1、测试技术发展现状及其在制造业中的应用代 磊 宁静.中国机械制造业国际竞争力的影响因素研究D 机械制造业的重要性机械制造业的重要性1/3信息化数字测试技术机械制造业水平2/3测试技术精密测试技术发展现状及其在制造业中的应用1计算机视觉测试技术及应用2三坐标测量机技术及其在制造业中的应用3无损检测技术及其在制造业中的应用4制造现场在线检测与数字化测试技术5网络化测试技术及其在制造业中的应用63/3精密测试技术的发展现状及其精密测试技术的发展现状及其在制造业中的应用在制造业中的应用陈新月1/8目录激光干涉仪精密测试技术的发展现状激光干涉仪在制造业中的应用2/8精密测试技术的发展现状 20世纪末测量精
2、度水平开始向微纳米级发展。我国在这方面起步较晚，近年来也取得一些重大成果，然而总体上与美英德相比，仍然存在着差距。3/8 通常用来精确测量长度，主要是应用迈克尔逊干涉原理，以稳频氦氖激光为光源，构成一个具有干涉作用的测量系统。激光干涉仪4/8激光干涉仪5/8 激光干涉仪可配合各种折射镜、反射镜等来作线性位置、速度、角度、真平度、真直度、平行度和垂直度等测量工作，并可作为精密工具机或测量仪器的校正工作。激光干涉仪的主要应用有：几何精度检测：可用于检测直线度、垂直度、俯仰与偏摆、平面度、平行度等； 位置精度的检测及其自动补偿：可检测数控机床定位精度、重复定位精度、微量位移精度等；数控转台分度精度的
3、检测及其自动补偿；双轴定位精度的检测及其自动补偿；数控机床动态性能检测等。激光干涉仪在制造业中的应用6/87/8激光干涉仪在制造业中的应用机床工作台直线度测量单频激光干涉仪原理图双频激光干涉仪原理图激光干涉仪在制造业中的应用8/8乔冬冬乔冬冬计算机视觉测试技术计算机视觉测试技术乔冬冬1/71目 录计算机视觉测试技术2计算机视觉测试技术在制造业中的应用3计算机视觉测试技术的挑战2/7计算机视觉测试技术 计算机视觉或机器视觉是基于一系列几何光学、古典数学算法，并融合现代解刨学、神经生理学、计算机技术、统计学、运筹学、图论、信号分析与处理等多学科为一体的综合性科学，他是人工智能的一个重要分支。3/7
4、典型计算机视觉测试系统面扫描优点：速度较快、准确度高缺点：受被测工件尺寸的影响较大、成本较高线扫描等步长线扫描：扫描方式：多次扫描优点：受被测工件尺寸的影响较小、成本较低缺点：速度较慢自适应线扫描方式的探索多次扫描基于CAD信息的单次扫描基于CAD信息的自适应扫描方式计算机视觉测试技术CCD相机成像方式4/7标准件信息数据库被测物体提取图像信息特征对比普通图像处理过程被测物体信息被测物体灰度值数字化确定边界编码DXF文件CCD扫描特征对比数学处理被测物体信息CAD设计尺寸基于CAD信息下的图像处理技术计算机视觉测试技术图像处理方式5/7计算机视觉测试技术在制造业中的应用计算机视觉测试技术在制造
5、业中的应用由于计算机视觉测试技术具有非接触、实时测试等特点，可以实现对产品的在线检测。计算机视觉测试技术在工业中的应用：工业检测焊接电力系统6/7焊缝检测高压电线表面质量检测计算机视觉检测技术的挑战定位：工件、CCD相机成像：CCD相机的像素图像处理：图像处理方法计算机视觉检测是一个十分复杂的系统，其研究工作存在着不少的挑战，主要有以下几个方面：7/7 三坐标测量技术及应用三坐标测量技术及应用王潇榕1/7目录三坐标测量技术新发展三坐标测量机三坐标测量技术的应用三坐标测量的工作原理12342/7三坐标测量机起源优点组成主机测头控制系统通用性强方便地进行数据处理与程序控制测量精确可靠20世纪60年
