1引言
      當今信息技術已經成為推動科學（xué）技術和國（guó）民經濟（jì）高速（sù）發展（zhǎn）的關鍵技術。如何用先進的信息技術來提升、改造我國的傳統製造業，實現生產力跨越式發展的戰略結構調整，是裝（zhuāng）備製造業麵臨的（de）一項（xiàng）緊迫任務。著名科學家（jiā）錢學森先生曾指出：“信息技術包括測量技術、計算機技術和通訊技術。測量技術是關（guān）鍵和基礎。”采用適度先（xiān）進的（de）信息化數字測量技術和產品來迅速提升裝（zhuāng）備製造業水平，是當前一個重要的發展方向。國內外許多著名量儀量具製造廠（chǎng）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，所展現的現代測量技術發展（zhǎn）趨勢和麵向市場與用戶、服務於加工製（zhì）造現場、測量與加工製造（zào）過程融（róng）合集成的新（xīn）動向，值得我們高度重視和密切關注。

      2國內外測量儀器和量具展品的發展趨勢

      2．1數字化測量技術

      數字化測量技術是（shì）數（shù）字化製造技術的一個重要的、不可或缺的組成部分；數字化（huà）測量儀器、數字化量具產品（pǐn）的不斷豐富（fù）和發展，適合並（bìng）滿足了生產現場不斷（duàn）提高的使用要求。

      （1）多種數顯量具??防水數（shù）顯卡尺（chǐ）:日本（běn）三（sān）豐、瑞士TESA及我（wǒ）國深圳UMP等公司開（kāi）發的防水數顯卡尺達到防水等級IP65；各種數顯百分表、千分（fèn）表、數顯內徑表（biǎo）等（děng），並帶有測量數據統計處理功能及打印輸出。

      （2）CNC齒輪（lún）測量中心??德國Klingelnberg公司、美國M&；M及Mahr公司的齒輪測量中心（xīn），其儀器的（de）測量（liàng）不（bú）確定（dìng）度可達2微米，可（kě）檢測（cè）各種齒輪類零件及（jí）各種齒輪刀具；國內哈量和精達開發的（de）齒輪測量中心，在（zài）精度和測量速（sù）度（dù）方麵已經接近（jìn）或達到國外水平，但在儀器的精度保持性、穩定（dìng）性、尤（yóu）其是在軟件（jiàn）測量功能方麵還有待進一步提高。

      （3）CCD數字式對刀儀??Zoller、Kelch等公（gōng）司CCD數字式（shì）對刀儀係列產品測量過程全自動化，具有刀具管理數據庫，能與多台數控機床通訊，自（zì）動實現機床加工（gōng）位（wèi）置參（cān）數信息（xī）的閉環反饋（kuì）。

      （4）三坐標（biāo）測量機??三坐標測量機是數字化測量儀器的精（jīng）典產品。國內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。三坐標測量技術在采用工程陶（táo）瓷、磁力封閉新材料、新結構方麵多有（yǒu）進展。多測頭的集成，擴大了儀（yí）器測量（liàng）功能；多功能、高精度、多坐標綜合測量儀，打破了傳統量儀的格局；一（yī）台儀器一次（cì）裝卡可完（wán）成工件多（duō）種幾何參數的（de）檢測，提高了測量（liàng）精度和效率。

      2.2測量技術與製造係統的集成

      將（jiāng）現代測量技術及儀器融合、集成於先（xiān）進製造係統，從而構建成完備的先進閉環製造（zào）係統，為“零廢品（pǐn）”製（zhì）造奠定了基礎。

      （1）圓（yuán）柱齒輪/錐（zhuī）齒輪閉環製造係統??格裏森公司及克林格貝爾公（gōng）司，采用先進的齒輪測量（liàng）中心及相應的齒輪測量軟件，與CNC齒輪加工機床相連，實現了圓柱齒輪（lún）、弧錐齒輪的CAD/CAM/CAI的閉環製造。

      （2）複雜數控刀具閉環製造係統??Walter公司生產（chǎn）的Helicheck刀具萬能測量儀，可實現數控刀具的自動化、非（fēi）接觸（chù）式測量。

      通過OTC刀具在線補償係統，與Helitronic數控刀具磨床實現（xiàn）在線連接（jiē）；將實（shí）測值和設計值進行比較後，實時修正機床磨削參（cān）數，確保了複雜型麵數控刀具的加工質（zhì）量。

