三种主要的自动螺纹检测方案研究

  自动螺纹检测技术在汽车，紧固件，航空，造船等多个行业正在迅速的推广。尤其是在严苛的汽车零部件行业，发动机零件，变速箱，水泵，车桥，传动轴，滤清器，油门踏板支架， 过去汽车及其零部件生产商，医疗部件，航空航天零件供应商往往依赖手动通止规检测螺纹，通常是抽检。但是在近一些年，趋势是使用自动的方式检测螺纹。尤其是越来越多的机械零部件外包，100%全检对于一些关键零部件的生产越来越重要而紧迫。

  螺纹检测方式通常可以分为两种，接触式和非接触式。

  非接触式检测：影像系统

  影像系统采用相机或基于激光的光电扫描来检测螺纹有无，并可以在一定程度上实现螺纹测量。

  如果只是为了检测螺纹有无，一套简单的影像系统成本并不高，而且检测速度很快。其局限性在于，对螺纹本身及工作环境有一定的要求。如果螺纹有一定的污染（比如切削液或者毛刺），则带来很大的误检率。特别是当生产者需要进一步检测螺纹的尺寸时，对螺纹本身及工作环境要求会更加严苛，成本也会大幅上升。也无法完全代替传统的螺纹通止规功能。一些高端紧固件生产商通常都拥有一两台或者更多的影像式螺纹检测机，但其高昂的成本和不高的稳定性常常让他们头疼。而且大的问题是，影像的方式通常只能适用于螺钉，螺杆等外螺纹。

  非接触式检测：电涡流传感器

  电涡流式螺纹检具已经诞生了近30年，其实是这项技术用于检测管材和线材表层缺点的副产品。

  电涡流检测的工作方式是将检测探头伸入螺纹孔，探头上的线圈导通交流电，产生电磁场从而和附近的导电材料产生电涡流。这一电涡流信号是由附近的导电材料通过电感线圈决定的，影响因素包括尺寸，硬度，材料的化学属性等等。通过比较和标定件产生信号的异同，来确定螺纹的好坏。

  这种方式不受切削液等污染的影响，可以准确判断螺纹的有无，但是对螺纹质量的判断却素手无策。即便使用各种各样的标定件来建立庞大的数据库，系统的过于复杂也会带来不稳定性。

  螺纹质量的检测有时候可以通过复合线圈的方式实现，通过探测头的前段用较小的线圈，后段用较大的线圈，比较两次信号之间的差异来判断螺纹的质量。但这样非常依赖庞大的标定件数据库。

  另外电涡流检测还有一些缺点，为了更加准确的检测螺纹，电涡流探测头的尺寸不可和螺纹尺寸差异太大，往往必须是勉强通过，这造成探头及其容易损坏，而这种损失背后的成本是巨大的。而且电涡流传感器至少需要0.5~1s的稳定时间，这在批量生产中往往变成瓶颈。

  电涡流系统在单一产品上有大量的内螺纹，只需要检测螺纹有无而不需要关注螺纹质量（螺距，深度等）的情况下使用的比较广泛。

  接触式检测：自动螺纹通止检测系统

  接触式自动螺纹检测可以完全实现传统通止规检测“通”和“止”的功能，并且可以集成在自动化生产中，下降甚至完全替代人工。这一技术也是由来已久的，通过使用电机，模拟人工将传统通止规拧入螺纹，通过扭矩反馈来实现螺纹的通止检测。

  然而这项技术也有其非常难以战胜的困难，对于人工检测，准确的对准，合理的拧入是可以通过培训而实现的。但对于设备，就变成了几个难以解决的问题：如何可以保证准确的对准，如何可以确保顺畅的拧入和拧出，如何可以保证不碰伤螺纹。特别是在一些产量极大，工件定位基准差的情况下，需要系统具有极高的灵敏度和柔性。