光學(xué)檢測技術(shù)在零件質(zhì)量控制中的應(yīng)用與研究

黨悅 朱華 陳雪

摘 要：要想做好對零部件的質(zhì)量檢測與控制工作，科學(xué)合理地運(yùn)用測量技術(shù)與光學(xué)檢測是非常重要的。如何能夠使光學(xué)檢測技術(shù)能夠更好地服務(wù)于零件質(zhì)量檢測之中，需要克服光學(xué)檢測技術(shù)在復(fù)雜應(yīng)用之中的智能化工作以及到目前為止，光學(xué)測量技術(shù)的多數(shù)研究依然集中在缺乏交叉協(xié)同作用的并非普遍應(yīng)用之中?；诖耍疚氖紫确治隽斯鈱W(xué)檢測技術(shù)在零件質(zhì)量控制中的應(yīng)用，隨后分析了光學(xué)檢測技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵因素，以此來供相關(guān)人士交流參考。

關(guān)鍵詞：零件質(zhì)量;光學(xué)檢測;控制分析;幾何分析

引言：

對于一些高質(zhì)量要求的零部件檢測，光學(xué)檢測技術(shù)與測量技術(shù)都是非常深受企業(yè)的喜愛的，隨著科技的不斷發(fā)展進(jìn)步，現(xiàn)在的測量技術(shù)也在不斷的升級換代，相比于傳統(tǒng)的檢測技術(shù)，新生的RE技術(shù)可以對現(xiàn)有的零件進(jìn)行接觸測量例如三坐標(biāo)測量機(jī)就是使用接觸式的測量方法，但還有另外一種方法是使用非接觸式的光學(xué)測量。目前光學(xué)非接觸式測量方法被廣泛的使用，原因是它具有許多優(yōu)點(diǎn)，它可以替換掉造價(jià)非常昂貴的機(jī)械儀表，可以縮減測量需要的次數(shù)，并且對于所有測得的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)方便以后再繼續(xù)使用[1]。

一、光學(xué)檢測技術(shù)在零件質(zhì)量控制中的的應(yīng)用

光學(xué)測量技術(shù)目前的一般應(yīng)用目前有四方面，一是表面缺陷的測量，二是參數(shù)化的建模，三是幾何參數(shù)的提取，四就是光學(xué)測量的其他應(yīng)用。

表面缺陷的測量，是采取光學(xué)非接觸式的測量裝置，對所需要測量的零部件的3D數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，來發(fā)現(xiàn)零部件表面的凹陷或者是其他缺陷，但是需要注意的是，這些零部件表面的缺陷一般會(huì)出現(xiàn)在使用了一段時(shí)間之后，全新的零部件一般很少出現(xiàn)表面有缺陷的情況。并且如果獲得了零部件的體積、面積等具有缺陷的經(jīng)過精確測量后的幾何參數(shù)，就可以對零部件所剩的使用壽命進(jìn)行預(yù)測。一般要想找到被測對象與理想對象之間的差距，那就必須先確定參考表面和沒有出現(xiàn)缺陷的區(qū)域，再對其不同的地方進(jìn)行判斷分析。

參數(shù)化的建模，在進(jìn)行光學(xué)檢測之前，首先要對一個(gè)現(xiàn)存的零部件，構(gòu)建出該零部件的CAD幾何模型，而參數(shù)化的建模是一種逆向工程，在不改動(dòng)基礎(chǔ)的幾何拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)之下重新構(gòu)建CAD模型以此完成修改和升級換代的工程[2]。利用光學(xué)測量以及參數(shù)化建模的合成，就可以再構(gòu)建一個(gè)非常精確的3D實(shí)體模型，并且可以達(dá)到特定的形狀以及尺寸。為更好地編輯一個(gè)重構(gòu)的參數(shù)化模型，并且使其可以成為可以重新設(shè)計(jì)和工程分析的主要模型，這也是使用光學(xué)檢測技術(shù)的參數(shù)化的主要原因。

幾何參數(shù)的提取，為確保所有零部件的特征能夠達(dá)到規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)和要求，使裝配、測量等可以實(shí)現(xiàn)手工操作。但目前在實(shí)際之中，較常用的方法是投影法，這個(gè)測量的缺陷在于這個(gè)測量是通過手動(dòng)來實(shí)現(xiàn)的，不同實(shí)際操作者因其訓(xùn)練能力以及經(jīng)驗(yàn)等得差異，都會(huì)造成測量的千差萬別。而對于不同的零部件，也需要采取不同的參數(shù)提取方案。

其他方面的應(yīng)用，目前廣泛使用RE技術(shù)的是航空航天領(lǐng)域，例如進(jìn)行涂層或者是焊接之后的修復(fù)檢測工作，也可以用于加快零部件的制造成熟，或者對個(gè)別零部件進(jìn)行質(zhì)量檢測控制以及對于工廠機(jī)床的調(diào)整。并且RE技術(shù)也可以應(yīng)用于幾何對比之中，一般測量出該實(shí)體模型的三維數(shù)據(jù)模型，再將其和原始設(shè)計(jì)模型進(jìn)行比對，那么結(jié)果就可以非常明顯地呈現(xiàn)出來了。在相關(guān)制造業(yè)之中，公差和幾何尺寸的檢測是與檢查和制造設(shè)計(jì)是具有一致性的。

