机电产品质量控制论文.doc

检测技术的发展现状及对机械产品质量的影响摘要检测技术是将自动化、电子、计算机、控制工程、信息处理、机械等多种学科、多种技术融合为一体并综合运用的符合技术，广泛应用于交通、电力、冶金、化工、建材等各领域自动化装备及生产自动化过程。检测技术与自动化装置的研究与应用，不仅具有重要的理论意义，符合当前及今后相当长时期内我国科技发展的战略，而且紧密结合国民经济的实际情况，对促进企业技术进步、传统工业技术改造和铁路技术装备的现代化有着重要的意义。关键词：检测技术；简介；现状；发展趋势；影响ABCTRACTTesting technique is automatic, electronics, computer, control engineering, information processing, machinery and so on many kinds of discipline, various technical blended with technology and comprehensive application, widely used in traffic, electric power, metallurgy, chemical industry, building materials etc automation equipment and production automation process. Detection technology and automation devices research and application, not only has important theoretical significance, accord with current and future a quite long period of Chinese sci-tech development strategy, and closely combining the actual situation of national economy, promote enterprise technology advancement, traditional industrial technical reform and railway technology and equipment modernization has important significance. Key words：Misuse detection；brief introduction；current situation；development tendency；influence1 检测技术本学科研究以自动化、电子、计算机、控制工程、信息处理为研究对象，以现代控制理论、传感技术与应用、计算机控制等为技术基础，以检测技术、测控系统设计、人工智能、工业计算机集散控制系统等技术为专业基础，同时与自动化、计算机、控制工程、电子与信息、机械等学科相互渗透，主要从事以检测技术与自动化装置研究领域为主体的、与控制、信息科学、机械等领域相关的理论与技术方面的研究。研究本学科及相关科学领域基础理论的分析、建模与仿真、应用技术及系统设计和自动化新技术、新产品研究开发等。掌握本科学领域坚实的理论基础和系统的专门知识是检测技术与自动化装置学科及其工程应用的重要基础和核心内容之一。随着国民经济各行业及科学技术的迅速发展，以及本学科专业理论和技术水平的提高，检测技术与自动化装置学科的研究内容越来越丰富，应用范围也越来越广阔。检测技术与自动化装置的应用基础是扎实的理论基础以及科研和工程实践过程中不断积累的新技术使用技能和知识；随着自动化系统规模和新技术应用范围的不断扩大，加上学科基础理论和光、机、电结合新技术的迅速发展，越来越促进了检测技术与自动化装置学科的迅速发展。本学科是一门以应用为主、理论和实践紧密结合的综合性学科，它的应用已经编及工业、交通、航空航天、电力、冶金及国防等各个领域。图1.系统组成框图2 检测技术的发展现状在机械制造业中，通过对机床的许多静态、动态参数如工件的加工精度、切削速度、床身振动等进行在线检测，从而控制加工质量。在化工、电力等行业中，如果不随时对生产工艺过程中的温度、压力、流量等参数进行自动检测，生产过程就无法控制甚至产生危险。在交通领域，一辆现代汽车的传感器就有十几种之多，分别用以检测车速、方位、负载、振动、油压、油量、温度、燃烧过程等。在国防科研领域，例子更举不胜举，很多尖端的检测技术就是因国防工业需要而发展起来的，例如，研究飞机的强度时，需在机身、机翼贴上上百个应变片并进行动态测量；在导弹。