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检测新技术的生命力源于生产实践 浏览:
文章来源:中国刀具信息网  添加人:阿刀   添加时间:2013-07-23

    ——第十五届全国汽车检测技术年会侧记
    于2011年7月底召开的“第十五届全国汽车检测技术年会”首次将会议地点移至一个较边远的新兴工业城市——柳州,但会场的人气之高颇有些出乎主办方的意料,尤其是来自广西、四川等西南地区的代表人数占了1/4强,很多企业都是首次派人与会。而在全体代表中,来自汽车行业的企业代表占了近2/3。另一方面,本届年会征集到的论文数量达到66篇,在会上宣讲技术和产品的设备厂商达18家之多,都创下了历届年会之最,以至于在两天会期的次日,只能分成两个分会场(整车和动力总成、零部件)分别开会。
    综观这次年会,一个突出的印象是验证了一个事实:检测领域中的新技术、新产品和各种创新思维,其生命力只能源于生产实践。
    生产实践的检验提升了检测新技术的价值
    (1)“发动机制造2微米工程”应用实践的启示
    利用光学干涉3D成像原理对被测表面进行精密检测(又称为“全息摄影测量”)是一项问世不久的新技术,但在国外汽车工业已有成功应用。推出这项技术和相关产品的美国科惠力公司近年来曾在我国作过数次宣讲,还为某高校提供了一台样机,但其影响力有限。自去年年初起,在地方政府主管部门的大力支持下,位于广西柳州的上汽通用五菱、上海交通大学和科惠力公司联合组成了“产学研”工作团队,确立了“发动机制造2微米工程”项目,探索研究发动机生产过程中关键尺寸、形位公差对产品的影响,以及零部件制造精度与性能匹配的关系,而上述采用光学干涉3D成像原理的高精度平面测量技术(称为ShaPix技术)成为该项目采用的主要检测手段。上汽通用五菱公司的代表在第一天的大会发言中简要介绍了这种测量新技术,并汇报了一年半以来该项目取得的一些阶段性成果。
    ShaPix技术利用激光反射后携带有被测表面高度信息的感受波,将干涉图像转换为3D高度图,用于表示被测零件的表面状态。与人们熟悉的坐标测量机(CMM)测量方法相比,在分辨力相同(均为0.1微米)的情况下,ShaPix能更准确、直观、快速地表达实时检测结果。
    上汽通用五菱的代表通过几个成功的应用实例,反映出开展“2微米工程”项目以来所取得的实际效果,如针对工艺要求较高(平面度<0.05,表面粗糙度Ra0.8)的缸盖底面因接刀等原因导致工件表面凸起、部分区域粗糙度超差等问题, 利用ShaPix检测技术,较快速、直观地找出了相关影响因素,通过有针对性地改进加工工艺,取得了明显的效果。上汽通用五菱的项目实践和ShaPix技术的应用价值给与会代表留下了深刻印象。
    (2)工业CT技术已更多应用于实际生产
    工业CT是工业用计算机断层成像技术的简称,是目前最先进的一种无损检测技术。工业CT的基本结构包括射线源、前后准直器、探测器、机械扫描装置、电子学系统与接口、计算机及外围设备、射线防护措施等。它能在不损伤被测物体的前提下,以二维断层图像或三维立体图像的形式,快速、清晰、准确、直观地对工件内部的结构、组成、材质、缺损状况及内部尺寸进行检测。
    虽然工业CT的优越性已众所周知,但由于系统复杂、设备昂贵、应用成本高,导致“高处不胜寒”,制约了其在国内的推广应用。不过,这种情况在近几年已有明显改观。在本次年会上,先后有美国北极星成像公司和德国依科视朗射线公司介绍了这项技术和产品,尤其是向大家展现了该技术已在越来越多的企业中获得成功应用这一事实。
    随着用户对产品质量要求的不断提高,国内外企业界对X射线检测及计算机断层扫描的需求日益增长。为了克服“高处不胜寒”的缺点,工业CT生产商开发出了性价比更高、针对性更强的经济型(又称为“紧凑型”)工业CT检测设备。与价格昂贵的全功能型CT机相比,紧凑型CT机采用集成式铅房设计概念,缩小了设备占地面积,并根据被测工件的实际情况,选用450kV的小焦点X射线源和线阵列探测器,从而为中小型企业提供了既能快速获得准确、全面的检测数据,又具有高性价比的最佳测量手段。事实上,与少数大型企业(如一汽大众、上海大众等)配备的全功能型工业CT测量机相比,紧凑型CT测量机的花费仅为其40%左右,特别适合检测中小型尺寸的各种铸件。
