精密檢測技術在機械加工制造領域中的應用分析見解

倪靜

（中國空空導彈研究院，河南 洛陽 471009）

從目前的使用情況來看，測量領域中的精密檢測技術現在已經被廣泛應用在機械加工制造行業，為行業經濟的穩定發展奠定了良好基礎。通過梳理精密檢測技術在機械加工制造活動中的具體應用，不僅可以積累有價值的數據信息，為技術體系的完善提供參考，而且可以優化機械加工制造環境，對于促進社會和諧發展也有著積極意義。

1 常用精密檢測技術分類

1.1 傳感器檢測技術

在機械加工制造過程中，傳感器檢測技術屬于常用技術類型。傳感器主要由敏感元件、傳感元件、測量電路等部分組成，其中敏感元件屬于傳感器工作時的核心元件，常用材料為石英，其檢測原理在于，利用石英晶片正壓電效應、反向電壓效引起的頻率波動，來校核零件生產過程中是否存在異常。相比其他檢測技術，該技術的抗干擾性較強，能夠適應大多數檢測環境，同時工作效率較高、靈敏度較高，能夠在短時間內完成檢測任務。另外，傳感器在與計算機進行對接后，能夠快速完成數據傳遞，具備操作簡單、使用方便等應用優勢，在很多領域中都有應用。

1.2 三坐標測量技術

在機械加工制造過程中，也會使用到三坐標測量技術，該技術的工作原理在于，借助測量儀器，在所劃定的六面體空間中，對于目標機械零件的圓周分度、零件尺寸等參數進行檢測，隨后將測繪得到的數據錄入計算機中，借助三維軟件建立三維模型，期間也會對多種元素進行擬合處理，從而得到直觀性更強的應用模型，對于模型中參數準確性、偏差情況進行校核，及時作出調試，等待其滿足要求后保存現有數據信息，為后續零部件質量檢測提供便利。從目前的使用情況來看，三坐標測量技術經常應用在機械生產加工、生產檢驗等環節，具備檢測準確性高、工作效率高等應用優勢。

1.3 機器視覺檢測技術

開展機械加工制造活動時，也會使用機器視覺檢測技術，此類檢測技術的工作原理在于，借助視覺攝像器對于機械加工制造過程中的圖像信息進行采集，隨后在計算機中對采集影像信息進行判斷。在此過程中，會將影像圖片的像素分布情況、像素亮度、像素色彩比例等內容，與標準數據值進行比對，如果其參數均在允許誤差的范圍內，那么該零件的生產質量滿足既定要求，反之則屬于不合格品。此類技術在使用中，可以更加直觀地查看產品的各項參數，更高效地完成質量評價，在機械加工生產環節、質檢環節中都有著良好應用。

1.4 激光檢測技術

除上述提到的幾類檢測技術外，進行機械加工制造時，激光檢測技術也有著非常良好的應用。該檢測技術的應用原理在于，借助激光散射、衍射、干涉等特性，對零件的完整性進行檢測，如果零件中存在裂縫、缺失等問題，那么，該部位反饋出的信息也會存在差異，利用計算機對于這些信息進行采集整理，以確定零件破損位置。相比其他檢測技術，激光檢測技術屬于無接觸型檢測技術，在確保檢測效率的同時，也可以確保待檢零件的完整性，屬于常用的無損檢測技術。需要注意的是，為了確保采集數據的完整性，在應用前需要對零件尺寸參數進行整理，以此為基礎來擬定恰當的激光檢測方案，提高檢測結果的準確性。

2 精密檢測技術的應用流程

2.1 數據信息測量

在精密檢測技術應用過程中，首要任務便是進行數據信息采集，此過程的注意事項如下：（1）合理布設測量點，機械零件的復雜度較高，為確保采集數據的完整性，需要根據零件形狀控制測量點密度，如圓孔、彎折位置需適當提高測量點密度，而且還需避開復雜部位投影平面區，確保采集數據的完整性。（2）利用傳感器技術采集測量點數據，測量點在檢測前會做好相應的編號工作，傳感器會將數據與編號進行匹配，避免漏測問題。（3）所有采集的數據也會在處理前進行一次預處理，剔除重復、錯誤數據，及時補測漏檢位置，為后續數據整理活動的推進奠定基礎。