卫星的研制中，必须对每一个部件进行强度和动态特性的检测、运行姿势的测量等。近年来，随着家电市场的兴起，自动检测技术也进入人们的日常生活中，例如，自动检测并调节房间温度、湿度的空调机；自动检测衣服污度和重量，利用模糊技术的智能洗衣机等。电力、石油、化工、机械等行业的一些大型设备通常在高温、高压和大功率状态下运行，保证这些设备安全运行在国民经济中有着重要意义。为此，为此经常设置故障监测系统以对温度、压力、流量、转速、振动和噪声等多种参数进行长期动态监测，以便及时发现异状，加强故障防御，达到早期诊断的目的。这样做可以避免突发事件，保证人员和机器的安全，提高经济利益。即使设备发生故障，也可以从检测的数据中找出故障原因，缩短检修周期，提高检修质量。3 检测技术的发展趋势随着半导体和计算机技术的发展，新型或具有特殊功能的传感器出现，检测装置也向小型化、固体化及智能化发展，应用领域更加宽广。3.1.不断提高监测系统的测量精度、量程范围、提高可靠性科学技术的发展要求测量系统有更高的精度。近年来，人们研制出许多高精度的检测仪器以满足各种需求。例如，用直线光栅测量直线位移时，测量范围可达二三十米，而分辨率可达到微米级；人们已经研制出测量低至几个帕的微压力和高达几千兆帕高压的；力传感器；开发了能够测出极微弱磁场的磁敏传感器等。从20世纪60年代开始，人们对传感器的可靠性和故障率的数学模型进行了大量的研究，使得监测系统的可靠性和使用寿命大幅度提高。3.2.应用新技术和新的物理效应，扩大检测领域检测原理大多以各种物理效应为基础，近代物理学的进展如纳米技术、激光、红外、超声波、微波、光纤、放射性同位素等新成就为检测技术的发展提供了更多的依据。如图像识别、激光测距、红外测温、C型超声波无损探伤。放射性测厚。中子探测爆炸物等非接触测量得到迅速发展。20世纪70年代以前，检测技术主要用于工业部门，如今，检测领域正扩大到整个社会需要的各个方面，不仅包括工程、海洋开发、航空航天等尖端科技和新兴工业领域，而且已涉及生物、医疗、环境污染监测、危险品和毒品的侦查、安全检测等方面，并且已经开始渗入到人们的日常生活设施之中。3.3.发展集成化、功能化的传感器随着半导体集成电路技术的发展，硅和砷化镓电子元件的高度集成化大量向传感器领域渗透。人们将传感技术与信号处理电路制作在同一块硅片上，从而研制体积更小、性能更好、功能更强的传感器。例如，高精度的PN结测温集成电路；又如，将排成阵列的上千万个光敏元件及扫描放大电路制作在一块芯片上，制成彩色CCD数码照相机、摄像机以及可摄像的手机等。今后还将在光、磁、温度、压力等领域开发出新型的集成度很高的传感器。3.4.采用计算机技术，使检测技术智能化自20世纪70年代微处理器问世以来，人们迅速将计算机技术应用到测量技术领域中来，使检测仪器智能化，从而扩展了功能，提高了精度和可靠性，目前研制的测量系统大多带有微处理器。3.5.发展网络化传感器及检测系统随着微电子技术的发展，现在已经可以将十分复杂的信号处理和控制电路集成到单块的芯片中去。传感器的输出不再是模拟量，而是符合某种协议格式（如可即插即用）的数字信号。从而可以通过企业内部网络，也可以通过网络实现多个系统之间的数据交换和共享，从而构成网络化的检测系统。还可以远在千里之外，随时随地浏览现场工况，实现远程调试、远程故障诊断。远程数据采集和实时操作。3.6.软测量技术科技的进步和生产规模的扩大以及工艺的日渐复杂，给自动检测和控制提出了更高的要求，人们迫切需要找到一种新的技术来满足生产过程的检测和优化控制的需要。软测量技术(Soft SensingTechniques)被认为是目前最具吸引力和卓有成效的新方法。其主要包括三部分内容：第一，根据某种最优化原则研究建立软测量数学模型的方法，这是软测量技术的核心。主要方法有机理建模方法和辨识建模方法。辨识建模方法包括动态模型的间接辨识，静态模型的回归分析法辨识，采用模糊逻辑和神经网络以及二者结合的非线性建模。第二，模型实时运算的工程化实施技术，这是软测量技术的关键。包括现场数据的采集和处理，软测量模型结构的选择，模型参数的估计等。第三，模型自校正技术，这是提高软测量准确度的有效方法，包括在线自校正和模型的离线更新技术等。软测量技术为生产的优化控制提供了新的有用信息，今后将在实践中取得更大的成果。3.7.模糊传感器模糊逻辑控制（Fuzzy Logic Control,FLC）作为一种新颖的高级控制方式，成为智能控制的一个重要分支。模糊控制技术的理论基础是模糊数学和模糊逻辑理论。模糊理论是建立在人类思维的基础上，能很好的表达事物的模糊性质。