数显倾量仪

近日，第3届高端测量仪器国际论坛暨第13届精密工程测量与仪器国际会议（IFMI & ISPEMI 2024）在山东青岛成功举办。会议邀请各国精密工程测量与仪器领域的科学家、专家与业界领袖，就国际精密工程测量与仪器领域面临的重大机遇、重大科学问题和关键技术问题展开深入研讨，展望其未来发展方向和技术路线等。会议期间，仪器信息网特别策划了专访环节，荣幸地邀请到了西安交通大学杨树明教授，就其研究方向、精密测量技术发展趋势以及我国精密测量仪器产业发展现状等话题展开分享。西安交通大学 杨树明教授仪器信息网：请简单介绍下您的研究方向。杨树明教授：我一直聚焦于微纳测量领域，包括在该领域开展基础和应用研究，以及关键技术和装备开发等。近些年来，我们把微纳测量技术应用于芯片检测领域，特别是晶圆缺陷检测设备的研发。在长期技术储备的基础上，我们与企业紧密合作，争取在该领域实现重大突破，推动我国半导体芯片检测技术的自主化进程，解决晶圆缺陷检测的国产化难题。仪器信息网：您如何看待国内外精密测量仪器产业的发展现状？杨树明教授：精密和超精密测量的重要性越来越受到重视，也迎来前所未有的发展机遇，将在制造业转型升级中发挥重要作用，为制造业的提质增效提供有力支撑。然而，我们也应清醒地看到，对于精密测量仪器，国内与国际先进水平之间仍存在显著差距。而缩小这一差距，需要长期的坚持与不懈努力。仪器信息网：国内精密测量仪器产业应如何补齐这一差距？杨树明教授：我觉得人才是核心要素。一方面，该领域专业人才短缺，当前亟需通过提升高校培养规模、鼓励更多高校开设相关专业来加强人才供给；另一方面，构建有效的激励机制与制度保障，从而吸引并留住优秀人才在该领域长期耕耘。这两方面对于补齐我国与国际精密测量技术先进水平之间的差距具有关键作用。另外，要推动我国精密测量技术的蓬勃发展，逐步缩小与国际前沿的差距，并实现超越，我们还需要从多个维度上坚持不懈地努力。仪器信息网：我国在精密测量技术及仪器领域面临哪些挑战？特别是关键核心零部件及供应链方面是否存在瓶颈？杨树明教授：当前，从关键零部件至整机，我们仍面临诸多挑战。例如光源，尽管国内光源性能正逐步提升，但是短波长光源尚且没有完全达到应用要求，市场上尚缺乏适用于晶圆缺陷检测的成熟光源产品。同时，探测器、光学元件等关键零部件与国际先进水平相比，仍存在一定的差距。不过，我们在人工智能领域表现亮眼，相关技术在精密测量技术领域的应用，展现了一定的优势。仪器信息网：您如何看待人工智能对精密测量技术的影响？杨树明教授："智能"已成为众多领域关注焦点之一。在测量领域，人工智能影响着测量的标定方法、管理方式和应用领域等，同时人工智能发展又需要测量作为支撑，包括数据如何精确获取、数据处理算法和模型的准确性等。可见，人工智能与精密测量必然相互融合发展。仪器信息网：您认为未来精密测量技术及仪器将沿着哪些方向发展？有哪些新兴技术或应用值得关注？杨树明教授：过去的测量工作主要聚焦于单一物理量，采用单一方法和设备完成。然而，随着测量需求日益多样化与复杂化，测量向着多物理量同步测量的方向迈进，要求测量仪器和设备集成多测头，具有多功能。随着加工精度和尺度从微米级到纳米级再到原子级，精度与尺度的极致追求对测量技术提出了更高要求，而且极端化的工作环境使得传统方法与技术难以胜任。此外，极致精度和极端尺度方面，缺乏标准和测量规范，需要探索新的计量与溯源方法。仪器信息网：您认为大规模设备更新将对国产仪器带来哪些机遇？杨树明教授：这是国产仪器发展的好机会和机遇。国产设备因性能与进口设备存在一定差距，导致市场在选择时往往倾向于进口产品。