測量技術(shù)在機(jī)械制造生產(chǎn)線中的應(yīng)用探討

呂?亮

【摘要】本文從測量技術(shù)在機(jī)械制造中的內(nèi)涵出發(fā)，對測量技術(shù)在我國機(jī)械制造中的發(fā)展現(xiàn)狀以及應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行了探討，然后結(jié)合案例闡述了測量技術(shù)的實際應(yīng)用，望為相關(guān)從業(yè)者提供有效參考。

【關(guān)鍵詞】機(jī)械制造 生產(chǎn)技術(shù) 生產(chǎn)線 應(yīng)用

“測量是科學(xué)的起點”，在現(xiàn)代高新技術(shù)的推動下，人們開始對現(xiàn)實物質(zhì)世界進(jìn)行測量、分析，從而讓各項生產(chǎn)制造措施能夠達(dá)到最佳效果，并逐步構(gòu)成了諸多重要的生產(chǎn)制作技術(shù)，測量也成為了現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的重要分支之一。在機(jī)械制造生產(chǎn)線中，測量技術(shù)也發(fā)揮著至關(guān)重要的促進(jìn)作用，對制造效率、質(zhì)量有著極為重要的影響。

一、測量技術(shù)在機(jī)械制造中的內(nèi)涵

測量技術(shù)和現(xiàn)代機(jī)械制造有著密切關(guān)系，測量技術(shù)是現(xiàn)代機(jī)械制造的“眼睛”。目前，測量技術(shù)已經(jīng)不再是機(jī)械生產(chǎn)線中的輔助生產(chǎn)設(shè)備，而是成為了生產(chǎn)制造系統(tǒng)的重要組成部分，在許多機(jī)械制造生產(chǎn)線中，測量系統(tǒng)的構(gòu)建成本已經(jīng)達(dá)到了總構(gòu)建成本的30%，該現(xiàn)象表明，現(xiàn)代機(jī)械制造越來越依靠測量技術(shù)[1]。大量實踐也證明，只有測量技術(shù)和生產(chǎn)技術(shù)相互結(jié)合，才能夠讓機(jī)械生產(chǎn)水平產(chǎn)生質(zhì)的飛躍。

二、測量技術(shù)在我國機(jī)械制造中的發(fā)展現(xiàn)狀

近年來，隨著社會經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，我國國際化程度不斷深化，機(jī)械生產(chǎn)技術(shù)也發(fā)生了極大的變化，我國機(jī)械生產(chǎn)學(xué)科發(fā)生了嶄新變革，如微機(jī)電系統(tǒng)、模糊計算、專家系統(tǒng)、極端制造、生物制造等等新型技術(shù)、理念、工藝被逐步應(yīng)用在機(jī)械制造生產(chǎn)線中，并逐步走向成熟，而與此同時，新的測量問題也在不斷出現(xiàn)，測量在機(jī)械制造生產(chǎn)線中的重要性日益凸顯，這對測量技術(shù)發(fā)展來說既是嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，同時也是新的機(jī)遇[2]。

測量技術(shù)在機(jī)械制造領(lǐng)域的應(yīng)用、發(fā)展，也取得了諸多成果：第一，利用靶標(biāo)特殊幾何結(jié)構(gòu)，將不同位置的幾何量值作為測量條件，可構(gòu)建一個完善的現(xiàn)場測量校對方法，實現(xiàn)大范圍的空間校對，實現(xiàn)傳感元件的校準(zhǔn)以及測量系統(tǒng)的校準(zhǔn)，減少測量中的誤差，提升測量精確性;第二，利用直角棱鏡、小分束角渥拉斯頓棱鏡可構(gòu)建共光路自適應(yīng)系統(tǒng)，可有效應(yīng)對空氣擾動等問題，從而提升測量結(jié)果精準(zhǔn)性、穩(wěn)定性，實現(xiàn)同軸穩(wěn)定測量;第三，利用橫向塞曼激光器，構(gòu)建正絞線偏振光，應(yīng)對熱漂移等問題，可有效提高測量穩(wěn)定性等[3]。

三、測量技術(shù)在機(jī)械制造生產(chǎn)線中的應(yīng)用現(xiàn)狀

（一）數(shù)字測量技術(shù)的應(yīng)用

隨著數(shù)字技術(shù)的快速發(fā)展，目前數(shù)字測量技術(shù)已經(jīng)實現(xiàn)了和機(jī)械制造的相互融合，許多公司開始生產(chǎn)數(shù)字化測量產(chǎn)品，數(shù)字化測量工具，以期實現(xiàn)機(jī)械設(shè)備數(shù)字化定位。在實踐中，數(shù)字測量技術(shù)在齒輪部件生產(chǎn)中，測量精度可達(dá)到2μm，呈現(xiàn)出極高的應(yīng)用價值以及生產(chǎn)效益。

（二）傳感器技術(shù)的應(yīng)用

隨著社會高新技術(shù)的不斷發(fā)展，測量技術(shù)在機(jī)械生產(chǎn)中也呈現(xiàn)出了極高的準(zhǔn)確性、可靠性。如壓電傳感器技術(shù)，目前在市場上已經(jīng)有了成熟可靠的電式三向車削測力儀、壓電三向磨削測力儀[4]。在機(jī)械生產(chǎn)制造過程中，這些設(shè)備有效提高了生產(chǎn)線工作效率以及機(jī)械制造精度，且能夠提升機(jī)械產(chǎn)品的制造的安全性、穩(wěn)定性。另外，應(yīng)用了壓電效應(yīng)的石英傳感器，在扭矩測量、測力中也得到了實際應(yīng)用。

