檢測自動化技術在機械制造系統中的應用研究

賈彥軍

摘 要：在我國制造業轉型升級背景下，追求更高質量、更高精度的機械產品成為機械制造行業發展的必然趨勢，檢測自動化技術能夠快速對機械產品的參數進行檢測、對比，通過調整參數降低殘次品率，在保證機械產品質量的基礎上，切實維護了機械制造單位的經濟效益。

關鍵詞：機械制造;檢測自動化;刀具控制;智能化

中圖分類號：TH16;TP274 文獻標識碼：A 文章編號：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 機械制造自動檢測系統

1.1 系統架構

機械制造自動檢測系統包含的設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）、數據信息轉換裝置（數模轉換、模數轉換）、顯示屏、控制單元和連接電路等。從功能上來看，可以將系統架構大體分為3個模塊：其一是傳感模塊，主要負責收集機械工件的尺寸和加工參數，并將信息轉化后傳輸到中央控制系統;其二是中央控制模塊，負責對收集的各類信息進行決策，發布調控指令;其三是中間處理模塊，用于存儲、統計、整理數據信息，并根據中央控制系統發布的調控指令，控制基層動作單元。

1.2 數學模型

傳感器是自動化檢測系統中最重要的部分，主要功能是實現信號輸入。由于傳感器中的信號會出現波動，加上運動慣性的作用，所以數據信息在傳感器中進行傳輸需要一段時間。在這種情況下，傳感器無法即時輸出、輸入信號，并對信號的變化情況進行實時追蹤。因此，為在傳感器輸入量和輸出量之間建立一定聯系，需要建立自動檢測系統的數學模型[1]。此外，自動檢測系統的數學模型具有疊加性，當檢測系統中的輸入量之間發生相互作用，并在相互作用下共同獲取輸出量時，輸出量與單個輸入量引起的輸出量之和是相等的。檢測系統的數學模型能夠校正、分析和處理數據，從而避免信息分析過程中出現的誤差。

1.3 技術設計

在檢測自動化技術設計中，應綜合考慮以下要素：其一是追求更高的技術性價比，最大程度上降低工作人員的操作難度，簡化檢測流程，讓檢測結果快速、直觀顯示出來，方便工作人員根據檢測結果調整機械制造系統;其二是追求更高的檢測精度和更快的檢測速度，例如，可以嘗試在技術設計時加入一些微電子元件，提升檢測速度。此外，也可以使用一些新型檢測技術，如超聲波檢測、紅外檢測等，對提升檢測精度有一定幫助。

2 檢測自動化技術的應用優勢

近年來，數控機床在機械制造中得到了廣泛應用，依托計算機程序控制可以顯著提高機械加工速度。檢測自動化技術能夠提前檢測數控機床的控制程序，對預設的機械工件加工參數等進行檢測，確保這些參數在準確性、精確性上符合機械制造要求。

3 檢測自動化技術在機械制造系統中的應用

3.1 刀具控制系統

自動檢測技術能滿足自動化系統對機械制造生產工藝和電氣控制系統的要求。刀具控制系統是一種自動化的檢測系統，主要工作是檢測已完成加工的刀具。加工過程中會頻繁使用刀具，難免使刀具出現磨損現象，且在尺寸上發生一定變化。當變化范圍超出預先設定的數字時，控制裝置會發出刀具位移的指令啟動補償裝置。此時，補償裝置會自動判斷工件尺寸變化情況并對其進行補償。

3.2 檢測自動化技術

以往的機械制造檢測工作，主要是對已經加工完成和生產制造的工件進行檢測，這種事后檢測雖然也能夠達到控制工件質量的效果，但是已經給機械制造單位帶來了實質上的損失。現階段的檢測自動化技術，融合了計算機技術、電子信息、非接觸式檢測等多門技術，能夠提高檢測靈敏度，擴大檢測范圍。

