【機床商務網欄目 產品評測】CIMT2023（第十八屆中國國際機床展覽會）已于4月15日圓滿落幕。展會期間，主辦方中國機床工具工業協會有關分會組織人員針對本專業領域展品進行評述，現編發部分文章，供業界參考。文章觀點僅代表作者本人。
 

　　一、行業參展概況
 

　　1．位移測量裝置行業企業參展情況
 

　　在CIMT2023(第十八屆中國國際機床展覽會)，參展的境內外數顯裝置(位移測量裝置)行業企業共30余家，其中境外企業10家左右，境內20家左右。中國機床工具工業協會數顯裝置分會組團參展，共計14家，既有國家級制造業單項冠軍示范企業，也有國家級專精特新“小巨人”企業。數顯展團主要產品為位移傳感器及測量儀器，包括光柵編碼器、光柵尺、磁柵傳感器、容柵量具、測量儀器等產品及相關設備及儀表。主導產品廣泛應用于數控機床、電梯、伺服電機、機器人、紡織機械、航空航天等領域，是位移反饋關鍵功能部件及測量設備。
 

　　境內參展的企業主要有長春禹衡光學有限公司、桂林廣陸數字測控有限公司、無錫市科瑞特精機有限公司、北京航天九斗科技有限公司、成都思迪機電技術研究所、東莞市特馬電子有限公司、歐道(揚州)自動化有限責任公司、長春榮德光學有限公司、廣州市信諾光柵數顯有限公司等。
 

　　境外多家行業頭部企業參展，有約翰內斯•海德漢博士(中國)有限公司(HEIDENHAIN)、發格自動化公司(FAGOR AUTOMATION S.Coop.)、雷尼紹公司(RENISHAW)、三豐精密量儀(上海)有限公司等。
 

　　2．展會反映出的數顯裝置分會企業及位移測量裝置行業的發展趨勢特點
 

　　(1)境內行業領軍企業重點發展高端位移傳感器產品，實現技術進步和產業升級。
 

　　以絕對式光柵尺、高精度角度編碼器、絕對式旋轉編碼器、高精度測量儀器為代表的高端位移傳感器及測量儀器產品，是數顯展團的亮點。近年來，隨著高端數控機床與重大專項等多個國家項目的立項實施，數顯裝置分會企業的這些高端產品，得到重點發展和示范應用推廣，形成自主知識產權。同時制定位移傳感器產品及通訊協議等國家、行業和團體標準，滿足了我國高端數控機床等工業母機自主可控的迫切需求，實現了國產化替代，保障了國家重大裝備產業鏈安全。數顯展團典型行業產品正在經歷技術迭代和產業升級，高端產品的市場需求快速增長，契合國家產業政策指引，代表著行業技術進步與發展方向，市場應用前景非常廣闊。
 

　　(2)境外參展的行業頭部企業，整體技術水平與境內行業相比仍處于一定的優勢地位。
 

　　(3)從境內位移傳感器企業現狀看，企業發展出現分化，部分企業停留在低端產品區域，產品同質化，市場競爭力較弱。
 

　　(4)從本屆展會位移傳感器產品的應用來看，呈現出如下特點：
 

　　第一，高端數控機床全部采用全閉環控制，配套位移傳感器主要是光柵和磁柵。現今的位移傳感器的準確度和分辨力可達到各個檔次的數控機床和測量儀器的要求，其發展趨勢為更好的環境適應性，如抗污染性能、抗震動性能；同時，國產高端位移傳感器要解決與境內外數控系統配套應用的問題，以期在數控系統和數控機床上得到更多的應用。
 

