第十二屆中國國際機床展覽會(CIMT 2011）量具量儀展品述評

中國機床工具工業協會工具分會秘書處

量具量儀產品也統稱為幾何量測量器具。作為機械制造業的眼睛，測量技術已經成為制造業的核心技術，測量儀器已經從配套設備轉變為制造業的核心組件。在近幾次展會上，量具量儀產品均受到了參展方和觀眾的明顯重視。據粗略統計，在CIMT 2011展會上亮相的中外量具量儀生產、貿易企業共有80余家，涵蓋了國內外知名的公司、廠家，如?？怂箍?(HEXAGON)、瑞士丹青(Dantsin)、意大利馬波斯 (MARPOSS)、英國雷尼紹(RENISHAW)、德國海德漢 (HEDIENHAIN)、日本三豐(Mitutoyo）、哈量、成量、青量、桂量、桂林廣陸和成都工具研究所等。

一、CIMT 2011展會簡述

本次展會的量具量儀展品主要集中分布在E1、E5、W3、W4四個展館，參展的80余家中外量具量儀生產、貿易企業展出了當今最為先進的各類產品。展品從卡尺、指示表和千分尺等簡單量具及相關部件、配件，到萬能工具顯微鏡、影像儀和大型三坐標測量機、激光跟蹤干涉儀等高精度數字化測量儀器；各類量具量儀新產品應有盡有，新技術層出不窮。

?？怂箍?(HEXAGON)計量產業集團作為當前世界最龐大的測量技術集團，在這次展會上占據了E1館的顯著位置。其展品集中了該集團旗下的Brown&Sharpe、 DEA、 LEITZ、 Brown&Sharpe前哨、Romer、m&h、TESA，以及著名的測量軟件PC-DMIS專業開發商WILCOX等品牌的具有代表性的產品，如三坐標測量機、復合傳感器影像測量系統、關節臂測量機、三維掃描測頭和通用量具等。以生產多種高水平觸發式坐標測頭聞名的英國雷尼紹 (RENISHAW)公司的展臺在W3館。該公司這次以其新開發的PH20機動測座和EQUATOR多功能比對儀作為重點推介產品，在其展臺中占據了重要位置。瑞士丹青 (Dantsin)公司代理了眾多世界著名量具量儀生產廠家的產品，這次展會以 “北京丹青瑞華科技有限公司”的名義出現在E1館。該公司重點推介了瑞士TRIMOS公司新型的數顯測高儀、荷蘭IAC公司的螺紋綜合測量機和德國WERTH公司復合式光學三坐標測量機。日本三豐(Mitutoyo）公司的展臺位于E2館，該公司展出的高速、高精度坐標測量機和非接觸式線形激光測頭很是顯眼。另外，其他一些國外參展商的展品也很引人注目，日本尼康(Nikon）公司采用十字交叉非接觸掃描專利技術的LK V系列坐標測量機，帶激光掃描頭的MCAⅡ手動便攜式關節臂測量機；意大利馬波斯(MARPOSS）公司MIDA WRS無線電傳輸測頭系統，提供79個頻道，使用2.4GHz信號傳輸波段，在15m的距離中，自動搜尋最佳信號，讓銑床、加工中心CNC控制器計算出工件坐標與尺寸，控制機床的切削加工；德國蔡司公司接觸式測量與光學技術結合的O-INSPECT復合式光學測量儀；美國法如(FARO）公司具有多項獨有技術的FaroArm Quantum測量臂；德國蒂雅泰斯(DIATEST）公司可測量小至φ0.47mm孔徑的測量儀，等等。

多數國內量具量儀生產廠家的展區安排在W4館，其中，哈量的展區最大，CNC齒輪測量儀、三維表面粗糙度測量儀、橋式三坐標測量機，以及多款 “凱獅”刀具預調儀占據了顯著的位置；成量展區的新型MDG-31型電感式數字測微表、智能雙嚙儀、刀具預調儀顯示了近年在量儀產品研發方面的進步，特別是MDG-31型電感式數字測微表，將筆式電感傳感器與模擬及數顯電感測微儀集成為一體，采用遙控操作和OLED顯示技術，使指示表的技術含量和操作功能提升到了一個新的境界。

