來(lái)源：中國機械設備生產(chǎn)門(mén)戶(hù)

摘要：對上世紀的生產(chǎn)線(xiàn)而言，高質(zhì)量和高效率是兩個(gè)高度對立的概念，如何實(shí)現自動(dòng)化全數檢測，是解決問(wèn)題的關(guān)鍵。

對上世紀的生產(chǎn)線(xiàn)而言，高質(zhì)量和高效率是兩個(gè)高度對立的概念，如何實(shí)現自動(dòng)化全數檢測，是解決問(wèn)題的關(guān)鍵。意大利Marposs公司的非接觸測量系統實(shí)現了在線(xiàn)全數檢測。

非接觸測量系統有：使用渦流的非破壞性檢測(渦流探傷檢測)和非接觸測量機(紅外線(xiàn)/CCD攝像光電技術(shù))。應用這些基本技術(shù)，在無(wú)損產(chǎn)品性能的情況下，在線(xiàn)檢測可將不良品分撿出來(lái)，實(shí)現高生產(chǎn)率下的高水平質(zhì)量管理。下面介紹Marposs公司的最新技術(shù)及產(chǎn)品。

渦流探傷技術(shù)

機械零件表層有無(wú)裂紋等缺陷很重要，因其會(huì )產(chǎn)生嚴重的質(zhì)量問(wèn)題。為保證加工零件的安全性和可靠性，單靠目測外觀(guān)檢查是不能滿(mǎn)足要求的，從而對工件加工面的檢測要求增多了。因此，生產(chǎn)線(xiàn)要達到所需的質(zhì)量，采用非接觸測量方式、在短時(shí)間內對所生產(chǎn)零件進(jìn)行檢測的全數檢測系統是不可缺少的。

利用導體的渦流進(jìn)行各種檢測，是一種電磁感應檢查，其典型應用是渦流探傷。這里簡(jiǎn)述對有導電性的工件表面裂紋等缺陷的檢查。

(1)渦流的特征

以非接觸方式對磁性體和導電非磁性體(鋁合金、不銹鋼、銅等)材質(zhì)的工件進(jìn)行探傷。除裂紋以外，利用該渦流還可對下面各種缺陷進(jìn)行探傷：表面的鑄造空洞和孔、磨削燒傷、劃痕、黑皮殘留、局部材質(zhì)變化或存在異物(材質(zhì)分類(lèi)檢查)及局部硬度變化(材料組成和結構的檢查)等。

(2)渦流的原理

交流電流經(jīng)線(xiàn)圈，在其周?chē)a(chǎn)生磁場(chǎng)(用磁力線(xiàn)表示)，并對附近的導體產(chǎn)生作用。因線(xiàn)圈磁場(chǎng)是變化的，通過(guò)導體的磁場(chǎng)在方向和數值上都隨時(shí)間而變化。這時(shí)，導體阻礙磁場(chǎng)變化產(chǎn)生電，稱(chēng)為電磁感應。導體中產(chǎn)生的電場(chǎng)，在變化的導體磁力線(xiàn)作用下產(chǎn)生電流(交流電)，根據該電流的形狀稱(chēng)其為渦流。產(chǎn)生于導體中的渦流，其大小與分布情況隨著(zhù)頻率、導體的傳導率、透磁率，試驗體的尺寸、形狀，線(xiàn)圈的形狀、尺寸、電流及與導體的距離，以及外殼的形狀不同而變化。

板狀工件表面如果有裂紋，渦流將迂回離開(kāi)有裂紋的缺陷區流動(dòng)(減少了線(xiàn)圈的負載)，其結果使磁場(chǎng)變化。這樣有無(wú)裂紋等損傷引起的導體性質(zhì)的變化及渦流的分布情況隨之而變，渦流產(chǎn)生的磁力線(xiàn)也跟著(zhù)變化。因此只要檢測出磁力線(xiàn)的變化，就能得知是否存在損傷及其它導體的性質(zhì)。

兩個(gè)線(xiàn)圈中央的空氣中不存在磁場(chǎng)，輸出電壓為0;當導電工件接近測頭，回路阻抗產(chǎn)生變化，輸出電壓不再為0。由于阻抗的變化，兩端線(xiàn)圈的交流電流(即電壓)發(fā)生變化，進(jìn)而從測頭發(fā)出的模擬量信號經(jīng)E70S放大后變成數字量信號。通過(guò)監視阻抗的變化，就能夠判定工件合格與否。工件有表面裂紋等缺陷時(shí)，E70S放大器的監視畫(huà)面上有變化(縱坐標為電壓，橫坐標為時(shí)間)，根據缺陷信號的有無(wú)，便可從生產(chǎn)線(xiàn)上將廢次品剔除。

