投入严重不成比例。工程技术人员无法独自完成大型设备的维修维护工作，而需借助厂家工程师，从而增加了维修成本，也阻碍了技术人员的进步与发展。

2对策与建议

2.1医院加强对设备管理部门的重视程度医院要对设备管理部门给予充分重视，真正认识到设备管理人员在现代医院管理中所能发挥的重要作用。现今随着科学技术的发展，各类医用设备在临床诊疗、护理以及科研上的使用价值越来越高。要充分发挥医用设备的作用，医院应重视设备管理从业人员的进步与发展，从人员招聘到继续教育，从学科建设到科研投入，从工资待遇到职称晋升等，缩小与临床医护人员的差距，重点加强人才培养，防止人才流失，提高管理水平［8］。

2.2完善人才准入制度，严把入口关针对设备管理部门的人员招聘，应严格制定用人标准与招聘计划，限定专业背景，尽量避免从临床或者后勤部门吸纳人员，加大引进医学工程与设备管理专业人才的力度。同时，对于新招聘人员实行试用管理，在试用期间对基础知识、动手能力以及学习能力等方面把关，并于试用期满后进行考核，征求科室领导及带教老师的意见，确定留用与否。这样就在一定程度上提高了设备管理队伍的基础水平，为日后更好地从事设备维修、维护与管理工作奠定基础。

2.3加强继续教育与学习培训，提高专业素质与管理水平现代医用设备是集电子技术、计算机技术、核物理技术、光学技术、超声技术等一系列高精尖技术的综合体现［9-10］。据报道，现代高新科技在医用设备上的应用仅次于航天技术，医用设备的更新换代速度也越来越快，面对现代化医用设备的精密与复杂，对技术人员知识范围的要求越来越广。现今从事设备维修维护工作，应具备的技能除了熟练掌握焊接技术、各种基本元器件的性能与测试方法、测试设备的使用、设备的基本拆装、阅读原理图、维修安全知识等技术能力外，还应掌握英文阅读翻译能力、计算机操作能力以及事件的记录、分析和总结的能力［11-12］。为紧跟高精尖医用设备的发展步伐，更好地从事维修维护工作，医院应拓宽学习渠道，为工程技术人员提供各种学习、进修和参加专业技术培训的机会，不断提升技术水平与工作能力，最大限度地提高设备维修质量与速度，保证医疗工作有序进行。此外，设备管理人员在做好日常维修维护工作的同时，还应学会事事总结并加以提炼、撰写论文，并多与临床科室沟通，及时发现并解决设备管理中存在的问题［13-14］。这个过程，既促进了医院设备管理的进步，也使个人能力得到提升。

2.4加强医院文化建设，促进设备管理提升现在，越来越多的医院将文化建设融入医院的各项工作当中，实现由经验管理到科学管理，再到文化管理的转变。医院文化=价值观念+行为规范［15］。一群人如果具有共同的理想、共同的未来、共同思考问题的途径和共同解决问题的原则、指导思想与方法，那么所有这些共同点加起来就是文化的核心——价值观。医院文化也是一种管理，可以借助文化的建设促进设备管理的提高，着眼于优化设备管理人员的价值观念、思维意识、行为习惯等。同时，将文化建设与设备管理相关制度、职责，以及日常工作过程、内容有机结合起来，相互渗透，充分发挥医院文化的正功能，指导设备管理健康发展，更好的地为临床医疗工作服务，提高医院的竞争力。

3结语

综上所述，必须清楚地认识到，当前医院医疗设备管理发展的瓶颈在于人员的管理，就当前的形势看，主要应从学科建设、人才准入和学习培训3方面进行改进，这需要医院管理层面政策支持和医疗设备管理人员自身不断地学习、更新知识、提高业务素质［16］。通过人员队伍的建设，使医院医疗设备保养和维修状况得到很大改善，以保障医院正常有序的运行，更好地促进临床医学的迅速发展。

参考文献

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关键词：实验教学；激光应用；光学信息技术；开放式教学

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）12-0136-02

一、引言

实验是学生从实践中学习的重要手段，如何在有限的时间内让学生学到更多的知识，掌握更新的技能是实验教学必须考虑的问题[1]。光电信息类各专业的学生必须具备较强的工程实践能力和研究创新能力，才能适应时展需求[2]。传统的以课堂为中心，学生围着教师转的教学方法已经不再适应新形势的需要，如何转变传统人才培养模式，是摆在实验教学工作者面前的问题，这就要求我们不断地开发新的实验，积极探索提高实验教学效果的方法和途径，使学生的实践能力得到更大的提高。在光学工程专业的实验教学中，加强实验教学改革，创新实验教学模式，设立开放探索性实验教学平台，以学生独立操作为主，教师辅导为辅，自主地进行实验设计与探索，这样的实验教学模式可以让学生感到自己是在真正地做实验，而不是年复一年地重复别人的实验[3]。

