三坐标测量机的测量原理是什么？2020三坐标测量机发展前景趋势及现状分析

随着工业测量、实验室仪器等细分领域的增长，特别是国内品牌，在投资的不断增长和环保问题的驱动，三坐标测量机行业将进入一个持续发展周期。当前，国内三坐标测量机产能在400台/年以上的企业主要有海克斯康、德国蔡司ZEISS、温泽Wenzel、东京精密、日本三丰、青岛弗尔迪等。进口三坐标测量机价格与国产三坐标测量机相比较，价格较高，幅度在20%-70%。这对于一些中小型企业来说，高昂的价格成为选择进口品牌主要的障碍。

三坐标测量机的测量原理是什么

简单地说,三坐标测量机就是在三个相互垂直的方向上有导向机构、测长元件、数显装置,有一个能够放置工件的工作台(大型和巨型不一定有),测头可以以手动或机动方式轻快地移动到被测点上,由读数设备和数显装置把被测点的坐标值显示出来的一种测量设备。显然这是最简单、最原始的测量机。有了这种测量机后,在测量容积里任意一点的坐标值都可通过读数装置和数显装置显示出来。测量机的采点发讯装置是测头,在沿X,Y,Z三个轴的方向装有光栅尺和读数头。其测量过程就是当测头接触工件并发出采点信号时,由控制系统去采集当前机床三轴坐标相对于机床原点的坐标值,再由计算机系统对数据进行处理。

2020三坐标测量机发展前景趋势及现状分析

从国内三坐标测量机领域专利申请量排名前二十的申请人分布来看，其中除了国内申请人以外，还有多家国外企业，且前三名中就有德国卡尔蔡司和瑞典海克斯康两家国外企业，特别卡尔蔡司公司的申请量在该领域位居第一。可见，三坐标测量机领域的前景可观，中国的市场和竞争都很大，使得很多国外企业非常注重在中国的专利布局。但同时也表明，中国虽然在该领域较国外起步晚近20年，但发展迅速，已经具备与国外老牌企业竞争的实力，且发展势头正劲，前景广阔。

从当前的产业投资环境来看，为盘活存量企业，吸引增量企业，国内工业产业园依据新的入驻标准厂房条件，优先入驻仪器仪表产业关联的智能制造、先进装备制造业项目，及带有自主知识产权、专利与自主品牌的仪器仪表项目;培育支持国家级、省级高新技术项目和研发、检测等生产服务配套项目入驻;大力支持税收贡献大的企业等项目入驻。并针对符合条件的项目，实行阶梯式租金、减免当年厂房租金百分比等入园优惠政策。

据中研普华研究报告《2020-2025年中国三坐标测量机市场研究及未来潜力咨询报告》数据显示

2019-2025年中国三坐标测量机行业发展趋势及投资风险分析

三坐标测量机行业发展规模预测

图表：2019-2025年中国三坐标测量机行业发展规模预测

数据来源：中研普华产业研究院统计

三坐标测量机行业未来发展预测分析

一、发展方向分析

科技与生产的发展对三坐标测量机不断提出新的、更高的要求。

1、提高测量精度

为了提高测量机的测量精度,需要采取一系列综合性措施：

(1)提高标尺精度

随着廉价、便于使用的半导体激光器的发展，激光干涉标尺将在测量机中得到较多应用。特别是对于大型三坐标测量机，这种“无形”标尺更有其独特的优点。在采用激光干涉标尺时，一是不要让激光产生的热影响测量机的精度，激光器常放在隔热舱外;二是要注意折射率的补偿。

(2)提高结构精度

其中包括测量机主机、分度台、测头及其附件的精度。这里尤为重要的是提高它的重复精度。系统误差可以通过软件补偿的方法来减小其影响。

(3)减小环境因素带来的影响

特别要注意避免复杂力变形与热变形，这要从结构和环境控制两方面采取措施。

(4)适当的采样策略

采样策略对被测参数的测量不确定度有很大影响。应当说，目前对采样策略的研究还很不够。测量机应具有智能功能，能针对被测参数及精度要求，实现最佳采样策略。

2、提高效率

生产节奏不断加快，要求测量机在保证测量精度的同时，还要有较高的效率。为了提高测量机的效率，需从以下各个方面采取措施。

(1)改进测量机的结构设计,减轻运动部件的质量

包括采用密度与杨氏模数之比低的材料、簿壁空心结构等。铝、陶瓷、人工合成材料在测量机中获得了越来越多的应用。

(2)提高控制系统性能

使测量机能以较高速度运动 ,同时运动平稳 ,准确定位 ,不产生振荡、过冲等现象。

(3)采用飞测与扫描测量方式

在触测情况下,由于工件与测头的接触速度不能太大 ,这就给探测速度带来很大限制。扫描测量方式虽比点位测触测头 ,特别是在测量机连续运动过程中实现“飞测” ,可避免频繁加速、减速、碰撞等 ,可大大提高效率。

3、发展探测技术,完善测量机配置

探测技术三坐标测量机中占有重要位置。从原理上说只要测头能探及，三坐标测量机就能测量。三坐标测量机的测量效率也首先取决于探测速度。为了完善测量机功能，还必须发展各种附件。

探测技术发展的第一个重要趋势是,非接触测头将得到广泛的应用。非接触测头具有许多优点：

①允许高的探测速度，还可以用摄像头或莫尔条纹形成的等高线等，对一个面进行测量;

②它与工件不接触，没有测量力,从而可以测量各种柔软的、易于变形、划伤的工件;

③它可以形成很小的光斑，对一些接触测端不易伸入的部位或细节进行测量;

④在不少情况下，它具有较大的量程。

与发展非接触测头的同时，具有高精度、较大量程能用于扫描测量的模拟测头，以及能伸入小孔、用于测量微型零件的专门测头也将获得发展。

4、采用新材料,运用新技术

近年来，铝合金、陶瓷以及各种合成材料在三坐标测量机中得到了越来越广泛的应用。铝合金特别适合于制作高速运行的三坐标测量机。它导热好，不易产生复杂热变形。尽管它线膨胀系数较大，但简单热变形比较容易补偿。它耐磨性差，可在其表面涂覆一层耐磨的陶瓷材料，德国Zeiss公司的 CARAT 技术就是一例。

为了克服陶瓷导热性能差、难以加工的缺点，正在开发各种人工合成陶瓷。可以按需要做成各种所需形状。还可以通过适当的材料“设计”，使它具有所需的性能。

5、发展软件技术,发展智能测量机

测量机的功能主要由软件决定。三坐标测量机的操作、使用的方便性，也首先取决于软件。测量机软件所覆盖的范围越来越大。它不仅包括坐标系的转换、测端半径补偿、控制软件,数据处理软件，还包括误差补偿软件， CAD、CAM 软件与网络通信软件等。从每一类软件的内容看 ，也越来越丰富。

测量机每一项新技术的发展，都必须有相应配套的软件技术跟上。为了将三坐标测量机纳入生产线，需要发展与网络通信、建模、CAD、实现反向工程的软件。为了发展非正交坐标系三坐标测量机，也要发展一系列新的三坐标测量机软件。测量机软件是三坐标测量机中发展最为迅速的一项技术。软件的发展将使三坐标测量机向智能化的方向迈进。

对我国三坐标测量机行业发展现状与前景、市场竞争格局与形势、赢利水平与企业发展、投资策略与风险预警、发展趋势与规划建议等进行深入研究，并重点分析了三坐标测量机行业的前景与风险。欲了解关于中国三坐标测量机行业具体详情可以点击查看中研普华研究报告《2020-2025年中国三坐标测量机市场研究及未来潜力咨询报告》。