6、代精密测试仪精密高效3/7三坐标测量的工作原理确定空间点的位置，是评定任何几何形状的基础。测量元素经过数学计算的方法得出其形状位置工差以及其他数据。将这些点的的值经过计算机处理，拟合形成测量元素。即各种形状。4/7数据处理技术及软件误差自补偿技术非接触式测试探头系统集成应用技术三坐标测量技术新发展自动测量技术5/7机械制造电子工业汽车工业三坐标测量技术的应用德国Werth公司的TomoScope2006/7德国Werth公司的TomoScope200内外部结构尺寸快速全面测量内部材料裂纹分析特殊工业高精度无损化装配评估7/7无损检测技术及其在制造业中的应用无损检测技术及其在制造业中的应用郑腾飞
7、1/8目录目录激光全息无损检测无损检测技术无损检测方法2/8无损检测技术无损检测技术 利用材料的某些物理量由于有缺陷而发生的变化，测量其变化量，从而判断材料内部是否存在缺陷。 1978年11月无损检测学会在上海成立。 2009 年 3 月发布的“高档数控机床与基础制造装备”科技重大专项第一批课题申报指南中涉及无损检测技术的研究问题。 2016年11月16日由中国机械工程学会无损检测分会新技术专业委员会主办、南京航空航天大学承办的第十四届全国无损检测新技术交流会在南京成功召开。3/8无损检测方法无损检测方法 磁粉检测 渗透检测4/8无损检测方法无损检测方法 涡流检测 超声检测 射线检测5/8激光
8、全息无损检测激光全息无损检测 将不同受载情况下的物体表面状态用激光全息照相方法记录下来，进行比较和分析，从而评价被检物体的质量。6/8 检测灵敏度高 一次检测面积大 对被检测对象没有特殊要求 便于对缺陷进行定量分析特点特点:7/8加载加载方式及应用方式及应用 内部内部充气充气法法 主要应用于蜂窝结构，轮胎、压力容器、管道等产品。蜂窝结构内部充气后，蒙皮在气体的作用下向外鼓起，脱胶处的蒙皮在气体作用下向外鼓起的量比周围大，形成脱胶处相对于周围蒙皮有一个微小变形。 表面真空法表面真空法 对于无法采用内部充气的结构，如不联通蜂窝、叠层结构、钣金胶接结构等，可以在外表面抽真空加载，造成缺陷处表皮的内外
9、压力差，从而引起缺陷处表皮变形。 热加载法热加载法 这种方法是对物体施加一个是当温度的热脉冲，物体因受热而变形，内部有缺陷时，由于传热较慢，该局部区域比较缺陷周围的温度要高。因此，造成该处的变形量相应也较大，从而形成缺陷处相对于周围的表面变形有了一个微差位移。8/8制造现场在线检测与数字化测试技术制造现场在线检测与数字化测试技术代磊1/11目 录1 零废品工程2 制造现场的数字化在线监测系统3 无线射频识别技术（RFID）2/11 零废品工程 为实现零废品生产所做的工作统称为零废品工程。 上世纪60年代，零缺陷之父、世界质量先生Philip B. Crosby 首次提出了零缺陷概念并给出了他的
10、四项准则： 质量的定义与需求相一致； 质量系统是预防性的； 贯彻的标准是零缺陷； 质量的测量是非一致性的； 3/11制造现场的数字化在线监测系统 零废品生产的必要手段是质量超前控制，质量超前控制的关键就是建立一个闭环的在线质量测控系统，通过对制造过程的 100在线检测和质量分析及制造过程加工预测来实现对制造质量的控制，减少废品出现的几率，直至零废品目标的实现。过程控制产品控制4/11传统的手工方式监测系统缺点：生产数据信息严重缺乏实时性、准确性和全面性，而 且人为操作使得数据误差增多，检查数据源时困难重重。5/11 基于条形码的监测系统 条形码技术的使用，使得数据采集手段更加简单，速度更快，采