(3)在線(xiàn)檢測(非破壞性檢查)實(shí)例

Marposs公司開(kāi)發(fā)出了用于大批量檢測汽車(chē)零部件(曲軸、凸輪軸、氣缸體、剎車(chē)盤(pán)等)的測頭。下面僅將有代表性的應用作以介紹。

曲軸銷(xiāo)、曲軸頸的檢測

曲軸銷(xiāo)處配置了4個(gè)專(zhuān)用測頭，曲軸頸處配置了5個(gè)專(zhuān)用測頭，能在很短時(shí)間內進(jìn)行檢測(如果僅是圓柱狀，在轉速為60r/min的條件下，僅轉2圈就可完成測量)?？蓹z測項目有：裂紋、鑄造空洞、磨削燒傷等表面損傷(軸銷(xiāo)、軸頸的端面、R、圓柱形狀)。所用測頭為：軸銷(xiāo)專(zhuān)用卡箍形測頭、頸部專(zhuān)用卡箍形測頭。

凸輪軸的檢測

在凸輪軸加工過(guò)程中，對凸輪輪廓的加工要求很苛刻，因此凸輪加工面的表面檢測非常重要。凸輪檢測用的ND檢測系統是在專(zhuān)用測頭的兩端設計有金剛石測墊，測頭能夠模仿凸輪輪廓運動(dòng)。在凸輪升程的全程內測量時(shí)，測頭以約2mm/s的速度進(jìn)行掃描測量，軸頸部測頭與工件的間隙為0.3mm，為非接觸型。這樣在凸輪測量狀態(tài)下，最多可在12個(gè)位置同時(shí)進(jìn)行測量。儀器可以檢測的缺陷種類(lèi)為：裂紋、鑄造空洞、磨削燒傷及劃痕等。掃描速度：約2mm/s，工件轉速：60r/min。Marposs公司在汽車(chē)零部件的檢測領(lǐng)域有著(zhù)豐富的經(jīng)驗，能夠向用戶(hù)提供最適合于被測工件特性的測頭、機械裝置、測量控制系統;用于生產(chǎn)現場(chǎng)的在線(xiàn)測量系統及對工件進(jìn)行全數檢測的系統。

非接觸測量機

 (1)M110光電柔性測量系統?

先進(jìn)機械加工已經(jīng)從少品種大批量生產(chǎn)轉變到多品種混合生產(chǎn)。以往生產(chǎn)線(xiàn)常用的測量系統以接觸式為主，在頻繁變更工件品種的情況下，要實(shí)現高效率已很困難。這對于產(chǎn)品質(zhì)量的保證已成為一大課題。?

在制造過(guò)程中的工序間檢測或加工完成后的最終檢測都是不能缺少的。M110 optoflex檢測系統能同時(shí)滿(mǎn)足在柔性生產(chǎn)線(xiàn)上的這兩種檢測。

接觸式測量的特點(diǎn)是能夠適應工件尺寸的變化，但是工件表面要清潔，現場(chǎng)環(huán)境要穩定，這樣在短時(shí)間內進(jìn)行高精度的測量才有可能。M110

optoflex檢測系統采用了光機電方式對工件進(jìn)行測量。其主要優(yōu)點(diǎn)：

①用紅外線(xiàn)/CCD相機與玻璃線(xiàn)紋尺組合時(shí)，可以對外徑為200mm、長(cháng)度為800mm的工件進(jìn)行高精度絕對尺寸測量。工件尺寸大小有變化時(shí)只需變更程序不必改換位置。

②由于是非接觸測量，對于軟質(zhì)材料的工件不會(huì )造成損傷，測量準確。

③能進(jìn)行1ms(1000Hz)高速采樣測量，其結果經(jīng)統計處理后給出，對于移動(dòng)中的物體或有振動(dòng)的物體都能進(jìn)行準確測量。

④操作簡(jiǎn)便，不易出錯。

⑤與激光測量相比，安全又方便，在徑向和長(cháng)度方向上都能進(jìn)行測量。

⑥激光是點(diǎn)光源，必須來(lái)回擺動(dòng)掃描測量，而CCD測量就不需要，其機構簡(jiǎn)單，易于根據具體情況進(jìn)行設計。

⑦即使工件形狀變更，也只需相應改變程序，不必改動(dòng)工作臺的位置。

 (2)系統的測量原理

系統的工作原理是使用高平行度的紅外線(xiàn)，將被測工件的邊緣影像投影到線(xiàn)列光電器件CCD上進(jìn)行測量。從暗的部位向亮的部位移動(dòng)或反方向移動(dòng)時(shí)，能進(jìn)行亞像素級分辨率的測量，由此來(lái)判定影像的形狀。

