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1、PPTPPT文档演模板文档演模板OfficeOfficePPTPPT第第3章质量控制和运行监章质量控制和运行监控系统控系统2022/7/1第3章质量控制和运行监控系统PPTPPT文档演模板文档演模板OfficeOfficePPTPPT主要内容：主要内容：工业机器人工业机器人质量控制和运行监控系统质量控制和运行监控系统辅助设备控制与通信系统第3章质量控制和运行监控系统PPTPPT文档演模板文档演模板OfficeOfficePPTPPT1. 概述概述1) 基本概念基本概念检测技术是机械制造系统不可缺少的部分。检测系统与加工系统各组成元素之间的关系。机械加工系统的组成质量控制和运行监控系统质量控制和
2、运行监控系统第3章质量控制和运行监控系统PPTPPT文档演模板文档演模板OfficeOfficePPTPPT2) 检测内容及方法检测内容及方法在自动化制造系统的加工过程中，为了保证加工质量和系统的正常运行，需要对系统运行状态和加工过程进行检测与监控。(1) 运行状态检测与监控运行状态检测与监控自动化制造系统中，需要检测与监控的运行状态通常包括：A.刀具信息。B.机床状态信息。C.系统运行状态信息。D.在线尺寸测量信息。E.系统安全情况信息。F.仿真信息。仿真信息包括以下内容：零件的数控程序是否准确；有无碰撞干涉情况；仿真综合结果情况等。第3章质量控制和运行监控系统PPTPPT文档演模板文档演模
3、板OfficeOfficePPTPPT检测与监控系统的组成第3章质量控制和运行监控系统PPTPPT文档演模板文档演模板OfficeOfficePPTPPT (2) 工件尺寸精度检测工件尺寸精度检测A.直接测量与间接测量；B.接触测量和非接触测量；接触式传感器测量：检测尺寸、形状、相互位置非接触式传感器(光学、非光学)测量：无接触变形，速度快第3章质量控制和运行监控系统PPTPPT文档演模板文档演模板OfficeOfficePPTPPTPROCAUTPROCAUTPROCAUTINSPMAN抽样离线检测PROCAUTINSPMAN在线/过程中检测反馈信号三类检测 C. 在线测量和离线测量。在线测
4、量和离线测量。离线检测：过程稳定，超差风险小在线/过程中检测：实时，瓶颈工序在线/过程后检测：滞后时间短，应用较多在线/过程后检测PROCAUTINSPMANSORTAUT分类指令成品废品第3章质量控制和运行监控系统PPTPPT文档演模板文档演模板OfficeOfficePPTPPT (3) 刀具磨损和破损的检测方法刀具磨损和破损的检测方法A.刀具、工件尺寸及相对距离测定法；B.放射线法；C.电阻法；D.光学图像法；E.切削力法；F.切削温度法；G.切削功率法；H.振动法；I.噪声分析法；K.加工表面粗糙度法 (4) 人工检测与自动化检测人工检测与自动化检测第3章质量控制和运行监控系统PPTP
5、PT文档演模板文档演模板OfficeOfficePPTPPT 3) 检测装置简介检测装置简介(1)尺寸测量装置定尺寸测量装置，三坐标测量机，激光测径仪，气动测微仪，电动测微仪，电容、电感式测量机(2)粗糙度测量装置表面轮廓仪(3)刀具状态监测装置噪声频谱分析仪，红外发射传感器，探针，切削力分析仪，切削功率计，声发射传感器第3章质量控制和运行监控系统PPTPPT文档演模板文档演模板OfficeOfficePPTPPT2. 工件尺寸的自动测量、主要设备及其工工件尺寸的自动测量、主要设备及其工作原理作原理实时在线检测是提高加工质量，满足工件尺寸、形状精度要求的重要保障。在线测量一般指测量加工制造系统
