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          尼康-用光學技術創造未來

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          用光學技術創造未來

          ——尼康測量技術支撐著人們的生活

          為改善環境質量和安全做出貢獻


          尼康不僅以生產相機這樣的個人產品而聞名,而且還以其先進的光學/精密技術生產了許多工業設備;尼康卓越的光學設備也為提高汽車和飛機的環保性能和安全做出了貢獻。

          以下兩篇文章將用以說明尼康科技對社會的貢獻。





          尼康測量技術

          為豐田的生產環境與安全做出貢獻





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          尼康的貢獻

          提高齒輪的測量精度,

          減少燃油損耗和齒輪噪音。 


          與燃油損耗有關的因素:能量傳輸效率、耐久性和噪音量,很大程度上受到齒輪嚙合的影響。

          尼康公司開發的“非接觸式傳感器3D計量系統”,采用了用“平面”代替“點和線”測量齒面的技術,提高了動態測量精度,實現了最佳嚙合。

          此外,使用傳統技術需要很長時間的測量,現在通過使用尼康測量儀器可以很快速地完成。




          齒輪是將汽車發動機產生的動力傳遞給車輪的重要部件。在其發展過程中,不僅要有足夠的耐久性和高效的能量傳輸,而且要降低齒輪相互磨擦的噪聲。

          豐田公司之所以選擇尼康作為合作伙伴,是因為尼康一直在不斷地進行改善

          特別采訪:


          柴田吉勝


          項目經理

          豐田汽車公司基礎工程部

          動力傳動系統實驗與分析工程領域



          汽車是由成千上萬個零件組成的。其中最重要的是將發動機產生的能量傳遞給車輪的齒輪,它極大地影響著汽車的安全性和運行的穩定性。

          豐田汽車以持續改進為目標,努力研發理想的齒輪?!敖陙?,隨著混合動力汽車和燃料電池汽車等安靜行駛汽車的普及,降低齒輪嚙合不良產生的噪音正成為一個越來越重要的問題,”柴田吉勝告訴我們,“隨著齒輪平穩的嚙合,噪音將大大減少。但要實現這一點,就需要極其復雜的測量技術。雖然齒輪肉眼看起來相似,但每顆齒輪側面的形狀和姿勢都有著及細小的不同。為了徹底消除噪聲產生的原因,必須對每一個齒面進行精確測量。豐田汽車公司通常使用接觸式計量系統來進行這些測量。用這種方法,每個樣品都被以接觸式的方法測量其形狀、長度、高度等?!?br style="margin: 0px; padding: 0px; outline: 0px; max-width: 100%; box-sizing: border-box !important; overflow-wrap: break-word !important;"/>

          然而,這種方法也有其測量難點;齒輪側面是用等間距的“點”來測量的,然后連接成“線”,因此如果線之間的距離太寬,就比較容易產生測量誤差。但是如果為了避免誤差而增加側面上取線的數量,探針接觸次數就會增加,測量所需的時間就會變長。

          “我們花費幾個小時來完成公司要求的精度測量。于是我們思考,是否有一種方法可以在更短的時間內完成這種精度的測量,直到我們遇到了尼康高精度非接觸式傳感器三維計量系統?!辈裉锵壬f。該系統可以在不接觸樣品的情況下從多個角度照射激光,使整個樣品的測量由“點和線”改為“平面”,不僅提高了測量精度,而且大大縮短了測量時間。

          “我們可以非常精確地了解齒面情況,所以對于一些齒輪我們可以省略創建原型齒輪模型的過程來測試嚙合。事實上,我們不僅減少了工作勞力,而且減少了不必要的材料消耗,這是一個巨大的改善?!饼X輪精度的提高有助于制造出更安全、更省油的汽車。尼康的測量技術為豐田汽車提供了有力支持?!拔覀兛梢宰非笪覀兝硐氲闹圃旆绞?,因為尼康的測量技術完全滿足了我們的期望?!辈裉锵壬f。


          高精度非接觸式傳感器三維計量系統

          一種三維測量系統,通過發射激光掃描測量而不是接觸樣品來獲取大量的表面點云。一般非接觸式3D計量系統的精度限制在幾百微米或幾十微米,但尼康的“高精度非接觸式傳感器3D計量系統”能夠進行數微米的高精度3D測量。測量時間也很短,約為接觸式系統的十分之一。

