赵楠
（中车株洲电力机车有限公司，湖南 株洲，412001）
摘要：结合智能制造发展需求，本文以某环类零部件加工生产线为研究对象，为了提升产品质量和过程质量控制可靠性，探索自动检测技术在智能制造过程中的应用并开展研究。
关键词：智能制造；数字化；质量；自动检测技术
Abstract: In order to improve the product quality and process quality control reliability, this paper Combining the development needs of intelligent manufacturing and takes a certain ring parts processing production line as the research object, which explores the application of automatic detection technology in the intelligent manufacturing process.
Keywords: Intelligent Manufacturing; Quality; Automatic Detection Technology
0引言
在当今世界的飞速发展下，越来越多的科学技术手段和前瞻性理念被提出，而以智能制造为关键技术的新工业革命首当其冲。在这波向新时代进步的浪潮下，为了提升制造企业创新综合能力，我国提出了“中国制造2025”计划。随着这一计划的提出，涌现出来了一系列数字化工厂、智能制造生产线，推动着我国生产制造行业进入了一个新的发展阶段，极大解放了人力，提高了生产效率，然而随着智能制造的发展，对制造过程中的质量管控也提出了更高的要求，因此可靠的自动检测技术成为了智能制造过程中的强有力保障。
1自动检测技术简介
检验和检测是制造过程中最基本的活动之一，通过检测和检验活动提供产品及其制造过程的质量信息，保证产品质量形成过程的稳定性和可靠性。传统的检测方式主要倚靠人工操作，而人工获取的信息经常包含人为误差的影响，使得生产的产品及产品质量缺乏一定的可靠性与稳定性。
自动检测技术基于计算机控制，通过采集数据、分析比对、输出检测结果，从而实现对产品质量的过程前预防、过程监控以及过程后把关。自动检测系统一般通过传感器等各类检测介质将被检测对象转化为可识别的信息，将收集的信息在处理输出检测结果，此过程基本不受人为的随机干扰，仅需提前设置好相应的参数或者程序，即可精准的完成检测工作。近年来，随着科学技术的不断进步，自动检测技术应用在越来越多的高新领域，而一套可靠的自动检测技术应用方案更是成为了搭建一条智能制造生产线不可或缺的一部分。
2自动检测技术应用
面临着新时代机遇以及繁重的生产需求，我公司根据某环类零件生产大批量、标准化的特点，提出了搭建数字化生产线的规划方案。对于该零件的高精度、高可靠性的技术要求，其不仅具备了率先开展智能制造先进检测技术和质量控制的必要性和可行性，还具备了先进可靠的自动检测技术的研究意义。因此，本文基于现有产品工艺流程及管控节点分析提出了如下在线自动检测方案。
图1 在线自动检测方案
2.1扫码自动检测
为了匹配自动化生产线生产制造特点，务必给产品新增唯一标识，用于识别产品状态、记录产品信息，以实现产品在生产制造过程中的全过程检测及监控。本生产线应用了二维码信息检测技术，用于实现制造过程中的产品监测及质量追溯，通过扫描产品的二维码标识，获取产品信息，确认与当日生产计划信息一致后，再送入相应设备进行相关工位作业。
2.2装夹自动检测
在自动化生产线中，机加工设备往往具备着自动装夹的功能，通过预设可靠的装夹力，在识别到零部件进入设备中时，驱动卡爪夹紧，在识别到夹紧力达到预设值时，确认装夹可靠，才执行加工动作。然而，装夹作为零部件加工中的初始基准工步，其重要性不言而喻，因此需要通过有效的手段来保证装夹基准的可靠性。
在传统的机加工工艺中，通常在装夹零部件后，使用百分表来检验装夹后零部件的圆跳动、端跳动来确认其装夹基准是否可靠。而在自动化生产线中，由于要保证其自动化运转，尽量降低人为介入频率，传统的百分表检测方法显然不可行，因此考虑用数字化检测探头来代替百分表功能，通过装载探头，编译打点程序，通过读取检测点当前坐标值，在利用相应的程序语句对装夹基准的可靠性作出准确判断。
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图2 零件装夹状态及跳动检测
2.3加工过程检测
在自动化生产线中，出于生产安全性等因素考虑，无法人为对设备内零部件加工状态进行有效观测，因此需要依托于先进的检测技术手段对其加工过程进行监测。在零部件加工过程中，需要监测的主要是刀具状态和产品质量，基于上述需求，我们分别引入了刀具在线质量监控软件和数字化检测探头，其中刀具在线质量监控软件通过驱动总线、数字化扭力匹配单元等集成系统，利用扭矩传感器、力传感器等实时采集机床主轴受力数据，通过合理的参数设置对零部件加工过程中产生的断刀、缺刀等情况进行预警，同时可根据切削载荷的变化自适应调整切削速度，起到提高效率、保证产品质量的作用。
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图3 刀具在线质量监控曲线
数字化检测探头作为自动化生产线中的一个有效检测技术手段，已经得到了广泛应用。本生产线利用数字化检测探头分别实现了工件尺寸在线检测以及精密尺寸自动补偿加工的功能，其中工件尺寸在线检测原理同上文的装夹基准打点检测，通过读取检测点当前坐标值评判工件尺寸是否超差，而精密尺寸自动补偿加工不仅实现了尺寸检测，同时基于数字化检测探头和机床的信息交互，有效的保证了精密尺寸的加工。
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图4 数字化检测“T型”探头及自动补偿加工程序
2.4产品质量检测
为了防止不合格品流出，提高产线产品质量检测能力，特采用了三坐标在线质量检测系统，主要用来实现自动检测零部件所有几何尺寸、圆弧轮廓以及形位公差等，此套系统主要是基于三坐标测量设备和CCD图像识别实现零部件的质量检测工作，由CCD对工件进行拍照，并与基准图像进行对比，获取工件特征的实际位置，然后由测量软件PC-DMIS根据CCD获取的特征位置找正零点进行测量并生成相应的检测报告。
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图5 三坐标测量系统
2.5质量数据检测分析
对于自动化生产线来说，需要具备根据质量趋势动态调整的能力，而质量趋势的预测需要质量数据和计算模型的支撑。基于上述考虑，本产线提取零件在线质量检测中的关键尺寸作为数据基础，依托于成熟的SPC控制分析理论模型，对质量数据进行分析处理，进而根据其质量趋势对生产线作出柔性调整以保证产品质量。
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图6 SPC管控分析图
3结论
本文围绕着自动化检测技术方案的应用进行了研究和阐述，以某环类零件智能制造生产线为应用研究对象，将在线自动检测技术根据生产线特点灵活地应用在各个检测节点，基本实现了产品在生产制造过程中的在线质量监控及自动检测，大大提升了生产制造过程的可靠性。
参考文献：
[1]刘庆.测量技术在机械制造生产线中的应用.勘察与测绘.2017.
[2]韦余雷.数字化检测系统在生产线上的应用.未来测量.2015.
[3]吴涛.基于齿轮的质量自动检测系统控制技术研究.制造业自动化.2010.