在线检测技术及国内外在线量仪的现状
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4.3 主动量仪的对比
• 国外的主动量仪均为马波斯公司的产品E5、 E9、E39、E49
• 国内的主动量仪均为中原精密公司（中原量 仪厂与日本东京精密合资）的产品U1000。
• U1000的功能与精度均比E5、E9、E49的 强，但在功能方面不如E39的强，然而其生 产的U2000主动量仪与E39相仿。同样，其 价格却比马波斯公司的同类产品便宜得多。
3
2．在线量仪的主要类型及结构
2.1 主要类型
按在测量过程中人工参与的程度，
可分为:手动量仪和自动量仪；
按其在测量过程中对工艺过程的干
预程度，又可分为:主动量仪和被动 量仪。
5
2.2 主 要 结 构
图中：虚框1为测量装置；虚框2为测量电葙
传感器 1
自动驱动 (或手动) 工 机床控 件 制系统
信号
19
流量式气密检漏仪的基本原理结构图
稳定 气源
流量 传感器
检 漏
阀
被测 工件
20
3.5.2自动拧紧机
自动拧紧机的基本原理结构图
驱动电源
主控系统 及信号处理
拧紧控 制单元
伺服驱 动单元
拧紧执 行单元
工件
拧紧过程：⑴拧紧—达到扭矩—停止 ⑵拧紧—达到扭矩—转角—达到转角—停止
21
3.5.3 性能试验机
32
4.4 电子称的对比
• 大连微电子研究所为我厂制造的连杆电 子秤，其功能和精度完全达到美国 COMPTROL公司的水平。
• 价格却为COMPTROL公司的八分之一 （美国COMPTROL公司该电子秤为3.75 万美元 ），大连微电子的仅为4万元人民 币。
33
5. 结 束 语
国内的在线检测水平已有了较大提 高，并取得了令世人瞩目的成果。可以推 想，这些成果如能在整个量仪界予以大力 推广和应用，那么它必定会有力地促进对 落后或有欠缺量仪的更新改造，必定会有 力地促进对高水平量仪的研究工作，必定 会有力地促进我国整个量仪水平的提高， 并尽快、全面赶上世界检测 技术的先进水平。
9
具有轴向定位和锥度检测的主动量仪 结 构图
伺服电机 砂轮架
砂轮架 驱动
机床控
定位测头
测量电箱
制系统 横向
测头驱动 轴径1测头
测头1驱动
执行 机构
测头2驱动 轴径2测头
11
3.2主动测量技术在珩磨加工中的应用
珩磨是一种精加工方法，它能经济而
有效地加工出精度高、表面质量又好的孔。
珩磨在汽车制造业中用得很广泛，发动机
机
17
3.4.2 气门垫片的选择测量
气门间隙垫片选择测量机的基本原理框图
凸轮轴测量部分 气门测量部分
条形码输入
工
CRT 控
显示器 机
18
3.5 其它方面的在线检测技术的应用
• 3.5.1气密检漏仪 差压式气密检漏仪的基本原理结构图
充
稳定 气源
气
阀
检漏阀
压差 传感器
标准容器
检漏阀
被测工件
检漏过程：充气—平衡—检测—排气
现仍可保证。今年，在我厂新上的“大发”发 动机装配线中，把这些运行已近10年的拧紧 机又应用了起来，通过认真的对逐个拧紧轴 精度的检验，其误差还均在规定的范围之 内，现在这些拧紧机又以新的姿态站立在我 厂新上的“大发”发动机的装配线中。
30
库柏公司的拧紧机
在我厂M6装配线上，刚刚使用一年半，却已发生 多次故障，主要的有：
• 在3.3中所介绍的带有自动补调的在线量仪，是 当时的中原量仪厂自动量仪研究所（现三门峡 中测量仪公司）于2001年对原进口量仪进行国 产化改造成功，并投入使用的。 无论是功能、
测量精度还是稳定性等各方面均不低于当今国 外的先进在线量仪，而其价格约为国外同等量 仪的四分之一（总费用18.5万元人民币，而同 等功能和配置的国外产品最低为8.5万美元，节 约了50余万人民币）。自2001年5月投入生产 以来，一直稳定运行，未曾发生过任何故障。
3.1 主动测量在轴类磨削加工 中的应用
轴类磨削加工中的主动量仪:
⑴ 对曲轴中连杆轴颈的测量，其测量头 的厚度只有8mm。
⑵ 对曲轴中连杆轴颈和主轴颈磨加工前 的定位测量，分别采用单点固定式和 双点可调式测量头。
⑶ 对曲轴和凸轮轴的主轴颈磨加工，不 仅有轴颈尺寸和定位的测量，还有轴 颈锥度的测量，等等。
主要零件的孔，如缸体中的缸孔和连杆大、
小头孔的最后一道工序都是珩磨（我厂就
是如此）。从理论上讲珩磨机可以配置不
同原理、不同结构的测量头，然而受到此
种加工方式特点的限制，用接触式的机械
机构组成的检测头基本上已经绝迹，当前
珩磨自动测量一般均采用非接触式的气动
测量装置。
12
珩磨主动测量基本系统的构成
珩磨主动测量原理框图
显
放大处理 示
控 制 控制 信 号 信号 2 输出 设定
