光學檢測技術在零件質量控制中的應用與研究

黨悅 朱華 陳雪

摘 要：要想做好對零部件的質量檢測與控制工作，科學合理地運用測量技術與光學檢測是非常重要的。如何能夠使光學檢測技術能夠更好地服務于零件質量檢測之中，需要克服光學檢測技術在復雜應用之中的智能化工作以及到目前為止，光學測量技術的多數研究依然集中在缺乏交叉協同作用的并非普遍應用之中。基于此，本文首先分析了光學檢測技術在零件質量控制中的應用，隨后分析了光學檢測技術應用的關鍵因素，以此來供相關人士交流參考。

關鍵詞：零件質量;光學檢測;控制分析;幾何分析

引言：

對于一些高質量要求的零部件檢測，光學檢測技術與測量技術都是非常深受企業的喜愛的，隨著科技的不斷發展進步，現在的測量技術也在不斷的升級換代，相比于傳統的檢測技術，新生的RE技術可以對現有的零件進行接觸測量例如三坐標測量機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測量。目前光學非接觸式測量方法被廣泛的使用，原因是它具有許多優點，它可以替換掉造價非常昂貴的機械儀表，可以縮減測量需要的次數，并且對于所有測得的數據進行存儲方便以后再繼續使用[1]。

一、光學檢測技術在零件質量控制中的的應用

光學測量技術目前的一般應用目前有四方面，一是表面缺陷的測量，二是參數化的建模，三是幾何參數的提取，四就是光學測量的其他應用。

表面缺陷的測量，是采取光學非接觸式的測量裝置，對所需要測量的零部件的3D數據進行分析，來發現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出現在使用了一段時間之后，全新的零部件一般很少出現表面有缺陷的情況。并且如果獲得了零部件的體積、面積等具有缺陷的經過精確測量后的幾何參數，就可以對零部件所剩的使用壽命進行預測。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缺陷的區域，再對其不同的地方進行判斷分析。

參數化的建模，在進行光學檢測之前，首先要對一個現存的零部件，構建出該零部件的CAD幾何模型，而參數化的建模是一種逆向工程，在不改動基礎的幾何拓撲結構之下重新構建CAD模型以此完成修改和升級換代的工程[2]。利用光學測量以及參數化建模的合成，就可以再構建一個非常精確的3D實體模型，并且可以達到特定的形狀以及尺寸。為更好地編輯一個重構的參數化模型，并且使其可以成為可以重新設計和工程分析的主要模型，這也是使用光學檢測技術的參數化的主要原因。

幾何參數的提取，為確保所有零部件的特征能夠達到規定的標準和要求，使裝配、測量等可以實現手工操作。但目前在實際之中，較常用的方法是投影法，這個測量的缺陷在于這個測量是通過手動來實現的，不同實際操作者因其訓練能力以及經驗等得差異，都會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提取方案。

其他方面的應用，目前廣泛使用RE技術的是航空航天領域，例如進行涂層或者是焊接之后的修復檢測工作，也可以用于加快零部件的制造成熟，或者對個別零部件進行質量檢測控制以及對于工廠機床的調整。并且RE技術也可以應用于幾何對比之中，一般測量出該實體模型的三維數據模型，再將其和原始設計模型進行比對，那么結果就可以非常明顯地呈現出來了。在相關制造業之中，公差和幾何尺寸的檢測是與檢查和制造設計是具有一致性的。

二、目前光學檢測技術中的關鍵

在現階段的光學檢測技術之中，比較重要的是對于數據的處理、測量的規劃、虛擬切片以及幾何投影的處理。

首先要對于零部件進行測量，對于有些形狀較為復雜的零部件，對它們進行測量的話目前一般采取試掃描法以及規劃法，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。

再是對于數據的處理，對于所獲取的原始數據進行排列組合以及平滑，來獲得較為均勻的數據，方便進行后續的處理，但首先也應當要將基于點的曲線制作實現。而虛擬切片，簡單來說就是有兩種虛擬切片，一個是平面切片，一個是表面切片。表面切片是定義一個交叉點與平面線法后，就可以得到平面切片，而表面切又分為規則表面切片與不規則表面切片[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，一種是旋轉軸投影。直紋面特征投影一般用于具有復雜形狀的幾何體之中，例如飛機的零部件，一般具有較為規則的幾何體，就是有直紋面特征的。而旋轉軸投影在進行實際操作時，會將全部測得的三維點，將其環繞在刀桿軸上，并保持每個三維點到軸的距離等于半徑旋轉上每個點的投影。最后將旋轉軸的投影放在二維平面之中，這樣就可以估計出零部件的相關參數了。而在實際之中，這兩種方法也可以同時對同一零部件進行使用，并將數據進行整理以此來得到更加精確的數據結果。

三、結束語

目前隨著科技的不斷進步，光學檢測技術的應用以及非常廣泛了，在光學檢測技術中，例如參數化的建模、表面缺陷的測量、幾何參數的提取、零部件調整、修復驗證、迅速制造等工業制造的各個方面。現今的RE技術已經在理論以及相關時間上對于光學檢測技術來說已經具有更加重大的意義了，不過RE技術仍然有許多需要進步和改善的地方，目前光學測量技術在較為復雜的應用之中還沒有完全地完成智能化，并且目前大多數的研究只集中在沒有交叉協同作用的一些少數應用之中[4]。因此目前的光學測量技術仍然具有很大的進步空間，相信在未來隨著時代的不斷發展以及科學技術的不斷更新換代升級，光學測量技術也會逐漸突破一個個壁壘，為各行各業的相關質量控制與檢測提供更加全面優質的服務，并且為我國的光學檢測技術的發展不斷添磚加瓦，是我國的光學檢測技術邁上新的臺階。

參考文獻：

[1]袁博 ? 譚宇 ? 安靜 ? 宋嚴嚴 ? 楊旸 ? 孫強 ? 謝國兵. 高精度光學零件毛坯的檢測技術[J]. 電子測試， 2017（4）：46-49.

[2]曹雅莉， 李宗義. 基于圖像掃描技術的零件檢測技術應用[J]. 機械研究與應用， 2018， 31（05）：154-157.

[3]武欣. 大尺寸光學元件在位干涉拼接檢測關鍵技術研究[D].

[4]馮晟杰， 谷立山. MTF測試技術的研究及應用[C]// 第十七屆全國光學測試學術交流會. 0.