11、集所得数据更加完备、准确，是制造现场监测技术的一大进步。 6/11无线射频识别技术（RFID） 近年来，RFID作为目前最为先进的非接触式感应自动识别技术，凭借其诸多优点在国内外迅速发展，得到了广泛的使用。什么是RFID? RFID是无线射频识别技术（Radio Frequency Identification）的缩写，俗称电子标签。 7/11RFID发展现状源于二战期间，英军为对战机进行敌我识别所研发的技术。2003年，沃尔玛要求其所有供应商必须在2005年前为RFID的推行做好准备。2004年，美国国防部要求在2005年前，所有军需品都需内置RFID芯片。2016年智能制造九大核心技术之一
12、8/11 RFID是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无需人工干预，可工作于各种恶劣环境。 9/11RFID与条形码对比项目项目条形码条形码RFID数据容量信息存储容量小电子芯片内存，容量大更新能力承载信息不可更新数据可反复重置、更新信息传递准确性人为误扫，准确度低自动高效识别，准确度高安全性信息裸露，容易被复制电子芯片承载，可加密识别数量一次只能识别一个条码可同时识别多个RFID标签识别距离几十厘米以内几厘米到几十米环境条件环境要求高可在恶劣环境下使用操作方便性视野内，手动识别自动高效识别高速识别识别移动中物体有所限制可进行高速移动10/11R
13、FID在制造业中的应用11/11网络化测试技术及其在制造业中的应用网络化测试技术及其在制造业中的应用高文凯1/901网络化测试技术背景02网络化测试技术03网络化测试技术在制造业中的应用2/9网络化测试技术背景01单个测试系统完成的任务有限03测试信息无法同步且不完整02测试任务需要分布在不同地区的数个测试系统共同完成04检测结果受环境气候等因素影响3/9网络化测试技术概念 计算机计算机 测试仪器测试仪器 测试模块测试模块 智能传感器智能传感器现场总线Internet无线传感网络通信网络通信网络4/9网络化测试技术结构系统硬件组成陈国强,范晓彬.工程测试技术与信号处理M5/9网络化测试技术结构
14、系统软件组成应用应用程序程序网络网络接口接口Internet监听监听程序程序申请申请/注册程序注册程序测试测试服务服务程序程序仪器仪器驱动驱动程序程序仪器仪器6/912345资源共享信息共享负荷均衡减少设备重复投资数据采集、传输、处理分析成为一体实现实时采集、实时监测、多机备份控制者不必亲临现场可以用于危险的、环境恶劣的、不适合人员操作的测试工作方便研究机构远程 控制和操作网络化测试技术特点7/9关键技术关键技术技术背景技术背景发展方向发展方向时间不确定性 广泛应用的网络通信技术都是异步的 延迟受天气、环境、测试设备性能等因素影响网络通信延迟小延迟时间确定抗干扰能力强信息完整性 网络通信被干扰
15、 网络通信协议被更改测试网络与信息传输网络的紧密集成协同测试 不同测试仪器与测试系统会采用不同通信协议且分布在不同地理位置通信协议的转换时间基准网络测试流程网络安全 测试结点分散, 结点与结点之间相距较远,且各测试结点均与测试通信网络相连,所以基本上属于全开放式网络 会出现软硬件损坏，传输信息错误或泄密，病毒入侵等不良现象网络隔离数据加密身份认证安全监控信息隐藏网络化测试技术关键技术8/9舰载网络化测试系统背景背景在舰载武器系统试验中需要测试的信号种类和数量越来越多，如果将众多的被测信号集中到固定舱室统一进行采集，不仅测试系统软硬件设计复杂，而且在采集精度和实时性等方面也难以得到保证。舰载测试系统采用网络化结构，将测试设备靠近被测系统或装置进行安装，可有效减少被测信号传输电缆数量和长度，提高模拟信号采集精度，并有利于减小单台设备体积和质量，便于在舰船上安装。舰载网络化测试系统组成舰载网络化测试系统设计M9/9总结技术特征123456精密化极端化网络化数字化集成化智能化7虚拟化
