檢測(cè)自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械制造系統(tǒng)中的應(yīng)用研究

賈彥軍

摘 要：在我國(guó)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)背景下，追求更高質(zhì)量、更高精度的機(jī)械產(chǎn)品成為機(jī)械制造行業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)，檢測(cè)自動(dòng)化技術(shù)能夠快速對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)、對(duì)比，通過(guò)調(diào)整參數(shù)降低殘次品率，在保證機(jī)械產(chǎn)品質(zhì)量的基礎(chǔ)上，切實(shí)維護(hù)了機(jī)械制造單位的經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：機(jī)械制造;檢測(cè)自動(dòng)化;刀具控制;智能化

中圖分類(lèi)號(hào)：TH16;TP274 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-5168（2019）17-0042-02

Abstract： Under the background of transformation and upgrading of manufacturing industry in our country， the pursuit of higher quality， higher precision machinery products become the inevitable trend of the mechanical manufacturing industry development， test automation technology to quickly to detect the parameters of the mechanical products， contrast， reduce incomplete defective rate by adjusting the parameters， on the basis of guarantee the quality of mechanical products， to safeguard the economic benefits of machinery manufacturing unit.

Keywords： mechanical manufacturing;test automation;the cutting tool control;intelligent

1 機(jī)械制造自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)

1.1 系統(tǒng)架構(gòu)

機(jī)械制造自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)包含的設(shè)備元件主要包括各種功能的傳感器（光電傳感器、速度傳感器等）、數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)換裝置（數(shù)模轉(zhuǎn)換、模數(shù)轉(zhuǎn)換）、顯示屏、控制單元和連接電路等。從功能上來(lái)看，可以將系統(tǒng)架構(gòu)大體分為3個(gè)模塊：其一是傳感模塊，主要負(fù)責(zé)收集機(jī)械工件的尺寸和加工參數(shù)，并將信息轉(zhuǎn)化后傳輸?shù)街醒肟刂葡到y(tǒng);其二是中央控制模塊，負(fù)責(zé)對(duì)收集的各類(lèi)信息進(jìn)行決策，發(fā)布調(diào)控指令;其三是中間處理模塊，用于存儲(chǔ)、統(tǒng)計(jì)、整理數(shù)據(jù)信息，并根據(jù)中央控制系統(tǒng)發(fā)布的調(diào)控指令，控制基層動(dòng)作單元。

1.2 數(shù)學(xué)模型

傳感器是自動(dòng)化檢測(cè)系統(tǒng)中最重要的部分，主要功能是實(shí)現(xiàn)信號(hào)輸入。由于傳感器中的信號(hào)會(huì)出現(xiàn)波動(dòng)，加上運(yùn)動(dòng)慣性的作用，所以數(shù)據(jù)信息在傳感器中進(jìn)行傳輸需要一段時(shí)間。在這種情況下，傳感器無(wú)法即時(shí)輸出、輸入信號(hào)，并對(duì)信號(hào)的變化情況進(jìn)行實(shí)時(shí)追蹤。因此，為在傳感器輸入量和輸出量之間建立一定聯(lián)系，需要建立自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型[1]。此外，自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型具有疊加性，當(dāng)檢測(cè)系統(tǒng)中的輸入量之間發(fā)生相互作用，并在相互作用下共同獲取輸出量時(shí)，輸出量與單個(gè)輸入量引起的輸出量之和是相等的。檢測(cè)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型能夠校正、分析和處理數(shù)據(jù)，從而避免信息分析過(guò)程中出現(xiàn)的誤差。

1.3 技術(shù)設(shè)計(jì)

在檢測(cè)自動(dòng)化技術(shù)設(shè)計(jì)中，應(yīng)綜合考慮以下要素：其一是追求更高的技術(shù)性?xún)r(jià)比，最大程度上降低工作人員的操作難度，簡(jiǎn)化檢測(cè)流程，讓檢測(cè)結(jié)果快速、直觀顯示出來(lái)，方便工作人員根據(jù)檢測(cè)結(jié)果調(diào)整機(jī)械制造系統(tǒng);其二是追求更高的檢測(cè)精度和更快的檢測(cè)速度，例如，可以嘗試在技術(shù)設(shè)計(jì)時(shí)加入一些微電子元件，提升檢測(cè)速度。此外，也可以使用一些新型檢測(cè)技術(shù)，如超聲波檢測(cè)、紅外檢測(cè)等，對(duì)提升檢測(cè)精度有一定幫助。