3.3 自動檢測裝置

根據檢測對象的不同，機械制造系統的自動化檢測裝置分別提供了兩種檢測方式，其中，直接測量是直接獲取機械零件尺寸參數的變化;而間接測量是以系統預設的機械零件尺寸作為參照，與生產的機械零件參數進行對比。

3.3.1 直接測量裝置。根據機械零件表面分布情況的不同，可以將機械零件的直接測量設備大體歸為3類，分別是孔型表面測量設備、外圓型表面測量設備和平面測量設備。在進行自動檢測前，需要先判斷機械零件屬于哪種類型，然后選擇對應的測量裝置，從而方便識別和開展自動化監測。

3.3.2 間接測量裝置。間接測量裝置需要按照一定頻率獲取并對比機床控制程序，這是因為隨著機械制造系統的持續運行，預先設定的程序也可能發生變化，間接測量裝置要想實現高精度的檢測、控制，需要設定參數，獲取周期，從而動態地、精確地掌握工件尺寸參數。

4 機械制造檢測自動化技術發展趨勢

在計算機技術和半導體技術的發展下，檢測自動化也呈現出新的發展趨勢，例如，檢測精度將會進一步提升，從而滿足精密化機械零件的制造需要。目前，檢測智能化程度進一步提升，全程依靠自動化設備完成檢測任務，減少了人為誤操作帶來的干擾等[2]。結合近年來檢測自動化技術發展現狀，推測其未來發展方向主要包括以下幾方面。

4.1 檢測范圍更廣

在機械制造自動化檢測中，運用新型檢測儀器能夠拓寬量程范圍。例如，在早期機械制造系統引進自動化檢測技術時，使用光學儀器的最大檢測范圍只有幾米，而隨著技術發展，現階段使用更加先進的直線光柵儀器進行測量，檢測范圍可以擴大到30m。在一些大型的機械制造系統中，僅使用一臺檢測自動化設備，就可以實現對機械制造系統的全過程、動態化、精確化監控，對于提高機械制造效率和降低殘次品率有積極幫助。

4.2 檢測靈敏度更強

從檢測自動化技術的應用原理上來看，早期主要有三大檢測技術，分別是激光檢測、超聲波檢測、紅外檢測，在增強檢測自動化程度和提高檢測結果精確性上發揮了顯著作用。但是，隨著機械制造行業的發展，特別是對于一些精密儀器，對檢測自動化技術提出了更加嚴格的要求。就目前的技術發展趨勢來看，未來能夠應用于檢測自動化中的技術包括納米技術、微波技術、放射性同位素技術等，自動化檢測精度可以達到微米級。在檢測自動化技術應用范圍上，除了當前主流的機械制造行業外，像環境監測、安全檢測等領域也會有廣泛應用。

4.3 智能化和網絡化水平進一步提升

當前的機械制造系統自動化檢測技術雖然應用了一些智能技術，但總體來看還比較初級，例如，只能在一些重復性或簡單性的檢測任務中代替人工，在涉及一些關鍵檢測技術方面，還需要人工進行操作。

5 結語

在機械制造中，應用檢測自動化技術可以全天候地監控機械零件的制造情況，包括生產效率、產品質量等，為機械制造行業的發展起到了巨大的推動作用。隨著機械制造行業自身的不斷發展，對機械制造的精密化等級也提出了更高的標準，現行的檢測自動化技術已經不能滿足需要，必須運用新技術、新設備，更好地支持檢測自動化技術的發展。同時，也要樹立動態、創新理念，不斷提高檢測智能化、網絡化水平，為我國機械制造行業發展提供技術支持。

參考文獻：

[1]陳景波，王偉，王飛，等.自動化專業汽車零部件自動檢測技術企業課程群建設與實踐[J].高教學刊，2018（14）60-62.

[2]高然慶，孫曉培，宋統戰.檢測自動化技術在機械制造系統中的有效應用[J].工程技術，2018（10）：189.