（三）納米位移測量技術(shù)的應(yīng)用

納米位移測量技術(shù)的應(yīng)用，讓高精度機(jī)械生產(chǎn)測量需求得到了滿足，這可讓機(jī)械生產(chǎn)實現(xiàn)納米精度生產(chǎn)，從而有效提升生產(chǎn)精度。這也是機(jī)械制造領(lǐng)域目前精度最高的生產(chǎn)測量技術(shù)，該技術(shù)主要是利用激光信號的雙頻率條紋來實現(xiàn)對被測目標(biāo)的測量。

在機(jī)械生產(chǎn)中，研究人員還利用納米測量技術(shù)來對位移量進(jìn)行測量，并實現(xiàn)了在微觀環(huán)境下的生產(chǎn)制造。但是，納米測量技術(shù)的應(yīng)用仍舊不夠成熟，技術(shù)應(yīng)用要求、成本較高，在實際生產(chǎn)中存在諸多問題，還需要長時間進(jìn)一步研究、檢驗[5]。

（四）激光器測量技術(shù)的應(yīng)用

激光側(cè)臉該技術(shù)主要應(yīng)用在機(jī)械零件鉆孔、切割定位測量上，該技術(shù)主要是利用激光的輻射刺激擴(kuò)大原理，來獲取被測目標(biāo)的數(shù)據(jù)。相對來說，激光測量儀器呈現(xiàn)出較高的測量精度、測量效果，可規(guī)避諸多機(jī)械制造誤差，從而讓機(jī)械生產(chǎn)效率得到有效提升，這也是目前應(yīng)用的最為廣泛、精度最高的測量技術(shù)。

四、測量技術(shù)在機(jī)械制造生產(chǎn)線中的應(yīng)用實例

在自動化機(jī)械制造生產(chǎn)線中，LabVIEW機(jī)器視覺檢測已經(jīng)得到了較為廣泛的應(yīng)用，下文主要對該測量技術(shù)進(jìn)行闡述。

（一）系統(tǒng)控制原理

首先，定位功能，可測量半成品的空間位置，獲取半成品的空間坐標(biāo)、軸向偏轉(zhuǎn)角度，并將測量數(shù)據(jù)反饋至控制系統(tǒng);其次，可檢測光源板裝配，根據(jù)光源板檢測，來測量半成品是否安裝到位，是否存在漏焊、外觀損傷、芯片錯焊等問題，整個測量系統(tǒng)在機(jī)械制造生產(chǎn)線中的運作機(jī)理為：通過測量措施，將被測目標(biāo)轉(zhuǎn)換為直觀的圖像數(shù)據(jù)信號，然后通過圖像采集卡，將數(shù)據(jù)輸入至計算機(jī)，并利用LabVIEW所編制的程序，根據(jù)顏色、像素、亮度等信息，將其轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號，系統(tǒng)負(fù)責(zé)對這些數(shù)據(jù)信號進(jìn)行運算，然后得出被測目標(biāo)的具體特征，將數(shù)據(jù)和預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比對，判斷目標(biāo)是否滿足預(yù)設(shè)要求，最后再根據(jù)判斷結(jié)果來控制生產(chǎn)線設(shè)備動作，將控制信號傳輸至PLC控制模塊，并由視覺控制模塊直接控制生產(chǎn)機(jī)械設(shè)備。

（二）數(shù)據(jù)處理機(jī)理

該測量方式主要是利用幾何匹配算法來實現(xiàn)對整個部件偏轉(zhuǎn)角度的測量，具體過程是先通過選擇測量參考點以及基準(zhǔn)位置參考點，將參考點作為基準(zhǔn)進(jìn)行測量，當(dāng)被測目標(biāo)軸心偏轉(zhuǎn)角度大于0°時，就將相關(guān)測量數(shù)據(jù)以16進(jìn)制格式上傳至系統(tǒng)。整個控制系統(tǒng)采用測量+信息處理+PLC控制單元，可實現(xiàn)自動化生產(chǎn)、直觀測量反饋的有效協(xié)同，可有效提高機(jī)械生產(chǎn)智能化水平，提高機(jī)械制造生產(chǎn)線的制造精度以及效率。

結(jié)束語：

綜上所述，測量技術(shù)在機(jī)械制造生產(chǎn)線中的應(yīng)用，是我國機(jī)械生產(chǎn)水平提升的必然成果，雖然目前我國測量技術(shù)研究、應(yīng)用已經(jīng)取得了階段性成果，但是諸多測量技術(shù)仍舊不夠完善，故需加強(qiáng)對測量技術(shù)的研究，才能進(jìn)一步提高機(jī)械生產(chǎn)制造水平。

參考文獻(xiàn)：

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[4]郭建芬， 秦貞明， 徐井利， et al. 基于工件三維模型的三坐標(biāo)測量技術(shù)[J]. 機(jī)械制造， 2018（10）：101-104.

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