青島打造0.5微米“工業之眼”

“這個項目，我們前前后后花了近十年的時間進行技術突破，也培養了一大批高精度測量裝備的人才。”郝健告訴記者。新技術要實現0.5μm的超高精度，堪比“在螺螄殼里面做道場”。

精密儀器，被稱為科學研究和工業生產的“眼睛”和“神經”。

7月18日舉行的青島市科技創新大會上，海克斯康制造智能技術（青島）有限公司（以下簡稱“海克斯康”）的科研成果——基于微納多傳感信息融合的0.5μm（微米）超高精密四軸聯動高端測量儀器的研發與應用，榮獲2024年度青島市科技進步獎一等獎。

該項目主要負責人、海克斯康制造智能大中華區執行總裁郝健表示，該研究成果將廣泛應用于航空航天、汽車、新能源、醫療器械、精密制造等高端制造業，如今已達到國內領先，并可對標國際一流水平。研究成果最終目的是實現生產精密儀器的高精度測量技術自主可控和國產化替代，打破國外技術封鎖和依賴進口的困境，解決國內制造業存在的高精度測量問題。

“小細節”成就“大裝備”

在智能制造領域，海克斯康以精密計量技術聞名。

在青島海克斯康園區的研發區域，一臺看似普通的檢測儀器正在進行機器人性能的關鍵測量——RV減速器齒輪圈精度檢測。RV減速器齒輪圈作為機器人關節的核心部件，其精度直接決定了機器人能否實現柔和、精準的咬合動作，進而影響機器人整體運行的安全性和可靠性。

一根成年人頭發絲平均直徑約為75μm，即0.000075米。

0.5μm的誤差閾值，僅相當于人類頭發絲直徑的1/150，卻決定著機器人能否安全運行。

這臺設備，能在小于千分之一毫米的精度范圍內捕捉產品的微小誤差，在復雜曲面上測量出微納米級的形貌變化，以每秒數千次的頻率實時監控生產過程。

檢測過程中，紅寶石探針以微米級的精度掃描齒輪圈的復雜曲面，每秒捕捉著上千個數據點，再通過高精度算法分析精度誤差，不到五分鐘，就形成了完整的數字孿生報告。

“這一過程不僅需要超高的硬件精度，更依賴強大的軟件算法支撐。”郝健介紹說。這正是基于微納多傳感信息融合的0.5μm超高精密四軸聯動高端測量儀器的研發與應用的精密儀器之一。

2024年12月，多家知名品牌汽車生產企業向國家市場監督管理總局備案了召回計劃，宣布召回共計86.76萬輛汽車。其中，不乏由于生產制造的偏差造成的安全隱患。

一個零部件的好壞，測量環節起到了決定性作用。

國內眾多高精度測量機測量精度多為1.5μm，與國外先進技術有著不小的差距，以致高精度測量機主要依賴進口，這也使得中國精密檢測儀器的研發亟待突破。

精密檢測儀器的價值在于，它不僅確保了零部件的制造質量，更推動了智能制造向更高精度、更可靠的方向發展。沒有這樣的精密計量技術，現代工業的高效、精準、安全便無從談起。

作為在全球制造業版圖上占據重要位置的國家，中國要進一步提升自身的制造業競爭力，就不能在精密儀器領域長期處于“仰人鼻息”的境地。

毫厘之間見匠心

“這個項目，我們前前后后花了近十年的時間進行技術突破，也培養了一大批高精度測量裝備的人才。”郝健告訴記者。

新技術要實現0.5μm的超高精度，堪比“在螺螄殼里面做道場”。

“保持超高精度結構穩定性是研發過程的關鍵。”郝健介紹，項目研發過程中，團隊遇到并解決了多個關鍵問題：面對影響超高精度結構穩定性的材料形變、熱膨脹、振動等挑戰，團隊采用低熱膨脹系數的花崗巖框并結合可以減少摩擦的多孔氣浮塊來提升結構剛性；設計對稱橫梁降低阿貝誤差；使用高阻尼材料抑制振動；通過有限元仿真優化框架應力分布，確保精密檢測儀器的長期穩定性。

面對影響傳動系統精度的絲杠傳動剛性不足、Z軸傳動帶易振動的問題，團隊采用固定式絲杠支撐結構，減少熱變形影響；優化柔性連接設計降低應力集中；提升Z軸傳動帶預緊力并選用高剛性材料，結合主動減振系統實時補償振動。

“我們在青島已經深耕了四十多年，企業前身為中航工業前哨科研二所，曾于1988年研發出國內第一臺三坐標測量機。”郝健說。得益于年復一年的積累，郝健和他的團隊取得了技術突破。“測量一個飛機發動機的葉片，可能要10分鐘，使用這臺設備，通過多傳感器的融合技術，不到2分鐘就能完成。”

2024年，工業和信息化部網站上公布的智能制造系統解決方案“揭榜掛帥”項目名單中，海克斯康榜上有名。他們揭榜的“基于數據和模型的質量綜合管控方案”要達到“研制航空航天行業QBI質量數據分析系統，可視化圖形不少于20種，質量分析算法模型不少于10種，產品不良率下降15%”的效果。

不久前，當發動機供應鏈面臨挑戰的消息傳來，在中國國產C919機身上，國產航發系統關鍵部件的裝配精度已悄然提升至微米級，中國航空航天企業不再有“測量精度焦慮”。在這背后，基于微納多傳感信息融合的0.5μm超高精密四軸聯動高端測量儀器的研發與應用在其中發揮著重要作用。

“新能源電池、手機、電腦等核心零部件的檢測，都會用到我們的設備。”郝健告訴記者，他們成功構建了從原材料供應、精密加工到性能測試的完整產業鏈，為航空航天、汽車、新能源、醫療器械、精密制造等高端制造業高質量發展提供了有力保障。

“研究成果前期實現了本地化生產與推廣應用，我們已啟動0.28微米全球精度最高三坐標測量機攻關，未來三年要讓青島造出全球最精密的‘工業之眼’。”這是目前郝健以及團隊實驗室正在沖刺的新紀錄，這把青島鍛造的“高精度標尺”，標定著中國精密智造攀登“計量珠峰”的新坐標。