在当前国际形势下，加上政策支持与国产仪器前期的基础和积累，国产仪器有望加速融入市场，在实际应用中不断迭代升级，逐步提升其性能。这必将促进国产仪器行业的加速发展，并逐步实现国产替代。仪器信息网：在国产替代的大背景下，您认为国产精密测量仪器企业应加强哪些方面的能力建设以提升竞争力？杨树明教授：首先，应加强企业与高校的紧密合作。企业应主动寻求与高校的深度合作，而高校也应积极与企业对接。双方应基于各自的需求与优势，构建协同发展的合作模式。企业应充分利用高校的科研平台与资源优势，在制定未来发展规划时，特别是涉及新技术、新方法时，与高校紧密合作，让高校进行前瞻性研究。实际上，高校也要积极与企业开展紧密合作，与企业携手并进，才能使其成果落地。借此机会，我们诚挚希望与更多企业及高校研究院所携手，共同研发高端测量仪器，为国家解决“卡脖子”技术和产业升级提供技术支撑。

p 　　在即将开幕的CCMT2018，将有来自境内外的230多家企业展出工量具产品，展出的主要工具产品类别包括工具系统、各类硬质合金刀具、超硬刀具、高性能高速钢刀具 主要量具量仪展品包括三坐标测量仪、激光干涉仪、轮廓粗糙度仪、对刀仪、齿轮测量中心、圆度仪以及各类数显量具和精密机械量具。 /p p 　　金属切削刀具方面，各类硬质合金刀具都有新品出展，包含：车削加工方面、铣削加工方面、孔加工方面、工具系统方面。 /p 　　量具量仪方面，将有来自全球的多家量具量仪企业展出品种丰富令人目不瑕接的数字化精密测量仪器和量具产品。 p 　　对刀仪作为一个热点，有英国雷尼绍、德国翰默、意大利马波斯Marposs、日本安努梯、日本株式会社美德龙、哈量、天津天门精机等多家企业展出各种全自动、半自动对刀仪。全球著名测量专家雷尼绍的NC4非接触式对刀仪不仅可在各种加工中心进行快速非接触式对刀，同时还能进行刀具破损检测。它分为固定式和分离式两种，集成有独特的MicroHole保护系统和创新的安全保护系统PassiveSeal，能够保持IPX8级的密封性能。分离式系统在大型机床上安装简便，工作范围可达5米。NC4+适合使用小直径刀具的应用场合，提供优异的性能和超高对刀精度。意大利马波斯Marposs对刀仪采用模块化标准组件，易于安装，且重复精度高。而国内测量巨头哈量带来的KELCH KENOVA set line V64x型对刀仪采用MPS模块式主轴，可夹持SK、BT、HSK、PSC、VDI型刀柄 重复测量精度达到± 0.002mm KELCH KENOVA set line V64x采用高像素CCD照相机测量，配备Picture Start Workshop和独有的Easy基础软件包，同时具有多项可扩展选项满足用户需求。 /p p style=" text-align: left " 　 img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201803/insimg/0e0e047c-707f-42e1-9846-1d60ccb69004.jpg" title=" 2.jpg" / /p p style=" text-align: center " 　　雷尼绍对刀仪 /p 　　齿轮测量技术和产品的发展是我国量仪小行业技术发展的扛鼎之作，近年来开发出众多具有新颖测量功能的齿轮测量仪器，并且初步形成了齿轮量仪产业集群。本届展会哈量、哈尔滨智达、哈尔滨金量、哈尔滨创博科技、西安纳诺精密测量等多家企业将展出各类齿轮测量仪器。哈量展出的L30A型齿轮测量中心首次将三维数字式扫描测头和直线电机技术成功应用于齿轮测量中心领域。