形状测量机

三坐标测量机(Coordinate Measuring Machine，CMM)是指在一个六面体的空间范围内，能够表现几何形状、长度及圆周分度等测量能力的仪器，又称为三坐标测量仪或三次元。回顾三坐标测量机发展史坐标测量机问世于19世纪60年代，最早的坐标测量机是一个仅仅配备X、Y、Z三轴数显的三维设备。据悉，第一台三坐标测量机由英国Ferranti开发。之后，英国LK公司宣称生产了第一台桥式测量机。1973年，蔡司成功制造出全球第一台CNC坐标测量机-UMM 500并首先使用计算机辅助工件坐标系代替机械对准，从此测量机具备了对工件基本几何元素尺寸、形位公差的检测功能。70年代中期，我国才开始三坐标测量机的研制，主要制造测量机的厂商有北京航空精密机械研究所（303所）、北京机床厂、上海机床厂、北京第二机床厂、天津大学、青岛前哨精密研究所、新天光学厂等等。由于当时测量机集成了光、机电一体化、补偿等技术因素，而国内水平有限，测量机的研制水平较低，主要以仿制外国产品为主，且没有成套的产品线。80年代，国内的生产厂商与国外生产厂商陆续合作，从国外引进生产许可证来生产，例如北京航空精密机械研究所和上海机床厂通过取得德国Leitz的生产许可证来生产测量机。1984年，青岛前哨精密研究所投入资金和科研团队研制测量机，并于1988年成功地制造出全花岗岩的高刚度高精度桥式固定测量机ZC8645，并在此基础上继续研发出多种不同尺寸、不同结构类型的测量机。到了90年代，青岛前哨精密研究所已经成为国内最主要的坐标测量机制造商。90年代，国内大型制造厂商的生产要求越来越高，对于测量机的需求越来越多，但其国内的生产和技术水平远达不到其测量标准。经过协商谈判，青岛前哨精密研究所与荷兰英狄沃斯公司成立了国内第一家测量机合资公司——青岛前哨英柯发设备有限公司，其技术水平与国际接轨。从1996年开始，青岛前哨英柯发设备有限公司产品稳坐国内第一宝座，并不断出口到国外多个地区。1999年，青岛前哨精密研究所与世界权威测量机制造厂商Brown＆Sharp合资，成立了青岛前哨朗普测量技术有限公司（Brown＆Sharp前哨）。之后，Brown＆Sharp集团被海克斯康集团收购。2004年，青岛前哨朗普测量技术有限公司更名为海克斯康测量技术（青岛）有限公司。目前，我国测量机的主要生产厂商有303所、西安爱德华、青岛雷顿等，国际比较著名的测量机生产厂家主要有瑞典海克斯康、德国蔡司、德国温泽以及日本三丰等公司，其中计量型测量机市场主要被蔡司和海克斯康垄断。国内外三坐标测量机产品比较目前，国内与国外产品的差距主要体现在以下三个方面：从精度等级上看，进口精密计量型测量机能达到0.5微米以内的检测精度，而国产设备最高仅能达到0.8微米，且测量行程低于进口机型。进口机型从结构设计到材料呈现多方向发展状态，而国内多家厂商的产品在结构和材料上几乎完全相同，缺少创新能力。进口机型的控制系统、测头及测量软件等一般都具有自主知识产权，掌握全部或大部分核心技术；而国产机型除机械本体外，其余关键组成部分均采用国外品牌，自主研发能力较弱，缺少核心技术。国外计量型坐标测量机产品性能参数国内计量型坐标测量机产品性能参数注：表来自 王帼媛,张忠欣. 坐标测量系统精度提升技术研究. 2019航空装备服务保障与维修技术论坛暨中国航空工业技术装备工程协会年会论文集. 表中精度的计算公式中：L为所测长度尺寸值，单位mm。国内三坐标测量机的主要差距三坐标测量机主流厂商及其产品目前，我国市场上三坐标测量机的主要进口仪器供应商有：瑞典海克斯康、德国蔡司、德国温泽、日本三丰、日本东京精密等。