CN101076812A - 测量催化转换器支持垫的间隙容积密度的装置和方法 - Google Patents

Abstract

使用由摄像系统光学确定的平均间隙宽度来计算催化转换器中围绕催化剂基板的支持垫的间隙容积密度(GBD)。将在装配台确定的垫重量进行条形编码并置于附着到待测转换器的条形码标签中。可编程控制器根据多个摄像机读数来计算平均间隙宽度。然后用垫重量和尺度来计算GBD，并将该GBD与可接受的范围进行比较，以便确定转换器是否通过/未通过。

Description

测量催化转换器支持垫的间隙容积密度的装置和方法

技术领域

本发明涉及为了正确装配而测量催化转换器。更具体地说，本发明涉及确定围绕转换器中催化剂的支持垫的间隙容积密度，该转换器位于外套中。

背景技术

许多催化转换器包含利用承载催化化合物的结构的基板或筒(cartridge)，其中该基板或筒由介于基板和转换器的外套或壳中的支持垫围绕。在由封装外壳或转换器套向所述垫施力时，有两个目标有些不一致。一方面，支持垫上的压力必须足够到确保在相当苛刻的温度和振动条件下基板可被保持在适当的位置。另一方面，支持垫上的压力必须小于会引起基板断裂或其他损伤的压力。

催化转换器中压缩的支持垫的一个特征是“间隙容积密度”或GBD，其可用于确定适当的压力是否被施加到该垫上。GBD基本上是每单位体积垫的垫重量，或是垫重量除以垫面积(基本上是常数)与外套和基板之间的间隙宽度或垫宽度的积。GDB通常表示为克/每立方厘米。

已知的自动GBD测量系统使用间接计算或假设来估计间隙宽度。诸如美国专利号6,501,042中披露的其他系统在转换器的实际装配过程中计算GBD，并企图适应地改变外套和基板以实现期望的GDB。然而，该方法是假定在装配之后短期内垫密度没有变化，并且对于在最终装配的产品中是否施加了适当的垫压力，该方法会导致错误的结论。

因此，本技术领域需要一种自动而又经济的装置和方法，其用于在转换器外套已被应用于转换器基板/垫组合之后测量和评估GBD。

发明内容

因此，用于确定催化转换器中间隙容积密度的装置，其中，该催化转换器具有包含转换器基板的外套，该转换器基板至少部分被预选表面面积的支持垫围绕，该支持垫填充外套和基板之间的间隙，该装置包括用于捕获间隙的光学图像的至少一个摄像机。套定位单元相对于至少一个摄像机将外套放置在预定的方位上。可编程控制器被耦合到所述套定位单元和至少一个摄像机，而读取器被耦合到所述可编程控制器，并且读取器可工作来读取垫重量指示并将该指示传送到可编程控制器。所述可编程控制器可工作来计算支持垫的间隙容积密度，其作为根据光学图像确定的间隙宽度、支持垫的预选表面面积和根据所传送的指示得出的支持垫的重量的函数。

在本发明的另一方面，用于确定催化转换器中间隙容积密度的装置，其中该催化转换器具有包含转换器基板的圆柱形外套，该转换器基板至少部分由预选表面面积的支持垫围绕，该支持垫填充外套和基板之间的间隙，该装置包括用于在外套的第一和第二各自相对端捕获间隙图像的第一和第二摄像机。套定位器包括为邻接接纳待测转换器定位的多个辊子，该多个辊子被耦合到滑动机构以使辊子和待测转换器平移。可编程控制器被耦合到所述套定位器以及被耦合到第一和第二摄像机。扫描器被耦合到可编程控制器，并且该扫描器可工作来扫描支持垫的重量指示并将该指示传送到所述可编程控制器。该可编程控制器可工作来使套定位器将待测转换器从第一装载位置移动到第一和第二摄像机之间的间隙测量位置，并且使套定位器辊子将外套旋转到多个位置，以及在每个位置使第一和第二摄像机能在第一和第二端捕获相似的多个间隙图像。所述控制器还可工作来根据所有间隙图像计算平均间隙宽度，并且使用该平均间隙宽度、所扫描的垫重量和预定的垫表面面积来计算支持垫的间隙容积密度。

在本发明的又另一方面，用于确定已知表面面积的支持垫的间隙容积密度的方法，其中，所述支持垫至少部分围绕催化转换器中的基板并且填充转换器的外套和基板之间的间隙，该方法包括：将支持垫的重量指示放置在外套的外表面上；为读取重量的指示而将外套进行定位；为了光学地确定间隙的宽度而相对于至少一个摄像机对外套进行定位；以及确定间隙容积密度，其作为间隙宽度、支持垫表面面积、和支持垫重量的函数。