光源的發(fā)射部分是用LED發(fā)射紅外光，其波長(cháng)為760nm。發(fā)出的光經(jīng)透鏡聚光后，通過(guò)濾光鏡投影到CCD上。該影像成像于CCD傳感器上，經(jīng)讀取后變成電氣信號。當CCD上的暗部向亮部移動(dòng)時(shí)，其影像作為工件的輪廓被測量。由于煙霧、水汽、微粒等有反射光束，透鏡聚焦部的膜用來(lái)濾光。為防止外部光源的干擾，另外還設計有濾光器。因此CCD陣列中只有平行光。

該技術(shù)中的光電測頭堅固、緊湊、耐用(4萬(wàn)小時(shí))，幾乎不受溫度變化的影響(0.2μm/℃)。

 (3)柔性曲軸檢測系統?

M110 optoflex是開(kāi)發(fā)的自動(dòng)化測量裝置，其特點(diǎn)為：

①多用途：在制造過(guò)程中作為工序間工位檢查儀，終檢時(shí)作為分選機。

②柔性：采用光電傳感器，不同工件不用進(jìn)行位置變更，只需改變相應測量處理程序。

③可靠性：具有高剛度，能進(jìn)行高精度測量。

④工件上料裝置：由于處在測量區的切向位置，安全性好。

⑤可測多種項目：軸頸、軸銷(xiāo)的直徑(靜止或運動(dòng)狀態(tài))，法蘭盤(pán)直徑、錐度、圓度、長(cháng)度測量等。

⑥零位指示：將標準件裝在儀器上可以自動(dòng)確定儀器零位。

⑦人機對話(huà)：程序和測量結果采用Marposs工業(yè)計算機E9066運行，測量軟件采用Marposs Quick

SPC。E9066屏幕上顯示的工件測量部位都由測量程序自動(dòng)實(shí)現。

⑧統計分析：Marposs Quick SPC是在線(xiàn)測量數據分析用統計軟件，可進(jìn)行數據管理。

主要參數：外形尺寸：長(cháng)1530mm、寬2157mm、高2914mm;重約2300kg。

可測量工件：長(cháng)800mm，最大外徑200mm，最大移動(dòng)量40mm，重80kg。

(4)光電掃描快速測量裝置

M110

optoflex的自動(dòng)化是必要的，而在多品種測量情況下，可以采用光電快速掃描測量裝置。該儀器用來(lái)替代原來(lái)的臺式測量?jì)x。標準機型采用Opto3+專(zhuān)用程序，測量結果用Marposs工業(yè)計算機E9066保存。

系統可按工件的測量方法，用橫豎兩種方式打印。

測量項目：外徑、橢圓度、錐度、長(cháng)度、同心度、溝槽(尺寸、位置、大小)、振動(dòng)以及齒輪中徑(奇、偶數齒均可測量)。

儀器可手動(dòng)操作，傳感器測頭的位置也可手動(dòng)調整。光電快速掃描測量裝置最適于軟材質(zhì)易損工件的簡(jiǎn)便準確測量。由于省去了測量座的自動(dòng)上料機構和長(cháng)刻尺，儀器能經(jīng)濟地實(shí)現大批量測量。

Marposs公司的非接觸測量?jì)x既能在計量室環(huán)境內進(jìn)行測量，同時(shí)繼承了Marposs的傳統，也能在加工現場(chǎng)環(huán)境中使用，且對操作人員的技術(shù)水平無(wú)特殊要求。光電儀采用非接觸測量，對工件的材質(zhì)和形狀均沒(méi)有限制?？蓱糜冢涸诮K檢工序上實(shí)現柔性制造系統中的絕對值測量;各工序檢測儀器。由于是非接觸測量，能夠保持最終精加工表面的狀態(tài)。

公司已開(kāi)發(fā)出的以主動(dòng)測量系統、工位測量系統為主的手動(dòng)量具、量?jì)x和自動(dòng)檢驗機等產(chǎn)品，均能夠滿(mǎn)足市場(chǎng)的需求。最近采用非接觸測量方式，大力開(kāi)發(fā)了在尺寸、形狀精度測量和表面缺陷檢查方面的應用。

采用新技術(shù)、將現場(chǎng)中仍然需要熟練技巧的測量工作實(shí)現自動(dòng)化一直是Marposs公司努力的方向。