青量展區則突出了作為國內最大的千分尺生產廠家的實力，測量范圍從0～25mm直至2800-3000mm；有機械的、電子的；有外徑千分尺，有內徑千分尺，還有變型千分尺；不少產品采用了IP65防護等級、2mm螺距絲桿、絲桿直進式等新專利、新技術。此外，桂量的測量范圍達2m以上的大型卡尺、大型千分尺；廣陸的防水數顯量具；桂林安一公司的高精度步距規和帶涂層的千分數顯卡尺；哈爾濱先鋒機電公司的新型無線電通訊測頭系統；西安愛德華公司G100齒輪測量中心及多款坐標測量機、影像測量儀；天準公司的多款三維全自動影像測量儀；愛佩儀中測公司的CHXY系列單臂三維測量劃線機等等，各具特色的展品豐富多彩，令人目不暇接。

雷尼紹、海德漢、馬波斯、蔡司和哈量、西安愛德華幾家企業還在本次展會組織的技術交流講座上作了專題技術發言，介紹了各自產品的最新技術進展，贏得了好評。

二、新技術、新產品亮點

本次展會上，不少國內外的廠家都展示了自己瞄準制造業測量市場需求，采用新材料、新技術而研發出的新產品，給人留下了深刻印象。

1.日本三豐高精度高速CNC三坐標測量機

圖1 日本三豐公司的STRATO-Apex三坐標測量機

三豐公司最新型的STRATO-Apex三坐標測量機采用了新的溫度補償和減震技術，實現了高速下的高精度掃描測量(見圖1）。該測量機X、Y、Z軸測量范圍分別達到905mm、1005mm、605mm，各軸采用空氣軸承進行導向，儀器分辨率達到0.02μm；在CNC模式下，各軸的驅動速度為8～300mm／s，最大合成速度為519mm／s，測量速度為1～3mm/s；其最大允許掃描探測誤差MPEE=0.9+2.5L/1000μm，最大允許掃描檢查時間MPETHP=45s。

2.日本NikonLK V三坐標測量機、XC65D交叉掃描系統

Nikon公司的LK V三坐標測量機是一種由工業陶瓷制造橫梁和主軸采用獨有的空氣軸承導向、熱穩定性和剛性極佳的橋式坐標測量機；而XC65D交叉掃描系統配備了3個呈十字分布的激光器，掃描一次便可以采集特征、邊緣、凹陷、加強筋和任意形狀表面的全部完整3D細節圖，是一款適合鈑金件、塑料和復合材料檢測應用的掃描系統。展出的LK V 10.10.8SL測量機配備XC65D交叉掃描系統可作為測量實驗室的基準級三坐標測量機，其空間精度達1.1μm+L/400以上，重復性0.7μm以上，最高速度51m/min,，最高加速度8439m/min2(見圖2）。

圖2 日本尼康公司采用十字交叉非接觸掃描專利技術的LK V 10.10.8SL坐標測量機

3.雷尼紹PH20機動測座和EQUATORTM多功能比對儀

PH20機動測座是一種動態測量測座，采用了REVO?測量系統的技術。PH20將TP20測頭集成為一體,在保持極高的系統精度的同時，測量效率提高了3倍。PH20機動測座可根據工件坐標系自動快速找正，運用獨特的 “測座碰觸”方法進行快速觸發測量和快速五軸無級定位，最大限度地降低了傳統的由坐標測量機高速運動所引起的動態誤差，確保實現最佳工件測量。PH20測座既適用于新購的坐標測量機，也適用于大多數現有的用于觸發測量的坐標測量機的改造。其技術參數為：重量810g，工作溫度范圍15～35℃，最高運動速度3r/s，最大測座觸發速度50mm/s， A軸旋轉角度-115°～115°， B軸旋轉角度∞，角度分別率0.4μ弧度(見圖3）。

