張志航

（洛陽理工學(xué)院，河南 洛陽 471023）

如今，機(jī)械制造經(jīng)過多年的發(fā)展和對先進(jìn)科技的引入已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了自動化，這樣雖然能大幅提高產(chǎn)品質(zhì)量，但也在很大程度上對檢測技術(shù)提出了極高的要求，發(fā)展檢測技術(shù)，提高檢測水平，保證檢測成果的準(zhǔn)確性與可靠性，使其能適應(yīng)自動化機(jī)械制造的發(fā)展需要。

1 檢測系統(tǒng)與數(shù)學(xué)模型

檢測系統(tǒng)主要有以下幾個組成部分：其一，信息處理電路，能對各類信號進(jìn)行自動化處理；其二，各類傳感器；其三，中間轉(zhuǎn)換裝置；其四，記錄與顯示裝置。對于檢測系統(tǒng)，除了會采用很多敏感元件，而且還會用到很多輸出與測量軟件工具。系統(tǒng)中所有裝置和設(shè)備都應(yīng)具有良好靈敏度，且分辨率合格，具有線性的特點(diǎn)。借助檢測技術(shù)對各類機(jī)械制造產(chǎn)品進(jìn)行檢測時，自動化系統(tǒng)所有部分都應(yīng)充分發(fā)揮應(yīng)有作用，對被測產(chǎn)品做全方面檢測，感受到被測信息后，再按照一定規(guī)律對這些信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換并傳輸，然后對比檢測結(jié)果和正常信號，根據(jù)對比結(jié)果進(jìn)行分析，保證最終檢測結(jié)果的真實(shí)性與可靠性[1]。在自動檢測中具有重要功能的設(shè)備與裝置有：傳感裝置、中間轉(zhuǎn)換裝置和顯示記錄裝置。檢測時，傳感裝置要有良好靈敏度，同時應(yīng)該確保滿足不失真測試的要求。自動化機(jī)械制造系統(tǒng)檢測基本原理如圖1所示。工件尺寸和形狀在線測量方式如圖2所示。

圖1 自動化機(jī)械制造系統(tǒng)檢測基本原理

系統(tǒng)運(yùn)行時，需通過傳感裝置實(shí)時檢測設(shè)備實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)。在傳感裝置運(yùn)行時，輸入信號變化往往十分迅速，而運(yùn)動慣性和能量傳遞通常需要很長的時間。為了能全面且系統(tǒng)的了解系統(tǒng)性能，需在檢測時分析傳感器對應(yīng)的信號，這種過程需要借助數(shù)學(xué)模型完成。在實(shí)踐過程中，設(shè)備正常運(yùn)行時，非線性校正往往有很大的困難，但線性檢測相比來說較為簡單。對此，實(shí)際工作中，針對那些不會造成太大影響的非線性因素，可忽略不予處理，而影響相對較大的那些因素，可根據(jù)微分方程來分析系統(tǒng)各類數(shù)據(jù)，包括輸入數(shù)據(jù)與輸出數(shù)據(jù)?；跈z測系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型實(shí)際上是定常系數(shù)對應(yīng)的線性微分方程，根據(jù)輸出量的微分階次確定整個系統(tǒng)的階次。從數(shù)學(xué)模型具有的特點(diǎn)可以看出，對于所有復(fù)雜程度相對較高的系統(tǒng)，均可將其看成是由若干簡單系統(tǒng)組成的。因此，該系統(tǒng)具有下列兩個方面的屬性：其一，疊加性，指的是系統(tǒng)運(yùn)行時能對輸入信息對應(yīng)的輸出實(shí)施同步作用，即所有輸入結(jié)果的總和。其二，頻率保持性，將一定頻率的信號輸入至系統(tǒng)后，穩(wěn)態(tài)輸出相位和幅值會有所不同，而頻率卻和輸入信號對應(yīng)的頻率保持一致[2]。

2 檢測技術(shù)應(yīng)用價值

2.1 有利于自動化目標(biāo)的全面實(shí)現(xiàn)

對于機(jī)械制造產(chǎn)品，其精度和水平在很大程度上決定了整個系統(tǒng)運(yùn)行的安全性與穩(wěn)定性。對此，在檢測不同的機(jī)械制造產(chǎn)品時，應(yīng)利用不同的檢測技術(shù)，也就是需要得到先進(jìn)檢測技術(shù)大力支持，以此保證檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性。在選擇具體檢測裝置和方法時，應(yīng)充分考慮檢測對象具有的特點(diǎn)和具體的檢測目標(biāo)，以此確定適宜的參數(shù)類型，以確保通過檢測能獲得和設(shè)備實(shí)際情況相關(guān)的數(shù)據(jù)信息，比如對某些零部件進(jìn)行加工時需要具備的內(nèi)外部條件，以及產(chǎn)品可能存在的缺陷和問題[3]。