国内厂商主要有：西安力德、西安爱德华、北京303所、深圳力合、青岛弗尔迪、青岛雷顿等。其中，海克斯康和蔡司产品在中国市场的占有量较大。另外，中国三坐标测量机厂商主要集中在西安和青岛两地。海克斯康自成立以来，已收购200余家公司，现有七个产业单元：智能制造、测量、PPM（工程类软件研发）、智慧方案、矿山、自主定位、农业。在中国，海克斯康集团拥有徕卡测量系统贸易(北京)有限公司、徕卡测量系统(上海)有限公司、海克斯康测绘与地理信息系统(青岛)有限公司、海克斯康测量系统(武汉)有限公司、台湾海克斯康测量仪器股份有限公司、思瑞测量技术(深圳)有限公司等各类经营实体。其中，海克斯康测量技术(青岛)有限公司是海克斯康计量产业集团的核心成员和九大测量机制造基地之一。海克斯康三坐标产品涵盖高、中、低端市场，且主要在中、低端市场，在中国测量机行业的市场占有率较高。海克斯康对外表示：其在中国测量机行业的市场占有率超过45%，客户广泛分布在汽车行业、航空航天、电子行业、模具工装、精密制造、国防军工、重工能源和家电等领域，尤其中国军工企业所使用的超高精度三坐标测量机，98%由海克斯康生产制造；其三坐标设备销售额位于全球前三。蔡司（ZEISS）是一家制造光学系统、工业测量仪器和医疗设备的德国企业。公司的名称来源于它的创始人之一——德国光学家卡尔蔡司。它由卡尔蔡司(Carl Zeiss)、恩斯特卡尔阿贝(Ernst Karl Abbe)和奥托肖特(Otto Schott)于1846年在耶拿(Jena)建立。卡尔.蔡司集团由六个独立运作的部门组成，即半导体技术、医疗系统、显微镜、工业测量技术、电子光学系统和消费光学产品。蔡司的三坐标测量机主要为技术型的中高端产品，在我国的市场占有率也较高。蔡司其客户主要集中在汽车、飞机、机械工程等行业。蔡司对外表示：几乎所有的组车厂都有蔡司的三坐标，如一汽大众，占据了其测量产品99.9%的份额；其三坐标设备总销售额位于全球前三。德国温泽集团（WENZEL）创立于1968年，是一家计量解决方案制造商，产品涵盖三坐标测量机、齿轮测量中心、工业CT、模具设计制造、高速测量和数字化系统以及逆向工程等领域。温泽现在全球范围拥有16家子公司，销售及服务伙伴遍及50多个国家和地区的跨国集团。2005年，温泽测量仪器（上海）有限公司在中国成立，主要负责中国及亚洲地区的标准三坐标测量机的组装生产以及温泽全系列产品的销售。温泽三坐标产品主要应用于汽车制造、机械工程、机电制造及其配套领域，在中国具有一定的销售额。日本三丰（Mitutoyo）成立于1934年，向全球范围的广大市场提供千分尺、卡尺等量具以及三坐标测量机、形状测量系统、视像测量系统及光学仪器等系统精密测量仪，是全球综合长度测量仪器的制造商巨头。于2001年成立了以销售服务为主的现地法人企业——三丰精密量仪（上海）有限公司（上海三丰），并以此为契机，于2004年成立了以华北地区为主的销售服务基地的现地法人，三丰精密量仪（天津）有限公司（天津三丰），包括合资的Leeport Metrology公司。2012年，上海三丰与天津三丰进行组织统合。目前，三丰公司在中国完成了华北、华中、华东、华南地区的销售和服务等统合，由三丰精密量仪（上海）有限公司统一管理。三丰产品主要应用于模具、电子、塑胶、五金机械、家居、汽车等领域，在中国市场具有一定的份额。东京精密（ACCRETECH）主要从事半导体加工制造设备及精密测量仪器，并在华成立全资子公司东精精密设备（上海）有限公司,主要生产销售三坐标测量仪、表面粗糙度、轮廓形状测量机、圆柱度测量机、光学测量机，以及半导体制造设备。