在激光与光学信息技术应用实践教学体系建设的过程中，我们在基础光学实验中增加了现代光学的内容，注重了定性观察、定量研究和结果思考。设计型、科研型和创新型实验的引入，可以让学生自己设计、独立操作和分析结果，允许实验失败，不以实验结果论成绩，这种实验教学模式力图激发学生兴趣，使过去被视为既伤眼睛又枯燥乏味的光学实验，变成了兴趣盎然、富有挑战性的课程。同时，我们加入了开放式实验教学的元素，学生的主动性被充分调动起来，激发了其潜在好奇心和求知欲，从而培养学生的科学精神、创新思维以及自主分析问题、解决问题的能力，为今后走向就业岗位和自主创业打下良好的基础[4]。

二、激光与光学信息技术应用实践教学体系的建立

激光与光学信息技术实验中心是一个不断发展与进步的实验教学基地，伴随着精品课程的建设，我们更新教学手段，注重启发式教学，通过网络答疑等形式，加强师生间的互动交流，并将最新的科研工作和教学相结合，建立了新的教学评价体系，将理论考核、实验动手能力和科研创新能力结合起来，综合考虑评价学生的成绩。同时，我们注重配套实验室的建设，重点加强科研型和创新性实验的设置与建立，将最新的光电产品引入实验教学，结合学术导师的课题内容，搭建起综合性创新型实验平台，以便于学生了解光学产业前沿及创新思维的培养。同时，我们探究并实现了开放式实验教学模式，实现了实验室资源共享，培养了同学之间的团队合作意识。

1.严格化实验室教学和管理制度。激光与光学信息技术实验中心是一个系统性强的实验教学基地，其内容全面，体系合理，结构科学。激光应用光学实验室中，光学仪器的造价比较高、精密度高，在日常实验教学中，要求实验仪器保存和维护状况良好。在实验操作过程中，实验环境和客观人为等因素都可能影响实验结果，所以，加强实验设备的管理与维护，建立完善的实验规章制度是非常必要的。我们要求每位同学必须穿鞋套进入实验室，实验全程注意卫生，实验室内不能随意搬动仪器设备。在做实验之前，必须首先熟悉光学元件和仪器设备的使用规则和维护措施，预习好实验内容，做好实验的准备，实验前实验教师会针对实验内容做随机提问和简短答辩，实验操作期间不得随意进出实验室，如果恶意损坏仪器应照价赔偿，等等。

2.实验体系的分层次教学。根据理论教学内容及专业培养目标，实验课程中各个实验项目的具体实现形式可以采用验证型、操作型、演示型、设计型中的一种或多种。为了保证实验课程的教学质量，该实验课程实行小班上课，以组为单位，每组使用一套实验系统，每组人数和小班人数根据具体的实验内容和学时长短确定。实验课程在设计时，采用分层次教学的思想。整个教学内容包括两大类：一是基础实验环节，二是实验提高环节。基础实验环节是根据培养目标，对所有学生实施的基本实验教学内容，以配合理论教学顺利进行。实验提高环节是针对能够轻松完成基础实验环节，又有进一步提高愿望的部分学生实施的实验教学内容，以实现培养优秀工程技术人员及研究型人才的目标。根据学生的个性和发展需求，按研究型、应用型、特长型三类模式培养，对不同类型学生按照不同的培养方法，培养不同的能力，鼓励个性化发展。加强具有探索性原理实验环节的建设，夯实专业理论基础。光电信息类课程理论性比较强，内容比较抽象，学生理解有一定的难度。为此，国内许多高校往往会有针对性地开设一些原理性课程实验，但是这类实验多为验证性的演示实验，教学效果并不理想。针对这一现状，激光应用实验室准备系统性地开设一些具有探索性原理的科研型实验环节，切实保证本科教学效果。这在国内同类专业院校实验室建设中是一次新的大胆尝试。实验课是使学生加深理解课程内容、提高实践能力的重要环节。在实验教学中，我们突破传统的实验课模式，设置了大型综合性设计型实验，对于综合性设计实验，教师只提出方向，不规定具体的实验题目，由学生自己创意、制订方案，论证其可行性，然后由教师审核。审核通过后学生自行搭建光路，编制软件，调试实验。在实验报告中，要求阐明题目的意义、方案的可行性以及调试的结果，最后谈自己的感想，需要改进的方面及措施。这些创新型实验调动了学生的学习积极性，发挥了学生的想象力，培养了学生的创新意识和能力。