2.2 可有效提升產(chǎn)品質(zhì)量和精度水平

在現(xiàn)代化進(jìn)程日益加快的情況下，無論是計算機(jī)技術(shù)還是信息技術(shù)都得到快速發(fā)展，同時已經(jīng)開始在制造業(yè)中得到廣泛應(yīng)用，這在很大程度上提高了整個行業(yè)的能力和水平，但這也對檢測有了越來越高的要求。在過去使用的檢測系統(tǒng)中，大多是對產(chǎn)品對應(yīng)的基本數(shù)據(jù)信息進(jìn)行檢測，在引入先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)和信息技術(shù)之后，實(shí)際的檢測范圍明顯增大，甚至能擴(kuò)展至產(chǎn)品生產(chǎn)過程當(dāng)中，對實(shí)際的生產(chǎn)過程進(jìn)行動態(tài)監(jiān)測和綜合檢驗(yàn)。從產(chǎn)品角度講，質(zhì)量和精度是關(guān)鍵所在，會受到加工設(shè)備自身精度和實(shí)際運(yùn)行狀況等因素的直接或間接影響。對此，為保證產(chǎn)品加工精度和質(zhì)量，越來越多的企業(yè)開始將焦點(diǎn)放在自動化檢測方面，增加這一方面的投入力度，在積極創(chuàng)新的基礎(chǔ)上加強(qiáng)自主開發(fā)，使現(xiàn)有的檢測系統(tǒng)更好的適應(yīng)實(shí)際情況。從自動化檢測出現(xiàn)到現(xiàn)在，得到了很大范圍的應(yīng)用，幫助人們更好的對產(chǎn)品質(zhì)量和精度等方面的誤差進(jìn)行控制，進(jìn)而從根本上提高各類產(chǎn)品的精度和質(zhì)量，保證專業(yè)水平和生產(chǎn)效率都得到大幅提升。除此之外，隨著自動化檢測不斷應(yīng)用和發(fā)展，企業(yè)生產(chǎn)能力快速提高，各項檢測結(jié)果也將具有更高的精確性及權(quán)威性，為之后的調(diào)整和處理生產(chǎn)工藝方法奠定良好基礎(chǔ)，提供可靠參考依據(jù)。以自動檢測為核心的檢測系統(tǒng)，能通過全面的智能化控制和動態(tài)分析，獲取各類關(guān)鍵參數(shù)，進(jìn)而為產(chǎn)品加工質(zhì)量和精度的針對性檢測提供便利，為后續(xù)的生產(chǎn)過程監(jiān)督與控制提供可靠的依據(jù)，從而大幅提高生產(chǎn)控制有效性和精準(zhǔn)性，在較大程度上增強(qiáng)產(chǎn)品及整個企業(yè)的競爭力，促進(jìn)行業(yè)進(jìn)一步發(fā)展，實(shí)現(xiàn)預(yù)期的可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)[4]。

3 檢測技術(shù)應(yīng)用

（1）直接檢測裝置具體應(yīng)用。根據(jù)檢測對象的特點(diǎn)，可將其細(xì)分成以下幾種，外圓類、孔類、平面類和斷續(xù)表面類等，針對不同的類型應(yīng)使用相應(yīng)的裝置進(jìn)行檢測。由于不同檢測對象的表面是完全不同的，無論是形狀還是機(jī)床工作特點(diǎn)均存在一定差異，因此檢測系統(tǒng)中檢測裝置也會有各自特殊性。以外圓磨削檢測為例，該裝置為單出點(diǎn)檢測裝置，由傳感器、量頭、氣動檢測裝置等部分構(gòu)成。該系統(tǒng)中，量頭主要安裝于工作臺，測量杠桿其中一端和檢測對象下母線相連，另外一個端面則和氣動式噴嘴始終保持一定間隔距離。杠桿其中一端可實(shí)現(xiàn)彈性變形，使能在接觸點(diǎn)上進(jìn)行檢測。在實(shí)際的檢測過程中，若工件尺寸滿足相關(guān)規(guī)范的要求，則浮標(biāo)自動切斷光電系統(tǒng)，然后發(fā)出相應(yīng)的光信號，輸出后使砂輪退出，以此完成對一個工件的檢測與控制[5]。

（2）間接檢測裝置具體應(yīng)用。間接檢測是指采用預(yù)先設(shè)計和準(zhǔn)備好的裝置對整個執(zhí)行系統(tǒng)予以全面控制，也可采用專門的裝置來檢測尺寸等參數(shù)，以此實(shí)現(xiàn)對檢測對象各項參數(shù)指標(biāo)的檢測與控制。以珩磨工序?yàn)槔M(jìn)行分析，在珩磨頭到達(dá)最高點(diǎn)后，塑料塊將進(jìn)入標(biāo)準(zhǔn)環(huán)，在工件未得到完全切割時，珩磨塊實(shí)際外徑大小將小于標(biāo)準(zhǔn)環(huán)。珩磨工序開始后，砂條將不斷向外部擴(kuò)張，如果工件實(shí)際尺寸大小與標(biāo)準(zhǔn)要求相符，則塑料塊將進(jìn)入標(biāo)準(zhǔn)環(huán)，此時由于存在摩擦力，會使標(biāo)準(zhǔn)環(huán)發(fā)生轉(zhuǎn)動，當(dāng)銷壓信號產(chǎn)生并發(fā)生后，將自動停止工作。采用該裝置進(jìn)行檢測時，應(yīng)注意塑料塊和砂條的磨損是否一致，對此應(yīng)根據(jù)塑料塊自身磨損規(guī)律確定標(biāo)準(zhǔn)環(huán)尺寸，以此減少或避免誤差的產(chǎn)生。

