第十二届中国国际机床展览会(CIMT 2011）量具量仪展品述评

中国机床工具工业协会工具分会秘书处

量具量仪产品也统称为几何量测量器具。作为机械制造业的眼睛，测量技术已经成为制造业的核心技术，测量仪器已经从配套设备转变为制造业的核心组件。在近几次展会上，量具量仪产品均受到了参展方和观众的明显重视。据粗略统计，在CIMT 2011展会上亮相的中外量具量仪生产、贸易企业共有80余家，涵盖了国内外知名的公司、厂家，如海克斯康 (HEXAGON)、瑞士丹青(Dantsin)、意大利马波斯 (MARPOSS)、英国雷尼绍(RENISHAW)、德国海德汉 (HEDIENHAIN)、日本三丰(Mitutoyo）、哈量、成量、青量、桂量、桂林广陆和成都工具研究所等。

一、CIMT 2011展会简述

本次展会的量具量仪展品主要集中分布在E1、E5、W3、W4四个展馆，参展的80余家中外量具量仪生产、贸易企业展出了当今最为先进的各类产品。展品从卡尺、指示表和千分尺等简单量具及相关部件、配件，到万能工具显微镜、影像仪和大型三坐标测量机、激光跟踪干涉仪等高精度数字化测量仪器；各类量具量仪新产品应有尽有，新技术层出不穷。

海克斯康 (HEXAGON)计量产业集团作为当前世界最庞大的测量技术集团，在这次展会上占据了E1馆的显著位置。其展品集中了该集团旗下的Brown&Sharpe、 DEA、 LEITZ、 Brown&Sharpe前哨、Romer、m&h、TESA，以及著名的测量软件PC-DMIS专业开发商WILCOX等品牌的具有代表性的产品，如三坐标测量机、复合传感器影像测量系统、关节臂测量机、三维扫描测头和通用量具等。以生产多种高水平触发式坐标测头闻名的英国雷尼绍 (RENISHAW)公司的展台在W3馆。该公司这次以其新开发的PH20机动测座和EQUATOR多功能比对仪作为重点推介产品，在其展台中占据了重要位置。瑞士丹青 (Dantsin)公司代理了众多世界著名量具量仪生产厂家的产品，这次展会以 “北京丹青瑞华科技有限公司”的名义出现在E1馆。该公司重点推介了瑞士TRIMOS公司新型的数显测高仪、荷兰IAC公司的螺纹综合测量机和德国WERTH公司复合式光学三坐标测量机。日本三丰(Mitutoyo）公司的展台位于E2馆，该公司展出的高速、高精度坐标测量机和非接触式线形激光测头很是显眼。另外，其他一些国外参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触扫描专利技术的LK V系列坐标测量机，带激光扫描头的MCAⅡ手动便携式关节臂测量机；意大利马波斯(MARPOSS）公司MIDA WRS无线电传输测头系统，提供79个频道，使用2.4GHz信号传输波段，在15m的距离中，自动搜寻最佳信号，让铣床、加工中心CNC控制器计算出工件坐标与尺寸，控制机床的切削加工；德国蔡司公司接触式测量与光学技术结合的O-INSPECT复合式光学测量仪；美国法如(FARO）公司具有多项独有技术的FaroArm Quantum测量臂；德国蒂雅泰斯(DIATEST）公司可测量小至φ0.47mm孔径的测量仪，等等。

多数国内量具量仪生产厂家的展区安排在W4馆，其中，哈量的展区最大，CNC齿轮测量仪、三维表面粗糙度测量仪、桥式三坐标测量机，以及多款 “凯狮”刀具预调仪占据了显著的位置；成量展区的新型MDG-31型电感式数字测微表、智能双啮仪、刀具预调仪显示了近年在量仪产品研发方面的进步，特别是MDG-31型电感式数字测微表，将笔式电感传感器与模拟及数显电感测微仪集成为一体，采用遥控操作和OLED显示技术，使指示表的技术含量和操作功能提升到了一个新的境界。

青量展区则突出了作为国内最大的千分尺生产厂家的实力，测量范围从0～25mm直至2800-3000mm；有机械的、电子的；有外径千分尺，有内径千分尺，还有变型千分尺；不少产品采用了IP65防护等级、2mm螺距丝杆、丝杆直进式等新专利、新技术。此外，桂量的测量范围达2m以上的大型卡尺、大型千分尺；广陆的防水数显量具；桂林安一公司的高精度步距规和带涂层的千分数显卡尺；哈尔滨先锋机电公司的新型无线电通讯测头系统；西安爱德华公司G100齿轮测量中心及多款坐标测量机、影像测量仪；天准公司的多款三维全自动影像测量仪；爱佩仪中测公司的CHXY系列单臂三维测量划线机等等，各具特色的展品丰富多彩，令人目不暇接。