　　第二，除了光柵、磁柵位移傳感器在數控機床、測量儀器上應用之外，位移傳感器的應用是多方面的。本次展會上，容柵仍然是數顯量具的主流，新型光柵量具產品亮相展臺。
 

　　第三，低端增量式編碼器和光柵尺等產品關注度有所下降。球柵位移傳感器在本次展會已經很少見了，原因是近年來數顯機床上應用日漸減少，而球柵的數控應用技術沒有突破。
 

　　二、重點企業及重點展品綜述
 

　　（一）約翰內斯•海德漢（HEIDENHAIN）公司
 

　　海德漢公司成立于1889年，主要研發和制造光柵尺、角度/旋轉編碼器、長度計，數控系統，測頭和數顯表等。產品遍布全球，應用領域包括機床、自動化設備制造、半導體和電子器件設備制造、航空航天、紡織和印刷機械以及電梯等行業。為了更好地服務中國客戶，海德漢在2001年成立了中國公司。
 

　　1．光柵尺
 

　　封閉式光柵尺能有效防塵、防切屑和防飛濺的切削液，是用于機床的理想選擇。敞開式光柵尺與讀數頭和光柵尺或鋼帶間沒有機械接觸。這些光柵尺的典型應用包括：測量機、比較儀和其他長度計量精密設備以及生產和測量設備，例如用在半導體工業中。
 

　　增量式光柵尺決定當前位置的方式是由原點開始數測量步距或細分電路的計數信號數量。海德漢的增量式光柵尺帶有參考點，開機時必須執行參考點回零，操作非常簡單、快捷。絕對式光柵尺無需執行參考點回零操作就能直接提供當前位置值。光柵尺的絕對位置值通過EnDat接口或其他串行接口傳輸。
 

 

       (1)LC\LF\LS\LB系列封閉式直線光柵尺(標準光柵尺外殼)技術指標：

 

 

       (2)LC\LF\LS系列封閉式直線光柵尺(緊湊型光柵尺外殼)技術指標：

 

 

       (3)LIP、LIF敞開式直線光柵尺技術指標：

 

 

       (4)電磁感應磁柵尺

 

　　海德漢的另一子公司AMO公司的產品是基于電磁感應工作原理，防護等級可達到IP67，因此能夠在粉塵、油霧、潮濕等惡劣環境中正常工作。在使用新一代處理原件后，產品信號質量進一步提高，普遍適用于較差環境的應用，如水切割、激光切割等。
 

　　2．角度編碼器
 

 

       (1)RCN2000和RON200系列、RCN5000系列技術指標：

 

 

　　(2)RCN8000(高精度)、RON700和RON/RPN800系列技術指標：
 

 

       (3)RON905(超高精度)技術指標：

 

 

 

　　RENISHAW公司是一家跨國公司，成立于1973年，是專門從事高精度檢測儀器與設備制造的企業。位移測量方面的主要產品有直線光柵尺、角度光柵編碼器以及磁旋轉編碼器和直線磁柵尺。RENISHAW的位移傳感器為非接觸直線光柵及圓光柵測量系統，采用金屬反射光柵，屬于開放式、非接觸、小型緊湊結構的光學測量系統，能在高速、高分辨力的工作條件下具有抗光柵表面被污染的能力。該公司能夠提供品種繁多的高速增量式和絕對式直線光柵系統，在機床、測量機、直線電機和半導體專用設備方面得到廣泛應用。
 

 

　　RENISHAW的鋼帶光柵尺在測量機和儀器上使用很廣泛，精度等級±5µm/m，如海克斯康(HEXAGON)測量長度最長可達30-50m。26位的角度編碼器也大量用于數控機床的旋轉工作臺和機床傾斜頭，角度編碼器精度等級(玻璃光柵取決于直徑大小)2.78″，金屬光柵精度等級±0.5″(取決于直徑大小)。現在也有絕對式的光柵尺，長度為10m，通信接口是IC-HAUS的BISS-C。新推出的FORTiS封閉式絕對直線光柵，搭載雷尼紹經驗證的絕對式光柵技術，采用異常堅固的封閉式設計，可在極其惡劣的環境中實現優異的測量性能，適用于對加工精度有較高要求的機床。FORTiS™光柵系統采用雷尼紹成熟的絕對位置測量技術。密封式讀數頭內部放置一個微型超高速數字攝像機，可讀取單碼道、精細柵距(30µm)鋼柵尺，具有出色的位置反饋、運動控制、測量及抗污性能。
 