（3）刀具在機(jī)械制造系統(tǒng)當(dāng)中具有重要作用，是一個關(guān)鍵的組成部分，為了使刀具的運(yùn)行始終保持穩(wěn)定，保證產(chǎn)品精度和質(zhì)量，有必要引入刀具控制系統(tǒng)。這種控制系統(tǒng)，是一種有著很高自動化水平的系統(tǒng)，能對加工好以后的各類刀具實(shí)施檢驗(yàn)檢測。考慮到實(shí)際加工制作過程中難免頻繁的使用到刀具，故無法避免產(chǎn)生磨損，但現(xiàn)場的操作人員難以察覺這方面問題，一旦發(fā)現(xiàn)，大多模型情況已經(jīng)十分嚴(yán)重，在這種情況下已經(jīng)加工完成的產(chǎn)品很難滿足精度和質(zhì)量要求。而引入刀具控制系統(tǒng)，能在尺寸發(fā)生變化且超過預(yù)先設(shè)定的數(shù)值以后，立即發(fā)出對刀具進(jìn)行適當(dāng)位移的刀具補(bǔ)償指令，在補(bǔ)償裝置收到這一指令后立即啟動，在判斷工件實(shí)際情況和產(chǎn)生的變化基礎(chǔ)上，自動進(jìn)行補(bǔ)償。另外，系統(tǒng)還能提醒相關(guān)操作人員處理磨損情況比較嚴(yán)重的刀具。

（4）在以往的加工制造程中，檢查始終都是一項事后判斷和干預(yù)手段，盡管通過事后檢測可以發(fā)現(xiàn)一些實(shí)際問題與缺陷，但卻難以挽回已經(jīng)造成的損失，這有悖于檢測工作的初衷，對最終的檢測成果準(zhǔn)確性和可靠性造成影響。近幾年，我國科學(xué)技術(shù)水平日以提高，這在很大程度上促進(jìn)了檢測裝備與技術(shù)的快速發(fā)展，產(chǎn)生了自動化檢測，在加工制造系統(tǒng)中合理應(yīng)用這一檢測技術(shù)能實(shí)現(xiàn)動態(tài)檢測，幫助操作人員更準(zhǔn)確和更及時的確定系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行狀況，從而防止各類實(shí)際問題的產(chǎn)生和發(fā)展[6]。

（5）伴隨科技日益發(fā)展和提高，現(xiàn)有檢測技術(shù)已經(jīng)很難滿足現(xiàn)階段機(jī)械生產(chǎn)與發(fā)展要求。對此，相關(guān)部門和企業(yè)都必須積極開發(fā)與專業(yè)和生產(chǎn)要求相適應(yīng)的檢測技術(shù)。比如在過去應(yīng)用較為很多的抽樣檢測方法，需在大量產(chǎn)品中對包含規(guī)格與質(zhì)量等在內(nèi)的所有細(xì)節(jié)實(shí)施檢測，以此確定合格率，這樣無法確定所有產(chǎn)品能否達(dá)到相關(guān)規(guī)定的要求，對企業(yè)生產(chǎn)效率穩(wěn)步提升造成影響。對此，在實(shí)際的檢測工作中，應(yīng)盡可能提高檢測的科學(xué)化與自動化水平，減少對勞動力的投入，使檢測效率得以穩(wěn)步提升。比如，科技發(fā)展使很多企業(yè)都具備了自動化程度很高的設(shè)備，利用這些設(shè)備能在生產(chǎn)中實(shí)現(xiàn)自動化檢測，以此及時的發(fā)現(xiàn)和解決各類實(shí)際問題，在檢測過程中通過對各類先進(jìn)科技的合理應(yīng)用，能切實(shí)有效的提升生產(chǎn)效率與產(chǎn)品質(zhì)量，對企業(yè)未來的轉(zhuǎn)型也有極大的助力。

4 結(jié)語

綜上所述，現(xiàn)階段機(jī)械制造業(yè)正不斷發(fā)展，已經(jīng)進(jìn)入到全新發(fā)展高度，但機(jī)械制造想要取得更大的突破，還需要在檢測方面投入更大的力度，發(fā)展檢測技術(shù)，尤其是要提高它的自動化水平，只有這樣才能從根本上保證產(chǎn)品質(zhì)量，使企業(yè)在激烈的市場競爭中站穩(wěn)腳跟。