3.实验考核评价体系。在实验教学中，确立公平、公正的实验考核评价体系也是对学生成绩公平性的体现。我们尝试着把实验成绩划分为三部分：实验预习成绩、实验操作成绩和实验结果报告成绩。其中，实验预习成绩主要来自于学生的预习实验报告以及实验开始之前的随机提问抽查；实验操作成绩的评定主要依据学生在实验过程中的具体表现，包括对实验仪器的熟悉程度、对实验过程和实验现象的了解和理解情况以及实验过程中排除操作故障的能力，并对学生的表现进行记录作为考核的依据，在学生离开实验室之前，检查每组学生的实验数据是否完整合理；实验报告成绩依赖于学生的实验报告是否完整、准确，误差分析是否合理，实验现象分析是否正确，实验误差是否在允许范围之内以及误差的处理和分析情况来评定。

4.关于开放式实验教学的探索和实践。开放式实验教学是一个系统工程，是从封闭的教学模式中走出来，为学生提供一个能够充分发挥自主性、创造性的学习环境，提供更为丰富的、可以留给学生更大思考空间的教学模式[4]。同时，开放实验室可以实现实验设备的共享，相关领域知识的渗透，加强同学之间的合作、交流、讨论与提高。开放实验项目向本专业或相关专业的学生公布，主要面向本科优等生和低年级研究生，学生对感兴趣的项目提出申请，由指导教师及相关实验教师共同做好录取工作，学生的实验项目确定后，制订出实验方案，再将方案提交给指导教师和实验技术人员，共同商定实验日程。在学生进入实验室时，先由实验技术人员对学生培训，培训内容包括实验室规章制度、实验室仪器设备使用、低值耗材使用及日常排列要求等。在培训过程中尽量细节化，这样做即让学生对实验室布局和仪器设备有了更深的了解，也能最大限度的提高仪器设备的使用安全性，保证实验的顺利进行。当学生在实验中遇到各种困难、障碍时，可以自由讨论，也可以和教师一起研究和讨论，共同寻求解决问题的方法，这样能对培养学生的创新思维起到重要的作用，为今后从事科学研究与开发奠定基础，同时也完善了实验教材中实验项目的知识结构，丰富了实验教学内容，适应新时代人才培养的要求[5，6]，实现师生互动、教学相长，对实验教学工作者的业务能力也提出了更高的要求。

三、结语

在传统光电实验中增加现代内容，注重定性的观察与定量分析，理解实验过程，探究实验结果，加入开放性实验教学元素，让学生自己设计和研究，提高实验兴趣和挑战性，这样的教学改革受到学生的普遍欢迎，并在日常教学实践中起到良好效果。综合性实验教学体系使学生的视野开阔了，实验技能提高了，不仅培养了他们对光学探究的能力，并且在一定程度上提高了学生的创新思维能力、实践能力和科研能力。在不断的探索过程中，激光与光学信息技术应用实践教学体系已经基本建立，基础型、设计型、科研型和创新型元素相结合，能够合理安排实验资源，同时也实现了因材施教。在不断的建设、总结和教学实践过程中，我们认真思考，勇于开拓，也体会到实验教学改革是多方面的，也是系统性的。我们将在不断探索、研究的基础上，继续更新与完善。

参考文献：

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关键词：工程物理；专业特色；就业状况

许多人容易混淆物理与工程物理，这里简单阐述，工程物理着重于工程应用，而物理系中的物理偏向于理论研究，二者既有联系，又有区别。相对而言物理系中的物理的理论性较强，一般有严谨的理论推导，学起来难度更大些，学生毕业后更适合搞理论研究，所以本科毕业后多数选择考研深造。工程物理一般讲究实用，学以致用，通常理论上不苛求透彻、严谨，重在实用，因此本科毕业后更能容易找到合适的、实践性的工作。例如：工程力学的侧重点在于工程建筑的受力而不是传统力学上的各种受力情况的笼统的研究，如果学生想要学习纯正的力学的话，可以考虑学习教育类的物理专业，现在工程力学和电机工程之类的专业多，是由于学校考虑到了就业的问题。

