MBD技术在数字化三维检测工艺系统中的应用
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作者:王卫苹
【摘 要】数字化集成制造系统包含数字化检测技术，且是其中最重要的部分之一，而数字化集成制造系统的不断发展也推动了数字化检测技术在工程建设中的应用需求。因此，论文进一步论述何为MBD，以MBD技术的数字化三维检测原理为依据，对数字化三维检测工艺系统应用MBD技术展开分析。
【Abstract】Digital integrated manufacturing system includes digital detection technology， and is one of the most important parts. The continuous development of digital integrated manufacturing system also promotes the application requirements of digital detection technology in engineering construction. Therefore， this paper further discusses what MBD is， and analyzes the application of MBD technology in the digital three-dimensional detection technology system based on the principle of MBD technology.
【关键词】MBD技术;数字化三维检测;检测工艺系统;应用
【Keywords】MBD technology; digital three-dimensional detection; detection process system; application
【中图分类号】TG806 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2020）06-0180-02
1 引言
制造业企业在向现代化企业发展过程中，势必从产品设计到质量检测整个过程实现数字化，因此，以二维图纸的模拟量传递不足以为此提供技术支撑，必须转换成三维数学模型的数字量传递。产品设计时，根据三维数学模型为基础，在模型中定义零件尺寸、产品装配信息、零件技术要求和形位公差信息等，最终形成信息完整的MBD模型。在后续的检测环节中，以MBD模型为基础，制定有效的工艺检测方案和检测模型，让零部件检测有效地完成。
2 MBD的概念
MBD是在产品加工制造过程中将二维图纸对产品特征描述和共享的工程定义，实现数字化信息传递转换为以三维产品模型对材料信息、加工制造要求、尺寸标准、公差许可、检验要求等信息描述的数字化定义。数字化设计制造完全区别于传统食物设计制造，将产品研制流程转换成了定义流程，并且形式也由串行转变为并行，信息传递方式由模拟量传递转变为数字量传递，生产组织管理模式也更加趋向于扁平化管理，物流和信息流共同转变配制方向，数字化工艺装备被普遍应用。数字化设计制造技术应用的普及，让航空装备研制从管理模式、技术手段都发生了重大转变和革新。
3 数字化三维检测的基本原理
数字模型成立于三维坐标空间中，其中包含了多种几何要素，它们共同组成了数字模型。几何要素中主要是点、线、面等，它们的形成结构包含了大量的矢量点，其属性包括矢量、位置、形状等。通过不同的几何特征会给测量软件反馈数字模型上的重要元素，以此来实现数字化检测，将测量结果以数字理论量值的形式體现出来，数字理论量值为采用三坐测量机测量实际零件提供依据。MBD数字化检测的主旨之一就是数字传递，另一个就是数字驱动[1]。
4 MBD技术下数字化三维检测工艺的应用内容
MBD技术作用下的制造环境，零件的三维数字模型不仅体现了零件的几何数据，同时也体现了零件的产品制造信息，产品工艺制造流程以及产品质量检验全部依托于数字模型。MBD技术下的数字化检测工艺技术区别于传统检验模式，主要有模型可检测性分析、检测工艺仿真、检测实施、检测工艺规划、检测工艺审签、产品质量分析和检测结果表达等技术方面。
4.1 模型检测性分析
