通用技术哈量：L100A三维齿轮测量中心
2023-6-8 来源：机床协会 作者：-
2023年3月28日，中国机床工具工业协会公布了“关于2022年度中国机床工具工业协会先进会员（十佳）的表彰决定”，对10家“自主创新十佳”和10家“产品质量十佳”企业进行了表彰，并于CIMT2023展会开幕首日给获奖企业颁发了奖牌。为了更好地宣传这些先进会员企业，协会传媒部针对十佳企业及其产品组织了系列专题报道，以协会行业发展部提供的资料为素材整理成宣传稿，经与相关企业确认后，在协会主办的全媒体平台陆续公开发布（排名不分先后），供业界同仁参考，以期共同进步。
协会传媒部
1. 产品介绍
通用技术集团哈尔滨量具刃具有限责任公司L100A三维齿轮测量中心是一款综合性的齿轮测量仪器，通过电子展成法进行长、圆光栅数字定位采样，实现智能化微机控制。通过Ethercat总线控制系统实现全闭环轨迹控制，运用数字式三维测头，长、圆光栅，搭载LinksGear三维齿轮检测软件，进行采集、运算数据。
L100A主要由仪器主机、电气控制系统、测控软件、三维测头、高精度光栅、驱动电机等组成。三维齿轮测量中心本质上是一个包含回转轴的四轴四坐标测量机，其测量原理为电子展成法，计算机控制电机控制模块实现各坐标轴按预定参数运动，使测头传感器相对工件的运动轨迹为测量曲线，测头传感器运动的同时计算机不断采集各光栅轴实际位置和测头传感器测微值，然后将采集到的数据与理论齿面比较从而完成测量评定，以相应标准对结果评价形成测量报告。
L100A设计新增针轮、针齿壳测量软件，弧锥铣刀盘测量软件，摄像头功能模块等多种三维测量软件模块，仪器可全自动完成测量循环。本仪器具有偏心修正功能，在被测齿轮一次装夹中，自动完成齿轮齿廓、螺旋线、齿距及径向跳动等测量项目的检测。
L100A作为一种精密CNC自动化齿轮测量仪器，适应了齿轮测量设备向高精度、多功能与自动化发展的趋势，已成为齿轮测量领域的主导设备。齿轮测量中心不仅能够测量内外齿轮、蜗轮、蜗杆、弧齿锥齿轮等齿轮传动装置，还能够测量剃齿刀、插齿刀、滚刀等齿轮加工刀具，以及转子、RV减速机零部件等回转类零件。仪器可测量参数种类繁多，可以测量齿轮的齿廓偏差、螺旋线偏差、齿距偏差、径向跳动、非渐开线等分工件的分度误差等参数。
L100A产品软件功能齐全，内容丰富，可实现自动测量并对结果进行计算，同时根据不同被测工件的不同标准进行自动评定，测量过程中可根据需求对测量速度进行调控；测量数据可以随时储存，便于对比分析处理；测量结果输出文件格式多样化，用户操作界面友好，简单易懂，特别人性化。
2. 产品特点
L100A三维测头齿轮测量中心是哈量公司面向中高端用户市场，自主研发设计的一款新型三维齿轮测量仪器，属于公司L系列三维齿轮测量中心的创新型产品。它可检测模数0.5mm以上、最大重量2000kg的被测工件。其测量外径最大达1m。在中大规格齿轮测量中心上应用三维数字式扫描测头进行测量，也属于国内领先。
该仪器是一款高精度综合性多功能新型齿轮测量仪器。总体测量精度很高，可检测齿轮精度等级达4级及4级以上。与传统齿轮测量中心相比，测量结果精准，测量速度快，效率高，稳定性良好、功能强大丰富，是这款测量中心的几大特点。
3. 创新点及技术先进性
三维齿轮测量中心的主要创新点概述如下：
（1）在齿轮测量领域应用数字孪生技术，进行虚拟测量，可以使仪器具备数字镜像功能，实时动态显示工件的测量状态，完成实时控制。
（2）能够实现复杂曲面工件的3D模型交互，针对转子、直锥、斜锥、弧锥等具有复杂曲面的工件，可以根据输入参数动态生成并显示3D模型，提前验证工件参数和测量参数的准确性。