    作为汽车工业的重要组成部分,轮毂、轮胎生产企业对严格控制其产品的内在质量极为重视,但出于经济性的考虑,目前采用工业CT作为检测手段的国内企业还很少。在本次年会上,南京戴卡华舜轮毂公司介绍了一种经济性较好的X射线实时成像全自动缺陷识别新方法。该方法通过X射线连锁检测和多级修正中值过滤,进行缺陷预防和铸造过程修正。
    (3)光学测量的应用水平不断提升,覆盖面日益扩大
    在本次年会上,不仅有一些知名量仪制造商(如海克斯康、蔡司、形创等)通过撰文或宣讲介绍了自己先进的光学测量技术与产品,更令人关注的是,有不少用户通过自身的生产实践,折射出光学测量技术应用水平在不断提高,应用范围在日益扩大,以及在促进生产、改善质量方面显示出的巨大价值。首次参加年会的柳州五菱柳机动力公司在会上介绍了如何在工件质量检验中应用激光扫描技术提高检测质量。他们在三坐标测量机的PH10测座上连接了激光测头,克服了以前采用接触式测量时存在测量死角、多片测量数据拼合复杂、拼合精度低的缺点。而通过点云数据采集和处理,采用自动最佳拟合对齐等四种方法,以及利用图形化的参考、偏差色谱图等手段,更可以直观地看出被测工件与数模尺寸、形位存在的差异。
    上汽通用五菱公司除了在大会上做了关于“发动机制造2微米工程”的报告外,还向来自全国各地的代表们介绍了在整车生产中应用海克斯康(Hexagon)白光测量系统的案例。他们指出,传统的坐标测量机虽然成熟,也有不少优点,但却存在一些明显不足,如工件检测时需要依赖专用的固定测量支架、单个零件的状态并不代表装配状态、发生问题时如何从上往下查找原因等等。而通过引入白光测量技术,在很大程度上弥补了上述不足。由于白光测量精度高、覆盖面大、可生成更多检测数据、便携性好、适应车间环境、具有更强大的动态、快速尺寸分析能力,因此在应对一些棘手的质量分析和测试问题时显示出很大的优势。该公司通过如何寻找轿车关门力过大的根源这一相当复杂、涉及众多部件和环节的案例,给大家留下了深刻印象。
    机械工业第九设计研究院介绍了已在国内汽车制造业获得越来越多应用的激光在线检测技术,并指出,随着这项技术的国产化,工艺投资降低,而其对白车身生产过程的质量监控效果又相当明显,因此有着广阔的发展前景。在为年会提供的报告中,该院列举了近十年来先后建成的华晨中华轿车、一汽捷达轿车、一汽解放卡车等几条具有代表性的生产线,它们均采用了固定式激光视觉(CCD)传感器结合图像处理软件和计算机控制系统对白车身进行100%检测。
    此外,加拿大的形创(Creaform)公司在本次年会上介绍了第三代手持式光学测量仪“Handy PROBE”,这种被称为“便携式光学CMM”的仪器具有很高的测量精度(测量不确定度在22μm以内)和检测效率,采用无臂式装置及无线数据传输,具有自动对齐功能。它通过一个称为“C-Track”的双CCD跟踪器来实现三维测量,实现了整个系统实时、自动坐标对齐的工作方式。从Handy PROBE的工作实例可以看出,操作者手持仪器的下端有一个与被测部位接触的探头,其左后方即为C-Track。由于手持仪器的重量仅为450克,因此操作极为轻便。
    立足于用户,国内检测设备生产企业的研发与创新不断取得进展
    笔者在两年前对第十三届检测技术年会的回顾中曾着重谈到,国内量仪生产企业已逐渐摆脱十年前那种仅在低端运行的态势,逐渐跻身主流行列。今天,我们欣喜地看到,这种趋势仍在持续,国内量仪厂商立足于用户需求,在技术创新和产品研发方面不断取得进展。
    (1)创新的汽车ABS防抱死试验台
    由烟台光宇汽车设备科技有限公司研制的“汽车ABS防抱死及通过型全自动四轮定位综合试验台”不仅是一项已获得国家专利的新技术,而且已成为一种可直接用于汽车厂整车生产线的高效专用设备和定型产品。在本届年会上,该公司不仅就此专题提交了论文,并且在大会上介绍了该项技术及设备,得到与会代表的普遍好评。