　　（三）發格自動化有限公司（FAGOR AUTOMATION S.Coop.）
 

　　西班牙發格自動化有限公司(FAGOR AUTOMATION S.Coop.)成立于1972年，是從制造數顯表、光柵尺開始成為專門從事數控產品生產的公司。研發、創新及基礎設施的不斷投資，使發格自動化取得了今天的成功，公司可解決具有高度戰略意義的項目，比如用于生產刻線玻璃的刻劃技術設備，刻線玻璃廣泛應用于發格的線性反饋系統中。多年以來，發格自動化用于研發和創新的年均費用都超過銷售額的10%。
 

 

　　光柵尺采用封閉式和敞開式。精度等級±3µm、±5µm、測量長度玻璃光柵3040mm、鋼帶光柵50m。絕對尺兼容BISS-C及發那科、三菱等多種協議。角度編碼器精度等級±1″、±2.5″、±5″、±10″等。有絕對式和增量式輸出。
 

　　（四）長春禹衡光學有限公司
 

　　長春禹衡光學有限公司(以下簡稱禹衡光學)經過半個多世紀的發展，現已成為國家制造業單項冠軍示范企業、國家首批專精特新“小巨人”企業，是光柵編碼器、光柵尺及旋轉變壓器的專業制造商。本次展會推出多款高端位移傳感器產品。
 

　　1．高精度整體式角度編碼器
 

　　高精度整體式角度編碼器是禹衡光學經過多年技術積累和研發投入，研制出的準確度≤5″的高端整體式角度編碼器系列，可實現光柵直刻32768線，刻劃誤差小于50nm。
 

　　采用的高精度回轉軸系可有效進行軸向和徑向承載，并保證優秀的回轉穩定性。編解碼技術先進，大冗余，產品抗污染能力強，防護等級IP65，支持多種協議，如：Drive-CliQ、BiSS等。
 

　　高精度整體式角度編碼器主要指標：準確度±1″、±2.5″、±5″；分辨力26bit或28bit；輸出協議：Biss、DQ、Canopen。
 

　　2．絕對式光柵尺
 

　　亮點：
 

　　(1)獨特的絕對式編解碼技術：采用偽隨機碼與游標碼的結合，增加了解碼冗余度，提高了位置信息的安全性和可靠性；
 

　　(2)自主知識產權的高集成化光電掃描芯片及全陣列掃描技術：是模擬信號質量的保障，信號的PHD保持在0.05%以下，最高細分達14bit；
 

　　(3)高精度標尺光柵接長及復刻技術：光柵精度達±1µm內，是光柵尺測量精度的重要基礎。
 

　　高精度絕對式光柵尺主要指標：最大量程4040mm，精度±3µm/m、±5µm/m，定位精度±0.1µm，分辨力0.0025µm，運動速度≤180m/min，通信接口BISS-C、DQ。
 

　　3．金屬光柵角度編碼器
 

　　亮點：大空心軸直徑，質量輕，轉動慣量小；附加啟動力矩較小；高精度、高分辨力、高重復性；分體式安裝；可提供定制尺寸。
 

　　主要指標：金屬光柵尺寸Ø52-Ø550㎜多種尺寸，應用領域為數控轉臺、DD馬達等，通訊協議BiSS-C、SSI，絕對位數21bit-28bit。
 

　　（五）境內其他具有特色的展品
 

　　1．蘇州怡信光電科技有限公司
 

　　蘇州怡信成立于1995年，在3C、汽車、半導體、醫療、新能源、航空航天等領域有近20年的服務經驗和技術開發積累，為相關制造業提供自動化升級、柔性化改造以及一站式智能工廠解決方案設計與部署。
 