一、工程物理专业

工程物理是物理、工程和数学三种学科结合的学科，主要培养有坚实而宽广的工程热物理的系统基础理论知识，熟知并能熟练运用相关学科的基础理论和新技术开展本学科的科研与应用开发工作，深入了解学科的进展、动向和最新发展前沿的高级工程技术人才。基础物理与要解决的问题及工程技巧相结合，使工程物理有广泛的应用。这门交叉学科是为技术领域内继续发明而设置，和传统的工程学科不同，工程物理不需限定在一个科学或物理的分支，是指某一专门化的科学，如光学、量子物理、材料科学、应用物理学、纳米技术、微型品制造、力学工程、电工程、生物物理、控制理论、空气动力学、能量、固态物理等在应用物理方面提供较彻底的基础训练。它通过加强对数学、科学、统计和工程原理的应用，使解决工程问题更优化和具创造性的学科。这学科侧重研究和发展，设计和分析，具交叉功能，是理论科学和实际工程间的一座桥梁。在许多国家中获得工程物理或工程科学学位是科学学位，许多语言的“工程物理”直接翻成英文的“技术物理”。

工程物理学科是研究能量以热和功，以及其他相关的形式在转化、传递和利用过程中的基本规律及其应用的一门应用基础科学，几乎与所有产业部门及科技领域都密切相关，在人类社会进步和国民经济的发展中起着重要作用。此专业的主要课程有热力学专论、传热学专论、工程流体力学专论、现代实验技术、现代数学方法概论、非线性动力系y、非定常及不稳定两相流动、高效换热器、计算传热学进展及其应用等。其课程设置面向新技术并具有工偏理的特色，其中有北京市和清华大学精品课。整个学习期间保持外语和计算机方面课程的连续性和不断上层次，并通过众多实践环节培养学生将理论知识用于工程技术的能力，为学生今后的发展打下坚实的基础。在许多大学，工程科学可包括从学士到博士课程的内容。数学、物理、化学和生物是全部课程的基础。选课包括流体动力学、量子物理、等离子物理、相对论、固体力学、运作研究、信息技术和工程、动力学系统、生物工程、计算工程、工程数学和统计力学、材料科学、电磁学、纳米科学、能量和光学等等。

工程物理专业培养近代物理电子学、辐射技术、加速器技术、核能工程、安全技术、粒子物理与核物理等方面的人才。此专业的学生毕业后基本应具有坚实而宽广的工程热物理的系统基础理论知识，熟知并能熟练运用相关学科的基础理论和新技术开展本学科的科研与应用开发工作，深入了解学科的进展、动向和最新发展前沿。此外，还应该拥有严谨求实的科学态度和作风，具有独立从事科学研究的能力，并在本学科领域某一方面的理论或实践上取得创造性研究成果。至少掌握一门外国语，能熟练地阅读本专业的外文资料，具有一定的写作能力和进行国际学术交流的能力。

二、工程物理专业就业方向及就业前景

由于现今此专业市场需要量很少，但是就业率很高，就业前景也不错，毕业生一直深受各行业的雇主欢迎，工程物理专业学生毕业后可从事电子、电机、品质控制、市场推广、程序编写及教育等行业工作。毕业生亦可进一步在科学或工程学等范畴深造，获取更高的学位。工程物理专业学生从事的岗位为：销售工程师、研发工程师、光学工程师、工艺工程师、软件工程师、数据库工程师 管理员、数据库工程师、高级软件工程师、硬件工程师、销售储备干部、技术工程师、算法工程师等。

工程物理专业在专业学科中属于工学类中的能源动力类，其中能源动力类共10个专业，工程物理专业在能源动力类专业中排名第1，在整个工学大类中排名第28位。截止到 2013年12月24日，322514位工程物理专业毕业生的平均薪资为5005元，其中应届毕业生工资3573元，0-2年工资4253元，10年以上工资1000元，3-5年工资5338元，6-7年工资6816元，8-10年工资7686元。工程物理专业就业岗位最多的地区是北京。薪酬最高的地区是盐城。据统计，工程物理专业就业前景最好的地区有：北京、上海、深圳、广州、杭州、苏州、武汉、南京、厦门、成都等，平均薪酬在7000元左右。