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          特別采訪:


          關都健太


          部門經理

          尼康公司第三開發部門
          工業計量事業部





          早在2008年,尼康就開始開發他們的“高精度非接觸式傳感器3D計量系統”?!霸谀侵?,我們公司有一套合適的二維計量系統,包括用于測量電子元件的測量顯微鏡?!币虼?,我們決定將這些知識和技術應用到三維領域,并開發出一個前所未有的三維測量系統?!蹦峥倒I計量事業部的關都健太先生告訴我們。

          當時,用于機械零件尺寸測量的主流計量系統是接觸式三維計量系統。尼康開發部門堅持非接觸式系統,運用尼康的光學技術、精密測量技術和高速圖像處理技術,發明了這種三維計量系統。該系統不僅配備了高精度的傳感器,而且實現了五軸自動控制,可以前后、左右、上下全方位的移動傳感器,并且傳感器可以自身傾斜,進而旋轉樣品,使激光到達樣品的凹凸盲點。這樣就可以測量復雜形狀的樣品,如齒輪。此外,“因為這是一種非接觸式系統,它的優點是能夠測量各種材料的組件,比如橡膠部件?!苯√壬忉屨f。

          “在系統開發后不久,豐田汽車公司的柴田先生發表了一個很高的評價,說他“看到了一個潛在的齒輪測量系統”,我們根據豐田公司的要求對系統進行了重復的改進。豐田公司告訴我們,希望新的系統可以通過‘面’測量,確定表面上傳統系統無法看到的細微凹凸,以此發現齒輪的問題來持續改進。我們將繼續進一步完善這個系統,實現更高的精度,為技術人員提供更多的支持?!?/span>

          無損X射線和CT檢查系統

          利用x射線穿透,在不破壞或改變樣品形狀的情況下檢查內部條件的系統。此外,通過旋轉樣本和連續拍攝2D射線照片,然后用計算機處理這些圖像數據,可以生成3D CT圖像。也可以對任意點進行橫截面視圖和尺寸測量。用于復雜內部機構的評估和測量、失效分析等。

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          特別采訪:


          坂口直市


          部門經理

          尼康公司工業計量事業部

          第四開發部門





          尼康不僅通過提高齒輪的測量精度,提高了豐田汽車的安全性和燃油效率,還通過一個名為“無損X射線和CT檢測”的卓越系統,為更安全、更環保的汽車發動機制造提供了支持。該系統通過穿透式醫用x射線或CT掃描儀等x射線,可以在不破壞或變形樣品的情況下檢查各種工業產品或部件的內部情況。該系統廣泛應用于汽車制造業的檢測,但對于發動機來說,它的目的是檢測鑄件內部的“空隙”。

          “近年來,為了燃油效率的不斷提高,汽車發動機變得更加小型化,發動機鑄造部件的鈑金測量難度也隨之提高。如果這些薄型鑄件內部存在“空隙”,它們很可能會成為發動機故障的原因。尼康工業計量事業部的坂口直市先生告訴我們:“在將發動機嵌入汽車之前,準確檢測‘空隙’的是非常重要的?!?/span>

          “傳統方法通常使用破壞性檢查,把制造的發動機的一部分取出并切開進行內部檢查,但這是一種浪費性的檢查方法,因為在確認發動機沒有問題后,切斷的發動機也不能再重新使用。無損檢測不產生浪費,是一種環保的檢測方法。尼康的“無損x射線和CT檢查系統”的優點是利用尖端技術,可以詳細確認大尺寸樣品的內部條件。此外,該系統還可以根據客戶的要求靈活定制?!?/span>

          尼康將繼續以其先進的技術滿足不同行業的迫切需求,確保產品安全和環保。




          尼康的非接觸式檢測應用于各個領域










































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          尼康的“高精度非接觸式傳感器3D計量系統”用于測量各種汽車部件,包括齒輪、形狀非常復雜的渦輪增壓器的壓氣輪、防止發動機漏油的橡膠油封等。同時,“無損x射線和CT檢測系統”不僅用于檢測汽車零部件,還用于檢測飛機噴氣發動機的主要部件渦輪葉片等。根據檢測結果對葉片形狀進行優化,可以提高燃油效率。