在线量仪原理结构框图 6
3．我厂在线检测技术的应用情况
3.1 主动测量在轴类磨削加工中的应用 3.2 主动测量技术在珩磨加工中的应用 3.3 带有自动补调的在线测量技术的应用 3.4 选择测量方面的应用 3.5 其它方面的在线检测技术的应用
7
24
1995年到2000年，成功地改造了 8台在线量仪
• 其中除1台在线量仪（缸孔分级机）为马波斯公司 改造的外，均由国内量仪厂家改造的。
• 起始时间为同一时期，均为1996年用于生产。 • 量仪的功能配置基本相同。马波斯的工控机为90
年代的新产品E9066；中原量仪厂采用的是台湾 产研华IPC-610；均为12位A/D转换器；且均有测 试数据的记忆、处理和统计分析等功能。 • 测量误差均为小于±1μm，长时间稳定性也均为 小于2μm /4h。
34
让我们共同携手，为在线检测技术 的发展和自主汽车产业的腾飞而
抗争拼搏、毕生奉献！
35
曲轴回转力矩机的基本原理结构图
伺服电动 机驱动器
控制系统
伺服 电动机
被测发动机 回转力矩检测
工控机
CRT显示器
22
3.5.4 电子称
具有分级打号功能的连杆电子称的基本原理结构框图
大头重量
连
检测
工
标记打号机
控
杆
小头重量
检测
机
CRT显示器
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4.国内外在线检测仪器的简况
及与国外同类量仪的对比
• 4.1. 在线量仪的对比
稳 定 气 源
电 磁 阀
气/电 转换器
旋转 密封装置
放大 处理电路
珩磨 测量头
机床 控制电路
显
示
工 件
执行 机构
13
3.3带有自动补调的在线测量技术的应用
带有自动补调的在线量仪包括二大部 分，其一是在线测量，其二是自动补偿。 它是对加工完毕的工件进行在线检测，当 发现超出设定的某一范围值时，发出信 号，通知补偿控制系统，并由补偿控制系 统适时发出控制信号，驱动补偿执行机构 动作，对机床加工系统（通常是刀具）进 行调整，以补偿出现的偏差。
• 其控制精度：扭矩均为≤±3％。
•
转角均为≤±3°
27
大连德欣与英格索兰相比，除具 备其全部功能外，还增加了：
• ① 对拧紧的扭矩，转角值存贮，并有关于 质量方面的统计分析功能。
• ② 对拧紧的扭矩曲线进行实时监控和对以 前一定时期内的测试曲线随时调用复现的 功能。
• ③ 对各种工艺参数和控制参数直接在线修 改，不必外接编程器或其它输入仪器。
工
开关量 输出口
头
开关量 输入口
控 步进电机 控制卡
振荡
机
显示
信Hale Waihona Puke Baidu源 键盘
与报警
步
进
电 机 驱
步 进
动电
器机
16
3.4 选择测量方面的应用
• 3.4.1 曲轴主轴承瓦片的选择测量
曲轴主轴承瓦片的选择测量系统的基本原理框图
缸体主轴承孔测量仪 温度检测系统
曲轴主轴颈测量仪 条形码输入
工
控
CRT 显示器
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在线量仪运行情况
• 在1995年到2004年期间，我厂在生产中使用的 带有工控机的量仪（包括在线量仪、试验机、 综合量仪）计有11台，其中的3台是马波斯公 司的E9066，8台是台湾研华的IPC-610；
• 让人感到非常遗憾的是，马波斯公司的E9066 的主机板在运行不到2年时，却出现了故障。
28
价格
• 与英格索兰相比： • 94年曾向询价，十个头的拧紧机平均每
个头为1.7万美元（约合人民币14万元） 而大连德欣的十头拧紧机平均每个头约 为7万元，相当于英格索兰的二分之一。 • 与库柏相比： • 库柏的价格较高，尤其是备件的价格高 得出奇（几乎是高出一倍）
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拧紧机的运行情况
• 大连德欣的拧紧机： • 自应用近10年来，运行稳定可靠，精度指标
• 国内量仪厂为我们配置的研华工控机至今未发 生过故障。
26
4.2 自动拧紧机的对比
• 国外的是：美国英格索兰公司的（1989年） 美国库柏（COOPER）公司的（2006年）
• 国内的是大连德欣公司的（1995年）
• 就控制功能来讲，三家的产品基本相同，均 具有扭矩、扭矩－转角、屈服点控制功能， 实际使用的均为前二种功能。
8
3.1.1具有轴向定位的主动量仪
在对凸轮轴主轴颈的磨削加工 前，首先要对工件的轴向进行定位。 具体方法是对其轴向某一端面进行测 量后，通知机床控制系统，校正工件 在机床上的轴向位置，然后再对工件 进行磨削加工（这对于曲轴、凸轮轴 之类的轴类零件中的磨削工序是必须 的）。这时采用的机床都是具有端面 定位功能的外圆磨床。
