针对复杂轴类零件精密在线检测,常规检测手段主要有接触式检测和非接触式检测两种。接触式检测的测量原理是将测头的位移量转换为电信号输出,并结合检测设备的位置信息,从而获得零件表面数据。接触式测量具有较高精度和稳定性,能够满足一般轴类零件的检测需求,但是仍然具有很大的缺陷,例如:路径规划复杂,导致检测效率低;由于需要同被测零件进行接触,会对零件表面造成损伤,影响零件精度;最重要的是,对于细槽等测头无法到达的位置,接触式检测无法进行。
轴类零件光学测量仪是利用光学测量原理实现的针对轴类零件的专用量仪,是非接触式测量的主要方式,本项目运用一种非接触式光学传感器,搭配自主设计的精密主机,以及开发配套的测量软件系统,实现轴类零件高效率、高精度的线边快速测量。
该团队长期从事光电检测、计算机测控以及复杂工件精密检测等领域的研究工作,并在精密仪器、数字图像检测以及复杂型面精度测量与分析等方向取得了系列工程化应用成果。项目技术负责人作为主要完成人,研发了激光快速扫描技术及其测控软件,实现了复杂曲面的快速测量与反求,促进了数字化测量技术的发展,相关技术成果获2009年国家科技进步二等奖(第三完成人);研发了多功能组合式测量中心设备,可实现机器人关节减速器、齿轮传动箱、发动机、螺杆压缩机等关键机械部件的核心零件复杂齿轮、摆线齿轮、螺旋转子、凸轮轴、曲轴等复杂型线型面零件的精密检测,该设备与相关技术已实现工程化推广与应用,该设备通过了陕西省科技厅组织的科技成果鉴定,相关技术属国内首创,处于国际先进水平。先后主持或参与自然基金、863、973子课题以及重大专项等课题多项,发表论文18篇,获授权发明专利16项,受理申请发明专利7项,获授权软件著作权16项。其中获与本项目相关的测头专利及相关技术的发明专利6项。项目技术负责人先后获中国机械工业科学技术奖一等奖,陕西省科学技术奖一等奖,教育部科技进步二等奖,并获评陕西省国有企业高层次创新创业人才以及陕西省十二届青年科技奖。
轴类零件光学测量仪的关键技术如下:
(1) 双导轨高精度精密主机研制,含线阵式边沿提取精密光学传感器的研制;
(2) 核心算法实现;
(3) 自动化测量软件系统开发。
2019年,我国汽车产销量继续蝉联全球第一。汽车总产销量分别为2572.1万辆和2576.9万辆。国家缺陷信息采集平台全年收到消费者提供的汽车产品缺陷线索14971条,涉及发动机、变速箱等主要部件的占30.42%,造成汽车企业重大经济损失。齿轮轴、凸轮轴、曲轴、离合器轴以及电动机主轴等轴类零件是汽车动力总成的关键零件,轴的精度会影响(传动)设备的精度,影响使用功能等。为了保证质量,汽车企业逐渐要求轴件配套单位对轴件进行全检。在工业自动化迅猛发展的今天,大多数的轴已经能使用自动化的流水线进行制造。汽车上使用的轴类零件由于其批产量大,型号较少,已经基本实现了自动化生产。这就需要在线高精度快节拍轴类测量仪产品与之配套。
目前国内光学轴类测量仪市场被国外企业占据,国内尚没有在功能和精度方面与之匹敌的产品。本项目产品与技术对标国际一流企业,经为期一年的用户生产现场验证性实验表明,本项目技术性能稳定、精度与进口产品相当,而未来产品价格预算不足进口产品的一半,未来将具有非常好的应用前景。同时,本项目技术将打破了国外企业对此类在线检测仪器与技术的垄断,可逐步参与国际市场竞争。
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