2.2 數據綜合處理

完成數據信息采集后，進入數據綜合處理環節，目前使用較多的方法為迭代法，其應用流程如下：第一，確定迭代變量，該變量的作用是通過直接或間接的方式，將舊值遞推出新值，迭代變量的代表性將直接影響計算結果的精準度。第二，建立迭代關系式，該關系式是用于計算前一數值到下一數值過程的公式，這也是解決機械零件迭代關系的核心，常用的推導方式有順推和倒推兩種。第三，對于迭代過程進行控制，根據機械零件的復雜度，對于迭代次數進行確定，通常情況下迭代次數不低于20次，以提升檢測數據處理結果的精準度。第四，迭代后的處理結果，會利用數據庫技術進行存儲，一般會以時間維度來進行數據分類，并標注相應關鍵詞，以便后續數據查詢工作的順利進行。

2.3 繪制三維模型

完成上述所有工作后，進入繪制三維模型的環節，將得到的整理數據錄入計算機軟件中，根據得到的精準數據來繪制測點分布圖、投影平面圖、三維模型等，將其和標準模型間碰撞實驗，查看未吻合部位數量、偏差情況，為了提升實驗結果直觀性，會利用不同顏色來標記偏差位置和偏差情況，如果不在允許誤差范圍內，則判斷該零件不滿足機械加工質量要求，反之，則表示所生產零件滿足要求，可進行下一零件質量檢測。

3 精密檢測技術在機械加工制造領域中的具體應用

3.1 機械加工過程

在機械加工時所涉及的物理量（切削力、切削溫度、振動等）都會直接影響材料的切削性能，對其進行檢測有利于分析研究這些物理量變化帶來的影響。而利用石英晶體制成的傳感器，對這些需要接觸才可測量的物理量具有非常高的靈敏度。如壓電式三向車削測力儀、壓電式三向銑削測力儀、壓電式三向磨削測力儀、無定心鉆削測力儀等，被廣泛地應用于測量切削過程中復雜的力學數據，以及更高精度的毫秒級瞬態切削力和瞬態切削溫度測控系統。這些基于石英傳感器設計出來的精密檢測儀器使用非常方便，受到國內外大部分用戶的青睞。

3.2 零件幾何測量

從目前的使用情況來看，精密檢測技術在零件幾何測量中也有著良好應用。在精密機械加工制造中，其加工精度可分為微米級、亞微米級、納米級等等級，為了校核尺寸完整度，需要匹配更加精準的檢測儀器，以提升識別結果的可靠性。目前使用較多的檢測儀器有電子掃描顯微鏡（檢測結果精準度為±1nm）、光柵線位移傳感器（檢測結果精準度為±1nm）、激光干涉儀（檢測結果精準度為±0.1nm），在實際應用中可以根據精度要求來選擇恰當的檢測儀器，以滿足相應的檢測要求。例如，在航天零件生產中，其屬于超精密零件，此時，會利用“激光干涉儀+光柵線位移傳感器”組合的方式來監督整個加工過程，從而將零件容錯率控制在合理范圍，避免誤差累積問題。

3.3 機械在線檢測

除上述提到的應用情況外，精密檢測技術在機械在線檢測中也有著良好應用。結合以往應用經驗，多使用機器視覺精密檢測儀器來輔助在線檢測活動的推進，利用高精度、高分辨率、高速的攝像器件，對機械零件在加工制造過程中的變換情況進行實時檢測。同時，儀器也會和自動化控制系統關聯在一起，根據反饋數據動態調整機械零件加工參數，提升零件加工質量。針對大批量生產的機械零件，在利用機器視覺精密檢測儀器對其進行檢測時，可以根據零件特征在恰當位置放置儀器，起到低能高效完成零件檢測的作用。對于大尺寸零件，則會搭配傳感器檢測技術同步傳輸檢測數據，在確保零件檢測效率的同時，提高檢測結果的準確性。

4 結語

綜上所述，我國在精密檢測技術和精密檢測儀器的研究上取得了大量的成果，也進行了廣泛的應用推廣。但精密檢測儀器高昂的價格，對大部分使用者來說都是比較沉重的負擔，在后續發展過程中，在提升精密檢測技術工作效率、精準度的同時，也需要降低技術開發成本，從而起到加快技術普及的作用，促進各行業經濟的穩定發展。