目录
1．前言 2．在线量仪的主要类型及结构 3．我厂在线量仪的应用概况 4．国内在线检测仪器的简况及与国外同类量仪
的对比 5. 结束语
2
1. 前 言
• 在线检测技术是一颗璀璨的明珠
• 汽车工业近年来的发展非常迅速，尤其 是轿车工业可以说是日新月异。汽车工 业发展的这样快，毫无疑问应归功于改 革开放、引进先进技术的结果。而在这 引进的先进技术中，在线检测技术可以 说是一颗璀璨的明珠。
上述的过程都是自动进行的。
应用较为广泛的是在镗孔加工工艺中。
14
测量补调基本系统的构成
曲轴加工中的测量补调系统结构图
1工位 步进 电机1 补偿 机构1
补偿 机构2
2工位
3工位 宽度 测量
轴径 测量
测量 电箱
机床 控制 系统
步进 电机2
15
测量补调系统的原理框图
电气原理框图
测 信号 量 放大
A/D 转换
• 时常（环境温度在16℃以下时）在开机时显示器出现 黑屏，必须手动复位或重新送电才能正常；
• 多轴系统中的TM12控制模块损坏； • 单轴系统中的TMH控制模块损坏； • 系统软件在升级过程中m-pro400s控制器损坏； • 正常生产运行中又有一个m-pro400s控制器损坏； • 系统软件升级后，有的功能伤失；拧紧数据异常等。
4.3 主动量仪的对比
• 国外的主动量仪均为马波斯公司的产品E5、 E9、E39、E49
• 国内的主动量仪均为中原精密公司（中原量 仪厂与日本东京精密合资）的产品U1000。
• U1000的功能与精度均比E5、E9、E49的 强，但在功能方面不如E39的强，然而其生 产的U2000主动量仪与E39相仿。同样，其 价格却比马波斯公司的同类产品便宜得多。
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2．在线量仪的主要类型及结构
2.1 主要类型
按在测量过程中人工参与的程度，
可分为:手动量仪和自动量仪；
按其在测量过程中对工艺过程的干
预程度，又可分为:主动量仪和被动 量仪。
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2.2 主 要 结 构
图中：虚框1为测量装置；虚框2为测量电葙
传感器 1
自动驱动 (或手动) 工 机床控 件 制系统
信号
19
流量式气密检漏仪的基本原理结构图
稳定 气源
流量 传感器
检 漏
阀
被测 工件
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3.5.2自动拧紧机
自动拧紧机的基本原理结构图
驱动电源
主控系统 及信号处理
拧紧控 制单元
伺服驱 动单元
拧紧执 行单元
工件
拧紧过程：⑴拧紧—达到扭矩—停止 ⑵拧紧—达到扭矩—转角—达到转角—停止
21
3.5.3 性能试验机
32
4.4 电子称的对比
• 大连微电子研究所为我厂制造的连杆电 子秤，其功能和精度完全达到美国 COMPTROL公司的水平。
• 价格却为COMPTROL公司的八分之一 （美国COMPTROL公司该电子秤为3.75 万美元 ），大连微电子的仅为4万元人民 币。
33
5. 结 束 语
国内的在线检测水平已有了较大提 高，并取得了令世人瞩目的成果。可以推 想，这些成果如能在整个量仪界予以大力 推广和应用，那么它必定会有力地促进对 落后或有欠缺量仪的更新改造，必定会有 力地促进对高水平量仪的研究工作，必定 会有力地促进我国整个量仪水平的提高， 并尽快、全面赶上世界检测 技术的先进水平。
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具有轴向定位和锥度检测的主动量仪 结 构图
伺服电机 砂轮架
砂轮架 驱动
机床控
定位测头
测量电箱
制系统 横向
测头驱动 轴径1测头
测头1驱动
执行 机构
测头2驱动 轴径2测头
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3.2主动测量技术在珩磨加工中的应用
珩磨是一种精加工方法，它能经济而
有效地加工出精度高、表面质量又好的孔。
珩磨在汽车制造业中用得很广泛，发动机
机
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3.4.2 气门垫片的选择测量
气门间隙垫片选择测量机的基本原理框图
凸轮轴测量部分 气门测量部分
条形码输入
工
CRT 控
显示器 机
