三坐標測量儀的發(fā)展及展望

三坐標測量儀的發(fā)展及展望市場分析：測量儀器在中國的發(fā)展和機遇前言：目前我國齒輪測量儀器/儀表和設備十分缺少，測量儀器大部分國外進口.為進一步提高我國齒輪行業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量，提高行業(yè)競爭力，應盡快配備相應的各類精密測試儀器.我國的齒輪企業(yè)應盡快配備測量儀器，從而提高我國齒輪產(chǎn)品的質(zhì)量.而我國的儀器研發(fā)公司，也要盡快提升我國的測量儀器的水平，與世界進行競爭.我國大中型齒輪企業(yè)應配備三坐標測量機、齒輪測量中心和其他精密測量儀及配套完整的中心計量室，小型企業(yè)也要配備必要的精密測量儀器，從而保證我國齒輪產(chǎn)品的質(zhì)量.目前，我國齒輪行業(yè)測試儀器/儀表和設備十分缺少，由此造成我國年產(chǎn)2000多萬臺的齒輪箱總成質(zhì)量缺乏可靠的測試數(shù)據(jù).為徹底改變我國齒輪行業(yè)零部件內(nèi)在質(zhì)量的落后狀況，必須重視和加強測試儀器和設備的發(fā)展.目前我國齒輪行業(yè)內(nèi)大約只有300家齒輪生產(chǎn)廠具有儀器基本配套的計量室，總計約有三坐標測量儀200多臺，這些儀器大多從國外進口.各類（機械、光電、數(shù)控）齒輪測量儀器1000余臺，其中齒輪測量中心30余臺，這些儀器的制造廠有國外的MAAG、Klingelnberg、Hofler、CarlMahr、M&M等公司，而中國的壹興佰也即將進入齒輪測量儀器行業(yè)，還有TaylorHobsom、CarlMahr、Zeiss、SIP等公司的圓度儀、測長儀、光學分度頭、粗糙度儀、投影儀、萬工顯等各類測量儀器500余臺.其余約200家齒輪生產(chǎn)廠很少有精密測量儀器，部分工廠除了萬能量具夕卜，沒有一臺測量儀器.在測量儀器中，總成測試儀器、蝸輪副檢查儀約10余臺，變速箱總成試驗臺和驅(qū)動橋試驗臺全國不超過50臺.許多廠沒有噪聲儀、扭振儀等必備的儀器.在齒輪制造過程中必須對產(chǎn)品零件、部件和總成的要求質(zhì)量進行嚴格的檢測和控制，因而先進適用的測量技術(shù)和儀器是必備的條件.在各類機械廠中，不管齒輪傳動件是自制或外購，均應裝備齒輪、螺紋、花鍵測量儀器,否則無法控制傳動件的制造質(zhì)量。目前，齒輪、螺紋、花鍵測量儀器國內(nèi)成都五金/工具研究所、哈量精密量儀廠等基本可滿足要求.即使是齒輪測量中心、齒輪刀具測量中心、齒輪副和蝸輪副檢查儀、激光動態(tài)絲杠測量儀等國內(nèi)也可供貨.但對于技術(shù)要求很高而財力充裕的用戶，也可以考慮引進國外齒輪測量中心.齒輪、蝸桿、螺桿等傳動件必須有精度很高、結(jié)構(gòu)復雜的鑄鐵、鋁合金或焊接箱體支承，這些箱體有大量精密孔系和平面需要測量尺寸精度和相互位置精度.因此每個齒輪廠都應該配備不同規(guī)格、精度的三坐標測量儀.為進一步提高我國齒輪行業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量,提高行業(yè)競爭力，應盡快配備相應的各類精密測試儀器.在今后的幾年中，我國大中型齒輪企業(yè)應配備三坐標測量機、齒輪測量中心和其他精密測量儀及配套完整的中心計量室，小型企業(yè)也要配備必要的精密測量儀器，從而保證我國齒輪產(chǎn)品的質(zhì)量.