通过新电控系统的研发，用复杂曲面的特征点实现了空间曲面的NURBS重构，不仅实现曲面的误差计算算法的统一，也使测量方式更加灵活。独特的工件装卡自动找正技术实现了工件坐标系与仪器坐标系的统一，对装卡允许误差由原来的μm级降低到了mm级，大大降低了装卡难度 总精度达到VDI/VDE 2612、2613一级仪器精度要求，可满足ISO1328或GB10095标准规定的2、3级高精度齿轮的测量需求。该仪器配置了哈量公司自主开发的LINKS-GEAR齿轮测量软件，除了可测量标准圆柱齿轮外，还可以检测各类特殊齿轮以及齿轮刀具。 p 　　在境外展商中，以下展品值得关注。卡尔蔡司特别针对绿色制造开发的新能源汽车部件检测方案、模具自动化检测方案等。马波斯将带来享誉全球的生产过程在线监控系统。约翰内斯· 海德汉博士将在CCMT2018中国首发新一代具有EnDat接口的测头。柯尔柏斯来福临除了机床以外，还将展出WALTER HELICHECK PLUS，用于微观测量领域全自动测量回转类刀具和生产工件上的复杂形状及轮廓。雷尼绍公司的Equator比对仪和REVO-2多传感器五轴测座是该公司的亮点。Equator比对仪由并联运动机构构造组成，具有极高的刚性，可确保快速操作时优异的重复性 借助SP25测头快速且可重复的扫描功能，能够进行轮廓测量以进行完整特征分析。REVO-2是一款用于坐标测量机的革命性多传感器五轴测座升级产品。 /p p 　　国内量具量仪企业近年来进步显著，中小型民营企业如雨后春笋秀涌现并开发出大量制造业急需的量具量仪产品。首先，三坐标测量机作为工业领域应用最为广泛的精密测量工具受到国内中小型量仪企业的重视，本届CCMT推出不少新品。其中包括思瑞测量技术的Tango-R关节臂测量机、Croma系列大行程全自动三坐标测量机、无锡富瑞德的中小型桥式高精度三坐标测量机、西安力德的高精度数控三坐标测量机、西安纳诺的ROYAL系列移动桥式测量机等等。 /p p style=" text-align: center " 　　 img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201803/insimg/5a04a2ff-80d6-4e20-b99e-d30d7296891d.jpg" title=" 1.jpg" / /p p style=" text-align: center " 　　深圳市中图仪器SJ6000激光干涉仪 /p p 　　其次，更多智能、精密、专用量仪将在CCMT2018与观众见面。深圳市中图仪器的SJ6000激光干涉仪以干涉技术为核心，采用激光双纵模热稳频技术，可实现高精度、抗干扰能力强、长期稳定性好的激光频率输出，其主要技术参数为：稳频精度± 0.05ppm 测量精度± 0.5ppm(0-40)℃ 线性测量距离(0-80)m 测量分辨率1nm。西安纳诺的SURMIN新一代超高精度测量平台，源自德国研发中心团队精心打造 该公司SCAN 3D系列手持式激光扫三维扫描仪，适用各种复杂的应用场景。广州威而信的CA65 \MMD-R220圆度仪采用气浮主轴，精度高，具有很好的性价比。此外，思瑞测量技术的Tango-S Plus手持扫描测量系统，深圳市中图仪器的粗糙度轮廓一体式测量仪，陕西威尔机电的轮廓仪、粗糙度仪，成都成量、苏州英仕、威海新威量等企业将展出的各类数显量具、精密量表量规以及小型量仪，都将给用户的精密测量提供更宽广的选择空间。 /p

