量仪 当代量仪行业现状和发展趋势

如今，信息技术已经成为推动科学技术和国民经济快速发展的关键因素。如何利用先进的信息技术升级改造中国传统制造业，实现生产力跨越式发展的战略性结构调整，是装备制造业面临的紧迫任务。著名科学家钱学森曾指出:“信息技术包括测量技术、计算机技术和通信技术。测量技术是关键和基础。”采用先进的信息数字化测量技术和产品，快速提高装备制造业水平是一个重要的发展方向。近年来，国内外许多著名的量具和量具制造商在CIMT展览会上展示了他们的一些科研成果。现代测量技术的发展趋势以及面向市场和用户、服务加工制造现场、集成测量和加工制造过程的新趋势值得我们高度关注和密切关注。

国内外测量仪器和测量工具展览会的发展趋势

1.数字测量技术:数字测量技术是数字制造技术中重要且不可缺少的组成部分；随着数字化测量仪器和数字化测量工具的不断丰富和发展，它适合并满足了生产现场日益增长的使用要求。

(1)各种数显量具——防水数显卡尺:日本三丰、瑞士TESA、中国深圳UMP开发的防水数显卡尺，防水等级达到IP65；各种数字千分表、百分表、数字内径表等。，具有测量数据的统计处理和打印输出功能。

(2)数控齿轮测量中心——德国克林贝格公司和M & amp；；m和Mahr的齿轮测量中心，其仪器测量不确定度可达2微米，可检测各种齿轮零件和各种齿轮工具；哈尔滨和京达在国内开发的齿轮测量中心在精度和测量速度上已经接近或达到国外水平，但仪器的精度维护和稳定性，尤其是软件测量功能，还有待进一步提高。

(3)CCD数字对刀仪——来自——佐勒、科奇等公司的CCD数字对刀仪系列产品的测量过程全自动化，具有刀具管理数据库，可与多台数控机床通讯，自动实现机床加工位置参数信息的闭环反馈。

(4) CMM-CMM是数字化测量仪器的经典产品。国内市场主要供应商有黑克斯康青(原名B&；；s前哨)、蔡司、马赫、LK、新天光电、Xi安得、303、上梁等企业。中国很早就开始了坐标测量机的研究和生产，中国第一台坐标测量机诞生在贵阳新田。三坐标测量技术在采用工程陶瓷、磁密封新材料和新结构方面取得了很大进展。多个探头的集成扩展了仪器的测量功能；多功能、高精度、多坐标综合测量仪打破了传统测量仪器的模式；工件各种几何参数的检测可以由一台仪器完成，提高了测量精度和效率。

2.测量技术与制造系统集成将现代测量技术和仪器集成到先进制造系统中，从而构建完整的先进闭环制造系统，为“零浪费”制造奠定基础。

(1)圆柱齿轮/锥齿轮闭环制造系统——格里森公司和克林格贝尔公司，采用先进的齿轮测量中心和相应的齿轮测量软件，与数控齿轮加工机床连接，用CAD/CAM/CAI实现圆柱齿轮和锥齿轮的闭环制造。

(2)复杂数控刀具闭环制造系统——由——沃尔特公司生产的直升机检查刀具万能测量仪，可以实现数控刀具的自动化、非接触测量。通过OTC刀具在线补偿系统，实现与合力数控刀具磨床的在线连接；将测量值与设计值进行比较后，实时修正机床的磨削参数，保证了复杂轮廓数控刀具的加工质量。

(3)剃齿刀闭环制造系统——日本大阪精机，通过计算机将齿轮测量仪与剃齿刀磨床连接，形成闭环剃齿刀磨削系统，将初次磨削后的测量结果与剃齿刀数据库中的参数进行比较，进而修正磨齿的加工参数，以保证精磨合格。

3在线在线测量技术

在线在线测量技术、工位规和主动规是大批量生产中保证加工质量的重要手段。计量仪表进入生产现场，集成到生产线上，监控生产过程。对仪器的高可靠性、高效率、高精度、质量统计功能和故障诊断功能提出了新的要求，近年来开发的各种在线在线在线测量仪器满足了这些要求。

