深圳商報·讀創客戶端首席記者 王海榮
“我們的儀器正在助力打造當地計量工作國家層面的溯源基準。”深圳市中圖儀器股份有限公司副總經理張鵬說，他們的團隊兩個月前剛從烏干達回國，帶回了一則令人興奮的消息。
不止于烏干達，中圖儀器的設備還出口到了德國、意大利、土耳其、韓國、南非等三十多個國家，成功打響了幾何量測量領域的“深圳智造”。
圖片說明：中圖儀器的技術人員幫助烏干達國家標準局國家計量實驗室的工作人員進行培訓。（受訪單位供圖）
為“工業尺子”做“體檢尺”
幾何量是描述物體的尺寸、形狀和位置等幾何特征的量，是現代工業品質控制和科學研究的基本對象。幾何量測量儀器堪稱“工業的尺子”，其精密程度決定了現代制造業的高度和深度。
中圖儀器創始人馬俊杰曾就職于深圳市計量質量檢測研究院，在發現國內高端精密測量儀器市場長期依賴進口的態勢后，他萌生了創業做國產幾何測量儀的想法，并于2005年創立了中圖儀器。
最初，馬俊杰從研發高精度、高智能的指示表全自動檢定儀入手，專門測定在精密機械、零件生產加工中常用的千分表的精度。如果說千分表是檢查工件形狀和位置誤差的“工業尺子”，那么指示表檢定儀就相當于為“工業尺子”做體檢的另一把“尺子”。
從“尺子”起步，中圖儀器在精密測量這一賽道迅速崛起，逐步構建起從納米級到百米級的完整精密測量解決方案，成長為我國幾何量測量領域的國家專精特新“小巨人”企業。
“火眼金睛”個個身手不凡
在中圖儀器的“武器庫”里，各類精密測量儀器好比工業制造的“火眼金睛”，個個身手不凡，多個自研產品填補了國內空白，甚至達到國際先進水平，已在計量、3C電子、半導體、航空航天、高校科研、醫療器械、裝備制造等領域大展拳腳。
工作人員將一片有圖晶圓放在一臺光學3D表面輪廓儀的樣品托上，不到一分鐘，樣品表面涂覆薄膜層的表面輪廓信息便以三維圖像清晰呈現出來。經測量，盡管晶圓表面高低落差僅有相當于頭發絲直徑五十分之一的1.3微米，但肉眼看上去光滑無比的晶圓表面，在鏡頭下竟然像一片錯落有致的丘陵。這一纖毫區別，有助于半導體加工中測量晶圓的粗糙度，測量數據與設計值對比后，可判斷其是否符合加工制程的要求。
圖片說明：中圖儀器研發的各類精密測量儀器好比工業制造的“火眼金睛”。 深圳商報·讀創客戶端首席記者 王海榮 攝
在CEM3000系列臺式掃描電鏡的觀察下，一顆斷裂鐵釘的截面展示了一幅溝壑縱橫的神奇畫面。“從圖像中可以發現這個結構中有一條顏色較深的裂縫，根據裂紋走向和縱深，證明它這里就是裂紋擴張的斷裂源點，從而為失效分析提供依據。”張鵬介紹說，這臺掃描電鏡采用加速電子束作為觀測激發源，突破傳統光學的分辨率極限，可以實現2納米的極高分辨率，縮小了傳統鎢燈絲電鏡與場發射電鏡在分辨率上的差距。
當記者用手掌敲擊工作臺面時，電腦上的圖像并沒有因為外界震動而發生位移變化。
“我們通過對掃描電鏡內部各關鍵部位的振動傳遞特性進行精確建模，在電鏡中創新性使用先進減振結構和抗振動成像算法，實現了整機對2Hz-2000Hz寬頻段內振動的有效抑制。這也打破了傳統電鏡對實驗室環境的依賴，為電鏡在工業應用場景中的穩定運行開辟了新的可能性。”張鵬解釋道。
高研發強度持續涌現創新成果
據統計，近年來，中圖儀器年均研發投入占營收比例維持在20%以上，在精密輪廓掃描、精密測量傳感器、激光干涉測量、微納米運動設計、顯微三維形貌重建、大尺寸三維空間測量、智能機器視覺測量、精密光柵導軌測控等技術領域形成了獨特的研發設計、制造優勢。目前已成功開發了15種重點儀器，其中約10種實現了國產替代，在與國外友商同臺競技的同時大幅降低了客戶的采購成本。
圖片說明：中圖儀器研發的各類精密測量儀器好比工業制造的“火眼金睛”。 深圳商報·讀創客戶端首席記者 王海榮 攝
“精密測量的發展趨勢是不斷延伸極小尺寸（微納米級）和極大尺寸（百米級）兩個極端的測量精度和范圍，從納米到百米，精密測量儀器都能找到用武之地。”張鵬表示，目前，中圖儀器已實現全尺寸布局。在微小尺寸段，白光干涉儀、共聚焦顯微鏡能夠完成微納米級測量；在中間尺寸段，三坐標、影像儀、輪廓儀能夠對各種零部件的尺寸、形狀及相互位置關系進行檢測；在大尺寸段，中圖儀器歷時6年開發了具有自主知識產權、達到國際先進水平的激光跟蹤儀，打破了飛機制造等關鍵工藝環節只能依賴“洋儀器”的僵局。
其中，被譽為“工業測量皇冠上的明珠”的激光跟蹤儀是一種空間大尺寸三維坐標精密測量的幾何量儀器，它不僅可以對靜止的空間目標進行高精度三維測量，還能對運動的目標進行跟蹤測量。
據介紹，激光跟蹤儀的測量范圍和應用領域已延伸到大部分空間點坐標測量領域，并能對隱藏特征、曲面等復雜特征進行測量。如在航空航天領域對飛機零部件及裝配精度的測量，在機床行業中對機床平面度、直線度、圓柱度等的測量，在汽車制造中對新車型的在線測量，在高端制造中對運動機器人位置的標定。在造船、軌道交通、核電等領域，激光跟蹤儀也能一展身手。
自主創新揚帆“出海”
工業要發展，計量需先行。作為國內計量測試儀器廠商中的優秀代表，中圖儀器積極響應共建“一帶一路”倡議，以先進計量測試技術助推“一帶一路”沿線國家工業發展。
圖片說明：中圖儀器的技術人員幫助烏干達國家標準局國家計量實驗室的工作人員進行培訓。（受訪單位供圖）
2024年7月，烏干達國家標準局國家計量實驗室從中圖儀器采購的指示表全自動檢定儀、高精度光柵測長機和激光干涉儀順利完成驗收。在經過為期一周的技術培訓后，當地技術人員熟練掌握了這些精密儀器的使用流程，紛紛對這批來自深圳的“中國智造”豎起大拇指。
“如今，我們約有20000臺（套）儀器在客戶端運行，不僅占據了國內市場的部分份額，還賣到了全球30多個國家。”張鵬介紹說，通過推動自主創新技術和產品走出國門，中圖儀器在烏干達、南非、泰國等國家建立國家層面幾何量計量標準溯源體系的過程中發揮了積極作用，從而讓當地更多民眾享受現代工業制造帶來的紅利。