2 檢測(cè)自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

近年來(lái)，數(shù)控機(jī)床在機(jī)械制造中得到了廣泛應(yīng)用，依托計(jì)算機(jī)程序控制可以顯著提高機(jī)械加工速度。檢測(cè)自動(dòng)化技術(shù)能夠提前檢測(cè)數(shù)控機(jī)床的控制程序，對(duì)預(yù)設(shè)的機(jī)械工件加工參數(shù)等進(jìn)行檢測(cè)，確保這些參數(shù)在準(zhǔn)確性、精確性上符合機(jī)械制造要求。

3 檢測(cè)自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械制造系統(tǒng)中的應(yīng)用

3.1 刀具控制系統(tǒng)

自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)能滿足自動(dòng)化系統(tǒng)對(duì)機(jī)械制造生產(chǎn)工藝和電氣控制系統(tǒng)的要求。刀具控制系統(tǒng)是一種自動(dòng)化的檢測(cè)系統(tǒng)，主要工作是檢測(cè)已完成加工的刀具。加工過(guò)程中會(huì)頻繁使用刀具，難免使刀具出現(xiàn)磨損現(xiàn)象，且在尺寸上發(fā)生一定變化。當(dāng)變化范圍超出預(yù)先設(shè)定的數(shù)字時(shí)，控制裝置會(huì)發(fā)出刀具位移的指令啟動(dòng)補(bǔ)償裝置。此時(shí)，補(bǔ)償裝置會(huì)自動(dòng)判斷工件尺寸變化情況并對(duì)其進(jìn)行補(bǔ)償。

3.2 檢測(cè)自動(dòng)化技術(shù)

以往的機(jī)械制造檢測(cè)工作，主要是對(duì)已經(jīng)加工完成和生產(chǎn)制造的工件進(jìn)行檢測(cè)，這種事后檢測(cè)雖然也能夠達(dá)到控制工件質(zhì)量的效果，但是已經(jīng)給機(jī)械制造單位帶來(lái)了實(shí)質(zhì)上的損失?，F(xiàn)階段的檢測(cè)自動(dòng)化技術(shù)，融合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子信息、非接觸式檢測(cè)等多門(mén)技術(shù)，能夠提高檢測(cè)靈敏度，擴(kuò)大檢測(cè)范圍。

3.3 自動(dòng)檢測(cè)裝置

根據(jù)檢測(cè)對(duì)象的不同，機(jī)械制造系統(tǒng)的自動(dòng)化檢測(cè)裝置分別提供了兩種檢測(cè)方式，其中，直接測(cè)量是直接獲取機(jī)械零件尺寸參數(shù)的變化;而間接測(cè)量是以系統(tǒng)預(yù)設(shè)的機(jī)械零件尺寸作為參照，與生產(chǎn)的機(jī)械零件參數(shù)進(jìn)行對(duì)比。

3.3.1 直接測(cè)量裝置。根據(jù)機(jī)械零件表面分布情況的不同，可以將機(jī)械零件的直接測(cè)量設(shè)備大體歸為3類(lèi)，分別是孔型表面測(cè)量設(shè)備、外圓型表面測(cè)量設(shè)備和平面測(cè)量設(shè)備。在進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)前，需要先判斷機(jī)械零件屬于哪種類(lèi)型，然后選擇對(duì)應(yīng)的測(cè)量裝置，從而方便識(shí)別和開(kāi)展自動(dòng)化監(jiān)測(cè)。

3.3.2 間接測(cè)量裝置。間接測(cè)量裝置需要按照一定頻率獲取并對(duì)比機(jī)床控制程序，這是因?yàn)殡S著機(jī)械制造系統(tǒng)的持續(xù)運(yùn)行，預(yù)先設(shè)定的程序也可能發(fā)生變化，間接測(cè)量裝置要想實(shí)現(xiàn)高精度的檢測(cè)、控制，需要設(shè)定參數(shù)，獲取周期，從而動(dòng)態(tài)地、精確地掌握工件尺寸參數(shù)。