          尼康測量技術

          為大型飛機和汽車的安全提供支持





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          尼康的貢獻

          50米距離外實現0.5毫米的精度測量


          “非接觸式檢測”能夠進行大體積自動測量。它最大的特點是能夠在50米之外以0.5毫米的精度測量長度和位置。由于為非接觸式,在檢測過程中樣品和系統都不會被破壞。它用于測量大型飛機、汽車結構(預涂層體)等。


          大體積非接觸式檢測系統:激光雷達

          特別采訪:


          田村高橋


          部門經理

          尼康公司第二發展部

          工業計量事業部



          汽車是“運行的精密機器”。它由成千上萬個部件組成,但一個單一部件的微小偏移可能會對其運行性能和安全造成嚴重的影響。

          “車身結構是汽車的骨架,它有無數的孔來組成這些部件,并以此來構建結構本身。尼康工業計量事業部的田村高橋先生解釋說:“準確測量這些孔的位置對于汽車制造的安全性至關重要?!蹦峥倒镜摹按篌w積非接觸式檢測系統:激光雷達”的一大特點是,它可以在高速下精確地完成這些形狀的尺寸測量。

          一般來說,很多汽車制造商都是用接觸式系統來測量孔的結構長度和位置的,但是需要配套的大型測量系統并且要花費大量時間計算數據。尼康的激光雷達系統利用光的反射,它可以通過從遠處直接發射激光束對樣品進行測量,而不需要設置目標。其測量速度達到了接觸式系統的7- 8倍。

          “它最初是為測量飛機而開發的,由于它具有能夠從遠處準確、快速地測量樣品,在工業領域都有廣泛的應用?!碧锎逑壬f。

          尼康卓越的光學技術和檢測系統,將在更多的領域被廣泛應用。

          尼康工業計量事業部的使命是解決客戶的問題

          特別采訪:


          中島吉田


          總經理

          尼康公司工業計量

          業務部





          用非凡的光學技術點燃新的可能性


          尼康這個名字讓人想起消費品的形象,如相機、眼鏡片和運動光學。但實際上他們也專門研究和開發各種工業設備,如“激光雷達”。尼康將這一業務領域定位為下一代“增長引擎”之一,并于2014年成立尼康工業計量事業部。此后,他們向世界展現了許多尼康獨有的計量系統,包括前文介紹的“高精度非接觸式傳感器3D檢測系統”和“無損x射線和CT檢測系統”。

          “我們的計量系統的特點是,它們具有傳統系統難以實現的速度和精度,以及更加方便,”尼康工業計量事業部總經理中島吉田先生解釋說。

          他們的產品有一個共同的概念,“用光測量材料”。雖然光源不同于激光和x射線,但仍能夠在不接觸或破壞樣品的情況下對其內部結構進行詳細測量的?!彼呀洷挥糜诟鞣N行業,包括汽車、飛機和航天工業??蛻魧ξ覀兊南到y評價很高,因為它推翻了開發制造領域的普遍認識,即樣品必須經過實際接觸才能測量,并大幅減少檢驗時間,或減少破壞性檢驗的損失,”中島先生說。

          通過這項技術,尼康提高了檢測產品的安全性和環保性能,為人們的生命安全和全球環境的可持續性做出了貢獻。通過尼康測量,傳統上只能通過隨機抽取樣品來檢測的產品就可以被批量徹底檢測。因此,使用尼康計量系統的制造商可以更安全更高效快速地生產出產品。

          “光學技術可能應用于廣泛的行業,不僅僅是汽車和航空航天。對于我們公司來說,我們愿意主動為各種客戶提出新的解決方案,而不拘于傳統的框架或刻板印象。在任何時候,重要的不是產品,而是客戶和市場的需求。我們不應該自己定義這些框架。我們認為,通過直面新的問題,我們可以開辟更多的可能性?!?/span>

          尼康不僅在消費產品領域加強自己的研發,并且在工業設備領域也在不斷提升自己。我們不能把目光從尼康的“新角度”上移開。




          尼康將在不局限于行業的前提下

          廣泛探索各種可能性




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          用于風力發電的風車葉片的形狀需要優化能源傳輸效率。尼康激光雷達為精確測量幾何形狀的偏移量提供了支持。 


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          太陽能發電機的太陽能電池板通常被設計成弧形,以最大限度地輸出能量。激光雷達可以測量這些電弧的形狀和位置,而無需接直接觸這些面板。  




          -END-





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