雷尼绍、海德汉、马波斯、蔡司和哈量、西安爱德华几家企业还在本次展会组织的技术交流讲座上作了专题技术发言，介绍了各自产品的最新技术进展，赢得了好评。

二、新技术、新产品亮点

本次展会上，不少国内外的厂家都展示了自己瞄准制造业测量市场需求，采用新材料、新技术而研发出的新产品，给人留下了深刻印象。

1.日本三丰高精度高速CNC三坐标测量机

图1 日本三丰公司的STRATO-Apex三坐标测量机

三丰公司最新型的STRATO-Apex三坐标测量机采用了新的温度补偿和减震技术，实现了高速下的高精度扫描测量(见图1）。该测量机X、Y、Z轴测量范围分别达到905mm、1005mm、605mm，各轴采用空气轴承进行导向，仪器分辨率达到0.02μm；在CNC模式下，各轴的驱动速度为8～300mm／s，最大合成速度为519mm／s，测量速度为1～3mm/s；其最大允许扫描探测误差MPEE=0.9+2.5L/1000μm，最大允许扫描检查时间MPETHP=45s。

2.日本NikonLK V三坐标测量机、XC65D交叉扫描系统

Nikon公司的LK V三坐标测量机是一种由工业陶瓷制造横梁和主轴采用独有的空气轴承导向、热稳定性和刚性极佳的桥式坐标测量机；而XC65D交叉扫描系统配备了3个呈十字分布的激光器，扫描一次便可以采集特征、边缘、凹陷、加强筋和任意形状表面的全部完整3D细节图，是一款适合钣金件、塑料和复合材料检测应用的扫描系统。展出的LK V 10.10.8SL测量机配备XC65D交叉扫描系统可作为测量实验室的基准级三坐标测量机，其空间精度达1.1μm+L/400以上，重复性0.7μm以上，最高速度51m/min,，最高加速度8439m/min2(见图2）。

图2 日本尼康公司采用十字交叉非接触扫描专利技术的LK V 10.10.8SL坐标测量机

3.雷尼绍PH20机动测座和EQUATORTM多功能比对仪

PH20机动测座是一种动态测量测座，采用了REVO®测量系统的技术。PH20将TP20测头集成为一体,在保持极高的系统精度的同时，测量效率提高了3倍。PH20机动测座可根据工件坐标系自动快速找正，运用独特的 “测座碰触”方法进行快速触发测量和快速五轴无级定位，最大限度地降低了传统的由坐标测量机高速运动所引起的动态误差，确保实现最佳工件测量。PH20测座既适用于新购的坐标测量机，也适用于大多数现有的用于触发测量的坐标测量机的改造。其技术参数为：重量810g，工作温度范围15～35℃，最高运动速度3r/s，最大测座触发速度50mm/s， A轴旋转角度-115°～115°， B轴旋转角度∞，角度分别率0.4μ弧度(见图3）。

图3 雷尼绍公司的PH20机动测座

图4 雷尼绍公司的EQUATOR多功能比对仪

EQUATORTM多功能比对仪是一款体积小、重量轻的在线测量仪器，该产品只有25kg，仅需要单相电源，而无需压缩气源，几分钟内完成安装，20min内完成设定并有效运行，适应于车间环境中自动化生产线和生产单元进行过程的自动监控(见图4）。EQUATORTM多功能比对仪采用并行杆结构，使用雷尼绍公司最小型、多用途的SP25扫描测头系统，以生产件与标准件的比对方法为基础，在X、Y、Z三个坐标快速扫描，可采集多达数千个点的数据，还可以实现有效的轮廓测量，每一个数据点都能用于比对，并对机床、加工中心和生产线的切削加工数据进行更新，对刀具磨损和热漂移的影响进行补偿，还可与机器人的工件搬运结合，完成全自动在线过程控制。

4.德国ETALON公司激光跟踪干涉仪

作为最新开发的最先进的激光跟踪干涉仪，德国ETALON公司激光跟踪干涉仪(见图5），填补了机床制造行业机床空间精度补偿和校正的空白，对机床设备定制了校正和监控及提高精度的系统解决方案，得到了德国国家物理技术研究院 (PTB)和英国国家物理实验室(NPL）的认证和肯定。该仪器配合ETALON的TRAC-CAL和TRAC-CHECK软件，采用全球定位系统 (GPS)的原理，通过使用激光干涉测量的方法，在不需要进行任何手动对齐的前提下，在30min内对三坐标测量机、机床和加工中心进行标准测试，确定其系统空间几何误差，以判定受测试的设备是否仍处在其可接受的精度范围内，或是需要进行维修和误差补偿。ETALON激光跟踪干涉仪大幅简化了对测量和生产设备所做的空间几何误差分析、校正，达到了亚微米级的精度，其系统的测量不确定度U95=0.2μm+0.3μm/m。