近几年工程物理专业本科毕业生中，约有60%的学生直接免试攻读研究生，约有10%～15%的学生选择出国留学深造，其他的毕业生选择就业。工物系毕业生就业及深造单位分布广泛，例如：包含中国核工业集团公司、中国广东核电集团、国家核电技术公司、中国航天科技集团公司、中国舰船研究设计中心等在内的著名大型企业；又如：国家环保部、国家工信部、国家发展和改革委员会、国家环保部、国家开发投资公司等政府机关；再如：中国工程物理研究院、中国科学院、电信科学技术研究院、中国石油集团钻井工程技术研究院等科研院所；此外，还包含了中国农业银行、中国人民银行、上海浦东发展银行等在内的金融领域。

三、结语

总的来说，工程物理的特色是“工程”和“物理”密切结合，培养既有坚实的数理基础，又经过较强的工程设计、实验能力训练，且具有基本的人文社会科学及经济、管理知识，善于把所学知识运用于工程实际，能在核科学技术和核工程领域，以及其他与近代物理技术、电子技术、计算机技术密切相关的领域从事研究、设计、开发、生产、管理、教学的高层次、高素质的创造性人才，就业前景十分广阔。

参考文献：

[1]周丽霞等. 应用物理学专业建设的探索与实践[J]. 高等理科教育，2011，（01）：78-81.

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关键词：灯罩零件曲面测量 曲面重构 GeomagicStudio软件

逆向工程（Reverse Engineering），又称反求工程，与传统的产品设计制造——从概念设计到图样设计，再制造出产品，称之为正向工程（或顺向工程）相反，它起源于精密测量，是将已有实物模型或产品模型转化为工程设计的CAD模型，特别适合于复杂的三维曲面的测量与重构。可在此基础上对已有实物或者产品进行分析、改造、再设计[1]，是在已有设计基础上的再设计，是集测量技术、计算机软硬件技术、现代产品设计与制造技术的综合应用技术。

1 曲面的测量

逆向工程技术要从现有实体模型进行再模仿和改进设计，首先必须对于现有实体模型或者油泥模型进行测量，因此曲面数据的采集是逆向工程的最重要的步骤和工作内容。只有曲面的三维点云数据通过各种数据采集设备采集测量到后，才能根据点云数据进行曲面的重构和三D模型的再创建[2]。

1.1 曲面数据采集方法及其特点

曲面数据的采集方法大致可分为两大类，一种是接触式测量，另一种是非接触式测量，这是按照被测量工件与测量设备仪器在具体测量过程中是否相接触来进行的一种基本分类方法，此外根据测量原理等的不同，在基本分类基础上还可细分出一些不同的曲面数据采集测量方法。

曲面测量时，测量数据的准确性、方便性、快捷性是衡量比较测量方法的优劣的主要指标。如果需要高精度的数据采集，接触式测量是最佳的选择，不但接触精度高抗干扰性好，操作也简便，总体的测量成本不高；但是接触式测量由于存在工件与测量设备之间的接触产生的接触压力，使得对于某些质地柔软的零件必然产生较大的测量误差，且测头半径三维补偿问题仍然存在。而在非接触式测量中，因为测量设备与实测工件间，测头与工件间是处于少接触或者完全正确不接触，仅仅通过中间介质如：激光，声波，电磁场等来传递信息，几乎不存在接触力的问题，同时也没有测头半径三维补偿问题，因而特别适合于采集那些质地柔软或弹塑性材料制成的零件的相关数据。

1.2 光为介质的非接触式数据采集方法

光为介质的非接触式数据采集方法通常具有数据采集速度快、精度高，排除了由测量摩擦力和接触压力造成的测量误差，避免了接触式测头与被测表面由于曲率干涉产生的伪点；能得的密集的数据点云，最大限度地反映被测表面的真实形状，因而光学原理的方法来采集数据的方法在当今逆向工程中获得了大量的应用。

1.3 天远三维光学扫描设备的构成及数据采集

天远三维光学扫描仪是北京天远三维科技有限公司与清华大学联合开发的、具有自主知识产权的非接触光学三维扫描仪，基于结构光法原理进行数据的采集。

1.3.1 系统关键操作

摄像机定标。摄像机定标是得到三维世界中物体点的三维坐标与其图像上对应点的函数关系的过程。摄像机定标的精度是决定系统扫描精度的重要因素。

通过改变标定块位置与角度或者是摄像机上下的位置与角度，将标定块光点拍摄六次，点位置定标完成之后把定标块翻到背面拍摄三次进行平面位置定标，从而建立起默认的空间座标系。