當今信息技術(shù)已經(jīng)成為推動科學技術(shù)和國民經(jīng)濟高速發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)。如何用先進的信息技術(shù)來提升、改造我國的傳統(tǒng)制造業(yè)，實現(xiàn)生產(chǎn)力跨越式發(fā)展的戰(zhàn)略結(jié)構(gòu)調(diào)整，是裝備制造業(yè)面臨的一項緊迫任務。著名科學家錢學森先生曾指岀： “信息技術(shù)包括測量技術(shù)、計算機技術(shù)和通訊技術(shù)。測量技術(shù)是關(guān)鍵和基礎。”采用適度先進的信息化數(shù)字測量技術(shù)和產(chǎn)品來迅速提升裝備制造業(yè)水平，是當前一個重要的發(fā)展方向。國內(nèi)外許多著名量儀量具制造廠商在近年來的 CIMT展覽會上展示了他們所取得的部分科研成果， 所展現(xiàn)的現(xiàn)代測量技術(shù)發(fā)展趨勢和面向市場與用戶、服務于加工制造現(xiàn)場、測量與加工制造過程融合集成的新動向，值得我們高度重視和密切關(guān)注。數(shù)字化測量技術(shù)數(shù)字化測量技術(shù)是數(shù)字化制造技術(shù)的一個重要的、不可或缺的組成部分；數(shù)字化測量儀器、數(shù)字化量具產(chǎn)品的不斷豐富和發(fā)展，適合并滿足了生產(chǎn)現(xiàn)場不斷提高的使用要求。多種數(shù)顯量具一一防水數(shù)顯卡尺：日本三豐、瑞士TESA及我國深圳UMP等公司開發(fā)的防水數(shù)顯卡尺達到防水等級IP65;各種數(shù)顯百分表、千分表、數(shù)顯內(nèi)徑表等，并帶有測量數(shù)據(jù)統(tǒng)計處理功能及打印輸岀。CNC齒輪測量中心——德國Klingelnberg公司、美國M&M及Mahr公司的齒輪測量中心，其儀器的測量不確定度可達2微米，可檢測各種齒輪類零件及各種齒輪刀具；國內(nèi)哈量和精達開發(fā)的齒輪測量中心，在精度和測量速度方面已經(jīng)接近或達到國外水平，但在儀器的精度保持性、穩(wěn)定性、尤其是在軟件測量功能方面還有待進一步提高。CCD數(shù)字式對刀儀一一Zoller、Kelch等公司CCD數(shù)字式對刀儀系列產(chǎn)品測量過程全自動化，具有刀具管理數(shù)據(jù)庫，能與多臺數(shù)控機床通訊，自動實現(xiàn)機床加工位置參數(shù)信息的閉環(huán)反饋。（4）三坐標測量機——三坐標測量機是數(shù)字化測量儀器的精典產(chǎn)品。 國內(nèi)市場的主要供應商有海克斯康青島（原名B&S前哨）、ZEISS、Mahr、LK、西安愛德華、303所、上量等企業(yè)。三坐標測量技術(shù)在采用工程陶瓷、磁力封閉新材料、新結(jié)構(gòu)方面多有進展。多測頭的集成，擴大了儀器測量功能；多功能、高精度、多坐標綜合測量儀，打破了傳統(tǒng)量儀的格局；一臺儀器一次裝卡可完成工件多種幾何參數(shù)的檢測，提高了測量精度和效率。測量技術(shù)與制造系統(tǒng)的集成將現(xiàn)代測量技術(shù)及儀器融合、集成于先進制造系統(tǒng)，從而構(gòu)建成完備的先進閉環(huán)制造系統(tǒng)，為“零廢品”制造奠定了基礎。（1）圓柱齒輪/錐齒輪閉環(huán)制造系統(tǒng)——格里森公司及克林格貝爾公司，采用先進的齒輪測量中心及相應的齒輪測量軟件，與CNC齒輪加工機床相連，實現(xiàn)了圓柱齒輪、弧錐齒輪的CAD/CAM/CAI的閉環(huán)制造。