虚拟式零件尺寸检测仪的研制

　　引　言

　　在零件检测方面,传统检测主要是在加工制造过程之后,利用简单的检测设备对零件进行检测,这样既不具有实时性,也造成了不必要的浪费。此外,由于检测人员的经验和检测设备的差异,检测精度很难达到统一要求。为此,本文将虚拟仪器技术引入到尺寸检测领域,提出尺寸检测的新方法——虚拟式尺寸检测。它以先进的传感技术为基础,将尺寸检测技术与质量控制通过虚拟仪器技术有机地结合在一起,自动完成数据采集与处理、特征提取和识别、质量控制以及多种分析与计算。

　　1　理论基础[1]

　　1.1　质量控制技术及判断标准

　　质量控制的主要任务就是找出产品质量的波动规律,把正常波动控制在合理的范围内,消除异常因素引起的系统波动。在工序质量控制中,主要应用的工具是统计过程控制(Statistical Process Control,简称SPC)的方法,其基本原理是:根据数理统计分析理论,对连续采集的多批工艺参数进行定量的统计分析,对工艺过程是否处于统计受控状态做出定量结论。当出现能力下降、工艺失控或者有失控倾向时发出警报,以便及时查找原因,采取纠正措施,使工艺一直处于统计受控状态。因此,SPC技术具有“事前预防”生产中出现大批不合格品的功能。

　　在工艺过程处于统计受控状态下,不应出现的小概率事件有很多条。在本系统分析中采用目前应用比较广泛的5组规则做为判断依据,根据数据点的分布情况来判断工艺过程是否处于统计受控状态。

　　1.2　控制图的选用

　　根据数据的种类不同,可将控制图分为两类:计量值控制图和计数值控制图。在尺寸测量过程中,采用计量值控制图中的均值-标准偏差控制图x-s和均值-极差控制图x-R来监测尺寸变化是否处于统计受控状态。控制图如图1所示,CL为中心线,UCL为上控制限,LCL为下控制限。

　　1.2.1　“均值-标准偏差”控制图

　　其中:C2,C3,AS,BU,BL是与子样个数n有关的常数。

1.2.2　“均值-极差”控制图

　　同理,根据3σ原理,得到实际中应用均值-极差控制图的控制限。

　　1.3　工序能力与工序能力指数

　　1.3.1　工序能力

　　工序能力又称过程能力,是指加工过程中的加工质量满足技术指标的能力,它是衡量过程加工内在一致性的标准。通常用6倍标准差表示工序能力,它的数值越小越好。

　　1.3.2　工序能力指数

　　工序能力指数表示过程能力满足产品技术标准(产品规范、公差)的程度,一般记为CP。工序能力指数CP的计算公式如下