附图说明

通过结合附图阅读详细的说明，本发明的目的和特征将是显而易见的，其中：

图1示出了根据本发明的原理而布置的GBD测试台的前透视图；

图2示出了图1的测试台的显示部分的细节；

图3是间隙测量摄像机之一的、图1的通过接入孔106的局部透视图；

图4是图1的测试台的GBD测量摄像机安装布置的透视图；以及

图5是阐明本发明的方法的流程图。

具体实施方式

本发明的描述实质上仅仅是示例性的，因此，将认为不偏离本发明的要旨的各种变化是在本发明的范围之内。不认为此类变化是偏离了本发明的精神和范围。

参考图1，GBD测试台100主要包括：台基部分102和从台基102垂直延伸的台光学测量部分104。提供了部分104中的接入孔106，以便待测转换器通过其中移动到间隙测量台，该间隙测量台位于稍后要讨论的第一和第二摄像积之间。

测试台显示器108被安装到部分104上并向测试台操作员提供多种信息，其细节将在本说明书的稍后部分进行阐述。

在图1中示出了典型的转换器外套110在台基102的左侧安置在台基102上。还示出了定位标志112在外套110上，其将按以下解释来使用。

示出了待测转换器110T被定位成使其相对端与导向板118a和导向板118b邻接。转换器110T在其外套夹点116附近载有条形编码标签114，该条形编码标签114载有包含在转换器110T内的支持垫的重量指示。该重量一般在未示出的装配台处得到确定，其中在将该垫和基板装配到套110T中之前，对支持垫进行称重。

如图1所示，在操作员将待测转换器110T放置在导向板118a和118b之间的位置后，使转换器旋转，直到诸如接近开关124之类的定位器销检测器确定转换器套被正确定位在滑道120上，该滑道120装有滑动机构408。

当待测转换器已被正确地这样定位时，操作员从扫描器放置口(scanner docketing port)126取出手持条形码扫描器，并将垫重量指示符扫描到可编程控制器中，该可编程控制器位于例如所述测试台的部分104中。

待测转换器110T置于四个脚轮或辊子上，图1中示出了其中的两个122a和122b。滑动机构408可工作来将待测转换器110T从图1中所示的位置向后沿着滑道120和滑动机构408、通过孔106平移到这样的位置，其中待测转换器110T的每端的底部间隙面向安装在部分104内的第一和第二摄像机(例如见图4)。

现在参看图2，阐明了操作员显示器的细节。显示器108包括位于其上的各种显示面板。显示202是顺序的操作员消息显示，其顺序警告用户GBD确定过程进行到哪一部分了。例如，显示202可顺序显示消息如：

INSERT PART IN SLIDE

POSITION PART PER PROXIMITY SWITCH

SCAN BARCOED

REMOVE PART

显示204和206分别呈现所捕获的左和右摄像机图像。所以，区域205和207分别表示在转换器圆柱体的左端和右端处的、转换器的外套和其转换器基板之间的间隙。

显示208中示出的三个矩形区域呈现了三个间隙宽度，该三个间隙宽度是根据通过左侧摄像机的三个间隙测量得到的。类似地，在显示区域210中，阐明了从右摄像机得到的三个间隙测量。当待测转换器110T已经向后通过图1的孔106移动到图4的摄像机302和402之间的位置时，脚轮122a和b以及脚轮122c和d(未具体示出)例如通过伺服驱动器而旋转，从而转换器外套呈现多个间隙位置以分别由图4的左和右摄像机402和302来检查。在优选实施利中，在待测转换器的每端处捕获三个不同的间隙图像，使得六个测量结果显示在图2的显示208和210中。

显示区域212包含计算数据，具体地，在显示区域213呈现了从条形码标签扫描的垫重量，在显示区域215显示了根据六个摄像机测量结果计算的平均间隙宽度，以及在显示区域217示出了使用平均间隙宽度计算的GDB。

显示区域214是部件跟踪显示，其中在部分219示出了已通过GBD测试的转换器的数目，而在显示区域221累计了未通过GBD测试的转换器的数目。223表示计数器复位开关。

显示216是条形读出器，其示出了相对于可接受的GDB范围限制的最新GBD结果，例如，在230处的最小可接受GBD(例如0.83)和在232处的最大可接受GBD(例如0.97)之间的容限范围，其中将0.9的“理想”GBD例如定位在条形显示216的中点234。阴影区域234表示为待测转换器计算的实际GBD。

最后，218表示用于通过其操作顺序手动对测试台进行定序的开关。

参考图3和图4，待测转换器将沿着滑动机构408停在停止单元410处，从而其端部将停在固定器304和406处，从而使圆柱体底部的间隙呈现给摄像机302和402的每一个。

然后，通过携带印记触针(stamping stylus)444的针印记单元412，对所计算的GBD被确定为落入可接受容限范围内的任何待测转换器给出通过测试的指示。使用触针444，测试台将根据摄像机测量结果得出的实际计算的GBD印到待测转换器110T的外套上。