5的產(chǎn)品為例（2）復雜數(shù)控刀具閉環(huán)制造系統(tǒng)——Walter公司生產(chǎn)的Helicheck刀具萬能測量儀，可實現(xiàn)數(shù)控刀具的自動化、非接觸式測量。下面以三豐為例三豐公司最早開發(fā)的三坐標測量機是1968年問市的游標式XY萬能測量機，隨后又相繼開發(fā)出光學讀數(shù)式、回轉(zhuǎn)編碼式、線性編碼式、手動式三維測量等測量機品種。 近年來，該公司投入巨大力量開發(fā)CNC三坐標測量機，早在1976年便生產(chǎn)出首臺CNA774型測量機，隨后又開發(fā)出H422、BN、FN、KN型測量機，經(jīng)過不斷改進和發(fā)展，已開發(fā)出現(xiàn)在的高速高精度三坐標測量機，如Crysta-Apex系列和MACH、LEGEX等新型機種。在三坐標測量機的開發(fā)過程中，三豐公司嚴格遵循的理念是：“利用本公司獨創(chuàng)技術(shù)開發(fā)新型產(chǎn)品。”這種指導思想下開發(fā)的產(chǎn)品，包含多種關(guān)鍵的技術(shù)內(nèi)涵，其性能總是走在世界測量機前沿，這樣的產(chǎn)品投放市場，自然會好評如潮。三豐公司憑借著這些先進技術(shù)，使自己總是居于世界三坐標測量機制造商的領先地位。近年來，隨著多功能化的發(fā)展，使測量系統(tǒng)變得更加復雜，測量機本體、控制裝置、軟件、測頭等，如果不進行全面的改進和發(fā)展，要保持產(chǎn)品質(zhì)量具有很高的檔次，是非常困難的。其中的部分零件雖可采用其他公司的產(chǎn)品，但公司自身必須堅持高標準的開發(fā)目標。因此，三豐公司總是致力于由自己開發(fā)全面的制作技術(shù)，三豐的制品必須包含大量的獨創(chuàng)性技術(shù)內(nèi)容，始終保持三豐公司在同行業(yè)中的領先地位。隨時關(guān)注世界市場三豐公司總是盡量在用戶較集中的地區(qū)設立生產(chǎn)和銷售基地，建廠伊始便一貫重視全球化戰(zhàn)略。如1963年便在美國建立了MTI有限公司（即現(xiàn)在的美國三豐公司），目前，已在20個國家和地區(qū)建立了研究開發(fā)、生產(chǎn)及銷售中心，在大約80個國家或地區(qū)建立了代銷機構(gòu)，也即在世界各地開展著卓有成效的銷售活動。在測量機制商中，從早期階段就如此大力推進全球化戰(zhàn)略的企業(yè)是比較少見的。三豐公司通過其子公司，可以迅速收集到世界各地的需求信息，及時向世界各地提供用戶迫切需要的產(chǎn)品，并不斷滿足用戶新的需求。目前，三豐公司開發(fā)的三坐標測量機已可在日本、美國、荷蘭、巴西進行生產(chǎn)，公司銷售額的60%是由海外生產(chǎn)基地取得的。銷售制品中三分之一為新產(chǎn)品三豐公司銷售工作的基本方針是，在經(jīng)常銷售的制品中，必須保證30%為新產(chǎn)品。一種產(chǎn)品投放市場在三年期間內(nèi)，可視作新產(chǎn)品；三年之后，便將逐步被更新的產(chǎn)品替換。2001年下半年至2002年，是日本經(jīng)濟處于極不景氣的階段，盡管如此，三豐公司在此期間，仍努力開發(fā)出Cryta-plus/Apes系列和新型測頭。用戶的需求是經(jīng)常變化的，而且，近年來，需求轉(zhuǎn)變的速度大大加快，因此，三豐公司更加積極地開發(fā)帶有獨創(chuàng)性的產(chǎn)品，這是很多企業(yè)難以做到的。