(1) CMM进入大型汽车覆盖件生产线——布朗&:；夏普的Bravo-NT测量机可以在汽车生产线上在线测量车身尺寸，完全满足汽车生产线对测量速度、精度和可靠性的要求。

(2)大齿轮/异形齿轮磨齿机的机载齿轮测量装置——德国Kapp公司磨齿机的机载齿轮测量装置就是一个典型的例子。测量系统与机床集成在一起，可以在工件试磨后立即进行在机检查，并在加工后将测量信息反馈给机床，以便及时修正加工参数。特别有利于大而重的齿轮和大量齿轮的成形磨削。

(3)汽车齿轮在线测量分选机——美国ITW公司展出的齿轮在线自动分选机(见图12)。该仪器作为一种改进的齿轮双面啮合在线检测分选机，具有特殊的二维齿向测量机构，除测量齿轮径向综合偏差、齿厚、加工毛刺和凹凸缺陷外，还可以测量双齿向偏差、双齿向锥度偏差等齿轮误差，能够满足汽车齿轮批量生产100%在线检测和自动分选的要求。

(4)火车车轮在线检测系统(热锻和冷加工)——合肥工业大学为马钢开发的火车车轮在线检测系统(热锻和冷加工)，填补了国内空空白，满足了对热锻车轮毛坯和精车车轮轮廓形状和几何尺寸精度的100%质量监控。

4.发展大尺寸复杂几何轮廓测量技术和仪器，逆向工程测量技术和仪器。

(1)移动式多关节坐标测量机，便于现场使用——里坡法达姆多关节坐标测量机采用高精度光栅和内置平衡系统，带温度补偿，精度可达0.025mm/1.2m球；加拿大EAGLE精密科技有限公司的EPTMS-100弯头测量系统，有接触式和红外非接触式两种探头，以及与数控弯管机完全兼容的零件库和纠错信息库。它可以与数控弯管机集成为一个完整的闭环信息通讯弯管制造系统，特别适用于航空空发动机制造行业。

(2)视觉测量技术和测量系统应用广泛——天津大学开发的大型汽车覆盖件在线测量系统。采用两台或两台以上高精度经纬仪和专用基准精密靶标对测量仪器的现场精度进行标定，精度高、速度快，受到一汽大众的好评。该项目获国家科技进步二等奖。近年来，国内外针对复杂焊接零件、冲压模具或工件的CCD视觉检测仪器发展迅速。

(3)激光跟踪测量仪——API的6维激光测量系统和雷泽的激光跟踪测量仪，配有红外激光绝对长度测量(ADM)系统，可用于测量大型复杂轮廓。

5.激光测量技术和仪器随着激光测量技术的发展，纳米分辨率激光干涉测量系统已广泛应用于超精密测量和超精密加工机械中。

(1)英国Renishaw公司展出的金M10激光干涉测量系统，配备了灵敏度和精度较高的温度、气压、湿度传感器和金EC10环境补偿装置，提高了测量精度。其稳频精度可达0.05ppm，线性测量精度0.7ppm，分辨率可达1 nm，是激光测量技术发展的典型代表。

(2)德国SIOS生产的小型激光干涉仪系列，包括微型平面干涉仪、激光干涉仪头等。，可以与用户的各种测量系统结合，据说特别适合在小尺寸范围内完成各种纳米测量任务。

(OPTODYNE公司开发的激光矢量测量技术是一种新的测量数控机床空之间对角线方向位置精度的方法，可以提高数控机床在轨检测的精度和速度(见图16)。API的六维激光测量系统，一次安装调试即可同时测量六种精度的数控机床，为生产现场的数控机床检测提供了另一种快速准确的检测诊断方法。