①检测模型定义。MBD对数据源的单一性需求以及检测模型全面的检测信息，要求定义检测模型。MBD检测模型中主要有零件尺寸信息、轮廓信息、形状信息、定位信息以及定向信息等，除这些几何信息外，还包括非几何信息，如检测工艺信息等。部分时候的模型检测仅限于测量检测模型的其中几个信息，CAD软件实现了检测模型待检信息通过颜色或者图层区分的功能，这样就方便了待检信息的提取。②模型规范检查。产品设计时，有时会因为其他人的工作失误，造成检测模型标准无序或者信息缺失等问题，这样检测系统就无法正常获取和识别检测模型的全部信息。因此，需要制定关于模型的检查标准规范，将标准信息和特征结合在一起，对检测模型中存在的检测信息不完整或者不规范问题进行检查，与此同时，利用检测设备将检测目标在目前的检测设备资源库中进行分析，通过最终的检查报告确定检测模型是否规范，并最终将结果反馈到设计部，为他们修改检测模型提供依据。③未标注公差数据处理。一般情况下，对于零件设计模型中与相关标准尺寸公差无差异的情况下，无需进行标注，这样可以让设计人员将精力投入其他更重要的事项中，零件检测时，实际测量值与检测模型理论值之间的差距确定其是否超差。因此，在检测时，检测尺寸公差数据必须完整地标注在模型中。建立公差标准数据库，通过CAD软件将检测模型中未标注的公差尺寸找出来，并将这些公差尺寸以标准公差数据库中的公差标准加以标注，最终的检测模型完整地标注了公差尺寸数据。 4.2 检测工艺仿真
应用了软件的测量路径一般无法具备独立性，需进一步通过数字化离线软件对测量路径的真伪进行验证。通过对检测过程的模拟验证，对测量设备超行程、产生碰撞的可能性等进行错误检查，并根据验证结果调整检测路径，使其更加完善，调整内容有测量点布置、添加安全点、添加安全平面以及侧头角度等，让测量更加精准，提高安全性[2]。
4.3 检测工艺规划
传统的MBD技术的工作方式主要依托于数字量，模拟量只发挥辅助作用，但是随着MBD技术的不断发展，目前的工作方式安全转变成了全数字量传递。MBD数字化制造逐渐取代其他工作方式成为以后的主要发展方向。让产品加工制造脱离纸质，必须由MBD技术下的数字化检测技术来完成。MBD下的数字化检测技术其重点在于数字驱动和数据传递，也就是提取出检测环节模型的设计尺寸，从中取得待检测模型的特征理论量值，以此作为测量机测量实际零件的驱动力（见图1）。
检测工艺主要是对机床完成加工的成品以及半成品零件的形狀、尺寸、性质、位置等，通过测量设备完成测量，对比设计数据与测量数据距离要求的合格与否。测量员在检测零件时离不开检测工艺。
数字化三维检测工艺在MBD三维检测工艺模型基础上，提取出工艺模型中需要检测的信息数据，利用知识库信息分析模型是否可以检测，未检测工艺分工提供依据，明确零件检测设备和方式。在工艺路线设定时要综合模型的检测特征，利用计算机做模拟仿真检测。经过仿真检测确定的测量程序由测量机接收，对零件完成测量。
4.4 检测工艺审签
零件检测必须要经过检测工艺审签，利用检测工艺审签可以避免因工作失误带来的检测误差，如检测模型、技术文件、检测工艺规划等，同时可以将审签结果反馈给设计部门，为他们修改设计方案提供依据，检测工艺审签让检测过程更加规范，让检测的有效性得到提升。
4.5 检测实施与结果表达
最终送入检测现场的零件，将与零件编号相应的检测文件取出，利用夹具保存，同时定位零件，并利用测量设备测量零件。测量设备给出最终的测量结果是零件的所有点的具体坐标，以企业需求为依据，有针对性地制定检测报告模板，在检测模板中录入检测数据，最后便成为检测报告。
4.6 产品质量检测
MBD技术下的数字化检测技术对零件实体的依赖性并不强，检测夹具装夹、检测程序编制、检测工艺规划、进入检验现场等都可以由检测模型代替完成，生产和检验可以分线同时进行，让第一件零件的检测可以在短时间内完成。并且，就检测结果建立完整系统性的数据库，分析超差结果，实现超差预警。第一件经检验合格或者是已经处于成熟阶段的产品加工，加工过程中可以抽样检查，如果加工过程中出现异常情况需要再次对产品进行检验，通过超差预警让产品检验在线外进行。
5 结语
综上所述，MBD下的数字化检测技术可以让生产制造企业的检测设备得到有效的利用，让生产和检验可以双线同时进行，检测工艺转换为更具先进性的三维，让产品检测可以在短时间内完成，推动企业向数字化方向发展。
【参考文献】
【1】屈力刚，胡宝慧，李亮.基于MBD的检测路径规划方法研究[J].制造业自动化，2019（01）：5-8.
【2】杜宝瑞，陈靖乐，叶柏超，等.基于MBD的数字化检测工艺系统研究与应用[J].制造业自动化，2015（19）：39-43.
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