　　亮點產品：蘇州怡信智能工廠集成自動化系統與設備，自動實時數據采集；實現制造過程的可視化透明化，實現全流程自動化和閉環管理。從MES銷售訂單創建、生產訂單排產和下發、SCADA機臺計劃下發、線體總控指導產線生產、質量檢測，再反饋到MES的閉環管理，實現工序級排程管理，生產更加有序。自動化集成可以控制整個生產過程，通過生產點檢物料、NC代碼，提前保證生產；自動生產計數和報工，實時生產進度監控，結合生產計劃和叫料需求，實時生成上料配送和下料配送指令，指導AGV自動導引運輸小車轉運，整個生產過程實現在線設備管理。同時可實現在線質量管理，創建檢驗計劃，指導檢驗流程管理，自動生成檢驗任務單，通過檢驗模板，提升檢驗效率。
 

 

　　歐道數顯表產品型號眾多，可接入磁柵、光柵、球柵、電感、容柵等各種信號的主流位移傳感器；顯示方式多樣，有LED數碼管、LCD液晶屏、TFT彩色液晶屏、外接顯示器等；擴展接口豐富，有UART、USB、CAN、藍牙、以太網等；另有其他多種擴展功能，如傳感器報警提示、傳感器限位提示、機床主軸控制、機床工作燈、水泵等控制。可以根據客戶需求提供個性化定制。
 

　　歐道數顯表選用超高主頻FPGA芯片做信號采集，最大位移速度高達25m/s。主芯片采用ARM Cortex-M內核微控制器，可靠性高，外部擴展接口豐富。歐道產品均在專業機構做10余項EMC測試，保障產品的安全、可靠、穩定。
 

 

　　亮點產品：
 

　　(1)全彩屏IP67防水防油數顯卡尺：
 

　　這是一款全表盤電子指針數顯卡尺，采用彩色LCD顯示屏，電子指針與數碼同步顯示，顯示面板可進行多樣式切換，六種分度顯示，三檔背光亮度，六檔息屏時間，客戶可根據自己的使用習慣和環境選擇適合的顯示。產品采用電感測量系統，鋅合金外殼，IP67防護等級，確保產品在惡劣環境中也能可靠工作。內置藍牙數據傳輸(可選擇)、示值鎖定、公差判定等功能。大容量充電電池，磁吸式充電接口。
 

　　(2)全系列三點內徑千分尺：
 

　　款式包含：槍式、握式、傳統螺旋副三點內徑，測量范圍6-350mm(握式6-100mm)，分度值0.001mm，硬質合金測量面(12mm以上)，恒定測力，可測盲孔，可連接加長桿進行深孔測量(最大孔深308mm)。
 

　　4．廣州市信諾光柵數顯有限公司
 

　　廣州信諾成立于2018年，是一家專業開發、研制、生產數控裝備的民營高科技企業。公司專業生產光柵線位移傳感器、光柵數顯表和編碼器等產品。2019年9月成功并購廣州市諾信數字測控設備有限公司，整合了一批具有商業價值的專利、商標等無形資產。
 

　　特色產品：機器人全自動三維光學掃描系統
 

　　是由馬克斯機器人和高精度轉臺組成的精密載具平臺，是自動化非接觸式三維掃描測量系統，兼容多種光源類型的計量級三維掃描儀。
 

　　5．成都華量傳感器有限公司
 

　　將編碼光柵應用于量具，主要產品有高精度數顯指示表、位移傳感器、直進式光柵杠桿千分尺、數顯雙軸水平儀等。
 

　　亮點產品：光柵萬分尺
 

 

　　推出系統精度±2.5″的角度編碼器產品，分辨力0.036″，增量式輸出，圓光柵刻線數18000線，用于高精度測角行業。
 

　　7．無錫科瑞特精機有限公司
 

　　推出磁環型編碼器產品，絕對式和增量式，系列化的磁環外徑82-458mm，應用于環境適應性較寬泛的場合。
 

　　8．通用技術集團國測時柵科技有限公司
 

　　推出圓時柵角位移傳感器，主要技術指標：精度±3″、±5″、±10″；分辨力18-26bit。
 

　　推出緊湊型增量式直線時柵位移傳感器，主要技術指標：精度±10µm，分辨力0.5µm，最大量程750mm。
 

　　來源：協會數顯裝置分會