檢測技術在自動化機械制造系統中的運用研究

張志航

（洛陽理工學院，河南 洛陽 471023）

如今，機械制造經過多年的發展和對先進科技的引入已經實現了自動化，這樣雖然能大幅提高產品質量，但也在很大程度上對檢測技術提出了極高的要求，發展檢測技術，提高檢測水平，保證檢測成果的準確性與可靠性，使其能適應自動化機械制造的發展需要。

1 檢測系統與數學模型

檢測系統主要有以下幾個組成部分：其一，信息處理電路，能對各類信號進行自動化處理；其二，各類傳感器；其三，中間轉換裝置；其四，記錄與顯示裝置。對于檢測系統，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。系統中所有裝置和設備都應具有良好靈敏度，且分辨率合格，具有線性的特點。借助檢測技術對各類機械制造產品進行檢測時，自動化系統所有部分都應充分發揮應有作用，對被測產品做全方面檢測，感受到被測信息后，再按照一定規律對這些信號進行轉換并傳輸，然后對比檢測結果和正常信號，根據對比結果進行分析，保證最終檢測結果的真實性與可靠性[1]。在自動檢測中具有重要功能的設備與裝置有：傳感裝置、中間轉換裝置和顯示記錄裝置。檢測時，傳感裝置要有良好靈敏度，同時應該確保滿足不失真測試的要求。自動化機械制造系統檢測基本原理如圖1所示。工件尺寸和形狀在線測量方式如圖2所示。

圖1 自動化機械制造系統檢測基本原理

系統運行時，需通過傳感裝置實時檢測設備實際運行狀態。在傳感裝置運行時，輸入信號變化往往十分迅速，而運動慣性和能量傳遞通常需要很長的時間。為了能全面且系統的了解系統性能，需在檢測時分析傳感器對應的信號，這種過程需要借助數學模型完成。在實踐過程中，設備正常運行時，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，可根據微分方程來分析系統各類數據，包括輸入數據與輸出數據。基于檢測系統的數學模型實際上是定常系數對應的線性微分方程，根據輸出量的微分階次確定整個系統的階次。從數學模型具有的特點可以看出，對于所有復雜程度相對較高的系統，均可將其看成是由若干簡單系統組成的。因此，該系統具有下列兩個方面的屬性：其一，疊加性，指的是系統運行時能對輸入信息對應的輸出實施同步作用，即所有輸入結果的總和。其二，頻率保持性，將一定頻率的信號輸入至系統后，穩態輸出相位和幅值會有所不同，而頻率卻和輸入信號對應的頻率保持一致[2]。

2 檢測技術應用價值

2.1 有利于自動化目標的全面實現

對于機械制造產品，其精度和水平在很大程度上決定了整個系統運行的安全性與穩定性。對此，在檢測不同的機械制造產品時，應利用不同的檢測技術，也就是需要得到先進檢測技術大力支持，以此保證檢測結果的準確性。在選擇具體檢測裝置和方法時，應充分考慮檢測對象具有的特點和具體的檢測目標，以此確定適宜的參數類型，以確保通過檢測能獲得和設備實際情況相關的數據信息，比如對某些零部件進行加工時需要具備的內外部條件，以及產品可能存在的缺陷和問題[3]。

2.2 可有效提升產品質量和精度水平

在現代化進程日益加快的情況下，無論是計算機技術還是信息技術都得到快速發展，同時已經開始在制造業中得到廣泛應用，這在很大程度上提高了整個行業的能力和水平，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中，大多是對產品對應的基本數據信息進行檢測，在引入先進的網絡和信息技術之后，實際的檢測范圍明顯增大，甚至能擴展至產品生產過程當中，對實際的生產過程進行動態監測和綜合檢驗。從產品角度講，質量和精度是關鍵所在，會受到加工設備自身精度和實際運行狀況等因素的直接或間接影響。對此，為保證產品加工精度和質量，越來越多的企業開始將焦點放在自動化檢測方面，增加這一方面的投入力度，在積極創新的基礎上加強自主開發，使現有的檢測系統更好的適應實際情況。從自動化檢測出現到現在，得到了很大范圍的應用，幫助人們更好的對產品質量和精度等方面的誤差進行控制，進而從根本上提高各類產品的精度和質量，保證專業水平和生產效率都得到大幅提升。除此之外，隨著自動化檢測不斷應用和發展，企業生產能力快速提高，各項檢測結果也將具有更高的精確性及權威性，為之后的調整和處理生產工藝方法奠定良好基礎，提供可靠參考依據。以自動檢測為核心的檢測系統，能通過全面的智能化控制和動態分析，獲取各類關鍵參數，進而為產品加工質量和精度的針對性檢測提供便利，為后續的生產過程監督與控制提供可靠的依據，從而大幅提高生產控制有效性和精準性，在較大程度上增強產品及整個企業的競爭力，促進行業進一步發展，實現預期的可持續發展目標[4]。