二、目前光學(xué)檢測技術(shù)中的關(guān)鍵

在現(xiàn)階段的光學(xué)檢測技術(shù)之中，比較重要的是對于數(shù)據(jù)的處理、測量的規(guī)劃、虛擬切片以及幾何投影的處理。

首先要對于零部件進(jìn)行測量，對于有些形狀較為復(fù)雜的零部件，對它們進(jìn)行測量的話目前一般采取試掃描法以及規(guī)劃法，其中試掃描法是一種采取推理的測量方法，事先獲取不了零部件的具體形狀，但是也可以獲得一些基本的信息。因此采取此種方法必須有較為全面的測量知識，才可以更好地勝任這種測量方法以及工作。

再是對于數(shù)據(jù)的處理，對于所獲取的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行排列組合以及平滑，來獲得較為均勻的數(shù)據(jù)，方便進(jìn)行后續(xù)的處理，但首先也應(yīng)當(dāng)要將基于點(diǎn)的曲線制作實(shí)現(xiàn)。而虛擬切片，簡單來說就是有兩種虛擬切片，一個(gè)是平面切片，一個(gè)是表面切片。表面切片是定義一個(gè)交叉點(diǎn)與平面線法后，就可以得到平面切片，而表面切又分為規(guī)則表面切片與不規(guī)則表面切片[3]。

對于幾何投影的處理，也分為兩種，一種是直紋面特征投影，一種是旋轉(zhuǎn)軸投影。直紋面特征投影一般用于具有復(fù)雜形狀的幾何體之中，例如飛機(jī)的零部件，一般具有較為規(guī)則的幾何體，就是有直紋面特征的。而旋轉(zhuǎn)軸投影在進(jìn)行實(shí)際操作時(shí)，會(huì)將全部測得的三維點(diǎn)，將其環(huán)繞在刀桿軸上，并保持每個(gè)三維點(diǎn)到軸的距離等于半徑旋轉(zhuǎn)上每個(gè)點(diǎn)的投影。最后將旋轉(zhuǎn)軸的投影放在二維平面之中，這樣就可以估計(jì)出零部件的相關(guān)參數(shù)了。而在實(shí)際之中，這兩種方法也可以同時(shí)對同一零部件進(jìn)行使用，并將數(shù)據(jù)進(jìn)行整理以此來得到更加精確的數(shù)據(jù)結(jié)果。

三、結(jié)束語

目前隨著科技的不斷進(jìn)步，光學(xué)檢測技術(shù)的應(yīng)用以及非常廣泛了，在光學(xué)檢測技術(shù)中，例如參數(shù)化的建模、表面缺陷的測量、幾何參數(shù)的提取、零部件調(diào)整、修復(fù)驗(yàn)證、迅速制造等工業(yè)制造的各個(gè)方面。現(xiàn)今的RE技術(shù)已經(jīng)在理論以及相關(guān)時(shí)間上對于光學(xué)檢測技術(shù)來說已經(jīng)具有更加重大的意義了，不過RE技術(shù)仍然有許多需要進(jìn)步和改善的地方，目前光學(xué)測量技術(shù)在較為復(fù)雜的應(yīng)用之中還沒有完全地完成智能化，并且目前大多數(shù)的研究只集中在沒有交叉協(xié)同作用的一些少數(shù)應(yīng)用之中[4]。因此目前的光學(xué)測量技術(shù)仍然具有很大的進(jìn)步空間，相信在未來隨著時(shí)代的不斷發(fā)展以及科學(xué)技術(shù)的不斷更新?lián)Q代升級，光學(xué)測量技術(shù)也會(huì)逐漸突破一個(gè)個(gè)壁壘，為各行各業(yè)的相關(guān)質(zhì)量控制與檢測提供更加全面優(yōu)質(zhì)的服務(wù)，并且為我國的光學(xué)檢測技術(shù)的發(fā)展不斷添磚加瓦，是我國的光學(xué)檢測技術(shù)邁上新的臺階。

參考文獻(xiàn)：

[1]袁博 ? 譚宇 ? 安靜 ? 宋嚴(yán)嚴(yán) ? 楊旸 ? 孫強(qiáng) ? 謝國兵. 高精度光學(xué)零件毛坯的檢測技術(shù)[J]. 電子測試， 2017（4）：46-49.

[2]曹雅莉， 李宗義. 基于圖像掃描技術(shù)的零件檢測技術(shù)應(yīng)用[J]. 機(jī)械研究與應(yīng)用， 2018， 31（05）：154-157.

[3]武欣. 大尺寸光學(xué)元件在位干涉拼接檢測關(guān)鍵技術(shù)研究[D].

[4]馮晟杰， 谷立山. MTF測試技術(shù)的研究及應(yīng)用[C]// 第十七屆全國光學(xué)測試學(xué)術(shù)交流會(huì). 0.