标志点设定与拼接。标志点拼接扫描是利用两次拍摄之间的公共标志点信息来对实现两次拍摄的数据的拼接。使用标志点前，要对待测物体进行分析，在需要、合适的位置上贴上标志点，通过多次的扫描及拼接得到需要的数据。标志点贴法有如下注意事项：

标志点只能贴在物体平面部分上，如果贴在不是平面部分，会产生较大的误差。

每两次扫描的公共标志点个数要不少于4个，如果公共标志点个数少于4个，那么系统会提示拼接错误。

1.3.2 灯罩零件点云数据的测量

灯罩工件是一个完全均匀的薄臂曲面工件，因而只需要实测出灯罩工件三维曲面的外部数据点云，在曲面重构软件上重构外部曲面后，抽壳加厚就可以形成工件的三D实体模型，从而简化了测量过程。以下是利用天远三维测量系统完成并输出的灯罩ASC点云文件格式-灯罩的点云数据图。

2 曲面的重构

2.1 曲面重构方案的分类

按照最终生成曲面的类型来划分，目前应用最为广泛的曲面重构方案主要可分为二类，这二种方案重构曲面的质量、流程操作的方便性、适应的实体模型的范围都有所不同。

四边形B-Spline或NURBS曲面为基础的曲面构造方案。这类曲面较为适合通常的工业制成品如：汽车、飞机、轮船等对曲面品质要求高的场合，数据的拟合对于点云数据要求较高，要求单向有序。曲面类型通常为Bezier、B-Spline、NURBS曲面，这三种曲面可以统一由NURBS曲面来表示，NURBS曲面可以通过控制点和权值方便灵活地控制修改曲面形状，达到再设计的目标。

三角Bezier曲面为基础的曲面构造方案。此种方法最适合表现无规则曲率变化大、曲面变化密集的复杂型面的物体，特别是表面复杂的工业品、艺术品、玩具等对象，它的理论基础是三角Bezier曲面，特点是构造灵活，适应性好。

2.2 快速曲面重构造型方式

快速曲面造型方式顺应了当前的CAD造型系统与快速原型多边形表示的需要，简单直观，适于快速和实时显示领域，已经成为目前曲面造型的一种主流。缺点是存在计算量大，对于计算机的硬件设置要求高，所产生的拓扑结构未考虑有实体的曲面拓扑关系，使得两种拓扑结构不相一致。曲面对于点云的快速适配要使用高阶的NURBS曲面，面片间难以实现曲率连续。

通过对点云数据的网格化处理，建立多边形化表面，是实现快速曲面造型的方式。其具体有以下几个步骤：首先从处理好的数据点云中封装好三角网格，再对多边形的三角网格曲面进行一系列编辑处理、分片，得到一系列有四条边界的子网格曲面；后对四条边界的子网格曲面逐一参数化；最后用NURBS曲面片来拟合每片子网格曲面，得到保持了一定连续性的曲面。

2.3 GeomagicStudio软件与曲面重建的流程

由美国雨滴公司出品的GeomagicStudio逆向系统是当今最流行的逆向工程专用软件之一，从扫描所得的点云数据创建出完美的多边形网格并转换为NURBS曲面可轻易实现。它能快速地整理点云数据并进行封装从而产生多边形网格，并能够方便地处理这些网格达到要求来构建任何复杂模型的曲面。

用许多细小的空间三角片来逼近还原实体模型是GeomagicStudio软件进行逆向设计的基本原理。在建模策略上，GeomagicStudio采用的是用NURBS曲面片拟合直接创建面模型的策略，其具体的曲面重建流程可划分为点云处理-多边形处理-曲面造型三个前后紧密联系的阶段来进行[3]。

2.4 GeomagicStudio灯罩曲面重构实例

对来自于天远三维数据测量系统获得的灯罩点云数据信息，进行点云数据的降噪、等距采样等处理，将灯罩点云数据处理成整齐、有序，达到可提高处理效率的高质量的点云数据，最后封装三角网格数据。

灯罩的多边形处理阶段必须对于已经封装好的点云处理数据进行删除特征、砂纸打磨松驰、填充孔等方法对于表面数据进行光顺与优化处理，以便获得光顺的、完整的三角片网格，提高后续的曲面重构质量。

在多边形处理阶段获得灯罩光顺完整的多边形曲面后，在曲面重构造型阶段，完成探测轮廓边界线并编辑，根据曲率的变化情况探测曲率线并编辑，构造曲面片并编辑，定义面板达到均匀化曲面片，建构栅格并编辑，最终拟合出NURBS灯罩曲面。

参考文献：

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[2]黄诚驹等.逆向工程项目式实训教程[M].北京：电子工业出版社，2004.