6、的系统误差，随机误差因无法控制，一般不测量。在线检测方法：工件形状及尺寸等宏观级和信息：触针式、摩擦轮方式、气动测微仪方式、电测微方式、光学方式和超声波方式。圆度等微观几何信息：气动测微仪、电动测微仪、电涡流方式。第3章质量控制和运行监控系统PPTPPT文档演模板文档演模板OfficeOfficePPTPPT 1) 三坐标测量机三坐标测量机三坐标测量机是集成了精密机械、电子技术、计算机技术、光学等先进技术而发展起来的一种高效的几何量精密测量机。用途：多种几何量测量，设计一体化，实物程序编制类型：按功能水平可分为：数显及打字型：手动或机动测量，结果需人工处理。微机型：手动或机动测量，结果由微机处
7、理。计算机数控型：可按程序通过计算机数控系统进行自动测量。这是目前主要的常用机型。第3章质量控制和运行监控系统PPTPPT文档演模板文档演模板OfficeOfficePPTPPT测量原理测量原理将被测物体置于三坐标测量空间，可获得被测物体上各测点的坐标位置，根据这些点的空间坐标值，经计算求出被测物体的几何尺寸，形状和位置。基本原理就是通过探测传感器(探头)与测量空间轴线运动的配合，对被测几何元素进行离散的空间点位置的获取，然后通过一定的数学计算，完成对所测得点(点群)的分析拟合，最终还原出被测的几何元素，并在此基础上计算其与理论值(名义值)之间的偏差，从而完成对被测零件的检验工作。第3章质量控
8、制和运行监控系统PPTPPT文档演模板文档演模板OfficeOfficePPTPPTa)b)c)d)三坐标测量机的结构形式结构形式：结构形式：悬臂式结构：测头易于接近工件，刚性差桥式结构：刚性好，应用广泛立柱式结构：结构与立车相似龙门式结构：结构与门式起重机相似，用于大件测量第3章质量控制和运行监控系统PPTPPT文档演模板文档演模板OfficeOfficePPTPPT悬臂式三坐标测量机 第3章质量控制和运行监控系统PPTPPT文档演模板文档演模板OfficeOfficePPTPPT 操作控制：手动控制：人工完成计算机辅助手动控制：计算机完成数据处理和相关计 算计算机辅助电动控制：电机驱动测头
9、，计算机完成数 据处理和相关计算直接计算机控制：同CNC 编程方法示教再现编程：似机器人编程数控编程：离线第3章质量控制和运行监控系统PPTPPT文档演模板文档演模板OfficeOfficePPTPPT 可完成测量项目三坐标测量机可完成的测量项目第3章质量控制和运行监控系统PPTPPT文档演模板文档演模板OfficeOfficePPTPPT测量系统三坐标测量机上测量系统的主要部件是测量头和测长系统。测量头三坐标测量机的测量精度和效率与测量头密切相关。目前常用的测量头有以下几种。机械接触式测头(硬测头)，基本上已淘汰电气式测头，根据其原理和功能可分为动态式和静态式两种。是目前应用最广的一种光学非
10、接触式测头，可用于对空间曲面、软体表面、光学刻线等的测量，尤其是不能用机械测头和电气测头测量的工件，只能用光学非接触式测头。第3章质量控制和运行监控系统PPTPPT文档演模板文档演模板OfficeOfficePPTPPT常用测量方法点位测量常用于测量对象是由简单几何面构成的普通机械零件。点位测量时对测量头的控制方式有3种。人工控制、全自动控制、半自动控制连续扫描测量常用来测量曲面。测量曲面时，测量机能对以下5种扫描轮廓线类型进行控制和数据处理。扫描轮廓线位于一个通过测量头轴线的平面内。扫描轮廓线构成的平面与测量头垂直。扫描轮廓线沿一个柱面。扫描轮廓线所在平面既不通过也不垂直于测量头轴线。扫描轮
11、廓线既不位于平面也不沿一个柱面。第3章质量控制和运行监控系统PPTPPT文档演模板文档演模板OfficeOfficePPTPPT 实物照片第3章质量控制和运行监控系统PPTPPT文档演模板文档演模板OfficeOfficePPTPPT 2) 三维测头三维测头三维测头分为导电式测头和触发式测头两种。导电式测头的工作原理：在测头的内部有一个未闭合的有电源电路，该电路断点的两端分别与测头上相互绝缘的测针、测头柄相连接，因此，测头的测针和柄部实际上就是测头内部电路常开开关的两端；当测头通过柄部连接在机床的主轴上时，由于机床和其工作台上的工件(金属材质)都是导电体，所以只要测头上测针的触头与工件表面接触
