當前,制造業(yè)省人化、自動化趨勢進展迅猛異常,而測量作業(yè)在此過程中是不可或缺的關鍵環(huán)節(jié),它與生產(chǎn)加工和制品運送同等重要。制造業(yè)對測量儀器的需求,在經(jīng)過1998、1999年的低迷疲軟之后,2000年后有了較明顯的增長。
當今世界,提高運營效率已成為制造業(yè)面臨的重大課題,制造技術(shù)也隨之掀起了不斷革新的浪潮。在這種注重經(jīng)營和技術(shù)創(chuàng)新的前提下,對測量儀器行業(yè)也提出了更高的要求,即量儀產(chǎn)品必須實現(xiàn)高速、高精度和系統(tǒng)化,而且必須與IT產(chǎn)業(yè)的發(fā)展相對應,同時應進一步加強質(zhì)量管理。目前,各大公司針對測量儀器市場增長勢頭,正在加大資金投入,積極開發(fā)新技術(shù)、新產(chǎn)品。本文擬介紹近年來各公司面向新世紀開發(fā)的精密測量新技術(shù)和相關產(chǎn)品。
需求由疲軟轉(zhuǎn)向增長
由于受到長期經(jīng)濟增長呆滯的影響,自1998年以來,精密測量儀器的需求一直處于不景氣狀態(tài)。測量儀器是一個深受機床和汽車工業(yè)動向影響的行業(yè)。以日本的情況為例,1999年日本機床的訂貨回升,對精密測量儀器的需求從1999年下半年起也隨之增長,如卡尺、千分尺等的產(chǎn)量均有所回升。當然,1999年由于產(chǎn)品單件價格下滑等因素,測量儀器行業(yè)總的形勢仍有兩位數(shù)字的下降幅度。
進入2000年以后,盡管增長緩慢,但從年初開始,連續(xù)9個月精密測量儀器的產(chǎn)值均呈正值增長。其中,傳統(tǒng)型號的產(chǎn)品仍占市場的主流,但在三坐標測量機、粗糙度測量儀、圓度測量儀等方面,則對高精度產(chǎn)品需求的增長十分突出。預計,今后對那些面向質(zhì)量管理的測量輔助系統(tǒng)及裝置需求將有更大的增長。
必須注意的是,客戶所要求的測量精度已由微米級向納米級提升,而且這種提升的趨勢一年比一年迅猛。如果不能適應此種需求去開發(fā)產(chǎn)品,則將難以擴大精密測量儀器的市場規(guī)模。當前,尤其是與半導體相關的領域,測量技術(shù)不敷應用的狀況亟待改善。
據(jù)日本有關的調(diào)查顯示,各測量儀器相關企業(yè)2000年的產(chǎn)值(以1998年度為100進行比較計算)將有兩位數(shù)字的增長,增長幅度可望達到10%~30%。其中,BLOM-LMT公司的產(chǎn)值增長幅度估計將達80%,SOL公司的產(chǎn)值可增長90%。這些企業(yè)大都經(jīng)營國外測量機產(chǎn)品,他們的增長幅度明顯高于日本國內(nèi)企業(yè)。日本測量儀器企業(yè)中,以東京精密公司的增長幅度最高,估計2000年將增長60%,銷售的產(chǎn)品中,70%以上為半導體制造行業(yè)所需的測量儀器。
努力增強產(chǎn)品開發(fā)能力
面對需求增長的良好勢頭,各公司正在加大資金投入,努力增強開發(fā)新產(chǎn)品的能力。如以機床行業(yè)為最大用戶的索尼精密工程公司,在其下屬的伊勢原事業(yè)所內(nèi)建立了“校正中心”,從2000年10月開始承接檢測測量儀器偏移及修理校正的委托業(yè)務,并和專門生產(chǎn)電動測微儀的索尼テヶトロニヶス公司合作,通過索尼公司內(nèi)部的協(xié)作,對機械式和電動式測微儀進行委托校正服務,預計2001年的營業(yè)收入將達1億日元。
三豐公司為了增強產(chǎn)品開發(fā)能力,已于2000年4月在川崎市高津區(qū)建立了由總公司直接管轄的“川崎研究開發(fā)中心”,該中心將對三豐集團的研究開發(fā)力量進行統(tǒng)一調(diào)配,使公司分散在國內(nèi)外的研究所、開發(fā)部門相互聯(lián)接為一個整體,從而大大增強了開發(fā)能力?,F(xiàn)已開發(fā)出非接觸式測量機和新型卡尺、千分尺等。該中心的運作方式大體如下:首先將三豐集團分散于國內(nèi)外的研究部、研究所聯(lián)為一體,再按其特點分別從事關鍵技術(shù)、新產(chǎn)品、新技術(shù)的開發(fā)工作,最后由中心匯總至生產(chǎn)之中。
東京精密公司則非常重視那些具有特殊技能的專業(yè)技術(shù)人員,在法定的工作年限內(nèi)(通常為60歲),讓他們擔任重要的管理職務,并委任他們?yōu)楣镜摹俺绽硎隆薄τ谶@些具有技術(shù)專長的人員,工作年限可以延長到65歲;同時,還采取減少集體股份和增加個人持股等措施,以適應圍繞企業(yè)周邊的環(huán)境變化,提高經(jīng)營業(yè)務的透明度。