计量是实现单位统一、保证量值准确可靠的活动，是科技创新、产业发展、国防建设、民生保障的重要基础，是构建一体化国家战略体系和能力的重要支撑。为贯彻落实《计量发展规划(2021-2035年)》有关要求，持续推进山东省计量事业创新发展，更好地发挥计量在经济社会高质量发展中的基础性、支撑性作用，山东省市场监督管理局研究起草了《关于贯彻落实〈计量发展规划(2021-2035年)〉的实施意见(征求意见稿)》(下称《实施意见》)，现向社会公开征求意见。《实施意见》提出发展目标，到2025年，全省计量体系和能力建设取得显著成效，计量在服务保障全省经济社会高质量发展、保障高品质生活方面的地位和作用日益突出，现代先进测量体系初步建成，科研创新能力、计量服务保障能力显著提升，计量监管体系更加完善，部分领域达到国内领先水平。建立社会公用计量标准5600项，建设产业计量测试中心20个，培育计量科技创新基地、先进测量实验室、计量数据示范应用基地等计量创新平台5个，研制标准物质300项，编制地方计量技术规范80项，建立诚信计量示范单位1000家。展望2035年，计量科技创新能力大幅提升，关键领域计量 技术取得重大突破，部分领域达到国际先进水平，现代先进测量体系全面建成，计量在保障经济社会高质量发展的积极作用充分凸显。在加强计量技术研究，服务创新驱动发展发面，《实施意见》提出：(一)加快关键核心技术攻关。加强计量测试理论、方法与应用技术研究，重点推进时间频率远程实时溯源技术以及计量器具远程、在线、嵌入式校准技术等研究。针对极端条件、复杂环境和实时工况的计量需求，研究复杂条件下的计量远程溯源、数字计量等共性技术。加强分布式系统和传感器网络计量技术研究，突破动态、在线、原位校准技术瓶颈，解决极端 量、复杂量、微观量等多参量和综合参量的准确测量难题。(二)加强产业计量技术研究。开展重点产业领域的数字 化模拟测量、跨尺度测量、复杂系统综合测量、工况环境监测等测量测试技术研究，高标准建设核电核岛装备、环境监测、高速列车等产业计量测试中心。加强高精度、集成化、微型化、智能化的新型传感技术研究，突破嵌入式、小型化、高可靠性、高环境适应性的新型计量技术，研发小型在线质谱仪、化学传感器、光学传感器等高精度计量器具。推进图像识别、物联网、MEMS 工艺、自动控制以及人工智能等新技术在计量器具中的应用，实现计量标准装置智能化、网络化、数字化。(三)完善计量创新协同机制。整合各方计量优势资源协同攻关解决计量测试难题，在重点产业领域建设先进测量实验室。面向国内经济主战场、面向省内重大战略计量需求，开展计量科研需求采集、联合攻关，推进计量领域科技创新与应用，培育建设计量科技创新基地。推动建立计量、标准、质量、知识产权等融合联动的科技成果转化服务体系。建立黄河流域生态保护和高质量发展计量服务协同平台，协调推进黄河流域计量创新驱动发展。在强化计量应用保障，筑牢高质量发展支撑方面，《实施意见》提出：(一)夯实先进制造业强省根基。强化计量对产业基础高 级化、产业链现代化的支撑引领作用，开展大空间精密测量、 高电压、大力值、太赫兹、防爆、电磁兼容等领域测量方法研 究和测量装备研制，建立一批先进制造业发展急需的计量标准， 提升工业生产基础零部件(元器件)、基础材料、基础工艺的 测量精度和稳定性。结合“十强产业”总体布局和区域优势， 重点在智能制造装备、航空航天装备、高档数控机床与机器人 等领域建设一批产业计量测试中心和产业计量测试联盟。实施 仪器设备质量提升工程，加强高端仪器设备核心器件、核心算 法研究，重点在核电仪表、分析仪器等领域进行技术攻关，推 动量子芯片、云计算、区块链等高新技术应用于计量仪器设备， 提升计量仪器设备研发能力和自主可控水平，树立“山东仪表” 品牌。