6.微纳米级高精度传感器正朝着小型化、微纳米级精度发展，生产现场适应性更强，精度更高。

(1)北京标准推广了HEIDENHAIN的纳米光栅技术和纳米光栅数字位移传感器系列产品，将光栅传感器的精度和分辨率提高了一个级别。标准普尔光栅纳米传感技术解决了纳米光栅的工作原理、纳米光栅的制造技术、纳米光栅的读取技术和信号细分技术、纳米机械制造等四大难题。已获得自主知识产权，已转化为生产力，其测量系统精度在100毫米上不到20纳米。产品不仅销往国内市场，还出口国外。北京振宝智能机器技术有限公司的智能电感变频比较仪，指示偏差不超过0.003微米，指示误差不超过(0.003+0.005a)微米(其中A为指示)，国内很多量具生产厂家都采用。

(2)三坐标机探头向高精度和小型化的发展:RENISHAW的SP80超高精度数字扫描探头分辨率为0.02微米；蔡司的VAST 3D 6向扫描探头系统采用平行簧片机构，分辨率0.05微米，扫描范围2毫米。Werth的光纤探头，半径只有12.5微米，号称是世界上最小的，适合测量超精细和超精密工件。

7测量软件功能的增强和扩展

(1)测量软件从“被动”的测量数据处理和单一产品质量评价发展到生产过程中加工质量的“主动”监测和故障诊断，SPC得到广泛应用；测量仪器精度补偿软件和加工机床参数反馈调整软件的开发，为实现“零浪费”制造提供了技术支持；

(2)相同或不同类型的多传感器质量测量数据的集成融合技术，大大提高了逆向工程的制造质量，缩短了开发周期。华中科技大学面向复杂形状零件的测量、集成建模和制造设计软件的成功开发，极大地扩展了软件的功能；

(3)虚拟测量技术和虚拟仪器(virtual instrument)的研究不断深入，NI产品不断更新:如重庆大学开发的傻瓜虚拟仪器适合中国国情，推出的网络化虚拟仪器前景诱人。

分析和结论

王大珩院士指出，要高度重视仪器仪表行业的发展，为我国精密仪表制造业的发展指明了方向。通过分析历届CIMT展览会上展出的国内外测量仪器产品和技术，可以看出，虽然我们取得了令人鼓舞的成就，但目前我国在机械测量技术和仪器方面的自主开发能力不强，制造技术相对落后。如果不尽快改善，将很难适应入世后的市场竞争。近年来，国外著名测量仪器制造商纷纷寻求在中国建厂，在国内市场形成了面对面的国际竞争。技术含量低、价格低、利润低的产品难以应对市场冲击，国内测量仪器制造商面临前所未有的挑战。纵观最近的CIMT，国内外测量仪器的差距主要表现在以下几个方面:产品结构老化，多年来品种和规格变化不大，产品的性能和可靠性没有明显提高，高科技及其相应产品的发展速度缓慢。特别是缺乏自主创新技术和特色产品。由于压力表的开发和生产存在技术困难，投资过大，效果缓慢。过去几年，一些专业仪表制造商因利益驱动、市场压力而被迫改变生产；近两年来，中国汽车制造业的快速发展带动了中国轨距制造业的复苏，市场形势明显好转，部分产品甚至供不应求。在这种大好形势下，工业企业抓住机遇，进行生产和技术开发，取得了一些可喜的成绩。如哈尔滨量具刀具集团有限公司今年成功研制出测量范围为2米的CNC3920大型齿轮测量仪(见图20)，可以满足我国重型机械、船舶、军工等行业对高精度大型齿轮的测量要求，填补了国内空的空白。但是，总体来看，我国精密测量技术和仪器的现状还远远不能满足国内机械设备制造业快速发展的需要，尤其是在先进测量技术和仪器的基础理论研究以及共性关键技术的开发方面。回想起来，过去把机械行业的专业研究所全部改为企业是否明智？技术开发投入的减少和技术骨干人员的流失对精密测量仪器制造业的发展造成了不利影响。建议国家有关部门尽快采取措施，通过政策倾斜增加对“国家精密工具工程技术开发中心”的投入，有选择地适当恢复或设立数量有限的非营利性、国家资助的专业研究机构，重点开展与国民经济和国防军工发展相关的高新技术研究，引导和促进行业技术水平的提高。