传统的传感器虽然有高精度、无冗余的优点，但也存在提供的信息简单，难于描述涉及人类感觉信息和某些高层逻辑信息的问题。模糊传感器可以说在经典传感器数值测量的基础上具有经过模糊推理和知识集成、以自然语言符号的描述形式输出的传感器，能够对模糊事物进行识别和判断，可以应用在传统传感器无法处理的场合。3.8.研究开发仿生传感器自然界中的许多生物有着超乎寻常的能力，如，狗的嗅觉是人类的一百多倍，鸟的视觉是人的50到60倍，蝙蝠、海豚的听觉相当灵敏。所有这些动物的感官的、性能，是今后研究仿生传感器（如视觉传感器、听觉传感器、嗅觉传感器等）的努力方向。4 机械制造业中产品质量与检测技术的展望 质量认证与量值溯源随着市场经济的发展，特别是加入WTO即在，我国机械产品要在国际市场上立足，仅靠劳动力价格低廉是不行的，只有建立在高科技、高质量的基础上才能在国际市场上占有一席之地。近年来科学技术的飞跃发展，新元件、新材料、新工艺不断涌现，使机械产品的结构和工艺方法都取得了质的飞跃。过去生产，为增加产量就要增加设备，增加劳动力；要降低成本，就要扩大投入批量，依靠各种工装分解工序，建立生产流水线，加快生产节奏；现在依靠产品原理的变化，工艺的改革，而大大降低产品成本。例如以塑代钢，无屑加工代替有屑加工，以及依靠各种新技术，例如激光技术、数字技术、计算机技术、纳米技术、超导技术、磁悬浮技术等大大提高产品性能和质量。过去依靠工装和机械化方式的自动化生产，虽然也能实现大规模生产。而市场对产品的需求是多样的，巨额的工装费用和劳动工作量影响了产品更新的速度。计算机技术改变了机床工业的面貌，许多自动化机床都采用了软件控制，更换不同的软件就可适应不同要求的零件加工，大大节省更换工装所需费用和时间。有了先进的加工设备，可以生产出高质量的零件和产品，但这一切并不是永恒的。这些设备经过一段时间的使用，它的某些零件或部件由于磨损、老化、变形等原因使其生产质量逐渐下降，以致达不到合格要求。产品质量检测及其管理是保证产品质量的重要一环。产品质量检测的目的不仅仅是要把住产品质量关，杜绝不合格产品流入装配线或市场；其更重要的目的就是要预防不合格的零件和产品的产生。要搞好产品质量企业必需建立自己的质量保证体系，并要取得ISO9000系列的质量认证资格，其量值传递是由国际上认可的实验室出具的校准证书，其产品质量就会得到国际上的认可。在质量体系认证过程中要防止走过场及形式主义现象。特别应杜绝质量认证体系的评审机构及其评审人员中的违规及违纪现象。 绝对测量与比较测量过去由于技术所限绝对测量精度较低，而比较测量可以获得较高精度，因此量块作为长度比较测量的基准器得到大量发展，企业中使用着大量各种等级的量块，为此还要为这些量块进行量值传递。随着激光技术的发展，双频激光干涉仪的大量使用，量值传递工作可用最短的途径由双频激光干涉仪溯源于长度基准。同时随着光栅、容栅、磁栅、球栅及同步感应器等技术的应用，它们通过双频激光干涉仪的校准，可以获得更高的精度。通过坐标测量机使绝对测量得以广泛应用。今后发展的趋势是比较测量使用频率将逐步减少，量块使用量也将呈下降趋势。由于现在绝对测量可以达到过去只有比较测量才能达到的精度，因而从长度基准传递到被测工件的尺寸传递链将大大缩短。采用绝对测量的成本将会低于比较测量的成本，从长远看将会影响长度的量值传递系统。 虚拟仪器计算机与微电子技术的高速发展，使得仪器仪表业发生革命性的变革，传统的测量仪器都要有独立的机箱，在面板上有操作按键和旋钮，有信号输入与输出端口，有显示测量结果的指示计或数码窗口等。每种仪器都有各自的专用功能，相互不能通用。虚拟仪器的出现，使操作者面对的不再是专用的机箱，而是一台通用计算机。由传感器或变送器送来的信息经过专门的接口卡进入计算机，通过软件处理在计算机显示屏上显示测量结果，并发送各种控制信号。操作者通过鼠标或键盘进行操作。特别是数字传感器的出现(传输信号为脉冲、频率信号或数码)，可省去A/D转换的接口卡，更无需模拟量放大等处理，并可远距离传输。不同的传感器可以构成不同的仪器，不同的传感器可以共用一台计算机，可以将两台不同性质的仪器合在一台计算机上。例如可以将测长传感器与测温传感器共同使用一台计算机，通过不同的软件处理可以测出长度和温度，并可对所测长度进行温度修正。虚拟仪器的基本硬件为计算机和传感器(或变送器)，以及连接它们的专用接口卡；其核心是软件，它的测量和控制功能及运算处理功能均靠软件来完成，其规模大小可以通过软件的修改而增减。虚拟仪器使用方便、灵活，用户可以根据自己不断变化的需求，方便灵活地重组测量系统，系统扩展、升级可随时进行，并且周期短，见效快，能充分满足用户不同场合的需求