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关键词：逆向工程；车门；数字化处理；UG软件；三维重建

1前言

传统的产品设计是从概念设计到产生工程图纸，通过工程图纸指导加工制造出产品，它是一个正向或顺向的设计过程。而逆向工程是相对于传统的产品设计流程提出的，它是先有实物模型（产品原型或油泥模型），通过相关的数字化技术采集到实物表面的点云数据，经过相关逆向软件处理后导入三维几何造型软件建立CAD数字模型，然后根据CAD模型仿造出相同的实物产品或在原有设计基础上制作出功能相近，但又不完全一样的新产品。随着计算机技术在制造领域的广泛应用，逆向工程技术在航天、汽车、电子产品、工艺品行业及医学等方面得到了较大程度的应用，特别适合具有复杂形状的零部件产品设计，它在提高产品设计的精度、修复还原损坏或磨损零件、检测产品、缩短新产品设计周期、加快产品的更新换代速度及减少企业设计开发新产品的成本等方面起到了举足轻重的作用。逆向工程技术被企业接受已有近十年左右的时间，历史虽短，但是它具有广阔的应用前景和抢占市场先机的优势，特别是对提高企业产品竞争力方面具有巨大的推动作用，已经引起了国内外众多企业的关注和应用。在产品开发过程中，逆向工程技术常被企业认为是消化、吸收先进技术的重要方法之一，是企业推进自身快速发展的一条捷径，更是企业实现新产品快速开发并迅速推向市场的一种技术手段。本文以某企业项目中的车门零件开发为例，通过对其产品原型进行数据采集、预处理、CAD模型重建及优化设计，详细分析了逆向工程在产品设计中的应用。

2数据采集与预处理

2.1数据采集

在逆向工程技术设计时，需要从样件中提取三维数据信息。样件表面的空间数据采集是逆向工程中的重要阶段，它是用一定的设备对样件进行测量来获取物体的空间表面数据，目前常用的采集方法主要分为接触式测量和非接触式测量两种。其中，接触式测量常用的设备有三坐标测量机和机械手等，主要依靠测头与模型表面相接触进行扫描获取零件的表面数据，其测量精度高、成本低，缺点是测量速度慢，接触扫描过程中因摩擦力和弹性变形的存在易引起模型产生变形从而导致测量误差，对细微部分的测量也受到限制，因此适合扫描材质为硬质且形状较为简单、容易定位的物体。非接触式测量方法有激光扫描、照片扫描和断层扫描，其中激光测量速度快、精度高，不会产生由测量摩擦力和接触压力造成的测量误差，获得的点云信息量大，精度高，能最大限度地反映被测表面的真实形状，适用于各种软硬材料的各种复杂曲面模型的三维高速测量。本文采用GOM公司生产的ATOS光学扫描仪来进行扫描，该系统采用的是结构光投影测量法，它被认为是目前三维形状测量中最好的方法之一。它拥有扫描速度较快，对于大曲面的扫描精度较高。由于测量设备有一定的测量范围限制，数据采集过程中不可能通过一次定位获取待测模型所有表面的数据点信息，必须经过仔细分析选择尽可能少的装夹次数进行装夹，分块测量。由于扫描是采用光学原理，为了反光，扫描前在可在模型表面均匀喷涂一层显影剂，并在平缓的样件表上上粘贴上参考点。参考点的布置应保证被测物转到任意角度后系统在此位置上能找到多于4个以上的参照点，保证测量系统在任意位置随机扫描时各次所扫得的数据能重合成一整体，保证测量坐标系的准确定位及分部分扫描的合并数据能构成整个样件的数值模型。对于大件物体，结合GOM公司的TRITOP照相技术，能够轻易扫描完整的零件表面。

