检测自动化技术在机械制造系统中的应用研究

贾彦军

摘 要：在我国制造业转型升级背景下，追求更高质量、更高精度的机械产品成为机械制造行业发展的必然趋势，检测自动化技术能够快速对机械产品的参数进行检测、对比，通过调整参数降低残次品率，在保证机械产品质量的基础上，切实维护了机械制造单位的经济效益。

关键词：机械制造;检测自动化;刀具控制;智能化

中图分类号：TH16;TP274 文献标识码：A 文章编号：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 机械制造自动检测系统

1.1 系统架构

机械制造自动检测系统包含的设备元件主要包括各种功能的传感器（光电传感器、速度傳感器等）、数据信息转换装置（数模转换、模数转换）、显示屏、控制单元和连接电路等。从功能上来看，可以将系统架构大体分为3个模块：其一是传感模块，主要负责收集机械工件的尺寸和加工参数，并将信息转化后传输到中央控制系统;其二是中央控制模块，负责对收集的各类信息进行决策，发布调控指令;其三是中间处理模块，用于存储、统计、整理数据信息，并根据中央控制系统发布的调控指令，控制基层动作单元。

1.2 数学模型

传感器是自动化检测系统中最重要的部分，主要功能是实现信号输入。由于传感器中的信号会出现波动，加上运动惯性的作用，所以数据信息在传感器中进行传输需要一段时间。在这种情况下，传感器无法即时输出、输入信号，并对信号的变化情况进行实时追踪。因此，为在传感器输入量和输出量之间建立一定联系，需要建立自动检测系统的数学模型[1]。此外，自动检测系统的数学模型具有叠加性，当检测系统中的输入量之间发生相互作用，并在相互作用下共同获取输出量时，输出量与单个输入量引起的输出量之和是相等的。检测系统的数学模型能够校正、分析和处理数据，从而避免信息分析过程中出现的误差。

1.3 技术设计

在检测自动化技术设计中，应综合考虑以下要素：其一是追求更高的技术性价比，最大程度上降低工作人员的操作难度，简化检测流程，让检测结果快速、直观显示出来，方便工作人员根据检测结果调整机械制造系统;其二是追求更高的检测精度和更快的检测速度，例如，可以尝试在技术设计时加入一些微电子元件，提升检测速度。此外，也可以使用一些新型检测技术，如超声波检测、红外检测等，对提升检测精度有一定帮助。

2 检测自动化技术的应用优势

近年来，数控机床在机械制造中得到了广泛应用，依托计算机程序控制可以显著提高机械加工速度。检测自动化技术能够提前检测数控机床的控制程序，对预设的机械工件加工参数等进行检测，确保这些参数在准确性、精确性上符合机械制造要求。

3 检测自动化技术在机械制造系统中的应用

3.1 刀具控制系统

自动检测技术能满足自动化系统对机械制造生产工艺和电气控制系统的要求。刀具控制系统是一种自动化的检测系统，主要工作是检测已完成加工的刀具。加工过程中会频繁使用刀具，难免使刀具出现磨损现象，且在尺寸上发生一定变化。当变化范围超出预先设定的数字时，控制装置会发出刀具位移的指令启动补偿装置。此时，补偿装置会自动判断工件尺寸变化情况并对其进行补偿。

3.2 检测自动化技术

以往的机械制造检测工作，主要是对已经加工完成和生产制造的工件进行检测，这种事后检测虽然也能够达到控制工件质量的效果，但是已经给机械制造单位带来了实质上的损失。现阶段的检测自动化技术，融合了计算机技术、电子信息、非接触式检测等多门技术，能够提高检测灵敏度，扩大检测范围。

3.3 自动检测装置

根据检测对象的不同，机械制造系统的自动化检测装置分别提供了两种检测方式，其中，直接测量是直接获取机械零件尺寸参数的变化;而间接测量是以系统预设的机械零件尺寸作为参照，与生产的机械零件参数进行对比。

3.3.1 直接测量装置。根据机械零件表面分布情况的不同，可以将机械零件的直接测量设备大体归为3类，分别是孔型表面测量设备、外圆型表面测量设备和平面测量设备。在进行自动检测前，需要先判断机械零件属于哪种类型，然后选择对应的测量装置，从而方便识别和开展自动化监测。

3.3.2 间接测量装置。间接测量装置需要按照一定频率获取并对比机床控制程序，这是因为随着机械制造系统的持续运行，预先设定的程序也可能发生变化，间接测量装置要想实现高精度的检测、控制，需要设定参数，获取周期，从而动态地、精确地掌握工件尺寸参数。

4 机械制造检测自动化技术发展趋势

在计算机技术和半导体技术的发展下，检测自动化也呈现出新的发展趋势，例如，检测精度将会进一步提升，从而满足精密化机械零件的制造需要。目前，检测智能化程度进一步提升，全程依靠自动化设备完成检测任务，减少了人为误操作带来的干扰等[2]。结合近年来检测自动化技术发展现状，推测其未来发展方向主要包括以下几方面。

4.1 检测范围更广

在机械制造自动化检测中，运用新型检测仪器能够拓宽量程范围。例如，在早期机械制造系统引进自动化检测技术时，使用光学仪器的最大检测范围只有几米，而随着技术发展，现阶段使用更加先进的直线光栅仪器进行测量，检测范围可以扩大到30m。在一些大型的机械制造系统中，仅使用一台检测自动化设备，就可以实现对机械制造系统的全过程、动态化、精确化监控，对于提高机械制造效率和降低残次品率有积极帮助。

4.2 检测灵敏度更强

从检测自动化技术的应用原理上来看，早期主要有三大检测技术，分别是激光检测、超声波检测、红外检测，在增强检测自动化程度和提高检测结果精确性上发挥了显著作用。但是，随着机械制造行业的发展，特别是对于一些精密仪器，对检测自动化技术提出了更加嚴格的要求。就目前的技术发展趋势来看，未来能够应用于检测自动化中的技术包括纳米技术、微波技术、放射性同位素技术等，自动化检测精度可以达到微米级。在检测自动化技术应用范围上，除了当前主流的机械制造行业外，像环境监测、安全检测等领域也会有广泛应用。

4.3 智能化和网络化水平进一步提升

当前的机械制造系统自动化检测技术虽然应用了一些智能技术，但总体来看还比较初级，例如，只能在一些重复性或简单性的检测任务中代替人工，在涉及一些关键检测技术方面，还需要人工进行操作。

5 结语

在机械制造中，应用检测自动化技术可以全天候地监控机械零件的制造情况，包括生产效率、产品质量等，为机械制造行业的发展起到了巨大的推动作用。随着机械制造行业自身的不断发展，对机械制造的精密化等级也提出了更高的标准，现行的检测自动化技术已经不能满足需要，必须运用新技术、新设备，更好地支持检测自动化技术的发展。同时，也要树立动态、创新理念，不断提高检测智能化、网络化水平，为我国机械制造行业发展提供技术支持。

参考文献：

[1]陈景波，王伟，王飞，等.自动化专业汽车零部件自动检测技术企业课程群建设与实践[J].高教学刊，2018（14）60-62.

[2]高然庆，孙晓培，宋统战.检测自动化技术在机械制造系统中的有效应用[J].工程技术，2018（10）：189.