图5 德国ETALON公司激光跟踪干涉仪

5.桂林安一公司的高精度步距规

桂林安一量具有限公司是于2005年7月成立的一家民营量具生产企业，自成立以来一直坚持走高端量具生产的路线。

步距规(check master）是由多个量块以一定间隔排列装夹在基座上，组成具有系列尺寸的长度量规。作为长度实物标准器，步距规用于检测数控机床和坐标测量机。多年来，步距规一直依靠进口。桂林安一量具有限公司依靠自己多年经验的积累而开发生产出高精度步距规(见图6），填补了国内的空缺，其中规格1000mm的高精度步距规，先后经中国计量科学研究院和德国国家校准实验室(DKD）三次校准，三台步距规的实测误差值分别为+0.8μm、 +0.6μm和+0.46μm， 全程误差均不超过企业00级指标±1μm，与日本进口的同规格步距规的允许误差±2.5μm相比，技术指标更胜一筹。

图6 桂林安一量具有限公司高精度步距规

6.哈量、西安爱德华和哈尔滨精达的新型齿轮测量中心

齿轮测量中心是一种集三坐标和圆转台于一体，采用多轴联动的线位移、角位移传感器测量取值的高精度齿轮测量仪器。几年前，国内的哈量、哈尔滨精达和成都工具研究所等先后开发出国产齿轮测量中心。经过几年的发展，国产齿轮测量中心的技术水平得到了进一步的提升。哈量在本次展会上新推出了一款L45型齿轮测量中心(见图7）。该齿轮测量中心采用四坐标测量系统、美国新型的CNC系统运动控制卡，进行全闭环轨迹控制；被测件一次装卡，由计算机控制自动完成测量，测量中间数据可存储便于分析；可进行齿廓K形图、齿廓凸度和螺旋线轮齿鼓度等特殊项目的评定。

图7 哈量L45数控齿轮测量中心

西安爱德华展出的G40齿轮测量中心(见图8）是其G系列高精度齿轮测量中心中的一款，其享有专利的圆台加坐标立柱的独特外形结构和顶尖结构引人注目。该齿轮测量中心采用进口的高性能控制系统和测量软件，以及独特的空气减震弹簧，快速工件定位和测头防撞报警功能，保证了测量精度的稳定。

图8 西安爱德华G40齿轮测量中心

哈尔滨精达展出的2.5m大齿轮测量中心(见图9），在测量理念和结构设计上都有所创新。仪器采用了三个坐标(X,Y,θ）三轴联动的方式，实现测头沿啮合线对齿轮端面齿廓(渐开线齿形）进行测量。其优点是：①减少了大齿轮渐开线齿廓测量时测头切向移动距离；②仪器切向测量拖板尺寸及重量相应减少，仪器尺寸也相应减少；③切向测量导轨减轻，便于设计于Z轴拖板之上，使切向测量导轨更接近被测齿面，可减少阿贝误差，利于提高测量精度。

图9 哈尔滨精达的2.5m齿轮测量中心

7.成都工具研究所的MJS6A激光干涉仪

多年来，成都工具研究所一直是国内批量生产激光干涉仪产品的唯一单位。在多年科研、生产的基础上，成都工具研究所近年来先后承担了多项高性能激光测量系统的国家重大专项课题，取得了显著的成果。新型的MJS6系列激光干涉仪(见图10）就是其取得国家重大专项课题成果、拥有多项国家发明专利的转化产品。在本次展会上，成都工具所推出的针对高性能数控机床用户的MJS6A是其中的一款基本型号。MJS6A具有小型一体化的结构设计，方便携带，可在生产现场轻松完成数控机床位置精度的调试检测工作。该款激光干涉仪线性测量距离＞20m，测量移动速度1m/s，测量基本分辨率0.08μm，最高可达0.005μm，仪器测量不确定度＜±0.7ppm，可完成高性能数控机床定位精度、角度、直线度、垂直度、平面度等多项形位误差参数的测量。MJS6A激光干涉仪配置新型波长补偿器，温度测量不确定度＜±0.1℃，气压测量不确定度＜±1mbar， 湿度测量不确定度＜±5%RH。

