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检测仪器量具发展趋势探讨
来源: | 作者:泰美嘉 | 发布时间: 2020-09-02 | 1161 次浏览 | 分享到:

    近年国内外不少知名量具量仪厂商为满足生产企业对产品制造全过程质量监控的要求,正力图向用户提供成套检测方案。通过互联网/物联网,将制造装备、技术和包括测量所获取的制造过程中的所有数据加以整合,创建成一个物理量数字信息闭环,实现制造全过程的数据驱动策略,正成为制造业的一个发展趋势。国际知名精密测量仪器制造商海克斯康,正致力于为工业制造从设计工程、生产加工到计量各阶段,提供全流程质量控制解决方案,借助于5G通讯及工业物联网,可更便捷地获取、传输和利用各类传感器测量数据等信息,实现产品在全制造周期中数据的实时连接,从而创建一个以大数据平台为基础的智能的制造生态系统,助力客户确立并实施数据驱动策略,精准提高产品质量和生产效率。

在本届展会上,海克斯康介绍了车间智能加工检测自动化方案,可集成车间型坐标测量机、在机测头和对刀仪、机器人、加工中心,以及CAMSPC等多种软件技术,实现将测量室搬到车间现场的设想,满足多产品快速转换生产节拍的要求。日本三丰介绍了其测量数据网络系统Measurlink,即:互联网传输测量数据,可对产品的品质进行管理和分析,并使产品质量实现数据图像可视化。该系统主要优点有:①加工过程数据通过网络的实时采集和过程控制的统计分析,预测/预防生产过程中故障的发生;②依靠不断积累的数据和瞬间进入测量结果数据库的能力,借助统计分析/评估,对加工状态进行快速辨认识别;③开发数据采集/分析软件模块,使之实现实时测量,实时显示加工过程的统计数据及图表。 
    国内企业在该领域也做了不少尝试与开拓,如:桂林广陆数字测控开发出了实时数据采集、传输和处理系统。该系统将广陆各类数字量具的测量数据,通过专用数据采集器或miniUSB接口和PLC可编程控制器,连接传输至PC机终端进行存储显示及分析处理,借助人机界面、机械手/机器人,或其他设备的对接,完成指定的生产加工自动化、智能化应用。据报道,西安交大开发多年的测量物联网系统也已在一些生产厂家及国家专项中得到了实际应用。

除此之外,哈量旗下哈量凯狮(KELTCH)数控刀调仪系列产品,以及包括齿轮量仪、轮廓仪等在内的展品,都给人们留下深刻印象。

三、非接触式光电扫描测量、激光扫描测量及光学影像测量技术尽领风骚

为了既满足批量复杂形状零件精度质量检测的需求,同时还满足快速生产节奏的要求,近年在线测量技术和产品有了不少新发展:光电扫描测量技术、激光扫描测量技术以及光学影像测量技术等非接触式精密测量技术,被更为广泛地用于精密复杂型面批量零件的现场检测中;与机器人/机械手相结合,构建先进高效的、自动化、智能化的在线/现场检测—评估/分选—闭环反馈—预报测量系统,成为当下精密量具量仪技术发展的一个重要方向。

1. 非接触式激光扫描技术在批量齿轮精度在线测量中的应用

在本届展会上,格里森首次推出滚动扫描复合式齿轮测量系统——GRSL齿轮测量中心,该系统是带有激光扫描测量的齿轮双面啮合测量系统,即在单一测量设备上,采用了先进的非接触式激光扫描测量系统,可以实现齿轮单项误差测量的同时,还能按照双面啮合滚动测量原理对齿轮进行双啮径向综合运动误差的测量(下图),可用于批量齿轮的在线测量。在齿轮回转的同一个测量循环中,可同时完成并检测出齿轮的齿形、周节(齿距)和齿轮径向综合误差,速度快,效率高。其齿轮径向综合误差、齿形误差和齿距误差的分析软件具有通用性。GRSL齿轮测量系统可与格里森诸多型号齿轮加工机床相连,实现齿轮机床加工参数的闭环修正。


除此之外,哈量旗下哈量凯狮(KELTCH)数控刀调仪系列产品,以及包括齿轮量仪、轮廓仪等在内的展品,都给人们留下深刻印象。

三、非接触式光电扫描测量、激光扫描测量及光学影像测量技术尽领风骚

为了既满足批量复杂形状零件精度质量检测的需求,同时还满足快速生产节奏的要求,近年在线测量技术和产品有了不少新发展:光电扫描测量技术、激光扫描测量技术以及光学影像测量技术等非接触式精密测量技术,被更为广泛地用于精密复杂型面批量零件的现场检测中;与机器人/机械手相结合,构建先进高效的、自动化、智能化的在线/现场检测—评估/分选—闭环反馈—预报测量系统,成为当下精密量具量仪技术发展的一个重要方向。