圖3 雷尼紹公司的PH20機動測座

圖4 雷尼紹公司的EQUATOR多功能比對儀

EQUATORTM多功能比對儀是一款體積小、重量輕的在線測量儀器，該產品只有25kg，僅需要單相電源，而無需壓縮氣源，幾分鐘內完成安裝，20min內完成設定并有效運行，適應于車間環境中自動化生產線和生產單元進行過程的自動監控(見圖4）。EQUATORTM多功能比對儀采用并行桿結構，使用雷尼紹公司最小型、多用途的SP25掃描測頭系統，以生產件與標準件的比對方法為基礎，在X、Y、Z三個坐標快速掃描，可采集多達數千個點的數據，還可以實現有效的輪廓測量，每一個數據點都能用于比對，并對機床、加工中心和生產線的切削加工數據進行更新，對刀具磨損和熱漂移的影響進行補償，還可與機器人的工件搬運結合，完成全自動在線過程控制。

4.德國ETALON公司激光跟蹤干涉儀

作為最新開發的最先進的激光跟蹤干涉儀，德國ETALON公司激光跟蹤干涉儀(見圖5），填補了機床制造行業機床空間精度補償和校正的空白，對機床設備定制了校正和監控及提高精度的系統解決方案，得到了德國國家物理技術研究院 (PTB)和英國國家物理實驗室(NPL）的認證和肯定。該儀器配合ETALON的TRAC-CAL和TRAC-CHECK軟件，采用全球定位系統 (GPS)的原理，通過使用激光干涉測量的方法，在不需要進行任何手動對齊的前提下，在30min內對三坐標測量機、機床和加工中心進行標準測試，確定其系統空間幾何誤差，以判定受測試的設備是否仍處在其可接受的精度范圍內，或是需要進行維修和誤差補償。ETALON激光跟蹤干涉儀大幅簡化了對測量和生產設備所做的空間幾何誤差分析、校正，達到了亞微米級的精度，其系統的測量不確定度U95=0.2μm+0.3μm/m。

圖5 德國ETALON公司激光跟蹤干涉儀

5.桂林安一公司的高精度步距規

桂林安一量具有限公司是于2005年7月成立的一家民營量具生產企業，自成立以來一直堅持走高端量具生產的路線。

步距規(check master）是由多個量塊以一定間隔排列裝夾在基座上，組成具有系列尺寸的長度量規。作為長度實物標準器，步距規用于檢測數控機床和坐標測量機。多年來，步距規一直依靠進口。桂林安一量具有限公司依靠自己多年經驗的積累而開發生產出高精度步距規(見圖6），填補了國內的空缺，其中規格1000mm的高精度步距規，先后經中國計量科學研究院和德國國家校準實驗室(DKD）三次校準，三臺步距規的實測誤差值分別為+0.8μm、 +0.6μm和+0.46μm， 全程誤差均不超過企業00級指標±1μm，與日本進口的同規格步距規的允許誤差±2.5μm相比，技術指標更勝一籌。

圖6 桂林安一量具有限公司高精度步距規

6.哈量、西安愛德華和哈爾濱精達的新型齒輪測量中心

齒輪測量中心是一種集三坐標和圓轉臺于一體，采用多軸聯動的線位移、角位移傳感器測量取值的高精度齒輪測量儀器。幾年前，國內的哈量、哈爾濱精達和成都工具研究所等先后開發出國產齒輪測量中心。經過幾年的發展，國產齒輪測量中心的技術水平得到了進一步的提升。哈量在本次展會上新推出了一款L45型齒輪測量中心(見圖7）。該齒輪測量中心采用四坐標測量系統、美國新型的CNC系統運動控制卡，進行全閉環軌跡控制；被測件一次裝卡，由計算機控制自動完成測量，測量中間數據可存儲便于分析；可進行齒廓K形圖、齒廓凸度和螺旋線輪齒鼓度等特殊項目的評定。