為了確保在世界市場上所占份額，必須保持更為廣泛的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。三豐公司按前述經(jīng)常保持產(chǎn)品的更新周期和比例，目前，僅三坐標測量機便有21個系列，約50種機型。如此豐富的產(chǎn)品種類，可充分滿足各種用戶不同類型的需要。在開發(fā)新產(chǎn)品時，三豐公司總是堅持這樣一個原則，即各種關(guān)鍵技術(shù)必須是公司自己研究開發(fā)的。這樣，在變更款式和降低成本等方面，不具有更大的自由度，不受其他公司開發(fā)時序的限制，可按市場的需要，自主開發(fā)新產(chǎn)品。另外，許多零部件，三豐公司均有自己的專業(yè)生產(chǎn)工廠，如鑄件廠（鄉(xiāng)原坯件廠）、刻度尺廠（清原工廠）、測頭廠（川崎研究開發(fā)中心）、石料平臺廠（微型件工廠）、軟件廠（川崎研究開發(fā)中心、營業(yè)技術(shù)中心、德國分公司、美國分公司 ），幾乎所有的零部件均由自己開發(fā)生產(chǎn)。常用零部件可保持一定的庫存量，不會由于零部件的供應短缺影響正常生產(chǎn)的進行。今后的發(fā)展戰(zhàn)略進一步實現(xiàn)測量機的高精度化、多功能化三豐公司開發(fā)的LEGEX系列三坐標測量機，可以保證達到目前世界最高水平的精度 （0.5?1gm）o但以半導體制造設備廠家為代表的那些擁有尖端技術(shù)的企業(yè)卻提出了更高的要求， 他們希望幾年之后，測量機的精度應保證在現(xiàn)有基礎上提高 1?2級。三豐公司對此充滿自信，并已組成攻關(guān)小組，正在進行各項關(guān)鍵技術(shù)的研究開發(fā)工作。三豐公司是一家制造和銷售測量機的綜合性企業(yè)，他們堅持不渝的理念是：“通過精密測量技術(shù)向社會作出貢獻”，公司將不斷向用戶提供精度更高的測量機品種。與CAD數(shù)據(jù)資料緊密聯(lián)系CAD系統(tǒng)在設計、生產(chǎn)現(xiàn)場已經(jīng)廣泛采用，在日本半數(shù)以上均為二維CADo圖面（二維CAD數(shù)據(jù)）可匯集各種各樣的設計信息， 這是其最大的優(yōu)點。但上道工序完成的二維CAD數(shù)據(jù)，很難在下道工序繼續(xù)使用。因此，預計今后將大力發(fā)展三維CAD/CAM/CAE/CAT系統(tǒng)，以便將制品的相關(guān)數(shù)據(jù)貫穿始終。充分將精心設計所用的數(shù)據(jù)應用到產(chǎn)品構(gòu)思、細部設計、機構(gòu)設計等工序中，進而作出各種各樣的解析、模擬、試制、生產(chǎn)、評價，這樣， CAD數(shù)據(jù)便可在上述各環(huán)節(jié)中充分發(fā)揮作用。采用這種設計方式，可大幅度縮減所需工時。 三豐公司早就開始重視這一環(huán)節(jié)，1988年就開發(fā)出MCAT系統(tǒng)（從CAD圖面上形成CNC三坐標測量機的自動測量程序）。今后，隨著微處理機性能的提高，三維CAD將更快地得到普及，數(shù)據(jù)的貫通使用更是必不可少的措施。 三豐公司在其整個運作過程中，充分意識到三坐標測量機是其企業(yè)發(fā)展的重要支柱產(chǎn)品，今后將圍繞這一支柱產(chǎn)品，進行多方面的技術(shù)開發(fā)工作。 開發(fā)多種測頭2002年1月，公司推出五種新型測頭，其中，MPP-10是世界上首次可進行螺紋有效深度自動測量的測頭，這批新產(chǎn)品引起了機床廠家和汽車制品企業(yè)及各相關(guān)行業(yè)的極大關(guān)注。