1. 非接触式激光扫描技术在批量齿轮精度在线测量中的应用

在本届展会上,格里森首次推出滚动扫描复合式齿轮测量系统——GRSL齿轮测量中心,该系统是带有激光扫描测量的齿轮双面啮合测量系统,即在单一测量设备上,采用了先进的非接触式激光扫描测量系统,可以实现齿轮单项误差测量的同时,还能按照双面啮合滚动测量原理对齿轮进行双啮径向综合运动误差的测量(下图),可用于批量齿轮的在线测量。在齿轮回转的同一个测量循环中,可同时完成并检测出齿轮的齿形、周节(齿距)和齿轮径向综合误差,速度快,效率高。其齿轮径向综合误差、齿形误差和齿距误差的分析软件具有通用性。GRSL齿轮测量系统可与格里森诸多型号齿轮加工机床相连,实现齿轮机床加工参数的闭环修正。


海克斯康也在本届展会上首次展出新开发的非接触式激光扫描齿轮测量系统方案,集成了机械手上下料,可实现齿轮测量自动化。该系统设置有5KEYENCE激光扫描测头,在被测齿轮快速回转过程中,可同时检测出被测齿轮的齿形、齿距和齿向误差。据称测量误差为7µm。现场的演示吸引了不少参观者的关注。

长期以来,批量轴类零件的快速、精密测量技术的应用和发展,一直受到制造业的关注,尤其受到汽车关键零部件制造厂商、航空制造业,以致石油管加工业的重视。随着近年光电激光测量技术以及相关元器件的发展,机器人技术集成、数据网络传输与SPC统计分析技术得以提升和推广应用,大大助力了机械制造业测量技术向数字化、精密化和自动化方向的加速推进。

丹青公司展出了Sylvac-Scan光学轴类测量仪,工件由电机驱动移动穿过光源,仪器可集成投影仪,用于实时查看测量位置。该仪器分辨率为0.1µm;重复性:直径上为0.5µm,长度上为2µm;最大误差:直径上为1+D/100 µm,长度上为4+L/100µm。仪器头座可旋转,用于静态/动态测量。意大利马波斯的展品集成了多关节机器人,可实现轴类工件的无人自动化测量。秦川思源的轴类测量仪也由传统接触式测头测量升级为非接触式的光学扫描测量,在该测量领域占到了一席之地。

3. 多轴旋转超速白光涡轮叶片测量机和机器人携持光电叶片测量系统

德国WENZEL展出的CORE-D型仪器是一台5轴光学坐标测量机系统,具有较高的扫描测量速度,主要适用于中小型涡轮叶片精度测量。对凡是经过抛光、具有可见光反射表面的零件而言,这是一台理想的测量设备。仪器采用了独特的“双眼”传感器设计,确保仪器具有良好的被测表面测量可到达性即趋近性能力,并能在测量光线轴线与被测表面的法线间夹角成85°角时,也都可以获得可靠的测量结果。本届展会WENZEL展出了为车间环境而设计的新一代型号产品。在测量时,专门设计的“门帘”将会自动关闭,将仪器的关键测量部位封闭起来,与外界隔绝,以保证不因外界如车间的光线(如杂光)、温度(如热源)和清洁度等周边环境对仪器测量精度造成影响。此外,海克斯康和雷尼绍也展示了专门用于叶片检测的新型仪器。


4.非接触式测量技术在其它批量产品质量在线检测上的应用

美国Autonetics公司虽未参展,但据了解,其产品在特定工业计量和自动化领域中具有突出特点和优势。其石油管螺纹激光在线测量技术和测量系统采用由机器人所持激光扫描测量装置,对石油管螺纹实施径向激光线扫描并沿其轴向移动连续扫描至终端,从而完成在管(锥)螺纹的一个轴截面轮廓上、近万个扫描点的测量;随后机器人围绕石油管的圆周,变换测量位置进行管螺纹第二个或更多个选定轴截面的轮廓测量,完成设定的测量程序后就可得到符合API规定或客户预设的各项石油管锥螺纹精度指标的测量数据,从而判定被测石油管螺纹的精度质量或加工缺陷;借助SPC,仪器可以评估并预报生产线上石油管螺纹的加工质量,给出反馈信息或预警。

由德国BLUM公司开发的数控刀片光学影像测量分选机,带有真空吸头的并联机器人,可以快速抓取并传送未检或已检数控刀片至指定工位进行检测或分选归类。数控刀片的图像识别技术和高精度光学影像测量技术,集成高速运行的并联机器人真空抓取机构,实现了大批量轻小复杂零件类产品的自动化精密测量和质量评估分选,给国内众多数控刀具制造厂商在提升数控刀片精度检测和质量控制方面,提供了值得借鉴的信息。就并联测量机而言,丹青展出的并联(绝对)坐标测量机令人耳目一新。