4 機(jī)械制造檢測(cè)自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

在計(jì)算機(jī)技術(shù)和半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展下，檢測(cè)自動(dòng)化也呈現(xiàn)出新的發(fā)展趨勢(shì)，例如，檢測(cè)精度將會(huì)進(jìn)一步提升，從而滿足精密化機(jī)械零件的制造需要。目前，檢測(cè)智能化程度進(jìn)一步提升，全程依靠自動(dòng)化設(shè)備完成檢測(cè)任務(wù)，減少了人為誤操作帶來(lái)的干擾等[2]。結(jié)合近年來(lái)檢測(cè)自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀，推測(cè)其未來(lái)發(fā)展方向主要包括以下幾方面。

4.1 檢測(cè)范圍更廣

在機(jī)械制造自動(dòng)化檢測(cè)中，運(yùn)用新型檢測(cè)儀器能夠拓寬量程范圍。例如，在早期機(jī)械制造系統(tǒng)引進(jìn)自動(dòng)化檢測(cè)技術(shù)時(shí)，使用光學(xué)儀器的最大檢測(cè)范圍只有幾米，而隨著技術(shù)發(fā)展，現(xiàn)階段使用更加先進(jìn)的直線光柵儀器進(jìn)行測(cè)量，檢測(cè)范圍可以擴(kuò)大到30m。在一些大型的機(jī)械制造系統(tǒng)中，僅使用一臺(tái)檢測(cè)自動(dòng)化設(shè)備，就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械制造系統(tǒng)的全過(guò)程、動(dòng)態(tài)化、精確化監(jiān)控，對(duì)于提高機(jī)械制造效率和降低殘次品率有積極幫助。

4.2 檢測(cè)靈敏度更強(qiáng)

從檢測(cè)自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用原理上來(lái)看，早期主要有三大檢測(cè)技術(shù)，分別是激光檢測(cè)、超聲波檢測(cè)、紅外檢測(cè)，在增強(qiáng)檢測(cè)自動(dòng)化程度和提高檢測(cè)結(jié)果精確性上發(fā)揮了顯著作用。但是，隨著機(jī)械制造行業(yè)的發(fā)展，特別是對(duì)于一些精密儀器，對(duì)檢測(cè)自動(dòng)化技術(shù)提出了更加嚴(yán)格的要求。就目前的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，未來(lái)能夠應(yīng)用于檢測(cè)自動(dòng)化中的技術(shù)包括納米技術(shù)、微波技術(shù)、放射性同位素技術(shù)等，自動(dòng)化檢測(cè)精度可以達(dá)到微米級(jí)。在檢測(cè)自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用范圍上，除了當(dāng)前主流的機(jī)械制造行業(yè)外，像環(huán)境監(jiān)測(cè)、安全檢測(cè)等領(lǐng)域也會(huì)有廣泛應(yīng)用。

4.3 智能化和網(wǎng)絡(luò)化水平進(jìn)一步提升

當(dāng)前的機(jī)械制造系統(tǒng)自動(dòng)化檢測(cè)技術(shù)雖然應(yīng)用了一些智能技術(shù)，但總體來(lái)看還比較初級(jí)，例如，只能在一些重復(fù)性或簡(jiǎn)單性的檢測(cè)任務(wù)中代替人工，在涉及一些關(guān)鍵檢測(cè)技術(shù)方面，還需要人工進(jìn)行操作。

5 結(jié)語(yǔ)

在機(jī)械制造中，應(yīng)用檢測(cè)自動(dòng)化技術(shù)可以全天候地監(jiān)控機(jī)械零件的制造情況，包括生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量等，為機(jī)械制造行業(yè)的發(fā)展起到了巨大的推動(dòng)作用。隨著機(jī)械制造行業(yè)自身的不斷發(fā)展，對(duì)機(jī)械制造的精密化等級(jí)也提出了更高的標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)行的檢測(cè)自動(dòng)化技術(shù)已經(jīng)不能滿足需要，必須運(yùn)用新技術(shù)、新設(shè)備，更好地支持檢測(cè)自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展。同時(shí)，也要樹(shù)立動(dòng)態(tài)、創(chuàng)新理念，不斷提高檢測(cè)智能化、網(wǎng)絡(luò)化水平，為我國(guó)機(jī)械制造行業(yè)發(fā)展提供技術(shù)支持。

參考文獻(xiàn)：

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