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3.5 其它方面的在线检测技术的应用
• 3.5.1气密检漏仪 差压式气密检漏仪的基本原理结构图
充
稳定 气源
气
阀
检漏阀
压差 传感器
标准容器
检漏阀
被测工件
检漏过程：充气—平衡—检测—排气
现仍可保证。今年，在我厂新上的“大发”发 动机装配线中，把这些运行已近10年的拧紧 机又应用了起来，通过认真的对逐个拧紧轴 精度的检验，其误差还均在规定的范围之 内，现在这些拧紧机又以新的姿态站立在我 厂新上的“大发”发动机的装配线中。
30
库柏公司的拧紧机
在我厂M6装配线上，刚刚使用一年半，却已发生 多次故障，主要的有：
• 在3.3中所介绍的带有自动补调的在线量仪，是 当时的中原量仪厂自动量仪研究所（现三门峡 中测量仪公司）于2001年对原进口量仪进行国 产化改造成功，并投入使用的。 无论是功能、
测量精度还是稳定性等各方面均不低于当今国 外的先进在线量仪，而其价格约为国外同等量 仪的四分之一（总费用18.5万元人民币，而同 等功能和配置的国外产品最低为8.5万美元，节 约了50余万人民币）。自2001年5月投入生产 以来，一直稳定运行，未曾发生过任何故障。
3.1 主动测量在轴类磨削加工 中的应用
轴类磨削加工中的主动量仪:
⑴ 对曲轴中连杆轴颈的测量，其测量头 的厚度只有8mm。
⑵ 对曲轴中连杆轴颈和主轴颈磨加工前 的定位测量，分别采用单点固定式和 双点可调式测量头。
⑶ 对曲轴和凸轮轴的主轴颈磨加工，不 仅有轴颈尺寸和定位的测量，还有轴 颈锥度的测量，等等。
主要零件的孔，如缸体中的缸孔和连杆大、
小头孔的最后一道工序都是珩磨（我厂就
是如此）。从理论上讲珩磨机可以配置不
同原理、不同结构的测量头，然而受到此
种加工方式特点的限制，用接触式的机械
机构组成的检测头基本上已经绝迹，当前
珩磨自动测量一般均采用非接触式的气动
测量装置。
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珩磨主动测量基本系统的构成
珩磨主动测量原理框图
显
放大处理 示
控 制 控制 信 号 信号 2 输出 设定
在线量仪原理结构框图 6
3．我厂在线检测技术的应用情况
3.1 主动测量在轴类磨削加工中的应用 3.2 主动测量技术在珩磨加工中的应用 3.3 带有自动补调的在线测量技术的应用 3.4 选择测量方面的应用 3.5 其它方面的在线检测技术的应用
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1995年到2000年，成功地改造了 8台在线量仪
• 其中除1台在线量仪（缸孔分级机）为马波斯公司 改造的外，均由国内量仪厂家改造的。
• 起始时间为同一时期，均为1996年用于生产。 • 量仪的功能配置基本相同。马波斯的工控机为90
年代的新产品E9066；中原量仪厂采用的是台湾 产研华IPC-610；均为12位A/D转换器；且均有测 试数据的记忆、处理和统计分析等功能。 • 测量误差均为小于±1μm，长时间稳定性也均为 小于2μm /4h。
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让我们共同携手，为在线检测技术 的发展和自主汽车产业的腾飞而
抗争拼搏、毕生奉献！
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曲轴回转力矩机的基本原理结构图
伺服电动 机驱动器
控制系统
伺服 电动机
被测发动机 回转力矩检测
工控机
CRT显示器
22
3.5.4 电子称
具有分级打号功能的连杆电子称的基本原理结构框图
大头重量
连
检测
工
标记打号机
控
杆
小头重量
检测
机
CRT显示器
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4.国内外在线检测仪器的简况
及与国外同类量仪的对比
• 4.1. 在线量仪的对比
稳 定 气 源
电 磁 阀
气/电 转换器
旋转 密封装置
放大 处理电路
珩磨 测量头
机床 控制电路
显
示
工 件
执行 机构
13
3.3带有自动补调的在线测量技术的应用
带有自动补调的在线量仪包括二大部 分，其一是在线测量，其二是自动补偿。 它是对加工完毕的工件进行在线检测，当 发现超出设定的某一范围值时，发出信 号，通知补偿控制系统，并由补偿控制系 统适时发出控制信号，驱动补偿执行机构 动作，对机床加工系统（通常是刀具）进 行调整，以补偿出现的偏差。
• 其控制精度：扭矩均为≤±3％。
