金属材料尺寸检验相关技术研究
2020-4-5 来源： 万向一二三股份公司 作者：丰旭富
摘要：为了提高金属材料尺寸检验水平，更好地满足企业生产加工需求，以金属材料尺寸检验的基本方法为切入点，对金属材料尺寸检验的三种基本方法以及光栅尺测量技术、摄像机测量技术、光电编码器测量技术等现代测量技术在金属材料尺寸检验中的应用进行了研究。
关键词：金属材料；尺寸检验；测量技术
尺寸是反映金属材料品质的重要方面，如何在保证金属材料产量的同时，高质高效完成金属材料的尺寸检验工作，是摆在企业面前的重要研究课题。传统的人工检验方式效率慢、精度低、劳动量大，难以满足金属材料规模化生产需求，而金属材料尺寸检验新技术的出现，有效解决了上述问题，保障了金属材料加工生产活动的正常进行。
1 、金属材料尺寸检验的基本方法
1.1 规格尺寸检验
即对金属材料主要部位的公称尺寸进行检验，其重要内容之一就是直接决定着金属管件等工件的连接尺寸是否统一的公称直径。以焊接钢管为例，可根据其厚度分为薄壁钢管、普通钢管及加厚钢管，这些钢管的公称直径既不是指外径，也不是指内径，而是近似普通钢管内径的一个名义尺寸。所以，在进行金属材料尺寸检验时，必须利用公称方法正确有序地进行测量，并严格控制每一步检验误差，确保检验数据真实可信。
1.2 全尺寸检验
是针对设计记录上标示的产品尺寸所进行的测量，主要依据就是设计图纸上所明示的标准。该检验项目需要质保部、技术部、检验员等共同实施。质保部要以产品图为基础，将待检验项目按一定顺序汇总至全尺寸检验报告中，然后由技术部找出未注明尺寸公差的地方并给出合理的公差，最后由检验员进行具体检验，检验结果全部填写到检验报告的“供方测量结果”这一栏目中。此外，还应当按照客户给出的工程材料与性能标准，对所有产品实施全尺寸检验或功能性验证，并将所得结果交由客户评审。若控制计划中有针对产品检验频率的具体规定，则必须依据计划中给出的频率进行检验，反之，就每年对全部产品实施一次检验。在客户提出要求的情况下，应将尺寸报告交给客户进行审查。
1.3 尺寸偏差检验
在金属材料的实际加工过程中，多多少少总会产生一定的尺寸偏差，因此在制图时需要结合成本、工艺等实际情况，在不影响材料结构性能与使用功能的前提下确定一个合理的公差。若尺寸检验结果超出偏差允许范围，就会对结构性能、使用功能、工件组装等产生一定的影响，此时应当提出相应的技术解决方案，经监理机构认可后再行处理并进行二次检验。
2、 现代测量技术在金属材料尺寸检验中的应用
2.1 光栅尺测量技术
光栅尺是根据光栅的光学原理制成的一种长度测量装置。在数控机床闭环伺服系统中一般安装有光栅尺位移传感器来检测工件的直线位移或角位移。光栅尺在测量时输出的是数字脉冲信号，其特点是检测范围大、精确高、响应迅速。在工件曲率半径的高精度测量中，采用光栅尺测量技术能够有效提高抗环境干扰能力和现场检测精度，满足轴的线位移、转速或转角的监控需求，具有精确度高的优点，但光栅尺的造价高昂且不易维护，同时测量结果会受到空气中灰尘或环境振动的影响。
2.2 摄像机测量技术
这一技术主要适用于钢管等零件的长度测量，即在零件输送辊道的某一段上等间距设置一定数量的光电开关，并在辊道另一段安装光源和摄像机，当工件随辊道输送至测量区域时，根据某一处光电开关通过摄像机摄取图像在屏幕上的位置就可以确定工件的长度。其优点是可以进行在线丈量，即时读取长度数据，但其也有明显的缺点。比如，在不安装特设光源的情况下，测量结果很容易受到环境光的干扰；但在使用特设光源后，可能会因为亮度较高，反射较强，会有一定几率出现读数不准的问题。
2.3 光电编码器测量技术
光电编码器可利用光电转换装置将输出轴上的机械位移信号转换为脉冲信号或数字信号，以此达到长度测量的目的。例如，在测量螺旋管长度时，钢管在油缸带动下在辊道上运动，在辊道另一侧设置若干等间距的光电开关，当管件一端触动光电开关时，可通过记录的编码器读数换算出油缸的行程，进而推算出钢管的长度。在实际测量过程中，采集卡将采集到的数字信号发送至工控机，工控机对数据进行分析处理后，向运动控制器发出相应的控制信号，从而达到对传送单元及分选单元进行控制的目的。
3 、金属材料尺寸检验质量的控制
首先，金属材料尺寸检验时，检验环境会对检验人员的操作、检验结果造成影响，严重时还会影响产品的使用。因此，在检验时应严格控制检验室的温湿度甚至光照，尽量杜绝环境因素对检验结果的影响。其次，在金属材料尺寸检验中，有部分测试是由工具完成的，如果忽略工具性能问题，完全相信工具测试结果，不进进行足够核对和修正，就会导致检验结果存在一定误差，甚至将尺寸不合格的检验为合格，因此要求检验人员严格执行各项检验规范，做好核对，确保检验结果的精确性、客观性。最后，金属材料在检验并投入使用后，如果检验结果有问题，则可能导致产品质量不过关，引起不必要的问题，因此，还应当加强对材料应用后的追踪，及时接受反馈并针对性做出调整。
总之，金属材料作为人类社会发展的重要物质基础，对各行各业都有着十分广泛的影响。上面对金属材料尺寸检验的基本方法进行了论述，并对光栅尺测量技术、摄像机测量技术、光电编码器测量技术等新型尺寸检验技术的优缺做了探讨，旨在做好金属材料尺寸检验的质量控制，以满足加工企业对加工产品的高精度需求。
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