（3）齿轮测量中心的检测功能拓宽：可以检测圆弧圆柱齿轮、弧锥齿轮、转子、弧齿刀盘等复杂工件，其中转子、弧齿刀盘检测技术方面是国内领先。可对弧锥铣刀盘刀槽的自身精度和位置精度进行检测和误差评定，可分别测量深刀槽及浅刀槽的中心距、偏心距、刀槽宽度、顶面平面度、顶面平行度、顶面圆跳动、侧面平行度、侧面圆跳动等误差项目。
（4）运用Ethercat工业以太网技术，研发了用于齿轮测量中心的实时测控系统，具有在线分析、自诊断功能，抗干扰能力强、数据高效快速传送等优点，满足工业4.0和物联网技术要求，实现仪器智能化操作，便于与机床系统等扩展模块的协作。
（5）在中大规格齿轮测量中心上应用三维数字式扫描测头进行测量，也属于国内领先。
（6）基于NURBS（非均匀有理B样条）理论的曲面重构技术：利用复杂曲面的特征点实现了空间曲面的NURBS 重构，不仅实现曲面的误差计算算法的统一，也使测量方式更加灵活。
（7）工件装卡自动找正技术（支持30多种找正方式）：通过三维测头测量工件的基准面，实现了工件坐标系与仪器坐标系的统一，对装卡允许误差由原来的µm级降低到了mm级，不仅满足了工件的快速装卡要求，而且极大减轻了对装卡人员安装水平的要求，通过测量位置和测量数据的双重修正最大程度地降低了装卡误差对测量结果的影响。
（8）支持任意空间曲线的连续运动：软件可以根据用户选择的测量项目，自动生成运动程序代码，利用控制卡的循环缓冲区，边执行边下载，从而实现任意空间曲线的运动轨迹，比如在弧齿锥齿轮上已实现的形状连续扫描，测量效率得到了极大提升。
（9）坐标系复位功能：若仪器选用增量光栅尺，在仪器开启后各轴将执行回零动作，用以复位光栅坐标系和测头坐标系，和以往的测量中心相比，省去了上电重新校准测头等步骤，简化了测量准备工作。
此外，在各轴光栅尺激光校准功能、三维测头自动校准功能、测针库管理等方面都有创新设计。
4. 围绕该产品所开展的技术创新工作
哈量公司为该项目组织了一批企业研发科技精英人才，成立项目组。项目组是一支掌握了数字化、现代化齿轮精密量仪科研技术的先进团队，均来自于哈尔滨市测试计量技术与仪器专业领军人才梯队。项目负责人竭力推进三维齿轮测量技术、Ethercat 总线技术的应用及齿轮测量中心模块化设计等创新性研究工作的开展。项目组成员均长期从事精密测量仪器研发设计工作，高级及以上专业技术职称占比达70%，具有连续8年以上合作攻关项目经验。
项目组涵盖技术领域广泛，包含机械设计、电气设计、软件设计、精密量仪装配等各专业领域，专业构成与年龄结构合理，在项目负责人的带领下，团队团结协作，吃苦耐劳，勇于探索，坚持自主创新、具有持续创新精神。该项目的实施培养了一批专业带头人与多名具有制造齿轮精密量仪技术的技能人才，为哈量公司后续科研、开发工作积蓄力量。
5. 应用领域及产业化前景
该齿轮测量中心主要用于机械、汽车、航空等行业中的箱体、机架、齿轮、蜗轮、蜗杆、叶片、曲线、曲面等的测量。从国内市场来看，齿轮测量中心市场的需求依然很大。随着我国机械制造业水平不断提升，齿轮测量中心市场需求也处于增长态势。
目前全球齿轮测量中心仪器生产厂家主要集中在欧美日等，国内能够研发生产的制造企业数量不多。哈量公司本产品已经通过欧盟CE认证，为打开欧盟市场奠定基础。本产品凭借其良好的运行稳定性，高精度的测量系统，丰富的软件功能，简单便捷的操作系统，高性价比，以及公司诚信服务的品牌效应、成熟稳定的研发队伍、专业周到的售前和售后服务等优势，将得到广大用户的信赖，具有强大的竞争优势，能够在国内市场中脱颖而出，并进军国际市场。
L100A三维齿轮测量中心批量生产后，年产量可达到20台（套）以上。本产品的研制成功，为齿轮测量中心系列产品的技术升级积累了丰富经验，使哈量集团的齿轮测量中心性能指标达到国际先进水平，经济效益和社会效益前景更加广阔。
（素材来源：协会行业发展部及相关企业 摘编整理：梅峰）
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