•
转角均为≤±3°
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大连德欣与英格索兰相比，除具 备其全部功能外，还增加了：
• ① 对拧紧的扭矩，转角值存贮，并有关于 质量方面的统计分析功能。
• ② 对拧紧的扭矩曲线进行实时监控和对以 前一定时期内的测试曲线随时调用复现的 功能。
• ③ 对各种工艺参数和控制参数直接在线修 改，不必外接编程器或其它输入仪器。
工
开关量 输出口
头
开关量 输入口
控 步进电机 控制卡
振荡
机
显示
信Hale Waihona Puke Baidu源 键盘
与报警
步
进
电 机 驱
步 进
动电
器机
16
3.4 选择测量方面的应用
• 3.4.1 曲轴主轴承瓦片的选择测量
曲轴主轴承瓦片的选择测量系统的基本原理框图
缸体主轴承孔测量仪 温度检测系统
曲轴主轴颈测量仪 条形码输入
工
控
CRT 显示器
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在线量仪运行情况
• 在1995年到2004年期间，我厂在生产中使用的 带有工控机的量仪（包括在线量仪、试验机、 综合量仪）计有11台，其中的3台是马波斯公 司的E9066，8台是台湾研华的IPC-610；
• 让人感到非常遗憾的是，马波斯公司的E9066 的主机板在运行不到2年时，却出现了故障。
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价格
• 与英格索兰相比： • 94年曾向询价，十个头的拧紧机平均每
个头为1.7万美元（约合人民币14万元） 而大连德欣的十头拧紧机平均每个头约 为7万元，相当于英格索兰的二分之一。 • 与库柏相比： • 库柏的价格较高，尤其是备件的价格高 得出奇（几乎是高出一倍）
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拧紧机的运行情况
• 大连德欣的拧紧机： • 自应用近10年来，运行稳定可靠，精度指标
• 国内量仪厂为我们配置的研华工控机至今未发 生过故障。
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4.2 自动拧紧机的对比
• 国外的是：美国英格索兰公司的（1989年） 美国库柏（COOPER）公司的（2006年）
• 国内的是大连德欣公司的（1995年）
• 就控制功能来讲，三家的产品基本相同，均 具有扭矩、扭矩－转角、屈服点控制功能， 实际使用的均为前二种功能。
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3.1.1具有轴向定位的主动量仪
在对凸轮轴主轴颈的磨削加工 前，首先要对工件的轴向进行定位。 具体方法是对其轴向某一端面进行测 量后，通知机床控制系统，校正工件 在机床上的轴向位置，然后再对工件 进行磨削加工（这对于曲轴、凸轮轴 之类的轴类零件中的磨削工序是必须 的）。这时采用的机床都是具有端面 定位功能的外圆磨床。
目录
1．前言 2．在线量仪的主要类型及结构 3．我厂在线量仪的应用概况 4．国内在线检测仪器的简况及与国外同类量仪
的对比 5. 结束语
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1. 前 言
• 在线检测技术是一颗璀璨的明珠
• 汽车工业近年来的发展非常迅速，尤其 是轿车工业可以说是日新月异。汽车工 业发展的这样快，毫无疑问应归功于改 革开放、引进先进技术的结果。而在这 引进的先进技术中，在线检测技术可以 说是一颗璀璨的明珠。
上述的过程都是自动进行的。
应用较为广泛的是在镗孔加工工艺中。
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测量补调基本系统的构成
曲轴加工中的测量补调系统结构图
1工位 步进 电机1 补偿 机构1
补偿 机构2
2工位
3工位 宽度 测量
轴径 测量
测量 电箱
机床 控制 系统
步进 电机2
15
测量补调系统的原理框图
电气原理框图
测 信号 量 放大
A/D 转换
• 时常（环境温度在16℃以下时）在开机时显示器出现 黑屏，必须手动复位或重新送电才能正常；
• 多轴系统中的TM12控制模块损坏； • 单轴系统中的TMH控制模块损坏； • 系统软件在升级过程中m-pro400s控制器损坏； • 正常生产运行中又有一个m-pro400s控制器损坏； • 系统软件升级后，有的功能伤失；拧紧数据异常等。