0引言
随着航天高频次发射常态化，航天型号产品的质量管控能力面临新的挑战，其中尤以阀门等高精密产品的严峻质量管控形势较为突出。在中国智能制造2025和工业4.0的大力推进下，阀门等重点产品的生产制造开始迈向自动化、数字化，生产制造能力逐渐提高。
航天产品质量对可靠性要求极高，航天科技集团第一研究院更是明确提出实施基于数据驱动的运载火箭研制流程[1]，力争实现重要产品尺寸的100%测量以及质量数据自动采集。
1航天阀门类产品检验检测现状
航天阀门产品的特点是多品种、小批量，在发射任务井喷形势下，生产车间任务量急剧增加，检验检测作为生产制造的末端环节，产品堆积现象严重，成为制约产品交付的短线环节。
目前大多数航天企业以人工检验和记录为主，检验员通过游标卡尺等常规量具完成大部分外形尺寸的测量，再通过精密测量设备对形位尺寸进行补充测量，最后手工录入数据。这种传统的检验模式效率低、工作强度大，已不能满足我国航天事业发展需求。
在精密测量和自动化检测方面，三坐标凭借通用性强、稳定性好、检测精度高等优势具有较高的市场占有率，大部分精密自动化测量是围绕三坐标测量机进行。吴志昊等人针对航空叶片进行了三坐标自动测量技术研究[2]，曹文军等人针对航空结构件开发了一套检测轨迹自动规划系统[3]。安川首钢机器人有限公司的黄坤等人开展了机器人自动抓取硅钢片送入检测设备中的自动化检测技术研究[4]。
2 基于机器人和比对仪的自动化测量系统方案
2.1 自动化测量系统方案及测量流程
针对航天阀门产品的测量需求，本文提出了一种基于机器人和比对仪的测量方案，通过机械手夹持工装和产品，放置到测量仪器上，系统识别产品图号，调用相应的测量程序进行测量，完成测量任务。
系统主要由4大模块组成：测量单元管理控制系统，该模块集成了系统控制软件、硬件系统和各设备电源供断电等多项功能于一体；检测作业平台与相关设备模块，主要由电控柜、大理石作业平台、测量仪器及定位夹紧系统等组成；机器人及配套模块，主要包含六自由度机器人、机械手末端夹持器及RFID识别系统读取设备等；上料平台及工装，主要包括推车托盘卡位装置和托盘工装。
根据测量要求及测量系统的设计方案，待测产品的测量流程如下：
（1）测量前，现场人员将产品固定在工装上，通过射频感应器将产品信息录入固定在工装上的电子标签内。将载有工件的工装托盘（带有射频电子标签，储存工件相关信息）的推车推到工作机器人的工作范围内与上料台对接；
（2）在上位机系统中，开始任务，机械手将对应库位上的工件搬运到比对仪的定位夹紧平台上，然后机械手退出测量区，RFID射频识别系统开始识别工装上的电子标签，读取电子标签中产品信息。系统根据产品调用关联的检测程序，针对不同工件实现混线检测；
（5）测量完后，上位机软件识别和抓取测量结果，同时机器人将工件从比对仪检测区搬运到工件托盘。
2.2 系统组成
根据车间现场温差变化大、待测产品尺寸大小情况，选用雷尼绍的 Equator 500比对仪[5]，该型号产品具即插即用，测量速度快，热效应不灵敏和等一系列优点。
上料平台由整体托盘、拖车和锁紧装置组成，拖车可方便转运和安装待测产品，拖车上设计相应的锁紧定位机构，用于固定承载待测产品的整体托盘。
根据现场布局及待测产品尺寸、重量，系统选用库卡KR16 R1610型 6轴关节机器人，该产品技术成熟，操作简单，运动灵活，重复定位精度高。
3 检验检测管理流程研究
3.1 传统检验检测模式
引入自动化测量设备前，检验检测方式和质量数据的传递以人工操作为主，整个过程中产品需要多次扭转，测量准备工作、数据记录和传递等效率低下。
测量前，检验人员准备设计图、工艺规程和数据记录本等资料，根据产品尺寸、公差要求选取合适的游标卡尺、深度尺等常规量具，码放好产品后开始测量和记录。常规量具无法测量的形位尺寸，将产品移送到精密测量室，精密测量室根据文件在三坐标测量机等设备上完成平面度、垂直度等形位尺寸的测量，并记录测量结果，传递回检验人员，检验人员汇总数据并录入质量信息管理系统。
3.2 自动化检测后的检验检测模式
采用比对仪自动测量系统以后，检验人员从手工测量、记录等工作中解放出来，工作重心转变为监视整个测量流程的运行。
检验人员码放产品至工装上，然后在系统中录入产品图号、编号等信息，准备就绪后，系统识别图号并匹配预先编制的测量程序，开始自动测量。测量完成后，系统保存测量数据，取回待测产品，开始下一轮产品的测量工作。
3.3 新模式下的对质量管理的提升
对比引入比对仪自动测量系统后的检验流程，传统的检验检测主要存在以下问题：（1）人工测量和记录数据效率低下，劳动力占用率高；（2）产品需要多次周转，效率低，存在磕碰伤风险；（3）质量数据传递方式落后，效率低，可靠性不高。使用自动测量系统以后，检验人员不再耗费时间在前期准备工作、零件测量、数据记录和手工录入上，而是专注于系统运行过程是否异常，以及确认最终测量结果。
根据系统运行近半年后的统计分析，批次产品检验检测效率提升30%左右，产品周转频次降低2次，产品交付效率大为提升。
4 结束语
随着近年来航天工业的快速发展，以及智能制造对生产制造能力的改变和提升，对航天领域传统的检验检测模式和质量管理能力带来冲击和挑战，本文提出的自动化测量系统和新的检验人员工作模式，是在智能制造发展下的一种创新探索和应用，为后续的发展打下一定的基础。
参考文献
李洪.智慧火箭发展路线思考[J].宇航总体技术,2017,1(01):1-7.
吴志昊,吕彦明.航空叶片的三坐标自动测量技术[J].工具技术,2017,51(12):3-7.
曹文军,隋少春,段桂江,韩雄,黄明聪.面向航空结构件的自动化测量技术研究及应用[J].制造技术与机床,2016(09):112-116.
黄坤,曹利,曾孔庚,姜涛.机器人硅钢片自动检测系统及其应用[J].冶金自动化,2016,40(03):77-80.
任冶,刘大亮,王群,杨建新,杨洋,杜晶.Equator比对仪在航天产品检测中的应用研究[J].制造技术与机床,2018(08):121-124.