视觉系统在活塞环闭口间隙检测中的应用.pdf

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1、内燃机与配件2014年第6期视觉系统在活塞环闭口间隙检测中的应用ApplicationofVisualSystemRingendGapDetectionInPiston唐振兴徐哲冯永平陈奎彪(仪征亚新科双环活塞环有限公司)[摘要]通过视觉系统的检测机理介绍,以及该系统在活塞环闭口间隙检测中的实际应用情况和效果比较,充分说明了视觉系统在活塞环闭口间隙项目乃至更多其它项目检测上是一条行之有效的新方法。[关键词]活塞环闭口间隙视觉系统测量系统分析塞尺效率0前言活塞环的闭口间隙,是将活塞环放人直径为气缸基本直径的环规内,所测量出的开口两端最窄距离。如图1所示:环规活塞环圈1理论上讲,合理的闭

2、口间隙有利于保证发动机的气密性和降低机油消耗,但是因为加工误差的存在,在一批产品中,总会有一些产品可能处于设计要求的极限值位置,这在一定程度上,也反映了加工设备(修口机)CPK值的高低。闭口间隙过小(即超过最小闭口间隙设计值时),在发动机工作时会因热膨胀而导致活塞环卡死、甚至折断,从而使活塞环彻底失去功效;反之,又会使发动机的高压燃气泄漏通道增大,并使得润滑油上窜至燃烧室,从而导致发动机出现下窜气和烧机油的不良现象。所以,活塞环的闭口间隙尺寸,是其若干参数中的重要特性之一。目前,很多活塞环生产厂家对闭口间隙的测量,采用的是传统的测量方法,即将活塞环放人直径为气缸基本直径的环规内,用专

3、用塞尺(规格为0.0l~1mm)来测量其开口两端的最窄距离,此法的弊端是耗时、低效,且会因人为因素而产生误差(比如环规的具体使用位置、修正值的合理性等)。为了提高活塞环闭口间隙的检测效率,我们公司前几年开发了专用闭口间隙检测机(运用接触式传感器型),但效率不甚理想,每片活塞环的检测时间需3秒钟。近来,我们另辟蹊径,尝试运用视觉系统来对活塞环的闭口间隙进行检测,取得了显著效果,检测效率也因此大为提高,现将相关试验情况介绍如下。1视觉系统检测原理使用200万像素照像机,对处于料筒口(进料部分带退拔,检测口径为标准缸径尺寸)的活塞环端面呈法向进行拍照,然后将信号传输到检测系统中进行描线、测

4、量闭口间隙S1,然后根据设定的公差范围进行判断和识别。推料机构从料筒的另一端推动活塞环前行,经系统检测和判别,S1在公差范围内的活塞环直接落到合格品接料杆上,当检测到活塞环的S1超出公差范围时,检测系统给出信号,不合格品分选口打开,S1超出公差范围的活塞环被分选出去。视觉系统的检测原理如下:1.1趋势边缘位置描绘对象的边缘轮廓(最大5000点),根据描绘点通过最小二乘法创建理想直线和理想圆,生成1个检测区域,只要指定任意的区域宽度、移动量即可自动进行描绘。对指定的点数进行自动描唐振兴徐哲冯永平陈奎彪:视觉系统在活塞环闭ISl间隙检测中的应用27绘,检测出直线。如果最小二乘法直线(圆)

5、检测出不应该包含在边缘点中的异常点时,可自动通过去除功能创建正确的直线(圆)。如图2所示:图21.2趋势边缘宽度只需设定任意大小、移动量,即可在一个检测区域内扫描各段小区域,自动进行多点宽度检测。可输出最大5000点的全部数据及最大、最小和平均值,简化了以往需要设置多个区域和复杂演算设定的检测。检测多点宽度检测中的最小直径:将每段宽度检测位置用图表显示,此外还能确认代表边缘稳定度的边缘强度波形,因此可进行准确设定。可根据精确度和处理时间对每段的大小、移动量进行详细设定。如图3所示:检测多点宽度检测中的最小直径幽31.3检测精度x方向视野6.4ram,Y方向视野4.8mm,200万像素

6、分辨率1600木1200,相机每颗像素大小为6.4/1600=0.004mm,一般正光源会有±3个像素的误差,即±0.004木3=±0.012mm,能够满足闭口间隙测量精度要求。2测量系统分析表1视觉系统测量闭口间隙重复性和再现性数据表评价人/零件平均值试验次数123456789101.Al0.5880.643O.5460.5240.50l0.5680.4500.5320.5770.6030.5532.20.5930.6510.5550.5330.4980.5760.“90.5420.5860.6120.5593.3——4.平均值O.59l0.6470.5500.5280.5000.

7、5720.4500.5370.58l0.607X。=0.556——5.极差O.006O.008O.0090.0030.0080.001O.0090.OlO0.008Ra=0.0076.B10.5860.6490.555O.54J00.50l0.5720.4490.5370.5860.6200.5597.20.5960.6520.5470.5300.4930.5“0.4530.5320.5760.6140.5568.3——9.平均值0.591O.65l0.5

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