东京精密三坐标主要应用于模具、车身等，其品牌影响力不如蔡司和海克斯康，在中国有一定的销售额。西安力德测量设备有限公司是一家中英合资的三坐标测量机制造商，2005年成立，位于国家级西安高新技术产业开发区。三坐标测量机产品有：EXPERT系列高精度移动桥式三坐标测量机、FLY系列移动桥式三坐标测量机、GREAT系列单边桥式三坐标测量机、GREAT-D系列超大量程龙门式三坐标测量机、S系列车间型超高速三坐标测量机、DRAGON系列手动三坐标测量机、TOP系列超高精度固定桥式三坐标测量机等。其产品主要应用于汽车、航空航天、船舶、电子、模具、教学等。爱德华是总部位于德国，在中国、德国和法国均设有研发与生产基地，横跨欧亚大陆的大型测量产业集团。西安爱德华测量设备股份有限公司，中外合资，自1997年成立，是中国较早从事坐标测量设备研发、生产与销售的企业之一。三坐标测量机产品有：Daisy系列移动桥式三坐标测量机、LEGEND系列桥式三坐标测量机、ML-III系列数控三坐标测量机、MGH系列高精度三坐标测量机、Dreamer系列复合式三坐标测量机、Perfect系列影像坐标测量仪、Perfect L系列影像坐标测量仪等。主要生产中小尺寸的生产型测量机，广泛应用于电子、汽摩、航空航天、船舶、高铁、模具、教育、国防安全等行业。中国航空工业集团公司北京航空精密机械研究所（北京303所）系中国航空工业集团公司所属的综合性基础技术研究所，成立于1961年，全国第一台激光陀螺、第一台电液伺服阀、第一台超精密车床、第一台三轴测试转台、第一台三坐标测量机、中华世纪坛旋转圆坛等均出自于该研究所。该研究所同时拥有测试技术及装备方向5个研究事业部及2个研究中心，分别从事惯性测试及装备、环境试验技术与设备、特种加工技术与设备、三坐标测量技术、精密导电滑环设计技术以及数字化检测技术等方向研究。三坐标测量机产品有：FUTURE系列三坐标测量机、GEM系列三坐标测量机、CENTURY系列三坐标测量机、LM 系列三坐标测量机、ORIENT 系列三坐标测量机等。北京303所是国内早期研究三坐标测量机的单位之一，国有研究所性质，具有硕士学位授予权。产品主要应用领域为航空航天、汽车、能源机械、模具、军工等。深圳力合精密装备科技有限公司成立于2017年，是由清华大学投资发展的国家高新技术企业，主要从事精密测量设备、卫星机电产品的研发和生产。三坐标测量机产品有：LIBRA固定桥系列、POLARIS移动桥系列、TAURUS龙门系列。目前业务分布于珠三角，长三角，北京、上海、天津、长春、成都、烟台及福州等地区。产品主要应用领域有模具、汽车、叶片、镜头、齿轮等。青岛弗尔迪测控有限公司于2011年01月28日成立，总部位于青岛市崂山区，是集研发、生产、销售为一体的专业三坐标测量机国家高新技术企业。青岛弗尔迪是青岛市质量技术监督局指定的三坐标检测基地、三坐标培训基地；是三坐标几何量行业内较早通过计量考核标准的企业；公司拥有多家分支机构，已具有年产500台三坐标测量机的生产能力；产品畅销国内外，出口量已达到销售总量的近50%。弗尔迪主要生产中小尺寸的CNC自动式和手动式测量机，在山东青岛地区有三坐标检测基地和三坐标培训基地。产品广泛应用于船舶制造、航空、航天、机械制造、汽车、精密制造、新能源制造、模具工装及高等院校等领域。公司具有年产500台三坐标测量机的生产能力。青岛雷顿数控测量设备有限公司成立于2006年，由位于美国马里兰州的Leader Metrology Inc 国际计量产业集团投资设立。Leader公司中国制造基地各类测量设备的生产能力已达每年1000台套。三坐标测量机产品有：Miracle系列三坐标测量机、Excellent系列三坐标测量机、Cruiser系列三坐标测量机、Metroking系列三坐标测量机、Navigator系列三坐标测量机、三维激光扫描测量机、Optek系列全自动三坐标影像测量仪、Tornado系列三坐标测量机等。广泛应用于汽车工业、航空航天、机床工具、国防军工、电子塑胶及模具等领域。

