計量控制使產(chǎn)品更精確更可靠 (2004-12-22)
發(fā)布時間:2007-12-04
作者:
來源:潘必卿 盧敬叁
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控制論在計量技術(shù)應(yīng)用的過程中,是根據(jù)產(chǎn)品的質(zhì)量性能的要求,對“量”的信息的控制,在計量管理系統(tǒng)中,控制產(chǎn)品生產(chǎn)系統(tǒng)中物質(zhì)的計量、能源的計量以及為質(zhì)量檢驗提供準(zhǔn)確的計量數(shù)據(jù)以及系統(tǒng)中的檢測信息比較等。
“量”的測定離不開計量
在冶煉過程中,燃料的控制,溫度的調(diào)節(jié),物料輸送、燃燒系統(tǒng)、助風(fēng)系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng),除塵系統(tǒng)等,都需要測定和控制準(zhǔn)確的“量”。量的變化就必然涉及到質(zhì)量變化。只有準(zhǔn)確地測定和控制“量”的轉(zhuǎn)化,通過信息比較修正達(dá)到最佳數(shù)據(jù),才能保證企業(yè)生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品。這個“量”的測定和控制,憑人眼和經(jīng)驗無法達(dá)到精確,這就需要我們通過計量測試手段,采用自動控制技術(shù),應(yīng)用計算機(jī)來完成。如果計量不準(zhǔn)確,量值不統(tǒng)一,必然會造成自動控制系統(tǒng)的信息紊亂,使其不能準(zhǔn)確控制造成誤動作,使系統(tǒng)無法運行。
在自動化控制中,計量在動態(tài)控制環(huán)路(即在加工過程中同時進(jìn)行測量)中和在使用于生產(chǎn)作業(yè)生產(chǎn)線的自動測量中,作為控制系統(tǒng)執(zhí)行環(huán)節(jié),通過反饋(與尺寸計量有關(guān)的機(jī)器控制)還可降低廢品率,同時,也使生產(chǎn)節(jié)奏加快。計量控制在生產(chǎn)的檢驗程序中降低成本,節(jié)約原材料;在成批量生產(chǎn)中進(jìn)行100%的檢驗。在制造模具的工作中,計量控制能保證模具表面進(jìn)行精確的三度空間的檢驗。除了提高質(zhì)量外,計量控制對產(chǎn)品實際狀況進(jìn)行更精確、更可靠地分析,準(zhǔn)確判斷出正品還是廢品。在自動控制中,計量技術(shù)按規(guī)定的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)來控制生產(chǎn)中的產(chǎn)品質(zhì)量,計算機(jī)對計量控制結(jié)果進(jìn)行自動記錄,數(shù)據(jù)儲存,這不僅在統(tǒng)計學(xué)上很重要,而且在產(chǎn)品質(zhì)量控制中有著重要的作用。
比如我們使用計算機(jī)進(jìn)行自動控制,那么我們首先必須給它輸入可靠準(zhǔn)確的信息。硬度合金的燒結(jié)是采用真空燒結(jié)法,這樣能使硬質(zhì)合金質(zhì)量合格率比原來氫氣燒結(jié)法提高9%,切削系統(tǒng)提高40%,每噸成本下降2000元左右,可真空燒結(jié)技術(shù)是在人看不見,摸不著的金屬密封爐內(nèi)真空狀態(tài)下燒結(jié)的。爐內(nèi)最佳溫度必須控制在1450℃±10℃范圍內(nèi),要達(dá)到這樣的理想條件,除了工藝、材料、設(shè)備外,這就必須使用準(zhǔn)確的計量儀表進(jìn)行測試和自動控制。聚氯乙烯工廠車間進(jìn)行合釜溫度控制,要求調(diào)節(jié)和控制必須精確,這就要進(jìn)行自動控制,只有這樣才能使溫度準(zhǔn)確控制在50℃±0.2℃范圍。生產(chǎn)玻璃的熔爐里,爐膛液位僅允許波動在±0.3mmHg~0.5mmHg范圍,壓力額定為2mmHg或3mmHg水柱時,要求控制在±0.2mmHg水柱內(nèi),比人們呼吸的氣壓變化還少,成型作業(yè)區(qū)溫度只允許在1560℃±2℃范圍,這些都要求計量儀器儀表來準(zhǔn)確測量和控制,人工是根本無法實現(xiàn)的。在集成電路生產(chǎn)中,在2至6個平方毫米一塊硅基片上,要集成幾百、幾千個門電路,包托上萬、上百萬個元件,這些集成元件參數(shù)、電路的性能指標(biāo),就必須通過計量測試來獲得,計量在集成電路控制中涉及到多學(xué)科、微區(qū)、微量、微電子計量測試,其目的是為了使集成電路在控制過程中對材料、工藝和儀器作出評價,及時準(zhǔn)確地提供可靠的質(zhì)量信息,以便進(jìn)行判別與工藝上的改進(jìn)。
