大行程影像测量仪

近日，中国科学院沈阳自动化研究所智能检测与装备研究室IDE团队在国家重点研发计划项目的支持下，经过艰苦攻关，创新性提出了高负载大可变量程的大型圆柱度测量新方法，并依此方法研发了大型圆柱度测量仪。大型零件圆柱度测量仪样机圆柱度是精密回转类零件重要的精度指标之一。目前，圆柱度测量仪大多通过接触式传感器获取被测目标信息，采用精密转台回转的方式实现测量，如英国Talyrond公司研制的最大测量直径达1.6米的1600型圆柱度测量仪。接触式传感器的可形变量极小，在圆柱度测前定心调整过程中，大偏心距累积的运动定位误差极易超出传感器的极限行程而造成传感器损坏。受被测对象的尺寸、重量及高精密转台的制造技术等因素的影响，过大的载荷将严重影响精密轴系的回转精度，所产生的随机误差难以通过算法有效补偿，无法满足大型工件的高精度测量需求。对于直径超过2米的大型轴承套圈，由于零件尺寸巨大、圆柱度测量精度要求高以及测量环境的局限性，现有的接触式传感器与转台回转的测量方式难以满足其测量要求。因此，亟需研究针对大型回转类零件圆柱度的现场快速精密测量方法及相应的评定技术。沈阳自动化所智能检测与装备研究室IDE团队提出的高负载大可变量程的大型圆柱度测量新方法采用具有精密、隔震等特性的气浮驱动技术，配合精密耦件，通过测前快速自适应偏置调整技术实现工件测前自动定心，采用精密测头回转的方式快速获取有效测量信息。在测量原理方面，提出了更完善的圆柱度测量模型及误差分离算法，测前定心与实际测量采用分立的运动控制系统，既解决了大型工件的载荷问题，又能够通过模型参数拟合的方式实现偏心、测量线偏置、被测圆柱轴倾斜等误差的精准分离；测量系统采用对称式双测头测量方案，综合了非接触式位移传感器安全、柔性的特点与接触式位移传感器精密、可靠的特性。本方法的提出突破了传统测量方法在大型圆柱度测量过程中的局限性，实现了大型回转类零件圆柱度测前自适应偏置调整和现场快速精密测量。目前，该研发团队已完成大型圆柱度测量仪原理样机的研发工作，并在《光学精密工程》《中国激光》等高质量期刊发表相关论文2篇，申请发明专利4项。经过国家权威计量专家及天津计量院的检定，大型圆柱度测量仪样机的回转精度为42.6nm，Z向导轨精度139nm/100mm，最大测量直径为2500mm，且其测量范围可根据使用需求进一步拓展。这意味着该原理样机的核心技术指标已达到国内领先、国际先进水平。本项目的实施将进一步夯实我国大型轴承及以大型轴承为核心基础部件的高端装备的制造技术基础，填补直径大于2米的大型轴承圆柱度测量仪的国内空白，掌握大型圆柱度测量仪的核心技术，提高轴承及相关行业的自主创新能力，为我国高铁、风电和高档数控机床等高端装备制造业的进一步发展提供保障能力，对我国从制造大国迈向制造强国，具有重要的现实意义和巨大的社会经济效益。

“这台影像仪第一版的每一行代码、每一张图纸我都参与了！”站在展厅内一个影像测量仪前，天准科技董事长徐一华动情地说，“18年过去了，今天第10000台下线，这个数字，我相信放在中国全行业，应该也是当之无愧的第一名，也可能是全球的第一名。”　　10月21日，天准科技举办“万中有你感恩同行”——天准影像测量仪10000台下线仪式。记者跟随行业专家、公司客户等嘉宾走进上市公司，参观了天准科技的智造精密车间，与企业高管进行了深度交流，探秘天准科技的发展路径。　　天准科技是苹果链视觉检测装备的全球最大供应商，光伏硅片检测也处于全球领先的位置。　　万台下线新起点　　第一眼看到徐一华，记者感觉他是某所大学的教授，或是某研究所的研究员。徐一华在北京理工大学获得博士学位，在加入微软亚洲研究院后，从事人工智能相关的科研工作。　　“2005年，我从微软出来，创立了这家公司。当年我27岁。”徐一华告诉记者，“一开始，公司在北理工校园里，条件比较简陋，在一个两居室民宅里，60平方米大，一间房放了两张上下床，睡4个人；另一间房办公。2008年，终于成功地干不下去了。”　　徐一华笑着说：“干到山穷水尽的时候，房子卖了，亲戚朋友的钱也借光了。当时，我跟员工讲，你们继续在这里上班，我去工作赚钱养你们。”　　“幸运的是，2009年苏州招商引资，给了我们一些支持，我们就毫不犹豫地来到苏州。”　　2019年，天准科技作为首批公司之一登陆科创板。上市以来，营收和净利润的年复合增长率分别达到了33%和13%。正如公司副董事长、董事会秘书及财务总监杨聪所说，上市不是终点，而是新的起点。　　“第一万台设备的下线，是天准科技在机器视觉应用领域取得的重大成就。”