3月30日，海克斯康在深圳工业展现场隆重发布全新一代通用型三坐标测量机GLORY。GLORY桥式三坐标测量机所有功能均基于用户研发，柔性的设计平台可随用户的多样性需求而组合，其高性能的检测效率及精度可靠性是企业不断推进、完善并实现自动化和智能化的首选。GLORY升级全新工业外观设计： 延续海克斯康经典全硬质合金铝机械框架，关键零部件经过表面硬质处理，具有超强刚性，是通用型测量系统的优选材料及结构； TRICISION精密三角梁桥架设计，具有优异的结构刚性比，以提供更高的精度、长期的稳定性和更高的动态性能； 精密加工的整体燕尾导轨，三面闭环，避免了分体式胶结导致的结构变形，提高了机器的精度重复性和长期稳定性； 增强型底座设计，系统运行更加稳固，更加美观。本地化与全球化技术的集大成者GLORY融合海克斯康全球化技术沉淀和本地化落地应用，通过独特的设计、核心技术优势时刻保持行业前沿技术，为用户提供稳定、可靠的测量结果，帮助用户缩短和优化时间周期,更好地利用检测设备资源，获得最大生产力。 专利气动平衡技术，柔性悬挂系统，避免轴向运动和传动系统之间的干涉问题，定位精度高，运行平稳更节能； 多传感器技术支持不同特征的快速切换检测，测量应用场景更广泛； 新一代飞行控制技术FLY2，可优化测量路径，大幅减少测量过程中的暂留和空闲时间，提高测量效率10% 以上，大大提升生产效率； Scan Pilot技术领航未知路径扫描，在进行未知轮廓、复杂几何形状和突变表面的高速扫描时，具有卓越表现。全面高效简化人力成本GLORY可依据不同的应用场景选择不同的探测系统，帮助用户灵活地选择适用于各种应用的解决方案。从手动到半自动，从半自动到全自动，从离线到线旁，从线旁到在线，GLORY可轻松集成到自动化系统，即插即用且模块化，满足各种级别自动化需求，高效简化人力成本，全面增强用户应用体验。 GLORY测量机接触式传感器进行零部件表面形位的高精度检测，保障测量的最佳重复性精度，同时经济实用、操作简便和坚固耐用； GLORY测量扫描式传感器适用于各种零部件未知形状及轮廓的测量，高密度扫描采点保证了良好的测量精度和重复性； GLORY测量机激光扫描用于特征检测、轮廓和表面分析的钣金零件测量，实现快速数据采集和更高的点云密度扫描，以获得更好的特征评估和分辨率。用户可以扩大间隔，以加快表面扫描速度； GLORY影像传感器触式测量，实现复杂几何零部件的多孔测量，通过捕获图像实现小孔非接触快速测量，防止零部件变形损坏，极大地提高了检测效率。助力中小企业高质量发展GLORY三坐标测量机用数据打破信息孤岛，配备全球知名的计量软件PC-DMIS，同时与 CAD/CAM、质量大数据管理软件等无缝衔接，搭配智能监控系统，帮助工厂实现数据互通和精细管理，为智慧测量与质量管理提供无限可能，支持中小企业发展，鼓励中小企业以专精特新为方向，真正实现高质量发展。这就是GLORY，传承海克斯康近30年的移动桥式机设计经验，提供优秀的测量精度和动态性能表现。拥有它，即刻敲开智能工厂大门的第一步，助力制造业开启工业4.0升级之旅！