圖7 哈量L45數控齒輪測量中心

西安愛德華展出的G40齒輪測量中心(見圖8）是其G系列高精度齒輪測量中心中的一款，其享有專利的圓臺加坐標立柱的獨特外形結構和頂尖結構引人注目。該齒輪測量中心采用進口的高性能控制系統和測量軟件，以及獨特的空氣減震彈簧，快速工件定位和測頭防撞報警功能，保證了測量精度的穩定。

圖8 西安愛德華G40齒輪測量中心

哈爾濱精達展出的2.5m大齒輪測量中心(見圖9），在測量理念和結構設計上都有所創新。儀器采用了三個坐標(X,Y,θ）三軸聯動的方式，實現測頭沿嚙合線對齒輪端面齒廓(漸開線齒形）進行測量。其優點是：①減少了大齒輪漸開線齒廓測量時測頭切向移動距離；②儀器切向測量拖板尺寸及重量相應減少，儀器尺寸也相應減少；③切向測量導軌減輕，便于設計于Z軸拖板之上，使切向測量導軌更接近被測齒面，可減少阿貝誤差，利于提高測量精度。

圖9 哈爾濱精達的2.5m齒輪測量中心

7.成都工具研究所的MJS6A激光干涉儀

多年來，成都工具研究所一直是國內批量生產激光干涉儀產品的唯一單位。在多年科研、生產的基礎上，成都工具研究所近年來先后承擔了多項高性能激光測量系統的國家重大專項課題，取得了顯著的成果。新型的MJS6系列激光干涉儀(見圖10）就是其取得國家重大專項課題成果、擁有多項國家發明專利的轉化產品。在本次展會上，成都工具所推出的針對高性能數控機床用戶的MJS6A是其中的一款基本型號。MJS6A具有小型一體化的結構設計，方便攜帶，可在生產現場輕松完成數控機床位置精度的調試檢測工作。該款激光干涉儀線性測量距離＞20m，測量移動速度1m/s，測量基本分辨率0.08μm，最高可達0.005μm，儀器測量不確定度＜±0.7ppm，可完成高性能數控機床定位精度、角度、直線度、垂直度、平面度等多項形位誤差參數的測量。MJS6A激光干涉儀配置新型波長補償器，溫度測量不確定度＜±0.1℃，氣壓測量不確定度＜±1mbar， 濕度測量不確定度＜±5%RH。

圖10 成都工具研究所的MJS6A激光干涉儀

8.哈爾濱先鋒機電公司的RPS-10無線電通訊測頭系統

哈爾濱先鋒機電公司是一家專業從事數控機床在線測量測頭的研發生產和銷售服務的民營企業。自1995年創辦以來，已經生產出了適應幾乎所有數控機床實現在線測量的各類測頭。其中，新近開發的RPS-10無線電通訊測頭系統(見圖11）是一款較為典型的測頭產品。RPS-10測頭系統包括RP600無線電通訊測頭、RSI-10無線電信號發射-接收器、測頭錐柄和SP-W10測量軟件包四個部分；RP600測頭全范圍360°發射及接收無線電信號，其信號傳輸距離達15m以上；RSI-10無線電信號接收器集成了測頭系統信號輸出接口功能，它與RP600測頭之間具有雙向無線通訊功能，并具有主動節制跳頻功能，抗干擾性能優異，防護等級達到了IPX8。該測頭系統適用于大型加工中心、車削中心、數控鏜、銑床。其主要技術參數：測針單向復位精度0.001mm/60mm(2σ)，測針在XY平面擺動極限角度15°，X、Y平面觸發力1.1～1.4N，Z向觸發力7.5N，測頭啟動時間＜1s，測頭發射信號距離＞15m。另外，該公司的OPS-10紅外通訊測頭系統則是一款適用于中小型加工中心、車削中心、數孔鏜、銑床的新型測頭系統，其測針單向復位精度等主要技術參數與RPS-10一致。