中国机器视觉产业联盟理事长潘津在仪式上致辞时表示，“希望天准科技把此次第一万台影像仪的下线作为新的起点，进一步深耕机器视觉产业，并积极拓展新领域，开发新技术，推出新产品，为我国的机器视觉的发展继续贡献天准力量。”　　新理念打开新市场　　今年开始，天准科技把影像仪单独拎出来，重新组建了计量事业部，启动三坐标的研发。　　“高端装备领域，特别是精密计量的相关领域，中国的自主可控必须要进一步前行。”徐一华坚定地说，“实现这个目标，天准应该是最有希望的。”　　公司计量事业部总经理刘雪亮向嘉宾介绍称：“目前为止，天准全球技术支持的服务网点已经达到26家，可以做到2小时快速响应，24小时到达现场，国内很多地方8小时就可到达。”　　快速响应成为天准科技的巨大优势。公司一家温州经销商告诉记者，对比来看，某些国外品牌的维修人员要大半年才能到达现场，而且费用昂贵。　　杨聪表示：“覆盖这么多领域之后，完全依靠机器视觉去拓展的机会不算太多。所以，我们有一个新的发展思路——进一步扩展以生产制造为主，机器视觉为辅的设备，我们管它叫视觉制程装备。”例如，在PCB领域，天准科技的LDI激光直接成像设备，以激光实现图形转印，前端具备辅助的视觉功能。　　“近几年，正是以这样一个思路，充分利用公司在精密光机电领域的技术积累，快速拓展、扩大了公司业务。”杨聪介绍。　　天准科技3.0战略落地之后，计量事业部扩大了研发及运营团队的规模，从此前60多人增至目前的100多人。今年，公司又投入1000多万元，对研发车间进行了改造升级。　　“车间中有800平方米隔振达到VC-D/VC-C级别，可支持超高精度仪器的研发及近百台仪器同时生产，年产能2000台以上。”刘雪亮说，公司正在研发攻克超高精度影像仪，以打破国际品牌的垄断。　　布局引领新未来　　“天准的底层视觉算法完全是自己开发的，不是买别人的商用软件，或者用开源的方式去做。”徐一华说，这就是天准科技不断创新的底气所在。　　据披露，天准科技研发投入占营业收入的比例长年在15%以上，高的年份超过20%。　　高投入研发取得了丰硕的成果。“比如，连续三年推出PCB新产品，2021年推出LDI产品，2022年推出了AOI缺陷检测设备，今年又推出了PCB激光钻孔机，这是整个研发的一个序列的产品。”杨聪说，明年还会推出PCB的第四款产品。另外，在光伏、智能驾驶等业务，技术积累也开始获得了回报。　　截至2022年，天准科技形成了7个事业部齐头并进的布局。消费电子、光伏和汽车制造作为天准科技的基本盘，有望稳健增长。而在PCB领域，公司重点推进LDI设备、激光钻孔设备等高端产品产业化，有望进入放量期。同时，受益于自动驾驶渗透率快速提升，公司的域控制器或快速放量。　　杨聪也表示：“公司有着丰富的产品布局，新布局的产品也逐步开始形成销售，我们对公司未来的增长充满信心。”

工业和信息化部以“工业质量品牌建设年”活动为重点，积极推进工业产品质量和品牌建设，加快工业品牌培育，开展“千家企业学标杆，提升质量促转型”活动，取得了显著成绩。针对电子行业如何加强质量品牌建设、推动行业由大到强等话题，《中国电子报》特约请相关行业协会发表观点。　　电子测量仪器属于高新技术领域，是现代工业产品中新技术应用最多、最快的产品门类之一，最先进的电子测量技术基本上被欧美日等发达国家掌控。五六十年代，我国电子测量仪器总体技术水平与国外先进水平差距不大，但目前的差距在加大，高端产品大部分依赖进口。当前，我国电子测量仪器产品的MTBF(平均无故障时间)一般能够达到3000小时，初步满足军工与民用的质量要求，但产品技术水平和质量仍有待于进一步提高。　　质量差距影响市场占有率　　高端电子测量仪器与国外技术存在一定差距，影响了产品的市场占有率。　　国内少数企业能生产出部分高端电子测量仪器，但由于没有全面掌握关键技术，再加上工艺水平和原材料等方面与国外先进水平存在差距，导致产品在技术水平和质量方面与国外先进水平存在一定差距，影响了产品的市场占有率。　　国内部分企业生产的部分中低端电子测量仪器产品(如带宽1GHz以内，采样率不超过5Gbit/s的数字存储示波器)，有较好的质量和性价比，不仅占据了大部分国内市场，还有相当大的出口量。经过近几年的努力，这些厂家建立了自己的示波器品牌形象，并把示波器品牌形象辐射到其他产品上，对企业的发展起到良好的促进作用。　　加强培训提升质量水平　　协会组织了与质量相关的培训，收到了良好效果。　　我国电子测量仪器企业规模一般不大，年销售额能够上亿元的企业就算是规模比较大的企业。由于电子测量仪器涉及的领域很广，产品种类比较多，因此，不同企业的产品往往有较大差别，涉及的关键技术也不尽相同。　　