精密测量是科学探索的“眼睛”、高端制造的“尺子”。高水平的精密测量技术和精密仪器制造能力，是一个国家科学研究和整体工业领先程度的重要指标，更是发展高端制造业的必备条件。众多精密测量仪器中，三坐标测量机由于其通用性强、测量范围大、精度高、效率高，可以与数控加工系统组成柔性制造系统，故有“测量中心”之称。它可以检测零件的尺寸、形状和位置精度，广泛应用于机械制造、汽车、航空航天、电子电器、国防等领域，成为高端制造业不可缺少的万能测量设备。 “中国制造2025“发展战略对高端装备中的超精密测量精度要求越来越高，促进精密测量仪器生产厂商不断推陈出新。为方便大家了解三坐标测量机新产品与新技术，本文特对2023年上市新品进行盘点，以飨读者。据仪器信息网不完全统计，2023年，共有10个系列三坐标测量机在国内市场上市。（如有遗漏，欢迎大家留言补充。联系邮箱:niuyw@instrument.com.cn）海克斯康INSPECTOR S系列三坐标测量机海克斯康INSPECTOR系列三坐标测量机自 2007年上市以来，深受广大用户青睐。2023年，秉承海克斯康不断创新的理念，全新一代INSPECTOR S焕新升级，在满足多行业测量精度的同时增加柔性选择平台，用户可以根据需求选择触发、扫描、非接触式等不同的测量解决方案。INSPECTOR S全面、柔性的测量解决方案为用户的持续发展带来更多可能。GLORY桥式三坐标测量机GLORY桥式三坐标测量机是依托于海克斯康创新型先进技术开发的新一代通用型测量机，所有功能均基于用户研发，柔性的设计平台可随用户的多样性需求而组合。GLORY融合海克斯康全球化技术沉淀和本地化落地应用，通过独特的设计、核心技术优势时刻保持行业技术领先，为用户提供稳定、可靠的测量结果，帮助用户缩短和优化时间周期,更好地利用检测设备资源，获得最大生产力。从手动到半自动，从半自动到全自动，从离线到线旁，从线旁到在线，GLORY可轻松集成到自动化系统，即插即用且模块化，满足各种级别自动化需求，高效简化人力成本，全面增强用户应用体验。Xpert高精度检测平台国产Xpert高精度检测平台传承海克斯康在计量领导优势的机械设计、运动控制与测量软件技术，精度高达0.5μ+，是海克斯康目前精度最高的国产测量装备。它采用先进的机械设计和运动控制技术，拥有增强型平衡支架、主体全花岗岩材料、稳定坚固的封闭框架结构、专业的移动工作台设计、精密滚珠丝杠传动，保证更好的性能和长期稳定性。在软件方面，配置专用的测量软件及附件包，操作人员无需编程即可运行检测程序，并且可以定制化全尺寸检测与评价。雷尼绍AGILITY五轴坐标测量机AGILITY坐标测量机分为L系列实验室型和S系列车间现场型两种型号，适用不同的应用场景，以满足包括消费电子、汽车、航空航天等行业对精密测量以及质量控制的要求。五轴联动数控技术是衡量复杂精密零件制造能力技术水平的重要标准之一，五轴机床能够显著提高加工精度和加工效率。雷尼绍发明的REVO五轴多类型传感器系统推动了坐标测量机的测量能力、速度和灵活性的提升。而作为承载REVO五轴测量技术最佳平台的AGILITY，它的推出则是雷尼绍推进测量革命的又一重大举措。日本三丰LEGEX匠系列三坐标测量机高精度三坐标测量机LEGEX匠系列初项精度达0.23μm，较以往LEGEX型号提升26%。LEGEX匠系列三坐标测量机进一步分析和排除了存在的误差因素，采用全方位的振动对策，并灵活运用了日本三丰所培养的超高精度研磨技术和精密加工技术，多维精进，实现最大允许长度测量误差E0,MPE(0.23+0.7L/1000)μm*，这意味着，测量1米长度物体时的误差，从以往LEGEX型号的1.28μm下降到0.93μm以下，测量精度突破了亚微米级别。