      (3)剃齒刀（dāo）閉環製造係統??日本大阪精機將齒輪測量儀器和剃齒刀磨床通過計算機聯係起來，構成一個閉環的剃齒（chǐ）刀磨齒係統：將（jiāng）初磨後測量的結果和剃齒刀數據庫中的參數進行比較，再對磨齒機加工參（cān）數進行修正，從而保證精磨合格。

      2.3在線在機測（cè）量技術

      在線在機測量技術以及工位量儀、主動量儀是大批量生產時保證加工質量的重要手段。計（jì）量型儀器（qì）進入生產現場、融入生（shēng）產線，監控生產過程。對儀器的高可靠性、高效率、高精度以及質量（liàng）統計功能（néng）、故障（zhàng）診斷功能提出了（le）新（xīn）的（de）要求，而近年來開發的各種在線在機測量儀（yí）器（qì）滿足了這些要求（qiú）。

      （1）三坐（zuò）標測量機（jī）進入汽車大型覆蓋件（jiàn）生產線??美國Brown&；Sharp公司的Bravo-NT測量機（jī）可（kě）在汽車生產（chǎn）線上對車身尺寸實施在線測量並充分滿足（zú）汽車生產線對（duì）測量節拍、測量精度（dù）和測量可靠性的要求。

      （2）大齒輪/成型齒輪（lún）磨齒機的機載齒輪測量裝置??德國Kapp公司（sī）磨齒機的機載齒輪測量裝置是一個典型（xíng）事例。測量係統和機（jī）床集（jí）成一體，可在工件試磨後（hòu）馬上進行在機（jī）檢測（cè），測量信息處（chù）理後能反饋至機床，及（jí）時修正加工參數。特別有利於大型、重型齒輪和大批量齒輪（lún）的（de）成形磨削加工。

      （3）汽車齒輪在線測量分選機??美國ITW公司展出的齒輪在（zài）線自動分選機（見圖12）。該儀（yí）器作為一種改型的齒輪雙麵齧合在線（xiàn）檢（jiǎn）測分選機，具有特（tè）殊的二維齒向測量機構，除了測量齒輪徑向綜合偏差、齒厚、加工（gōng）毛刺及磕碰缺陷以外（wài），還能測量雙齧齒向偏差和雙齧齒向錐度偏差等齒輪誤差，能滿足對（duì）批量（liàng）生產汽車齒輪100%的在線（xiàn）檢測和自動分選的要求。

      （4）火車車輪（熱鍛及冷加工）在線檢測（cè）係統（tǒng）??合肥（féi）工業大學為馬鞍山鋼鐵公司開發（fā）的火車車輪（lún）（熱鍛及冷加工）在線檢測係統填補了國內空白，滿足了（le）對（duì）熱鍛（duàn）車輪毛坯和精車車輪輪廓形狀和幾何尺寸精度的100%的質量監測。

      2.4大尺寸、複雜幾何型麵輪廓測量（liàng）技術及儀器、反求工程測量技（jì）術及儀器的發展

      （1）可移動、多關節式（shì）坐（zuò）標測量機，便於現場使用??Poli、Fardarm公司的多關節式坐標測量（liàng）機，采用了高精度光柵（shān）和內置平（píng）衡（héng）係統，且帶有溫度補償，精度可達（dá）±0.025mm/1.2m球；加拿大EAGLE精密技術公司的EPTTMS-100彎管測量係統，具有接觸（chù）式（shì）和紅外非接觸式兩種測頭，以及與數控彎管機全兼容的零件庫和誤差校正信息庫，可與數控彎管機集成為一個完整的、信息融（róng）通的閉環彎管製造係統，特別適用於航空發（fā）動機製造業。

      （2）視覺測量技術和測量係統應用廣泛??天津大學（xué）開發的汽車大型（xíng）覆蓋件在線測量係（xì）統。采用兩台或多台高（gāo）精度（dù）經緯儀和專用基準精密靶標進（jìn）行測量儀器的現（xiàn）場精度校準（zhǔn），精（jīng）度高、速度快，得到用戶一汽大眾等的好評。該項目榮獲了國家（jiā）科（kē）技（jì）進步二等獎。複雜形（xíng）麵焊（hàn）接件、衝壓件模具或工件幾何尺寸的CCD視覺檢查儀器，近年來在國內外得到了迅速的發展。