中国电子仪器行业协会把加强电子测量仪器行业的共性技术培训作为近几年的工作重点之一。近年来，协会与理事长单位中国电子科技集团41所合作，组织了与质量相关的电磁兼容、防静电和可制造性设计技术3个专题6场培训，共计有几十个单位、近千名技术人员参加，收到了良好效果。　　品牌建设工作的主体是企业，协会在该项工作中可以起到辅助作用。由于历史原因，协会至今没有开展评比、评奖相关工作。协会希望能够组织电子测量仪器行业内最具权威性的评比、评奖活动，当然这些工作需要在政府支持、协会自身努力和一段时间积累的基础上进行。　　多措施加快质量品牌建设　　品牌建设是一项系统工程，企业要做长期细致的工作。　　品牌建设是一项系统工程，企业在产品质量、技术水平、服务等多个方面要做长期细致的工作。　　(一)加强宣传培训，优化生存环境。针对企业，需要进行诚信、质量以及其他方面的教育，其中很重要的一点是要让我们的企业有做成百年老店的信念，并且政府要为企业成长为百年老店提供更好的环境，给企业家信心，否则企业家是不会注重企业诚信、产品质量和品牌建设工作的。　　(二)建立权威性的评比、评奖机制。最近几年，国内各种评比、评奖太多、太滥，缺乏权威性，授予的奖项用户不认可、企业不重视，没有真正地对企业品牌建设和宣传工作起到有效的推动作用。在这种情况下，首先，我们需要清理目前过多的评比、评奖，大规模地减少奖项的数量和种类 其次，建立并维护好有权威性的评比，使这些评比奖项被企业和用户认可，并对企业品牌建设工作能够起到重要的促进作用。　　(三)大幅提高对优质产品的支持力度。不同激励机制可以引导企业采取不同的运营策略。为了加强我国企业的质量品牌建设，可以考虑对获得权威评比奖项的产品予以大幅降低税收的优惠政策，相信在类似激励机制的引导下，一定能够改变企业的运作模式，促使他们把多出精品作为一项重要工作来抓，使企业能够生产出更多的优质产品。　　(四)加大对海外市场开拓工作的补贴力度。开拓海外市场，可以降低企业在国内市场竞争的激烈程度，对行业发展有利。因此，促进国内知名企业走出国门，是一项对行业发展有着重要意义的工作，需要大力支持。具体可以考虑加大出口退税力度，同时加大对企业参加海外展览等相关工作的补贴力度。　　质量品牌建设企业案例　　中国电子科技集团公司第41研究所　　该所是国内电子测量仪器产品涉及门类较广的企业，其中以微波毫米波仪器最为突出。41所在提高产品质量方面有一套比较完整的做法。一是优化流程。通过对温度、湿度、防尘、防静电等条件的改造，使生产环境严格符合军用测试仪器的要求。二是质量管理创新。由所长亲自挂帅，主管副所长任执行总指挥，层层建立落实责任制，推出精品工程，提升了产品质量水平。三是质量文化建设工作。41所把产品质量的内涵扩展为广义质量概念，从生产加工延伸到科研、生产、使用和服务的全过程管理，从以检验为主转变为以预防为主，从质量部门单一负责，转变为各职能部门按质量职能分工。四是质量队伍建设。针对重点工程项目，41所建立以质量部长作为项目质量主管的“三师”系统，形成了激励型的质量考核机制。五是完善售后服务机制。41所建立完善的客户体验中心和维修保障体系，开设800免费电话、电子邮箱为客户提供技术支持，并在北京、上海、西安、成都、深圳5大城市设有办事处，技术人员随时对用户进行上门巡访。　　天津市德力电子仪器有限公司　　该公司电子测量仪器产品在国内广电领域占有70%的市场份额。德力从1994年开始，组建了4支现场巡回校准服务队伍，年行程超过12万公里，为客户提供免费校准服务。测量仪器年度校准是保障仪器正常应用的必需工作，德力每年都会对国内重点客户实行上门免费校准服务，并为用户更换电池等耗材，保证仪器正常应用，为用户提供了很大便利。如果按计量每台仪器500元的最低收费标准计算，仅此一项德力每年可为用户直接节省5000万元以上。　　江苏绿扬电子仪器集团有限公司　　该公司的示波器产品在国内占有相当的市场份额。公司很重视品牌的宣传推广工作，在电视、报刊、网络、户外等多种媒体上做产品宣传，并多次参加中国电子展、全国高教仪器设备展、慕尼黑电子展、香港电子展等国内外知名展会，全方位、多角度地宣传绿扬产品，同时建立起良好的品牌形象。　　石家庄数英仪器有限公司　　该公司的时间频率计量测试仪器在国内同类产品中技术水平领先。在质量品牌建设工作中，公司坚持定期组织全国时频专业技术交流会，邀请国内时频领域技术的权威授课，促进行业内技术交流，推广公司新产品，树立公司品牌形象。公司定期走访用户，解决用户在使用中的疑难问题，提供专业技术指导，并为用户提供系统解决方案的一揽子服务。