3 檢測技術應用

（1）直接檢測裝置具體應用。根據檢測對象的特點，可將其細分成以下幾種，外圓類、孔類、平面類和斷續表面類等，針對不同的類型應使用相應的裝置進行檢測。由于不同檢測對象的表面是完全不同的，無論是形狀還是機床工作特點均存在一定差異，因此檢測系統中檢測裝置也會有各自特殊性。以外圓磨削檢測為例，該裝置為單出點檢測裝置，由傳感器、量頭、氣動檢測裝置等部分構成。該系統中，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。杠桿其中一端可實現彈性變形，使能在接觸點上進行檢測。在實際的檢測過程中，若工件尺寸滿足相關規范的要求，則浮標自動切斷光電系統，然后發出相應的光信號，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用。間接檢測是指采用預先設計和準備好的裝置對整個執行系統予以全面控制，也可采用專門的裝置來檢測尺寸等參數，以此實現對檢測對象各項參數指標的檢測與控制。以珩磨工序為例進行分析，在珩磨頭到達最高點后，塑料塊將進入標準環，在工件未得到完全切割時，珩磨塊實際外徑大小將小于標準環。珩磨工序開始后，砂條將不斷向外部擴張，如果工件實際尺寸大小與標準要求相符，則塑料塊將進入標準環，此時由于存在摩擦力，會使標準環發生轉動，當銷壓信號產生并發生后，將自動停止工作。采用該裝置進行檢測時，應注意塑料塊和砂條的磨損是否一致，對此應根據塑料塊自身磨損規律確定標準環尺寸，以此減少或避免誤差的產生。

（3）刀具在機械制造系統當中具有重要作用，是一個關鍵的組成部分，為了使刀具的運行始終保持穩定，保證產品精度和質量，有必要引入刀具控制系統。這種控制系統，是一種有著很高自動化水平的系統，能對加工好以后的各類刀具實施檢驗檢測。考慮到實際加工制作過程中難免頻繁的使用到刀具，故無法避免產生磨損，但現場的操作人員難以察覺這方面問題，一旦發現，大多模型情況已經十分嚴重，在這種情況下已經加工完成的產品很難滿足精度和質量要求。而引入刀具控制系統，能在尺寸發生變化且超過預先設定的數值以后，立即發出對刀具進行適當位移的刀具補償指令，在補償裝置收到這一指令后立即啟動，在判斷工件實際情況和產生的變化基礎上，自動進行補償。另外，系統還能提醒相關操作人員處理磨損情況比較嚴重的刀具。

（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手段，盡管通過事后檢測可以發現一些實際問題與缺陷，但卻難以挽回已經造成的損失，這有悖于檢測工作的初衷，對最終的檢測成果準確性和可靠性造成影響。近幾年，我國科學技術水平日以提高，這在很大程度上促進了檢測裝備與技術的快速發展，產生了自動化檢測，在加工制造系統中合理應用這一檢測技術能實現動態檢測，幫助操作人員更準確和更及時的確定系統實際運行狀況，從而防止各類實際問題的產生和發展[6]。

（5）伴隨科技日益發展和提高，現有檢測技術已經很難滿足現階段機械生產與發展要求。對此，相關部門和企業都必須積極開發與專業和生產要求相適應的檢測技術。比如在過去應用較為很多的抽樣檢測方法，需在大量產品中對包含規格與質量等在內的所有細節實施檢測，以此確定合格率，這樣無法確定所有產品能否達到相關規定的要求，對企業生產效率穩步提升造成影響。對此，在實際的檢測工作中，應盡可能提高檢測的科學化與自動化水平，減少對勞動力的投入，使檢測效率得以穩步提升。比如，科技發展使很多企業都具備了自動化程度很高的設備，利用這些設備能在生產中實現自動化檢測，以此及時的發現和解決各類實際問題，在檢測過程中通過對各類先進科技的合理應用，能切實有效的提升生產效率與產品質量，對企業未來的轉型也有極大的助力。

4 結語

綜上所述，現階段機械制造業正不斷發展，已經進入到全新發展高度，但機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，發展檢測技術，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品質量，使企業在激烈的市場競爭中站穩腳跟。