圖11 哈爾濱先鋒機電公司的新型無線電通訊測頭系統

9.天準精密技術公司的VMU322三維影像測量儀

天準精密技術有限公司專注于精密測量領域，堅持自主創新和高端品質，致力于推進中國精密制造業的質量提升。天準的三維影像測量儀是目前國內產品中精度最高、測量速度最快、自動化程度最高的影像測量設備，多次通過中國計量院的檢定，被中國計量院、江蘇計量院、河北計量院、河南計量院等計量檢測機構購買使用，獲得好評。天準參與制定了 《三坐標測量機校準規范》和 《影像測量儀校準規范》等產品校準規范，并與中國計量院合作出版了我國第一本影像測量技術專著 《影像測量儀技術基礎》。

本次展會展出的VMU322產品(見圖12），測量精度高達 (2.0+L/300）μm，機臺運行速度達200mm/s，其6環8區表面光源達到世界先進水平，并可配備激光測頭和接觸式測頭，形成復合式的測量中心，實現工件的全三維測量。其小模數齒輪測量、試驗篩校準等專用測量軟件解決或部分解決了多個行業長期存在的一些關鍵測量難題。

圖12 天準精密展出的VMU322影像測量儀

三、展會特點

本次展會展出的量具量儀新技術、新產品，反映出的產業發展現狀呈現出以下幾個特點：

1.高速、高精度、多功能、在線測量是三坐標測量機的發展方向

本次展會有?？怂箍?(HEXAGON)集團下的DEA、LEITZ、Brown&Sharpe前哨、日本三豐、Nikon、Zeiss、美國API和國內的北京航空精密機械研究所(303所）、西安愛德華、北京南航立科、深圳思瑞、智泰集團、哈量、上量、新天等多家企業均展出了各種類型的三坐標測量機。總的來看，其中的高端產品均為國外公司擁有，前面介紹的日本三豐公司的STRATO-Apex和Nikon公司的LK V兩款產品就是比較典型的代表；而國內企業生產的都還是一些中、低端的產品，差距還比較大。但其中也不乏個別的佼佼者，如北京航空精密機械研究所(303所）CENTURY755型的長度測量示值誤差達到了0.9μm+L(mm)/350， 重復精度為1.0μm。

近年，三坐標測量機發展較快，特別是國外著名廠家的產品采用了不少的新材料、新技術，如高性能無應力陶瓷、高精度光柵、自潔式空氣軸承、激光交叉掃描系統、X光斷層掃描系統、空間誤差修正和新的溫度補償和減震技術，提高了坐標測量機的剛性、熱穩定性和測量精度，實現了高速、高精度的3D測量。從本屆展會還反映出，三坐標測量機采用先進的觸發式測頭、光學影像測頭、激光測頭的復合傳感器技術，將三坐標測量機與影像儀融為一體，成為高性能復合式三維影像測量機。而另一方面，三坐標測量機的使用環境條件卻在逐步降低，出現了具有較高精度和良好操作性能的、可直接應用于車間和生產線的坐標測量機。高速、高精度、多功能和生產現場、在線測量成為三坐標測量機的發展方向。

2.先進的激光、光學測量技術助推數字化幾何量測量技術的提升

在本次展會上，國內外展商展出了很多應用激光、光學技術的幾何量測量裝置。從三豐、Nikon和蔡司的三坐標測量機，到美國法如公司、海克斯康集團Romer的柔性關節測量臂、馬波斯的刀具檢測激光對刀系統；從德國ETALON公司激光跟蹤干涉儀、美國API公司的T3激光跟蹤儀、成都工具所的激光干涉儀，到美國ZMIKE和Beta的激光測徑儀，?？怂箍导瘓FLeicade、西安交大思源、深圳思瑞的激光掃描儀等，可以說是舉不勝舉。激光應用在幾何量測量領域已有三十多年了，經過多年的探索、創新，其技術愈加成熟，應用范圍愈加廣泛，所具有的高穩定性、高分辨率和高精度的優越性能愈加凸顯。

