理工論文淺談數字化檢測系統在生產線上的應用

　　數字化就是將許多復雜多變的信息轉變為可以度量的數字、數據，再以這些數字、數據建立起適當的數字化模型，把它們轉變為一系列二進制代碼，引入計算機內部，進行統一處理，這就是數字化的基本過程，當今時代是信息化時代，而信息的數字化也越來越為研究人員所重視。以下是小編今天為大家整理的理工論文，淺談數字化檢測系統在生產線上的應用。

 

　　隨著數字化檢測技術、計算機網絡技術及量具量儀的發展，科學有效地將三者結合起來已成為現代制造發展的必然趨勢和迫切要求。本文以鈦合金零件加工生產線在線檢測為例，從如何將數字化量具量儀在生產線上進行集成、對接，如何實現每個工位數據的自動采集，如何實現現場測量數據數據化管理，如何使檢測過程控制等幾個方面，闡述數字化檢測技術在零件加工生產線上的實施方案。

 

　　需求背景

 

　　目前，很多公司計量檢驗工作還主要是采用傳統手工測量的方法完成，測量結果由檢驗人員手動記錄測量數據。該測量、檢驗流程具有以下缺點：

 

　　(1)各種計量器具分散放置在不同部門，無法對現場量具量儀、人員的工作效率進行管理。

 

　　(2)受測量人員的經驗和技術水平限制，難以保證測量過程的一致性、穩定性和可靠性。

 

　　(3)測量數據寫入現場紙質文

 

　　件，各個質量檢測控制點的檢測信息分散，不能實時匯總，必然造成數據查詢不方便。

 

　　(4) 零件產品測量的結果無法快速、準確地傳遞到加工和設計部門進行分析和改進，測量檢驗信息不能及時進行流通、交互，安全性差。數字化檢測系統技術策略

 

　　(1)在我公司現有的數字化管理系統平臺的基礎上，將現有的數控機床加工中心(主要以斯達拉格、海天品牌為主)、激光跟蹤儀(主要以萊卡品牌為主)、三坐標測量機(主要以�？怂箍灯放茷橹�)，以及其他量具量儀(主要以馬爾和英士品牌為主)構成一個基于網絡化的數字化檢測系統。

 

　　(2)對于生產現場使用的數顯卡尺、數顯千分尺、數顯千分表、數顯內徑規及氣動量儀等，通過智能測量工作站，指導檢驗人員按設定的檢驗工藝操作。數據實時自動記錄，能顯著減少測量人員數據記錄中的錯誤。

 

　　(3)對測量的數據文件進行轉換，按統一的數據結構變換，通過網絡與質量管理系統存于服務器的數據庫中。

 

　　(4) 工程技術人員和管理人員可通過服務器或終端實時監控生產過程中的加工異常波動，通過工藝能力指數Cp,Cpk，運行圖、預控圖等實時曲線圖定量分析，實現產品質量預警控制。

 

　　數字化檢測系統信息化的框架結構

 

　　數字化檢測系統是以數字化量具量儀為基礎，集產品檢測工藝、檢測過程、質量控制一體化的數字化解決方案，打通檢測數據的“數據孤島”，實現真正的檢測信息集成與共享。具體實現過程如圖1 所示，結合檢測工藝流程編輯管理、自動測量技術及網絡技術，進行數字化檢測與質量管理系統開發集成。系統主要內容包括：

 

　　(1)測量檢驗編輯平臺。工程技術人員根據已有知識與經驗，自動從CAD 文件提取幾何要素信息，自動導入工件的幾何尺寸、公差、基準、測量規范等信息，通過工藝人員編輯，確定測量工藝基準，選擇合理的計量器具，設置測量工作站的配置，設定報表格式，最后生成測量包括工件檢驗圖紙的工藝文件，作為檢驗工作站的指導文件存入數據庫。

 

　　(2)面向生產線的計量儀器、檢測設備等。通過RS232 串口、USB或其他通信協議，對各種數字通用智能量儀進行終端數據采集。對帶有微處理器的各種計量儀器、檢測設備與儀器，例如數控機床、三坐標測量機及粗糙度測量儀等，利用其網絡接口，按統一的數據結構，對測量的數據文件進行轉換，通過局域網將檢測數據上傳至服務器數據庫中進一步分析和管理，并監控生產線檢測狀況。

 

　　(3)通過系統中的SPC 軟件模塊，建立工序能力評價模型，構造實時SPC 系統，對制造過程中的關鍵工藝進行質量控制，判斷制造工序是否處于穩定狀態，并生成對應SPC的各種控制圖和數據報表。