    该设备在两个方面有所创新,一是具有高速动态检测ABS制动、滑行距离、车速表检验、称重(轮、轴)等功能;二是采用了通过型自适应轴距全自动四轮定位检测新技术。通过以高速(30km/h 或50km/h以上)检测方式取代传统的低速(2.5km/h)检测或静态检测方式,实现了检测状态与汽车实际行驶状态的一致性,从而能真实反映汽车高速行驶时的制动性能。该设备的基本工作原理为:汽车停在检验台架上,电动机驱动滚筒带动车轮转动,转动的滚筒相当于移动的路面,用于模拟汽车在道路上的行驶状态,由于采用了独特的专利技术,即根据汽车轴重等量值加载电惯量,模拟汽车在道路上的行驶动能,因此制动过程与汽车在道路上的制动过程是一致的,能够真实反映汽车在道路上的制动性能。通过台架试验替代路试,可检验汽车的ABS制动主动工作效能,其检测方法和判定标准都依据国标GB7258-2004。由于这种先进的检测方式更接近汽车的实际行驶状况,故能较好适应汽车采用高新技术的需求,如满足全时四驱车检测的特殊性及配备ASR或ESP防驱动轮打滑智能控制系统车辆的检验需求,从而改变了传统的反力制动台和车速台无法检测新型汽车的现状。
    以“不断进取,力创领先品牌,为各行各业做出贡献”为宗旨的民营高科技企业天准科技公司也在本届年会上展示了近年开发的一些新产品,其中给人印象最深的是非接触式影像检测技术。该公司在原有基础上,又拓展了单次或批量检测线距、复制测量重复性几何量、坐标摆正、图形比对和全景扫描等诸多功能。由于该企业坚持从用户的实际需求出发,甚至为用户量身定制检测方案(称为“定制化测量”),因此近年来在技术不断进步的同时,客户也在不断增加。该公司用户需要检测零件的一个典型例子是精密模压铝制件,需要检测各端圆弧半径(测量精度为10μm)。检测要求包括对模具、首件和作为主体工作内容的过程进行测量,要求具备基本尺寸的测量、批量任务的设定,以及对测量结果进行SPC分析处理等多项功能。对这种中小企业提出的要求较为严苛的检测项目,天准科技公司都能不遗余力地很好完成。
    (2)高性价比的量仪新产品填补了用户需求空白
    在国内量仪行业比较有影响的两家企业——无锡福瑞德和无锡迈日机器公司在本次年会上介绍了近一两年推出的可替代国外产品、填补了国内用户需求空白的高性价比检测设备和量仪。这既展示了国内企业的技术实力,也表明了它们立足于用户实际需求研发新产品的正确理念。
    无锡福瑞德公司研制的连杆自动测量称重分选打标机用于上海通用汽车公司的一级供应商——上海交运动力公司的一条可同时加工四种规格连杆的柔性生产线。该检验机采用全自动操作方式,流程为:加工清洗完毕的连杆通过自动输送线进入检测区后,依次通过翻转、预判、称重、尺寸检测、打标和分选等多个工位,最终实现连杆所有尺寸、重量的检测及分选打标。长期以来,这种复杂系统的综合检验机基本上被国外一些公司所垄断,由于售价昂贵,致使国内一些有检测需求的发动机厂或专业连杆生产企业只能选择手工测量、称重及分组打标装置。福瑞德公司自主研发的这种设备经过两年来的不断改进,已经达到较高水平,通过合理的机械设计和调整方案,可以实现四种不同规格连杆的测量,其大头孔径最大相差可达4mm,小头孔径相差为1mm,而中心距相差为8mm。在对连杆进行100%全检时,测量节拍能够达到12秒,与连续生产时两工件的间隔时间相同。此外,该机还具备SPC统计分析功能,能对每种工件单独进行统计分析。根据用户需求,该机还可选配环境温度补偿装置,以确保能在5℃-40℃的环境温度下正常工作。
    无锡迈日机器公司研制的两种(数显式和微分筒式)高效读数式深度螺纹止通量规的最大特点是能方便地读出螺孔深度的实测值,且能用同一个量规检测不同深度的螺孔(只要螺纹相同)。该系列产品也能方便地拓展用于一般的光孔测量,最常见的是检测工件的螺纹底孔,以配合螺孔测量。此外,该产品具有组合式特点,量规本体与螺纹测头采用分体结构,通过更换测头,可以方便地实现量规换型或更新。多年前,丹麦Leitech公司首先推出了此类专利产品,受到以汽车行业为代表的许多制造商的欢迎。之后,又有几家欧美量仪生产商自行开发了理念类似、但结构不同的产品。不过,对于国内汽车生产厂而言,价格偏高始终是个问题。无锡迈日自行研制的这种柔性深度量规吸取了各家所长,具有很高的性价比,受到用户的普遍欢迎。
    现场、实时、在线/在机测量和过程监控仍然是检测技术的热点
    随着“产品质量是制造出来的,而不是检测出来的”这一现代质量理念日益为广大企业所认识和接受,对直接关系到产品质量的重要技术手段之一——检测及其相关技术的重视程度也在不断提高。如今,“现场、实时、在线/在机测量和过程监控”这些要素与企业质量战略的联系越来越紧密,这一点在本届年会上也得到了充分验证。
