三坐标测量机市场使用情况浅析

三坐标测量机市场使用情况浅析

文韬

中国航发北京航空材料研究院 北京 100000

摘要：目的：探讨主流三坐标品牌的优缺点及改进方向。

方法：通过介绍三坐标的组成及应用，国内外市场占有率及产品自身特点，同时结合单位性质分析主流三坐标品牌产品优缺点。

结论：国内厂家相对国外产品在产品硬件或者软件仍有差距，产品质量和稳定性有待提高。

关键词： 三坐标 三丰 蔡司 海克斯康

1. 三坐标测量机的定义及应用

1.1三坐标的定义

三坐标即三坐标测量机，它是指在三维可测的空间范围内，能够根据测头系统返回的点数据，通过三坐标的软件系统计算各类几何形状、尺寸等测量能力的仪器，又称为三次元、三坐标测量机、三坐标测量仪。

三坐标测量仪可定义为一种具有可作三个方向移动的探测器，可在三个相互垂直的导轨上移动，此探测器以接触或非接触等方式传送讯号，三个轴的位移测量系统 （ 如光学尺 ） 经数据处理器或计算机等计算出工件的各点坐标（X、Y、Z）及各项功能测量的仪器。三坐标测量仪的测量功能应包括尺寸精度测量、定位精度测量、几何精度测量及轮廓精度测量等。任何形状都是由三维空间点组成的，所有的几何量测量都可以归结为三维空间点的测量，因此精确地进行空间点坐标的采集，是评定任何几何形状的基础。

1.2三坐标的应用

三坐标测量机主要是通过测量并且获得相应的尺寸数据的一种仪器，已经广泛运用在很多行业中。最为普及的几个领域也就莫过于模具行业、汽车行业以及发动机制造业中。

对于模具行业，它在其中主要是一种设计开发、检测、统计分析的现代化的智能工具，同时更是模具产品不可少的质量技术保障的有效工具。由于它测量的精准度之高，从而备受模具制造者的青睐。它主要靠着其相对高的精密度与柔性和一定的数字化处理能力，从而成为模具工业设计、开发以及加工制造过程中的质量保障，同时还具备很强的逆向工程能力。

　　此外，在汽车行业中，三坐标测量机是完成各种汽车零部件几何量测量与品质控制的理想工具。它主要是通过测头系统与工件的相对移动，从而来进行工件表面点三维坐标的相关探测的。它可以进行空间坐标值计算出待测的一些几何尺寸和形状，甚至是位置。

与此同时，在发动机制造业这个对精密度要求也相对较高的行业中，三坐标测量机的出现，也更加保证了产品质量和稳定生产过程，同时提高其生产效率。

　　三坐标测量机可以说在以上三种行业中运用算是最为广泛普遍的，同时也是最受厂家青睐的，有效地提高了其生产效率以及成品率等。

2. 三 坐标设备主要性能特点

2.1．设备的设计方案和主要组成部分；

三坐标测量机主要由五大系统组成，分别是机械本体，测头系统，光栅系统，控制系统和软件系统。具体如右图所示：

2.2．设备的关键技术；

三坐标测量机的五大系统需要进行完美匹配。

1. 机械本体的好坏，是决定了三坐标整体精度的稳定性和耐久性。而机械本体上，材料的运用和导轨的设计以及传动方式非常重要。目前材料上主要以铝合金和天然花岗岩为导轨材料，而国外机器高端机器的材料运用均为铝合金材料，此种材料的优势是热导比高，能够较快适应环境变化，铝合金采用挤压技术，能够使材料达到超强刚性。

2. 三坐标测量机运用的传动方式主要有啮合传动和摩擦传动。而啮合传动属于高级别的一种传动方式。

3. 光栅系统。安装方式主要有两种，贴片式安装和安装导槽安装。光栅主要有两种形式，金属光栅和玻璃光栅。金属光栅运用导槽安装是较好的一种方式。

2.3．设备制造的关键技术和难点；

设备制造的关键技术是机械本体材料，控制系统和测头系统的制造。

1. 铝合金材料技术目前国内没有厂家能够掌握，属于国外技术。国内铝合金阳极化处理可以实现，但是挤压技术现在还无法实现，因为变形量不可控。

2. 控制系统和测头系统国内现在没有技术实力进行制造，全部采用进口方式，所以匹配性上经常出问题。故障率较高。

3. 三坐标品牌占有率及厂家能力分析

3.1 三坐标市场占有率分析

三坐标国内外厂家较多，技术能力、产品质量和服务响应度参差不齐，本文着力于国内外市场情况，并结合国内航天航天企业高精尖检测技术手段的需求，重点介绍全球三家最著名的三坐标测量机生产企业：、