2.2数据预处理

Imageware和Geomagic是著名的专用逆向工程软件，其中Imageware软件具有强大的点云处理和NURBS曲面重构功能，被广泛应用于汽车、航空和消费家电等领域，Geomagic软件具有NURBS曲面重构功能，人工参与较少，主要应用于玩具和工艺品等领域。根据软件的特点，本文选择Imageware软件对点云数据进行处理，具体步骤如下：（1）首先导入由扫描仪处理后的数据。合并点云，删除多余点云，删除零件体外的杂点。（2)本次扫描是车门内外板一起进行扫描，所以需要对点云进行分割。其中内板、外板的点云需分开单独进行存放，方便后续的模型重构。（3）由于整个扫描数据是由一张张图像拼接而成，且在扫描过程中不可避免受到振动、镜面反射或零件粗糙的表面等因素的影响，测量中会产生数据噪声，噪声不仅会增加曲率或法矢的估算误差，影响数据分块，而且还会破坏曲面模型的光顺性，需对点云进行数据除噪。（4）降噪后的点云有可能存在大量的冗余数据，过密的点云不但存在计算工作量大，而且可能影响其光顺性。因此，在曲面造型前需要按一定要求进行数据采样，减少测量点的数量，以便后续建模的需要。

3实体造型重构和检查

3.1实体造型重构

实体造型重构是逆向工程的最关键、最复杂的环节，因为后续的产品加工制造、快速成型与虚拟仿真都需要CAD模型的支持。实体造型重构不仅需要设计师能熟练应用软件，还要尽可能地了解到原有产品的设计思想，分析模型的类型、品质与建模思路。好的逆向设计，需要对产品有足够的理解，需要了解零件及零件特征的使用功能、判断零件是否存在变形等多方面因素。比如，零件在焊接成总成后，原来是平面的地方会变形为曲面，因此就需要多方面评估此处是按照曲面构建还是按照平面构建。这样做出的逆向模型，才能符合原设计者的设计意图。在逆向设计时，首先了解其曲面是自由或初等解析曲面（如平面、圆柱面或圆锥面等），对自由曲面考虑具有方便调整曲线和曲面的模块，对初等解析曲面件则考虑直接利用旋转、拉伸、扫描、混合等简单的建模命令完成。其次了解样件曲面是A级曲面（如汽车、摩托车的车身外表件）、B级曲面（不重要的表面，比如汽车的内饰件表面）或其他要求更低的曲面，对于A级曲面考虑对曲面调整的同时动态更新检测结果。最后结合样件的特点选择合理的建模方法，必要时再进行改进实现创新设计，工作中尽可能地做到提高建模的质量与效率。常用的实体建模软件有Pro/E、UG、CATIA等，本案例主要采用UG软件创建三维实体造型。打开UG软件，选择“导入”——“STL”，将之前处理好的STL文件导入UG软件，使用软件中的“建模”模块进行逆向设计，可以方便而快速地创建曲面和特征。首先重构特征线并调整其光顺度，通过“扫掠”和“网格曲面”构建出产品的大体外观轮廓，其次构建细部特征，比如窗框等，最后进行适当的倒圆、裁剪，并将曲面进行加厚和实体化，得到车门零件的实体造型.

3.2模型检查

车门的造型曲面是由点云数据经过曲线提取、曲面构建、特征构建等逐步完成的，在各步骤中不可避免的会产生一些误差。所以利用点云分析功能，将最终逆向而得的产品表面与点云数据进行比较是很有必要的。通过云图将偏差显示出来，可直观地看到三维模型与点云之间的差别，如图5所示，最后由设计师根据设计经验并结合产品的特性，针对误差较大的区域进行分析，决定是否有必要进行修正和优化。

4结语

本文通过ATOS扫描仪对车门零件进行数据采集，利用Im-ageware软件对所获取的表面点云数据进行降噪和压缩处理，并利用UG软件强大的曲面造型和特征设计功能完成实体建模，整个设计过程需要多种设备和多种软件配合完成，软件集成化程度低，需要大量的人机交互工作，专业性很强，因此提高软件的智能化水平是今后逆向工程的一个发展趋势。其次，逆向工程技术与设计师的经验与水平有着密切的关系，但由于其蕴含着对已有科学、技术的继承和应用的借鉴，所设计的产品具有起点高、周期短、成效快、成本低等的优势。因此，在市场经济竞争机制日益激烈的未来，逆向工程将在制造业中必将得到更广泛的应用。

作者:林胜梁 金玲 朱向丽 张方磊 单位:广西机电职业技术学院 柳州五菱汽车工业有限公司

参考文献:

[1]王宵.逆向工程技术及其应用[M].北京:化学工业出版社,2004.

[2]UGS.ImagewareComponentsHelp[K].美国:UGS,2004.