    (1)用于生产现场的新一代便携式粗糙度测量仪
    日本东京精密是一家知名的检测仪器制造商,其产品覆盖范围很广,除了主动测量、线外检具等系列产品外,也是三坐标测量机、表面形状轮廓测量仪在日本的主要供应商(在日本市场的份额前者达50.3%,后者达60.4%)。在本次年会上,东京精密重点推介的是一款看来虽小,却深受用户青睐的新一代便携式表面粗糙度形状测量仪——SURFCOM FLEX。众所周知,长期以来,表面粗糙度测量仪是作为精密仪器在精测室内使用的,但随着质量意识的转变,一些量仪制造商开发了适用于车间环境的粗糙度测量仪。可是,真正适合生产现场的便携式粗糙度测量仪并不简单,它必须具备适应性强(能应对较恶劣的不同环境条件)、易于操作(快捷、简便、容易掌握)、功能丰富等特点,并具有选用不同驱动部的可变性。这种便携式粗糙度测量仪的最大量程达50mm;有三种驱动部:标准型、退避型和横向测量型;仪器的控制器结构紧凑、简洁,采用大尺寸显示屏和易于操作的控制按钮,测量数据可通过USB接口进行传输,也可以用U盘保存数据。
    (2)在机测量/监控系列产品
    知名的意大利马坡斯(Marposs)公司的测量产品也非常丰富。在本次年会上,该公司重点推介了其富有特色的在机测量/监控系列产品。这些产品的功能除了对工件的内、外尺寸/位置进行在机测量外,还包括对数控机床的运行状态进行实时监控,以及进行机内对刀等。这些测量装置具有鲜明的特色,如采用无线信号传输系统,可快速、简便地无线发送检测结果;采用红外测头、超小型红外测头和无线电测头等;藉助双测头光学系统,分别用于对刀和测量的两种测头可共用一套接收器和接口。MMS机床监控系统配备了温度、位移、力等多种传感器,或可对机床状态(振动、功率等)进行监测,大大提高了机床运行的稳定性、可靠性和安全性。
    (3)坐标测量机进入生产现场渐成趋势
    德国蔡司(Zeiss)公司的坐标测量机产品驰名世界,但在本次年会上,该公司却一改过去介绍时的侧重点——精度和稳定性,重点推介了适用于车间现场使用的机型及相关应用案例。如专门为在车间使用而研制的DuraMax坐标测量机,其主要特点为:①结构紧凑,占用空间小;②能适应生产现场温度变化较大的工作环境;③可以从上、左、中、右四个方向装卸被测工件,操作十分便利;④可以很好地与生产工序集成与配合;⑤具有相当高的测量精度(中等规格测量机的MPEEmax=2.4μm+L/300)。该测量机已在不少企业获得了成功应用。在上海通用汽车的缸体生产线上使用三坐标测量机的一个实际案例采用了另一种适应车间环境的方式——将测量机置于一个与外界相对隔绝的小屋(机罩)内,形成一个可控的小环境。在这种情况下,就可以选用通用机型的测量机了。
    (4)生产过程监控仍为企业所重视,但更注重实用性
    在本届年会收到的应征论文和大会宣读报告中,生产过程监控仍然是一个热门话题,相关论文多达6篇,且除了1篇出自高校外,其余5篇均来自企业。显然,更注重生产过程监控技术的实用性,而不是简单套用“经典SPC”已成为一种趋势。神龙汽车公司介绍的检查记录卡就是很有代表性的一种实用SPC方式。已被该公司襄阳工厂广泛用于现场生产过程质量控制的记录卡有三种:单值检查(V卡)、属性检查(A卡)和符合性检查(F卡)。前两种卡用于单参数分析,其中V卡跟踪量值(即计量特性),A卡则用于定性分析。F卡适合同时监控多项参数,跟踪这些参数公差定义的符合性。从卡的特点来看,单值卡具备报警功能,属性卡只能在事后发现好/坏类型,而符合性卡本质上也是一种A卡,但适用于多参数监控。神龙汽车襄阳工厂的代表指出,在生产现场的实际应用中,很少单独使用一种卡,而大多采用“V卡+A卡”或“V卡+F卡”的组合模式。不可否认,从理论上讲,上述模式与SPC的规范做法似乎不太一致,但生产实践表明,这种方法基本上已能满足企业对生产过程的监控要求,而且由于简单易行,受到生产车间的普遍认可,并希望扩大应用范围。客观地讲,上述模式体现了通过单值卡实现生产过程监控,并通过属性卡、符合性卡控制产品实物质量的一种理念。
    (作者:大众动力总成(上海)有限公司 朱正德)

刀具信息网 责任编辑:小山