      （3）激光跟蹤測量儀??API的6維激光測量係（xì）統、Leize公司的激光（guāng）跟蹤測量儀，帶有紅外激光絕對長度測量（ADM）係統，可用於大尺寸複雜（zá）形麵輪廓的測量。

      2.5激（jī）光（guāng）測量技術和儀器

      隨著激光測量技術的發展，納米分（fèn）辨率激光幹涉測量係統在超精測量和超精加工機床上（shàng）得到廣泛應用。

      (1)英國Renishaw公司展出的金牌M10激光幹涉測（cè）量係統，配備了靈敏度和（hé）精度更高的溫（wēn）度、氣壓、濕度傳感器和金牌EC10環（huán）境補償裝置，提高了測量精度，其穩頻精度可達±0.05ppm,線性測量精度±0.7ppm，分辨率可達（dá）1納米（mǐ），是激光測量技術發展的典型代表。

      (2)德國Sioses的小型激光幹涉儀係列（liè）產品，有微型平麵幹涉儀、激光（guāng）幹涉測頭等，可以和用（yòng）戶多種測量（liàng）係統結合，據稱特別適用（yòng）於完成各種小尺寸範圍的納米測量任務。

      (3)光動（OPTODYNE）公司開發的激光向（xiàng）量測量技術，是一種采用對角線方向（xiàng）測量數控機床空間位置精度的新方法，能提高（gāo）在機檢測數控機床的精度和檢測速度（見圖16）。API的六維激光測量係統，一次安裝調試後，可同時測量數控機床的6項精度，為生產現場數控機床的檢測提供了另一種快速準確的檢測與診斷手段。

      2.6微、納米級高精度傳感器

      傳感器向小型化、微、納米級精度發展，生產現場（chǎng）適應性更強（qiáng），精度（dù）更高。

      (1)北京標普及HEIDENHAIN的納米光柵（shān）技術和納米光（guāng）柵數字式（shì）位移傳感器係列產品，將光柵傳感器的精度（dù）和分辨率提高了一個等級。標普（pǔ）的光柵納米傳感（gǎn）技術，解決了納米（mǐ）光柵的工作原理、納米光（guāng）柵的製造技術、納米光（guāng）柵信號的讀取技術和信號細分技術以及納米機械的製造等四大難題（tí），取（qǔ）得了自主知識產權，並已經轉化為生產力，其測量係統的精度在（zài）100毫米上小於±20納米。產品除在國內市場銷售外，還遠銷（xiāo）國外。北京珍寶智能機器技術公司的智能化電感頻變式比（bǐ）較儀的示值（zhí）變動性不大於0.003微米，示值誤差不大於±（0.003+0.005A）微米（式中A為示值），已為國（guó）內多家塊規製造廠所采用。

      (2)三坐標機測頭（tóu）向高精度、小型化的發展（zhǎn）：RENISHAW的SP80超高精度數字式掃描測頭，分辨率為0.02微米；ZEISS的VAST三（sān）維6向掃描測頭係統，采用平（píng）行簧片機構，分辨率為0.05微米，掃描範圍達2毫米（mǐ）。Werth的（de）光纖測頭（tóu），半徑（jìng）僅為12.5微米，號稱（chēng）世界最小，適用於超細、超精密工件的測量（liàng）。

      2.7測量軟件功能的增（zēng）強和擴展

      (1)測量軟件已從（cóng）“被動”的測量數據處理和單個產（chǎn）品質量評定（dìng），發展為“主動”的生產過程加工質量的監控（kòng）和故障診斷，SPC得到普遍應用；測量儀（yí）器精度補償軟件和（hé）加工機床（chuáng）參數反饋調整軟件的開發，為實現“零廢品（pǐn）”製造提供了技術支撐；

      (2)相同或不同類（lèi）型多傳感（gǎn）器海量測量（liàng）數據的集成融合技術，大大提高了反求（qiú）工程的（de）製造質量並縮短了開發（fā）周期：華中科技大學的複雜形狀零件的測量、集成建模和麵向製（zhì）造的設計軟件的（de）開發成（chéng）功大大擴展了（le）軟件的功能；