可用于以高精度机床、半导体制造装置、镜头、精密模具等超高精度要求的制造行业的品质管理，还可作为质量控制部门的验证机使用。中图仪器Mars系列三坐标测量机移动桥式Mars系列三坐标测量机，支持触发、扫描和非接触式探测系统。能够对各种零件和部件的尺寸、形状及相互位置关系进行检测，也可以对软材质或复杂零件进行光学扫描测量。并且支持测头更换架以及白光系统，同时支持精密转台等。支持各种测量软件，包括Rational DMIS、中图SMT-DMIS、 ARCOCAD等，支持中图控制器和Pantec控制器，可用于机械制造、汽车工业、电子工业、航空航天工业、以及计量检测等领域。思看科技AM-CELL C200自动化光学三坐标系统AM-CELL C200是专为中型零件量身定制的全新三坐标测量系统。采用灵活柔性的模块化设计，轻松部署多种测量方案；配备主动安全防护系统，无需特殊安全防护外框。在生产车间、科研实验室、教学中心等复杂的交互场景中都能游刃有余；为企业精益化、自动化、智能化的业务演变与升级，提供产品全生命周期的质量管控解决方案。一键启动即可实现100%无人化全自动测量，调试中可拖拽机器人进行示教，实现快速自动路径规划，极大降低操作人员对自动化设备的使用门槛；按功能性模块化结构设计，布局紧凑、占地面积小，可基于不同生产条件轻松部署多种测量方案（L型、I型、T型、分离型）。瑞士丹青Extol在线三坐标测量机在线自动化三坐标EXTOL秉承瑞士丹青-Aberlink的创新传统，包括EXTOL370和EXTOL520 两个型号，满足车间自动化质量控制需求，能够全天候24小时运行。EXTOL无需压缩空气，插电即用，省去压缩空气带来的隐患；采用非笛卡尔（直角）坐标系设计，相对于传统桥式三坐标大幅减少占地面积，测量速度快，重复性精度高。Fulcrum手动三坐标测量机Fulcrum是一款革命性的手动三坐标测量机，不同于传统的大理石花岗岩结构的大型三坐标。该设计优化了检测流程，实现了在制作过程中对工件进行精确检测，不占车间空间。在最终检查之前，可以将检测结果及时反馈到加工过程中。Fulcrum测量软件优化了用户界面，使其更加简单易用，同时保留了全部功能。使用该软件，只需手动扫描零件，便可自动识别关键特征，并自动显示尺寸。即使没有操作经验，使用Fulcrum手动三坐标测量机后几分钟内就可以测量零件，无论是首检、小批量质量控制还是设置CNC机床都可以直接使用。精度高是Fulcrum手动三坐标测量机的最大优势之一。它能够测量微小的尺寸误差，能够满足高精度零件的检测需求。同时，Fulcrum手动三坐标测量机还具有快速测量、高效率、易于操作等特点，可以大大提高生产效率。西安爱德华DaisyB/P系列三坐标测量机DaisyB/P系列作为2023年爱德华测量创变改革后的首发产品，共推出Daisy Basic基本配置型和Daisy Pro用户定制型两款产品，可为用户提供不同测量范围的12款机型。DaisyB/P系列不但延续了爱德华20多年工艺技术，深化高性价比、高稳定性、高精度的产品特性，还在产品智能化配置、人性便捷性操作方面进行了全新提升。整机外观线形流畅、大气简约、具有操作舒适性；电气控制系统提供多样化配置选择，定制性更强；软件系统全面优化，便捷式操作、运行更流畅。小结纵观2023年上市新品，三坐标测量机在向高精度、高效率和大量程测量方向不断发展的同时，也在向自动化、柔性化和智能化测量方向不断进步。在可见的未来，三坐标测量机将成为无人化车间和智能化工厂的重要组成部分。更多产品详情请查看三坐标测量机专场