三豐公司在常用的觸發(fā)式測頭方面，主要采用價格低廉的 Renishaw公司的產(chǎn)品，但今后隨著三坐標測量機的應用日益廣泛，必須開發(fā)出各種類型的測頭，不僅要求開發(fā)單一的測頭，還必須進行控制裝置及專用軟件等綜合性技術(shù)開發(fā)。因此，發(fā)揮公司自身的開發(fā)優(yōu)勢，生產(chǎn)獨具特色的測量制品，便成為三豐公司的當務之急。目前，公司已經(jīng)開發(fā)出可進行非接觸式測量， 并可高速大量收集相關(guān)數(shù)據(jù)的測頭，公司已制訂出規(guī)劃，將大力開發(fā)設計思路與過去完全不同的新型傳感裝置。 成為測量機具的強勢綜合性生產(chǎn)企業(yè)三豐公司除三坐標測量機外，還有大約 5000種精密測量儀器銷售至世界各地市場。他們正在大力開發(fā)新型產(chǎn)品，以加強企業(yè)的綜合實力。例如，公司已開發(fā)出一種多功能測量機，一臺測量機可完成過去需用多臺測量機才能完成的測量項目。 加強技術(shù)服務工作隨著CNC三坐標測量機價格的降低，用戶迅速增多，三豐公司銷售的三坐標測量機中，約 70%均為CNC三坐標測量機。目前，許多用戶廠家正在不斷削減各工序的操作人員，CNC三坐標測量機的程序編制，大都依靠三坐標測量機生產(chǎn)廠商來完成。 今后，隨著CNC三坐標測量機的更加普及，預計并行技術(shù)的應用將不斷增加，三豐公司正在加速建立能夠積極進行編程作業(yè)的產(chǎn)品開發(fā)及生產(chǎn)體制。 努力擴大世界市場的占有份額 如上所述，三豐公司目前正在積極實施新產(chǎn)品開發(fā)和擴大銷售的戰(zhàn)略，公司將 CS（顧客滿意度）放在重要位置倍加重視，盡力向顧客提供優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品和周到的技術(shù)服務，以期獲得更為廣闊的世界市場。 附錄：三豐公司三坐標測量機主要品種的開發(fā)歷程1.MBS系列：配搭圓度測量頭的多功能CNC三坐標測量機（1986年）2.〖JP3〗MPP-2:世界上首次開發(fā)出的可換式小型仿真測頭 （1987年）（3）MCAT:世界上最早開發(fā)出的線外式學習系統(tǒng) （1988年）3.HTP/HTP-S:重復精度達1gm以下的高精度測頭（1989年）4.H503:日本國內(nèi)首家生產(chǎn)精度突破1gm的三坐標測量機（1990年）（到目前為止，日本國內(nèi)能夠生產(chǎn)精度在 1gm以下的測量機企業(yè)只有三豐公司）5.Gear-Cart:日本國內(nèi)廠家中唯一開發(fā)出的齒輪評價軟件 （1991年）6.觸摸式儀表操作盤：測量行業(yè)中最早開發(fā)出的簡便操作盤，迄今仍被許多公司采用 （1993年）7.Bright系列：世界上最早推出的低價格（1000萬日元以下）CNC三坐標測量機（1994年）8.FALCIC，BrightApex系列：日本國內(nèi)最早開發(fā)出的帶溫度補償功能的三坐標測量機（1997年）9.LEGEX系列：世界上精度最高（E:0.484+L/1000gm）的CNC三坐標測量機（1998年）10.MACH系列：世界上測量速度最高的全在線臥式 CNC三坐標測機（1998年）11.MCOSMOS:日本國內(nèi)最早開發(fā)的對windows實現(xiàn)OS化的三