12、，测头内部的电路就会形成闭合回路，电路立即开始工作并在测头主体上产生声光信号，指明其工作状态。第3章质量控制和运行监控系统PPTPPT文档演模板文档演模板OfficeOfficePPTPPT触发式测头的工作原理：在测头内部有一个闭合的有源电路，该电路与一个特殊的触发机构相连接，只要触发机构产生触发动作，就会引起电路状态变化并发出声光信号，指示测头的工作状态；触发机构产生触发动作的唯一条件是测头的测针产生微小的摆动或向测头内部移动，当测头连接在机床主轴上并随主轴移动时，只要测针上的触头在任意方向与工件(任何固体材料)表面接触，使测针产生微小的摆动或移动，都会立即导致测头产生声光信号，指明其工作状
13、态。第3章质量控制和运行监控系统PPTPPT文档演模板文档演模板OfficeOfficePPTPPT三维测头实物第3章质量控制和运行监控系统PPTPPT文档演模板文档演模板OfficeOfficePPTPPT在数控机床上采用测头进行测量的工作原理在数控机床上采用测头进行测量的工作原理在数控机床上采用测头进行测量时，先将测头安装在机床的主轴上，然后操作者手动控制机床移动，使测头测针上的触头与工件表面接触，由于机床的数控系统实时地记录并显示主轴的位置坐标值，因此，可以结合测针的触头与工件的具体位置关系，利用机床主轴的坐标值换算出工件被测量点的相关坐标值。获得工件的各个被测量点的相关坐标值以后，再根
14、据各坐标点的几何位置关系进行相关计算，便可以获得最终的测量结果。第3章质量控制和运行监控系统PPTPPT文档演模板文档演模板OfficeOfficePPTPPT测量的工作方式测量的工作方式测头在数控机床上共有两种工作方式，即：手动方式和编程方式。对于没有信号输出功能的测头，只能采用手动方式。对于具有信号输出功能的测头，两种方式均可采用。采用手动工作方式时，机床运动、测量点的坐标值的记录和测量结果的计算均由操作者手动控制，适合单件、小批量或测量项目变化不定的情况。优点是使用安全，操作者不需要特别培训；缺点是不适合测量点很多，计算较复杂和大批量生产的情况。采用编程工作方式时，整个测量过程中机床的运
15、动、被测点坐标值的记录和测量结果的计算都由操作者事先编写的程序确定，它特别适合大批量或复杂的测量情况。其优点是对于上述工作情况测量效率高；缺点是要求操作者经过专门的培训。第3章质量控制和运行监控系统PPTPPT文档演模板文档演模板OfficeOfficePPTPPT3)激光测径仪激光由于其优良的特性（强度高，亮度大，单色性、相干性、方向性好等）在精密测量中得到广泛应用。可以测量长度，小角度，直线度，平面度，垂直度等；也可以测量位移，速度，振动，微观表面形貌等；还可以实现动态测量，在线测量，并易于实现测量自动化。激光测量精度目前可达0.01m。第3章质量控制和运行监控系统PPTPPT文档演模板文
16、档演模板OfficeOfficePPTPPT受射透镜平行光管透镜边缘传感闸门电路计数器显示图震荡器伺服系统扫描镜工件测定区光检测器激光发生器 采用平行光管透镜将激光准确地调整到多角形旋转扫描镜上聚焦。采用平行光管透镜将激光准确地调整到多角形旋转扫描镜上聚焦。通过激光扫描被测工件两端，根据扫描镜旋转角、扫描镜旋转速度，通过激光扫描被测工件两端，根据扫描镜旋转角、扫描镜旋转速度，透镜焦距等数据计算出被测工件的尺寸。透镜焦距等数据计算出被测工件的尺寸。激光测径仪原理第3章质量控制和运行监控系统PPTPPT文档演模板文档演模板OfficeOfficePPTPPT第3章质量控制和运行监控系统PPTPPT文档演模板文档演模板OfficeOfficePPTPPT4)激光干涉测长仪固定反射棱镜双频激光测量系统原理图干涉测量仪f2 +f2f1氦氖激光器轴向强磁场NS1/4波片分光镜透镜组f1 f2f1 f2移动反射棱镜f2f2 +f2偏振分光镜f1f1ff +f2第3章质量控制和运行监控系统PPTPPT文档演模板文档演模板OfficeOfficePPTPPT氦氖激光器发出的激光，在轴向强磁场作用下，产生