图10 成都工具研究所的MJS6A激光干涉仪

8.哈尔滨先锋机电公司的RPS-10无线电通讯测头系统

哈尔滨先锋机电公司是一家专业从事数控机床在线测量测头的研发生产和销售服务的民营企业。自1995年创办以来，已经生产出了适应几乎所有数控机床实现在线测量的各类测头。其中，新近开发的RPS-10无线电通讯测头系统(见图11）是一款较为典型的测头产品。RPS-10测头系统包括RP600无线电通讯测头、RSI-10无线电信号发射-接收器、测头锥柄和SP-W10测量软件包四个部分；RP600测头全范围360°发射及接收无线电信号，其信号传输距离达15m以上；RSI-10无线电信号接收器集成了测头系统信号输出接口功能，它与RP600测头之间具有双向无线通讯功能，并具有主动节制跳频功能，抗干扰性能优异，防护等级达到了IPX8。该测头系统适用于大型加工中心、车削中心、数控镗、铣床。其主要技术参数：测针单向复位精度0.001mm/60mm(2σ)，测针在XY平面摆动极限角度15°，X、Y平面触发力1.1～1.4N，Z向触发力7.5N，测头启动时间＜1s，测头发射信号距离＞15m。另外，该公司的OPS-10红外通讯测头系统则是一款适用于中小型加工中心、车削中心、数孔镗、铣床的新型测头系统，其测针单向复位精度等主要技术参数与RPS-10一致。

图11 哈尔滨先锋机电公司的新型无线电通讯测头系统

9.天准精密技术公司的VMU322三维影像测量仪

天准精密技术有限公司专注于精密测量领域，坚持自主创新和高端品质，致力于推进中国精密制造业的质量提升。天准的三维影像测量仪是目前国内产品中精度最高、测量速度最快、自动化程度最高的影像测量设备，多次通过中国计量院的检定，被中国计量院、江苏计量院、河北计量院、河南计量院等计量检测机构购买使用，获得好评。天准参与制定了 《三坐标测量机校准规范》和 《影像测量仪校准规范》等产品校准规范，并与中国计量院合作出版了我国第一本影像测量技术专著 《影像测量仪技术基础》。

本次展会展出的VMU322产品(见图12），测量精度高达 (2.0+L/300）μm，机台运行速度达200mm/s，其6环8区表面光源达到世界先进水平，并可配备激光测头和接触式测头，形成复合式的测量中心，实现工件的全三维测量。其小模数齿轮测量、试验筛校准等专用测量软件解决或部分解决了多个行业长期存在的一些关键测量难题。

图12 天准精密展出的VMU322影像测量仪

三、展会特点

本次展会展出的量具量仪新技术、新产品，反映出的产业发展现状呈现出以下几个特点：

1.高速、高精度、多功能、在线测量是三坐标测量机的发展方向

本次展会有海克斯康 (HEXAGON)集团下的DEA、LEITZ、Brown&Sharpe前哨、日本三丰、Nikon、Zeiss、美国API和国内的北京航空精密机械研究所(303所）、西安爱德华、北京南航立科、深圳思瑞、智泰集团、哈量、上量、新天等多家企业均展出了各种类型的三坐标测量机。总的来看，其中的高端产品均为国外公司拥有，前面介绍的日本三丰公司的STRATO-Apex和Nikon公司的LK V两款产品就是比较典型的代表；而国内企业生产的都还是一些中、低端的产品，差距还比较大。但其中也不乏个别的佼佼者，如北京航空精密机械研究所(303所）CENTURY755型的长度测量示值误差达到了0.9μm+L(mm)/350， 重复精度为1.0μm。

近年，三坐标测量机发展较快，特别是国外著名厂家的产品采用了不少的新材料、新技术，如高性能无应力陶瓷、高精度光栅、自洁式空气轴承、激光交叉扫描系统、X光断层扫描系统、空间误差修正和新的温度补偿和减震技术，提高了坐标测量机的刚性、热稳定性和测量精度，实现了高速、高精度的3D测量。从本届展会还反映出，三坐标测量机采用先进的触发式测头、光学影像测头、激光测头的复合传感器技术，将三坐标测量机与影像仪融为一体，成为高性能复合式三维影像测量机。而另一方面，三坐标测量机的使用环境条件却在逐步降低，出现了具有较高精度和良好操作性能的、可直接应用于车间和生产线的坐标测量机。高速、高精度、多功能和生产现场、在线测量成为三坐标测量机的发展方向。