激光、光學測量裝置配以高性能的計算系統和多功能的數據處理軟件，實現了小型化、集成化，測量方式從點掃描到線掃描，再到線交叉掃描(Nikon LK V 10.10.8SL)，測量用途從微觀的表面粗糙度 (LasercheckTM)，到大型工件的外觀輪廓尺寸 (FARO Laser ScanArm?V3)， 從360°全方位測量，到遠至320m的長度測量，測量速度最高達到了1016727points/sec的高速 “云”掃描測量(Leica HDS620）；測量穩定性、分辨力和精度達到了納米級。同時，操作簡單、方便，實現了 “傻瓜”化操作。

當前的各類激光幾何量測量裝置已能夠快速、準確、便捷地實現各類在機、在線的一維、二維和三維幾何點 “云”數據的采集，完成各類幾何參數的測量?？梢灶A見，隨著技術的進步，以激光為代表的光學測量技術，在幾何量測量領域中將會得到更多的應用，必將推動數字化幾何量測量技術的快速發展。

3.政策導向支持、重點項目拉動，國產高端量具量儀產品快速發展

近幾年，我國量具量儀制造行業在經歷金融危機的洗禮而復蘇、振興，得到了快速的發展。國家政策導向的支持，高新技術領域的投入，重點項目的拉動，加上企業重視技術創新，跟蹤國外行業發展趨勢，瞄準國家及市場需求，結合自身優勢開發，我國量具量儀生產企業的發展進一步加快，自主創新能力進一步提高。從本次展會上，能夠明顯地感到國產量具量儀產品的進步，桂林廣陸、桂林安一公司防水防塵性能達到IP67的數顯卡尺，青量采用IP65防護等級、2mm螺距絲桿、絲桿直進式等新專利、新技術，上下左右讀數的數顯千分尺，顯示出國產電子數顯量具的技術水平和國外的差距正在縮??；桂林安一公司高精度陶瓷步距規的開發則證明國內企業已逐步具備與國外著名廠商競技的能力和水平，我國企業已進入了高檔量具批量生產的行列。而在數控量儀產品方面，北京航空精密機械研究所(303所）CENTURY755型坐標測量機、哈量和西安愛德華公司新型齒輪測量中心、哈爾濱精達公司2.5m齒輪測量中心、哈爾濱先鋒公司RPS-10無線電通訊測頭系統、天準精密技術公司VMU322三維影像測量儀和成都工具研究所MJS6A激光干涉儀，以及部分數控量儀產品(如CNC齒輪測量儀器），不僅在國內市場重新占有了主要、重要份額，并且以良好的性價比走出國門，銷往周邊國家，并開始打入歐洲、南美市場等。

誠然，從整體水平來衡量，我國國產量具量儀產品，特別是量儀產品相比國外先進國家的先進企業還是存在著較大的差距。但是，只要國家的政策對路，隨著制造業的快速發展，我們的企業瞄準方向，抓住經濟全球化促進先進技術交流的機會，迎頭追趕?？梢韵嘈?，在不久的將來，我國量具量儀行業一定會出現在國際上領先的產品和企業行列中。

四、結語

第12屆中國國際機床展覽會(CIMT 2011）是一個先進制造技術展示、交流的平臺，它匯聚了當今國內外同行的新技術、新產品，給了我們近距離耳聞目睹的機會，使我們能夠直接感受到幾何量測量領域的先進技術及其快速發展的方向。

從技術角度來看，在未來的發展階段中，一方面，測量技術與數字化制造技術和信息、通訊技術的融合、集成；另一方面，在追求高分辨力、高精度的同時，力求小型化、便攜化和具有良好的環境適應性，強化精密測量的過程質量監控和服務功能，實現 “被動”檢測到 “主動”監控的轉變；從“離線” 到 “在線”、從 “事后”到 “實時” 的轉變，正成為精密幾何量測量器具技術發展的重要趨勢。

我們深信，隨著這個發展趨勢，兩年后的下一屆中國國際機床展覽會，即CIMT 2013，將會有更多、更新、更為先進的數字化幾何量測量裝置出現。