      (3)對虛擬測量技術和虛擬儀（yí）器（虛擬量儀）的研究不斷（duàn）深入，NI產（chǎn）品不斷更新：如重慶大學開發的傻瓜型虛擬儀器適合中國國情，推出的網絡化（huà）虛擬儀器前景誘人。

      3分析（xī）與結語

      王大（dà）珩院士指出（chū）要十分重視儀器儀表行業的發展，這為我國精密（mì）量儀製造業（yè）的發展指（zhǐ）明了方向。分析曆屆CIMT展會上展出的（de）國（guó）內外量具量儀產品（pǐn）與技術，可以看出：盡管我們已經取得了令（lìng）人鼓舞的成（chéng）績，但目前我國在機械量測量技術和儀器方麵的自（zì）主開發能力還不強，製造技術也相對落後，如不盡快改善，將難以適應加入WTO後所麵臨的市場競爭。近年來（lái）國外著名量儀製造（zào）企業紛紛（fēn）尋求在國內獨資辦廠，更（gèng）形成了在國內市場（chǎng）上麵對麵的國際競爭，低技術含量、低（dī）價（jià）格微（wēi）利的產品難以應對市場衝擊（jī），國內量具量儀製造企業麵臨著前所未有的巨大挑戰。

      縱觀近幾屆（jiè）CIMT，國內量具量儀產品與國外的差距主要表現在以下幾方（fāng）麵（miàn）：產品結構（gòu）老化（huà），品（pǐn）種和規格多年來變化甚少，產品性能及可靠性提高不明顯，高新技術及其相應產品開發速度緩慢。尤其突出的是缺乏自主創新的技術和特色（sè）產品。由於量（liàng）儀開發與生產的技術難度大，投資多而見效慢，前幾年有的專業量儀生產廠因（yīn）效益（yì）驅動，迫於市場壓（yā）力被迫轉產；近兩年，由於我（wǒ）國汽車製造業的快速（sù）發展，帶動了我國量儀製造（zào）業的複蘇，市場情況明顯好轉，一些產品甚至出現了供不應求的局麵。在此大好形勢下（xià），行業企業紛（fēn）紛抓緊機遇，生產和技術（shù）開發，取得了一些可喜成績。如哈爾（ěr）濱量具刃具集團有限責任公司今年成功開發出測量範圍（wéi）達2米的（de）CNC3920大型齒輪測量儀（見圖20），可以滿足我國重型機（jī）械、船舶、軍工等（děng）行業對高精（jīng）度大型齒輪的測（cè）量要求，填補了國（guó）內空白。西安愛德華作（zuò）為我國精密（mì）量（liàng）儀（yí）製造行業中快速崛起的新秀，其三（sān）坐標測量機係列產品的開發和生產已經在國內市場躍居第二，僅次於B&；S前哨。近年該公司還開發了激光幹涉測量儀和圓度儀，不斷向精密測量儀器的高新領域發展（zhǎn）。由於企業本身擁（yōng）有強大的自主開發能力和自主知識產（chǎn）權，因此具（jù）有強（qiáng）勁的（de）生命力和良好的發展空間。

       哈量近期開發的2米齒輪測量儀

      但是總體來說，我國精密測量技術和（hé）儀器的現狀仍然遠遠不能滿足國內機械裝製造業（yè）迅速發展的需求，尤其是在先進測量技術和儀器（qì）的（de）基礎（chǔ）理論研究（jiū）、共性關鍵技術的開發方麵與國外的差距（jù）越（yuè）來越大。反思起來，過去把機械行業專業研究所一刀切，統統轉為企業是否是明智之（zhī）舉？技術開發投入減少、技（jì）術骨幹人員流失，對精（jīng）密測量儀器製造業的發展已（yǐ）經造成不（bú）良影響。建議國家相關部門應該盡快采取措施，通過政策傾斜，加（jiā）大對“國家精密工具工程技術開發中心”的投入，有選擇性的、適當恢複（fù）或組建為數有限的一（yī）些非盈利的、國家資助的專業（yè）研究所，重點研究（jiū）有關國民經濟、國防軍工發展的高新技術，引導和推動行業技術水（shuǐ）平的（de）提高。