(二)服务健康山东建设。加快医疗健康、食品安全领域 计量测试基础设施建设，重点建设疾病防控设备、医用冷链装 备、眼科光学仪器等医疗卫生计量器具量传溯源能力。提升全 省医疗卫生机构计量器具的强制检定覆盖率，保障医疗卫生领 域计量准确。推进医用计量器具产品质量检验检测技术研究， 突破临床诊断与精准治疗等关键计量技术，研制检测装备和标 准物质，支撑生命科学、生物医药、医养结合等产业创新发展。(三)强化乡村振兴计量保障。开展“计量服务下乡”活 动，推动计量技术服务向农村地区延伸，缩小计量公共服务的 城乡差距。加强粮食购销和农资经营等涉农领域强制检定计量器具和定量包装商品的计量管理，持续提升农业农村计量保障 水平。围绕农业综合生产能力提升和“新六产”发展，开展现 代高效农业、农机、化肥、农药等农资生产领域测量测试技术 研究，加强农林牧渔产品安全、质量检验的计量能力建设，提 供农产品生产、加工、储备、流通、销售全链条计量服务。强 化农田水利、农业交通物流、农村医疗等农业基础设施的计量 支撑，培育冷链物流产业计量测试中心。(四)服务海洋强省建设。推动建设国家海洋计量科学研 究中心，研究建立海洋领域国家计量基准标准，突破海洋水声、 海洋重磁、海洋温度等方向的量子化、扁平化关键测量技术， 提高海洋计量基础科学研究能力。培育海洋装备产业计量测试 中心，研究用于模拟全海深压力、温度及盐度范围的环境模拟 舱，开展海洋传感器测量测试技术研究，提升海洋装备数字化 测量能力。健全海洋精细化工、海洋药物与生物制品、海洋环 境监测、海洋港口等领域计量保障体系，服务海洋强省战略深 入实施。(五)支撑碳达峰碳中和目标实现。构建“双碳”计量管 理体系、计量技术体系和计量服务体系，为温室气体排放可测 量、可报告、可核查提供计量支撑。加快建设“高耗能、高排 放”行业计量监测体系，开展钢铁、电力、交通运输等重点行 业碳排放直接测量方法和在线监测设备量传溯源技术研究，规 范碳计量器具管理。加力推进能源资源计量服务示范项目建设， 加强能源资源计量数据应用研究。持续开展能源计量审查,强化 能效标识、水效标识产品监督管理。(六)筑牢数字赋能计量基础。在 5G/6G 通信、AR/VR 显示、 数字图像和超高速光通信等领域推进计量科研协同创新，拓展 计量应用领域。推进计量器具自动化、数字化改造升级，建设 计量信息化智能系统，打造智慧计量实验室。开展工业生产领 域自动测量、非接触测量、在线溯源技术研究，培育远程测控 与计量校准等服务新业态。开展计量检测原始数据及其衍生数 据的高效、综合、精细化处理技术研究，推进计量数据防作弊、 防篡改等可靠性技术研究。强化计量数据应用技术研究，培育 一批计量数据应用基地，释放计量数据应用效能。(七)促进新能源、新材料产业提升。研究氢能、太阳能、 风能、煤炭、天然气、石油产品等能源专用计量测试技术。强 化我省氢能产业优势，健全制氢、储(运)氢、加氢、用氢全 产业链计量支撑体系。开展新能源汽车充电桩、加氢机、光伏 专用计量器具、特高压输电装置、智能电网装备等量传溯源技 术研究。加强氢能源新材料、高端铝材、橡胶、石墨烯、生物 医用材料等领域计量技术研究，重点开展新材料结构、性能等 检测方法研究和相关设备研制，满足新材料行业量值传递溯源 需求。加快建设碳纤维产业计量测试中心，开展碳纤维关键材 料组成、结构和性能测量测试技术研究及数据分析，解决生产工艺和质量参数测量难题。(八)提升现代基础设施计量保障能力。建立完善交通、 信息、能源、水利等现代化基础设施计量支撑体系，培育交通 产业计量测试中心，强化公路试验计量能力建设，开展智慧公 路、智慧港航、智慧机场等领域计量关键技术研发和应用。