1. 测量机在国外范围的市场情况

全球有三家最著名的三坐标测量机生产企业：

排名第一：日本三丰（Mitutoyo），日本工业的计量标准，在中国以外的市场占有优势；

排名第二：德国蔡司，德国工业的计量标准，在欧美地区和德国企业占有市场优势；

排名第三：海克斯康 Group，2003年之前是美国Brown and Sharpe,意大利DEA，德国Leitz等独立的中小测量机厂家，被瑞典海克斯康收购，从新注册新名称而组成的跨国企业。

在中国占主要市场地位（大约占有率50%左右）。

2. 测量机在国内范围的市场情况

日本三丰（Mitutoyo），国际市场占有率第一，但因为日本政府政策以及2006年的美国制裁政策，三坐标测量机业务不在中国推广，国人基本不了解设备性能和操作规范；

德国蔡司蔡司，优点机器性能稳定可靠，缺点价格贵；德国工业的计量标准，在欧美地区和德国企业占有市场优势，然而在中国因为市场响应度不够和售后服务及时性不及时导致在中国市场的推广不够，品牌知名度不及国际市场；

海克斯康海克斯康 Group，2003年之前是美国Brown and Sharpe,意大利DEA，德国Leitz等独立的中小测量机厂家，被瑞典海克斯康收购，从新注册新名称而组成的跨国企业，在中国占主要市场地位（大约占有率50%左右）。

3.2 厂家能力对比

日本三丰三坐标因为在中国很少使用，所以无法直观的分析其产品性能，但观其全球的市场份额占有率，可见其软硬件技术肯定是受到广泛认可的。

海克斯康在最近3年，基本不再硬件产品投入，取而代之的是大力拓展软件事业，原因之一是硬件测量机业务利润逐年下降，而软件利润增加迅速，因此收购了众多的软件企业，如仿真软件，CAM加工软件，QDAS数据分析软件等等；因此，测量机本身技术发展和新机型，新技术拓展上投入减少，因此引进非常多和测量机业务无关的领域，来扩充销售额。

蔡司在保持技术和性能稳定的情况下，在努力学习海克斯康的国内市场开发方式，也设立了上海工厂，将部分机器生产线搬来中国上海，因此在价格上拉近和海克斯康的距离。主要经营的业务：蔡司工业计量（包括三坐标），蔡司光学（镜头），蔡司医疗；业务比较单一，蔡司工业计量专注于三坐标等计量领域的技术研发

综上所述；国内军工市场目前占主导地位的测量机还是海克斯康，蔡司逐渐加强现场维护和售后服务方面的投入，结合国际认证接轨的契机，也逐渐被国内众多军工单位所认知，逐渐得到计量专家们的肯定。目前三坐标产品的精度水平已基本满足各个行业的使用需求，而且再通过加大硬件研发投入来提高产品计量精度的市场需求较小，反之对于企业的附加成本会几何倍数增加，各品牌之间的后续角逐的着力点主要会在设备软件、智能分析应用、检定方法效率和售后服务保障等方面。

参考文献：

1. 缪亮.三坐标测量技术 [M].中国劳动设备保障出版社，2017

2. 朱红林、单岩.三坐标测量机虚拟仿真软件开发与应用[J].机械设计与研究,2015年06期

3. 石照耀、张斌、林家春、张华. 坐标测量技术半世纪——演变与趋势[J].北京工业大学学报，2011年05期

4. 张国雄.坐标测量技术发展方向[J].红外与激光工程,2008年S1期

5. 方强.三坐标测量机的发展研究[J].科技经济导刊,2018年05期

作者简介：文韬，性别：男，出生年：1985年1月，籍贯：湖南省泸溪县，职务职称：工程师，研究方向：物资采购及项目管理.