光学检测技术在零件质量控制中的应用与研究

党悦 朱华 陈雪

摘 要：要想做好对零部件的质量检测与控制工作，科学合理地运用测量技术与光学检测是非常重要的。如何能够使光学检测技术能够更好地服务于零件质量检测之中，需要克服光学检测技术在复杂应用之中的智能化工作以及到目前为止，光学测量技术的多数研究依然集中在缺乏交叉协同作用的并非普遍应用之中。基于此，本文首先分析了光学检测技术在零件质量控制中的应用，随后分析了光学检测技术应用的关键因素，以此来供相关人士交流参考。

关键词：零件质量;光学检测;控制分析;几何分析

引言：

对于一些高质量要求的零部件检测，光学检测技术与测量技术都是非常深受企业的喜爱的，随着科技的不断发展进步，现在的测量技术也在不断的升级换代，相比于传统的检测技术，新生的RE技术可以对现有的零件进行接触测量例如三坐标测量机就是使用接触式的测量方法，但还有另外一种方法是使用非接触式的光学测量。目前光学非接触式测量方法被广泛的使用，原因是它具有许多优点，它可以替换掉造价非常昂贵的机械仪表，可以缩减测量需要的次数，并且对于所有测得的数据进行存储方便以后再继续使用[1]。

一、光学检测技术在零件质量控制中的的应用

光学测量技术目前的一般应用目前有四方面，一是表面缺陷的测量，二是参数化的建模，三是几何参数的提取，四就是光学测量的其他应用。

表面缺陷的测量，是采取光学非接触式的测量装置，对所需要测量的零部件的3D数据进行分析，来发现零部件表面的凹陷或者是其他缺陷，但是需要注意的是，这些零部件表面的缺陷一般会出现在使用了一段时间之后，全新的零部件一般很少出现表面有缺陷的情况。并且如果获得了零部件的体积、面积等具有缺陷的经过精确测量后的几何参数，就可以对零部件所剩的使用寿命进行预测。一般要想找到被测对象与理想对象之间的差距，那就必须先确定参考表面和没有出现缺陷的区域，再对其不同的地方进行判断分析。

参数化的建模，在进行光学检测之前，首先要对一个现存的零部件，构建出该零部件的CAD几何模型，而参数化的建模是一种逆向工程，在不改动基础的几何拓扑结构之下重新构建CAD模型以此完成修改和升级换代的工程[2]。利用光学测量以及参数化建模的合成，就可以再构建一个非常精确的3D实体模型，并且可以达到特定的形状以及尺寸。为更好地编辑一个重构的参数化模型，并且使其可以成为可以重新设计和工程分析的主要模型，这也是使用光学检测技术的参数化的主要原因。

几何参数的提取，为确保所有零部件的特征能够达到规定的标准和要求，使装配、测量等可以实现手工操作。但目前在实际之中，较常用的方法是投影法，这个测量的缺陷在于这个测量是通过手动来实现的，不同实际操作者因其训练能力以及经验等得差异，都会造成测量的千差万别。而对于不同的零部件，也需要采取不同的参数提取方案。

其他方面的应用，目前广泛使用RE技术的是航空航天领域，例如进行涂层或者是焊接之后的修复检测工作，也可以用于加快零部件的制造成熟，或者对个别零部件进行质量检测控制以及对于工厂机床的调整。并且RE技术也可以应用于几何对比之中，一般测量出该实体模型的三维数据模型，再将其和原始设计模型进行比对，那么结果就可以非常明显地呈现出来了。在相关制造业之中，公差和几何尺寸的检测是与检查和制造设计是具有一致性的。

二、目前光學检测技术中的关键

在现阶段的光学检测技术之中，比较重要的是对于数据的处理、测量的规划、虚拟切片以及几何投影的处理。

首先要对于零部件进行测量，对于有些形状较为复杂的零部件，对它们进行测量的话目前一般采取试扫描法以及规划法，其中试扫描法是一种采取推理的测量方法，事先获取不了零部件的具体形状，但是也可以获得一些基本的信息。因此采取此种方法必须有较为全面的测量知识，才可以更好地胜任这种测量方法以及工作。

再是对于数据的处理，对于所获取的原始数据进行排列组合以及平滑，来获得较为均匀的数据，方便进行后续的处理，但首先也应当要将基于点的曲线制作实现。而虚拟切片，简单来说就是有两种虚拟切片，一个是平面切片，一个是表面切片。表面切片是定义一个交叉点与平面线法后，就可以得到平面切片，而表面切又分为规则表面切片与不规则表面切片[3]。

对于几何投影的处理，也分为两种，一种是直纹面特征投影，一种是旋转轴投影。直纹面特征投影一般用于具有复杂形状的几何体之中，例如飞机的零部件，一般具有较为规则的几何体，就是有直纹面特征的。而旋转轴投影在进行实际操作时，会将全部测得的三维点，将其环绕在刀杆轴上，并保持每个三维点到轴的距离等于半径旋转上每个点的投影。最后将旋转轴的投影放在二维平面之中，这样就可以估计出零部件的相关参数了。而在实际之中，这两种方法也可以同时对同一零部件进行使用，并将数据进行整理以此来得到更加精确的数据结果。

三、结束语

目前随着科技的不断进步，光学检测技术的应用以及非常广泛了，在光学检测技术中，例如参数化的建模、表面缺陷的测量、几何参数的提取、零部件调整、修复验证、迅速制造等工业制造的各个方面。现今的RE技术已经在理论以及相关时间上对于光学检测技术来说已经具有更加重大的意义了，不过RE技术仍然有许多需要进步和改善的地方，目前光学测量技术在较为复杂的应用之中还没有完全地完成智能化，并且目前大多数的研究只集中在没有交叉协同作用的一些少数应用之中[4]。因此目前的光学测量技术仍然具有很大的进步空间，相信在未来随着时代的不断发展以及科学技术的不断更新换代升级，光学测量技术也会逐渐突破一个个壁垒，为各行各业的相关质量控制与检测提供更加全面优质的服务，并且为我国的光学检测技术的发展不断添砖加瓦，是我国的光学检测技术迈上新的台阶。

参考文献：

[1]袁博   谭宇   安静   宋严严   杨旸   孙强   谢国兵. 高精度光学零件毛坯的检测技术[J]. 电子测试， 2017（4）：46-49.

[2]曹雅莉， 李宗义. 基于图像扫描技术的零件检测技术应用[J]. 机械研究与应用， 2018， 31（05）：154-157.

[3]武欣. 大尺寸光学元件在位干涉拼接检测关键技术研究[D].

[4]冯晟杰， 谷立山. MTF测试技术的研究及应用[C]// 第十七届全国光学测试学术交流会. 0.