加强轨道交通产业计量测试中心建设，开展轨道交通接触网几何 参数测量仪校准装置、机动车排放污染物遥感检测系统校准装 置等研制与应用。突破极微弱光探测测试技术，研制光通信领 域国际领先的超高灵敏度、超高精度校准装置。推进计量测试 技术在风电、核电、光伏发电、生物质能等清洁能源发电、储 能及分布式智能电网建设中的应用。研制水资源计量专用设备， 建立完善水资源专用大口径、大流量、复杂工况的计量标准。在加强计量能力建设，夯实质量提升基础方面，《实施意见》提出：(一)构建现代先进测量体系。统筹规划建设省、市、县 三级社会公用计量标准，健全完善部门(行业)计量标准，加 快企业计量标准建设，培育建设时间频率、流量等国家计量标 准项目落地山东。满足量值传递扁平化和计量数字化转型需要，逐步建成以省级计量技术机构、计量区域中心为核心的满足经 济社会发展要求的立体化计量保障体系。实施计量标准能力提 升工程，加强超导、高温、低温、流量、大电流等领域计量科 学研究，建设一批高精度、高稳定性的计量标准，填补我省量 值传递溯源体系空白。2025 年全省计量标准数量达到13000项。(二)加大标准物质研制应用。围绕产业链，紧贴测量链， 加快新能源新材料、智慧海洋、医养健康、绿色化工等重点产 业标准物质的研制，拓宽标准物质应用领域。加大标准物质技 术攻关，增强重点领域标准物质核心材料和关键技术自主可控 能力。建立标准物质质量追溯机制，强化标准物质量值和不确 定度水平核查，积极培育标准物质量值核查验证实验室。加强 应急用标准物质实物和生产能力储备，增强战略性、公益性标 准物质供给。2025年全省新研制标准物质数量达到300项。(三)建设与我省现代化水平相适应的计量技术机构体系。 坚持各级法定计量技术机构的独立性、法制性和公益性，加强 普惠性、基础性计量基础设施建设，满足履行计量器具强制检 定等法定职责需要，依法有序推进法定计量技术机构深化改革 创新发展。加快计量技术机构能力建设，分级别、分区域制定 建设标准，推动机构的差异化、专业化发展。加强行业专业计 量技术机构建设，满足交通、气象、电力、水文等行业领域计 量需求，强化专用计量器具的管理和使用。大力发展计量校准、 计量测试等高技术服务新业态，推动计量技术服务市场健康有序发展。(四)促进企业计量能力提升。引导企业建立完善与科研、 生产、经营相适应的计量管理制度和保障体系。加强企业计量 基础设施建设、计量科技创新和测量数据应用，鼓励企业自愿 通过测量管理体系认证。推行企业计量能力自我声明制度，开 展工业计量标杆示范，推广企业计量典型案例。实施中小企业 计量伙伴计划，提升产业链相关中小企业计量保证能力。完善 企业计量促进措施，对企业新购置的、符合国家有关规定的计 量器具一次性计入当期成本费用，在应纳税所得额中相应扣除。(五)打造新时代计量人才聚集高地。实施计量科技创新 人才计划，在计量专业人才中推荐有突出贡献的中青年专家、 享受国务院特殊津贴专家、泰山系列人才、科技领军人才和青 年拔尖人才。建设计量专业技术人才培训平台和实训基地，培 养一批计量领域齐鲁首席技师、齐鲁工匠和技术能手。建立计 量专家人才库，支持技术人员开展计量交流合作。(六)强化质量基础设施协同联动。整合计量、标准、检 验检测、认证认可等质量基础资源，搭建质量基础设施“一站 式”服务平台，在重点产业、关键领域形成全链条整体技术解 决方案。强化检验检测、认证认可领域计量溯源技术研究，丰 富完善检验检测、认证认可内涵和外延，引导计量工作从量值 保障和符合性评价保障向创造性引领转变。