 

　　(4)對于各部門的查詢，考慮到數據庫中所存儲信息是公司內部共享的數據，因此需要對用戶進行管理，依照不同權限，通過公司局域網，相關的技術人員和管理人員利用其終端的查詢瀏覽器可以隨時查閱檢測數據，包括實時檢測數據和歷史數據等。

 

　　(5)質量溯源。對于小批量、多品種的產品，關鍵零部件，實現質量跟蹤溯源，可以根據零件編號、生產日期、檢驗人員等對檢驗記錄進行動態查詢。

 

　　構建生產線上數字化檢測系統

 

　　數字化檢測系統包括軟件和硬件兩部分，其中軟件構架主要由兩部分組成，即客戶端應用程序和數據庫服務器程序。將測量軟件安裝在各個測量終端作為客戶端，工藝員可以通過客戶端進行測量工藝編輯;檢測工人則可以通過客戶端得到被測零件的測量檢驗信息，并以此為作業指導，對被測零件進行測量檢驗并保存獲得的測量數據;系統自動對測量數據進行SPC 分析，產生報表。系統的硬件部分主要是數據采集與傳輸模塊。將數字化量儀進行再組織，形成面向大批量產品的分布式測量單元。

 

　　對于測量結果的采集與傳輸，一種是串口數據采集RS232，將多個帶有RS232 接口的數字化量儀(如數顯卡尺、數顯深度尺等)，通過多串口卡或者通過RS232-USB 轉接器形成多個虛擬串口，同客戶端進行數據交互;另一種是基GPIB( 通用接口總線) 接口的局域網數據采集，適于這種采集方式的數字化量儀，本身一般都帶內置有微處理器(如粗糙度儀、測高儀器、三坐標測量機等)，使得儀器具有數字計算、控制和數字通信能力，按IEEE488 通信協議，實現儀器與客戶端的數據傳輸與交換�，F以某接頭零件加工生產線為例，它包含4 個工位。

 

　　根據接頭零件的工序檢測要求，在4 個工位上分別配置通用量具量儀，主要包括：數顯卡尺、數顯深度尺、數顯高度尺、數顯內、外徑千分尺、粗糙度儀等，本條線的量具量儀均選用馬爾和英士兩個品牌，因這兩個品牌的量具量儀在數據傳輸過程中數據接收比較穩定。檢測工位有自己的數據采集、分析和顯示系統，方便檢驗員自行監控。第4 個檢測工位為接頭零件加工生產線最后一個檢測工位，我們把它作為本條線的綜合檢測站，該站對工件所有適合現場測量的被測要素實施測量。

 

　　另外，在生產線還配一名巡檢員，主要負責監控終端。正常情況下，所有測量尺寸位于控制圖中公差范圍之內的位置，如果出現偏離，有明顯異常走勢或尺寸落入預警區時，巡檢員及時報警，工程技術人員現場分析處理，及時解決產品在加工過程中的問題，實現了過程控制的質量管理模式，降低了產品報廢率，提高了產品加工的質量。

 

　　結束語

 

　　基于網絡化的數字化檢測系統，是一種適應加工生產全過程的, 包括產品生產過程測量檢驗、最終驗收檢驗和零件質量控制的完整解決方案，其具有如下優點：

 

　　(1)對生產線上的量具量儀，如數顯卡尺、數顯千分尺、三坐標測量機及激光跟蹤儀等測量設備進行監控。

 

　　(2)在生產線上建立統一的測量原始數據的網絡數據庫，按公司的數字化制造系統中零件的產品型號、零組件號、批次號、零件編號及生產序號等項目對產品數據進行有效管理。

 

　　(3)跨部門進行檢測數據管理和使用，實時監控，從以前被動成品檢驗，變成制造過程的監控、預警，減少零件報廢率。

 

　　(4)結合公司的CPS 信息化制造系統，真正實現了設計、制造、檢測數字一體化系統，縮短溯源連，提高了公司生產效率和經濟效益。

 

　　本文論述了數字化檢測系統在零件加工生產線上的具體應用，闡述了數字化檢測流程的一些關鍵技術，系統采用數字化量具量儀和計算機網絡技術相結合的方式，對產品零件在加工過程中幾何尺寸進行100%監控，測量結果可以得到及時、有效的分析與處理。該系統不僅在本公司得到了成功應用，同時也受到了系統內相關單位的極大關注。筆者相信，不久的將來，數字化檢測技術會以互聯網的方式遍布整個相關行業，如，航空、航天等。