另一個值得注意的動向是外國公司設在日本的法人企業(yè)正在竭力擴大其日本市場的占有份額。如BLUM-LMT公司是德國測量機企業(yè)BLUM-NOVOTEST公司在日本建立的法人企業(yè),該公司成立于1999年2月,德國BLUM公司以此為橋梁,大力向包括日本在內(nèi)的亞洲地區(qū)開展了營銷活動。BLUM-LMT公司主要銷售利用激光測量尺寸、形狀的各種測量系統(tǒng),如該公司的激光可控式微型工具測量裝置,采用非接觸方式隨機測量切削工具的長度、直徑、振擺、磨損及折斷等情況,可有效提高加工精度和生產(chǎn)效率。該公司的接觸式傳感器Z-NANO是一種高精度檢測裝置,傳感器配有三維測頭,檢測時測頭只需以極小的壓力接觸被測對象,檢測信號的傳輸則采用光學原理,為非接觸傳輸。Z-NANO的測量精度很高,測頭的重復精度達0.5μm。BLUM-LMT公司在提供檢測儀器的同時,還提供相應的技術(shù)服務。
MARPOSS公司近1~2年來,特別注重元件的商品供應,他們看準了其他公司在制作測量儀器時急需大量的零部件,因此加大了元件的供應批量。另外,該公司的電動測微儀超小型測頭系列可進行1μm以下的精密測量。
德國最大的測量機制造企業(yè)瑪勒公司最初是向日本推銷卡尺之類的小型測量工具,隨后才銷售三坐標測量機等大型測量設備?,斃展境送晟菩碌男⌒蜏y量機專銷網(wǎng)點外,還開展了網(wǎng)上銷售業(yè)務,他們試圖通過多種銷售渠道擴大市場占有份額。該公司以日本總代理TECHNO精密公司為核心,先后在東京、大阪、名古屋、九州等地區(qū)建立和完善了代銷網(wǎng)點,同時,配合網(wǎng)上銷售,已經(jīng)建立起一個小型測量裝置的專門銷售體制。
非接觸、高效率是測量技術(shù)的重要發(fā)展方向
近來來,精密測量技術(shù)的發(fā)展迅速,成果喜人。例如在線測量技術(shù),已可進行加工狀態(tài)的實時顯示,根據(jù)對加工狀態(tài)的監(jiān)控,可及時檢測是否出現(xiàn)異常狀況,從而可大幅度提高生產(chǎn)效率。另外,對于機床控制裝置,則要求高精度化、低成本和小型化。其中,最重要的是高精度化,因為諸如汽車發(fā)動機等均要求其組成零部件必須具有非常高的精度,以便減少噪聲、防止環(huán)境污染和節(jié)省能耗,這些都是時代對制造業(yè)提出的緊迫要求。
在高精度加工和質(zhì)量管理過程中,通常均需使用三坐標測量機、圓度形狀測量機、表面粗糙度測量機、各種長度及角度測量裝置等設備。光學測量機是以光學系統(tǒng)等硬件為主要功能部件的制品,因此,隨著光機電一體化、系統(tǒng)化的進展,光學測量技術(shù)有了迅速的發(fā)展,相應的測量機產(chǎn)品大量涌現(xiàn),測量軟件的開發(fā)也日益受到重視。
近年來,利用光學原理開發(fā)的非接觸測量機及各種裝置非常多。如MARPOSS公司的非接觸式工具測量系統(tǒng)Mida Laser就是利用激光測頭的新型測量機,該機可在CNC機床保持運轉(zhuǎn)的情況下,自動對所用工具進行非接觸測量,并可根據(jù)測量所得數(shù)值,對工具進行自動定位。索尼精密工程公司的非接觸形狀測量機YP20/21也是利用半導體激光高速高精度自動聚焦傳感器的形狀測量機,所用刻度尺均系標準元件。傳感器和載物臺均由微型計算機控制,具有優(yōu)異的操作性能和數(shù)據(jù)處理功能。YKT公司銷售的非接觸三坐標測量系統(tǒng)Zip250是一種高剛性、高速、高精度的新型測量機。該機載物臺的承載重量為25kg,刻度尺的分辨率(X、Y、Z軸)均為0.00025mm。機上配裝了帶數(shù)碼法蘭盤的CCD攝像機和最新DSP轉(zhuǎn)換器,因此,可進行高速圖像處理測量,同時,也可與接觸式測頭并用進行相關測量。
隨著非接觸、高效率測量機的大量出現(xiàn),專家們預計,21世紀測量技術(shù)的發(fā)展方向大致如下:
(1)測量精度由μm級向nm級發(fā)展,進一步提高測量分辨率;
(2)由點測量向面測量過渡,提高整體測量精度(即由長度的精密測量擴展至形狀的精密測量);
?。?)隨著圖像處理等新技術(shù)的應用,遙感技術(shù)在精密測量工程中將得到推廣和普及;
?。?)隨著標準化體制的確立和測量不確定度的數(shù)值化,將有效提高測量的可靠性。
總之,測量技術(shù)必須實現(xiàn)高精度化,同時也要求實現(xiàn)高速化和高效率化,因此,非接觸測量和高效率測量也就必然成為新世紀精密測量技術(shù)的重要發(fā)展方向。






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