2.先进的激光、光学测量技术助推数字化几何量测量技术的提升

在本次展会上，国内外展商展出了很多应用激光、光学技术的几何量测量装置。从三丰、Nikon和蔡司的三坐标测量机，到美国法如公司、海克斯康集团Romer的柔性关节测量臂、马波斯的刀具检测激光对刀系统；从德国ETALON公司激光跟踪干涉仪、美国API公司的T3激光跟踪仪、成都工具所的激光干涉仪，到美国ZMIKE和Beta的激光测径仪，海克斯康集团Leicade、西安交大思源、深圳思瑞的激光扫描仪等，可以说是举不胜举。激光应用在几何量测量领域已有三十多年了，经过多年的探索、创新，其技术愈加成熟，应用范围愈加广泛，所具有的高稳定性、高分辨率和高精度的优越性能愈加凸显。

激光、光学测量装置配以高性能的计算系统和多功能的数据处理软件，实现了小型化、集成化，测量方式从点扫描到线扫描，再到线交叉扫描(Nikon LK V 10.10.8SL)，测量用途从微观的表面粗糙度 (LasercheckTM)，到大型工件的外观轮廓尺寸 (FARO Laser ScanArm®V3)， 从360°全方位测量，到远至320m的长度测量，测量速度最高达到了1016727points/sec的高速 “云”扫描测量(Leica HDS620）；测量稳定性、分辨力和精度达到了纳米级。同时，操作简单、方便，实现了 “傻瓜”化操作。

当前的各类激光几何量测量装置已能够快速、准确、便捷地实现各类在机、在线的一维、二维和三维几何点 “云”数据的采集，完成各类几何参数的测量。可以预见，随着技术的进步，以激光为代表的光学测量技术，在几何量测量领域中将会得到更多的应用，必将推动数字化几何量测量技术的快速发展。

3.政策导向支持、重点项目拉动，国产高端量具量仪产品快速发展

近几年，我国量具量仪制造行业在经历金融危机的洗礼而复苏、振兴，得到了快速的发展。国家政策导向的支持，高新技术领域的投入，重点项目的拉动，加上企业重视技术创新，跟踪国外行业发展趋势，瞄准国家及市场需求，结合自身优势开发，我国量具量仪生产企业的发展进一步加快，自主创新能力进一步提高。从本次展会上，能够明显地感到国产量具量仪产品的进步，桂林广陆、桂林安一公司防水防尘性能达到IP67的数显卡尺，青量采用IP65防护等级、2mm螺距丝杆、丝杆直进式等新专利、新技术，上下左右读数的数显千分尺，显示出国产电子数显量具的技术水平和国外的差距正在缩小；桂林安一公司高精度陶瓷步距规的开发则证明国内企业已逐步具备与国外著名厂商竞技的能力和水平，我国企业已进入了高档量具批量生产的行列。而在数控量仪产品方面，北京航空精密机械研究所(303所）CENTURY755型坐标测量机、哈量和西安爱德华公司新型齿轮测量中心、哈尔滨精达公司2.5m齿轮测量中心、哈尔滨先锋公司RPS-10无线电通讯测头系统、天准精密技术公司VMU322三维影像测量仪和成都工具研究所MJS6A激光干涉仪，以及部分数控量仪产品(如CNC齿轮测量仪器），不仅在国内市场重新占有了主要、重要份额，并且以良好的性价比走出国门，销往周边国家，并开始打入欧洲、南美市场等。

诚然，从整体水平来衡量，我国国产量具量仪产品，特别是量仪产品相比国外先进国家的先进企业还是存在着较大的差距。但是，只要国家的政策对路，随着制造业的快速发展，我们的企业瞄准方向，抓住经济全球化促进先进技术交流的机会，迎头追赶。可以相信，在不久的将来，我国量具量仪行业一定会出现在国际上领先的产品和企业行列中。

四、结语

第12届中国国际机床展览会(CIMT 2011）是一个先进制造技术展示、交流的平台，它汇聚了当今国内外同行的新技术、新产品，给了我们近距离耳闻目睹的机会，使我们能够直接感受到几何量测量领域的先进技术及其快速发展的方向。

从技术角度来看，在未来的发展阶段中，一方面，测量技术与数字化制造技术和信息、通讯技术的融合、集成；另一方面，在追求高分辨力、高精度的同时，力求小型化、便携化和具有良好的环境适应性，强化精密测量的过程质量监控和服务功能，实现 “被动”检测到 “主动”监控的转变；从“离线” 到 “在线”、从 “事后”到 “实时” 的转变，正成为精密几何量测量器具技术发展的重要趋势。

我们深信，随着这个发展趋势，两年后的下一届中国国际机床展览会，即CIMT 2013，将会有更多、更新、更为先进的数字化几何量测量装置出现。