集成電路生產(chǎn)中必須采用先進(jìn)的工藝和嚴(yán)格的自動控制,只有這樣,才能使成品率提高和參數(shù)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠。工藝監(jiān)控要靠在關(guān)鍵環(huán)節(jié)上用計量測試設(shè)備進(jìn)行檢驗,并在必要時根據(jù)檢測數(shù)據(jù)來對工藝過程進(jìn)行修正,以獲得理想的效果。我們說計量檢測是工業(yè)生產(chǎn)的“眼睛”,采用激光技術(shù)后,這雙“眼睛”就更加明亮了。激光計量檢測是非接觸式的,不直接碰觸物體,不影響測量對象和現(xiàn)場,還可遙測,比較方便的對高溫或不宜接近的有害物場所做檢測。同時與電子技術(shù)相結(jié)合,能實現(xiàn)自動化檢測和在線檢測。激光導(dǎo)向、準(zhǔn)直測量用途較廣,礦井掘進(jìn)就需要給挖掘機(jī)導(dǎo)向,讓它準(zhǔn)直線掘進(jìn)。高層建筑安裝電梯、大型發(fā)動機(jī)組安裝轉(zhuǎn)子、造大輪船時調(diào)整發(fā)動機(jī)主軸系統(tǒng)、定中心線等,都需準(zhǔn)直線測量。中國計量科學(xué)研究院在上世紀(jì)80年代初采用激光準(zhǔn)直線測量法給火箭撬滑軌試驗進(jìn)行激光準(zhǔn)直測量,使3132米的長度測量精度達(dá)到1×10-6,在全長范圍任意15米內(nèi),在軌道扣點處主軌相對基準(zhǔn)線的水平方向和垂直方向允許偏差達(dá)到0.2毫米。上海磁懸浮列車軌道建設(shè)中,使10080根水泥墩柱和30公里長的軌道誤差只有1毫米。
在國防現(xiàn)代化建設(shè)中,武器的命中精度越來越高,要實現(xiàn)高精度的命中率,就要求發(fā)動機(jī)推動,流量、壓力、溫度的測量精度大大提高,同時還要求建立多功能自動化控制的寬頻帶的測試系統(tǒng),計量測試自動控制就必須提高到一個新水平。
有一種準(zhǔn)時生產(chǎn)新技術(shù),要求時間計量準(zhǔn)確,這種準(zhǔn)時生產(chǎn)是指在隨機(jī)得到定單的情況下,把產(chǎn)品所需的成千上萬個零件都排成順序,所有的加工件、外加工件、外購件都按規(guī)定的時刻出現(xiàn)在規(guī)定的加工或裝配工位上,按規(guī)定的時間生產(chǎn)出產(chǎn)品,并立即交貨。采用準(zhǔn)時生產(chǎn)方式,因為沒設(shè)倉庫,也沒有成品庫房,從而生產(chǎn)周期短、成本低,可實現(xiàn)資金回轉(zhuǎn)快,高速高效的生產(chǎn)。
計量科技在自動化控制過程中,可以說隨處可見,沒有準(zhǔn)確的計量,信息控制、物料控制、產(chǎn)品隨機(jī)檢驗、輸入輸出間的相互比較的誤差修正等都會遇到不可逾越的困難。準(zhǔn)確的控制以準(zhǔn)確的計量為基礎(chǔ),沒有計量就沒有科學(xué),就沒有自動化控制的實現(xiàn)。
自動控制推動社會文明
在當(dāng)今社會里,家庭、辦公室、工廠、公共場所,不論是工作、學(xué)習(xí),還是休息,可以說自動化設(shè)備無處不在,人類發(fā)展了自動化技術(shù),它反過來又為人類建立了新的、完美的、先進(jìn)的生產(chǎn)和生活方式。智能機(jī)器代替人的部分腦力勞動,使人的生產(chǎn)和生活模式變成了人機(jī)、智機(jī)相結(jié)合的方式。自動化程度越高,機(jī)器就越復(fù)雜,這就需要人們提高文化水平和人類自身的素質(zhì),不斷地去創(chuàng)造、去研究、去開發(fā)、去發(fā)展新的技術(shù)和設(shè)備,這正是人為萬物之靈的關(guān)鍵所在,也是人類自身發(fā)展的關(guān)鍵所在,自動化的進(jìn)展水平促進(jìn)了人類文明的不斷提高,使人類不斷地進(jìn)入了一個個新時代,同時,也為計量科學(xué)技術(shù)提出了新的課題和新的任務(wù)。