参考图5，流程图500包括当根据本发明的原理而可用的步骤应用到过程或方法时的步骤。

从圆圈502开始，在步骤504，支持垫在称量台被称出重量，称量台通常与装配台相关联，以便转换器随后被测试。

接下来，在步骤506，所述垫、基板和壳被装配，使得转换器具有围绕着垫的外套，其中该垫又围绕着基板。

在步骤508，根据在步骤504中称量的结果打印条形码标签，并将该标签施加到待测转换器的外套。

在步骤510，待测转换器110T被传送到图1的GBD台100。

在步骤512，将转换器适当地对准在与图1的滑动机构408相关联的脚轮上，如由检测定位销112是否存在的接近开关所示。

接下来，按照图1的显示器108的提示，操作员从图1的扫描器放置口126取出手持条形码扫描器，并且将条形码中指示的垫重量扫描到测试台的可编程控制器中。

在步骤516，沿着滑动机构408，转换器110T被平移到位于图1中的接入窗口106后面的摄像台。

在步骤518，在转换器的相对端捕获三个间隙图像，其中通过图1的辊子或脚轮122，将转换器在三个位置中进行旋转。

在步骤520，由测试台的可编程控制器计算平均间隙宽度，以及在步骤522，使用该平均间隙宽度计算间隙容积密度。

在判决块524，可编程控制器确定所计算的GBD是否是在可接受的容限范围内。如果不在其内，就在步骤530在显示器上给出否决指示，并递增否决部件计数。然后将被否决的部件从测试台移走。

如果在判决框524中判断所述GBD是在容限内，那么，就在步骤526将所计算的GBD印记或印在转换器壳上，在步骤528，递增通过部件计数，并将该转换器从测试台移走。

如上面所指出的，本发明的描述本质上仅仅是解释性的，本发明的真实范围和精神将根据所附权利要求的适当解释来确定。

Claims (16)

1.一种用于确定催化转换器中间隙容积密度的装置，该催化转换器具有包含转换器基板的外套，该转换器基板至少部分地由预选表面面积的支持垫围绕，该支持垫填充所述外套和所述基板之间的间隙，所述装置包括：

至少一个摄像机，用于捕获所述间隙的光学图像；

套定位单元，用于相对于所述至少一个摄像机将所述外套放置在预定的方位上；

可编程控制器，其被耦合到所述套定位单元并被耦合到所述的至少一个摄像机；以及

读取器，其被耦合到所述可编程控制器并可工作来读取所述支持垫的重量指示，以及将该指示传送到所述可编程控制器；

所述可编程控制器可工作来计算所述支持垫的间隙容积密度，其作为根据所述光学图像确定的间隙宽度、所述支持垫的预选表面面积和根据所传送的指示得出的所述支持垫的重量的函数。

2.如权利要求1所述的装置，其中，所述可编程控制器还可工作来确定所计算的间隙容积密度是否落入容限范围内并产生相应的通过/未通过指示。

3.如权利要求1所述的装置，其中，所述记录器包括条形码扫描器，并且所述重量指示包括耦合到所述外套的条形编码的标签。

4.如权利要求2所述的装置，其中，所述相应的通过/未通过指示包括：当所计算的间隙容积密度落入所述容限范围时所计算的间隙容积密度的指示。

5.如权利要求1所述的装置，其中，所述套定位单元在所述可编程控制器的引导下，相对于所述至少一个摄像机将所述外套放置在多个预定的方位上，所述至少一个摄像机捕获相应的多个间隙图像，以及所述可编程控制器根据所述多个图像计算平均间隙宽度。

6.一种用于确定催化转换器中间隙容积密度的装置，该催化转换器具有包含转换器基板的圆柱形外套，该转换器基板至少部分被预选表面面积的支持垫围绕，所述支持垫填充所述外套和所述基板之间的间隙，所述装置包括：

第一和第二摄像机，用于在所述外套的第一和第二各自相对端捕获间隙的图像；

套定位器，包括为邻接接纳待测转换器定位的多个辊子，该多个辊子被耦合到滑动机构以便使所述辊子和所述待测转换器平移；

可编程控制器，其被耦合到所述套定位器以及被耦合到所述第一和第二摄像机；以及

扫描器，其被耦合到所述可编程控制器并可工作来扫描所述支持垫的重量指示，并将该指示传送到所述可编程控制器；

所述可编程控制器可工作来使所述套定位器将所述待测转换器从第一装载位置移动到所述第一和第二摄像机之间的间隙测量位置，并且使所述套定位器辊子将所述外套旋转到多个位置，并且在每个位置处使所述第一和第二摄像机在所述套的第一和第二端捕获相似的多个间隙图像；所述控制器还可工作来根据所有的所述间隙图像计算平均间隙宽度，并且使用该平均间隙宽度、所扫描的垫重量和所述预定的垫表面面积来计算所述支持垫的间隙容积密度。

7.如权利要求6所述的装置，其中，所述可编程控制器使得所述套定位器辊子将所述间隙相对于所述第一和第二摄像机定位在其三个等角间隔位置。

8.如权利要求6所述的装置，其中，所述可编程控制器还可操作来确定所计算的间隙容积密度是否落入容限范围内，并且当所计算的间隙容积密度是在所述容限范围内时产生相应的指示。

9.如权利要求8所述的装置，其中，所述相应的指示包括将所计算的间隙容积密度印到所述外套上。

10.如权利要求8所述的装置，其中，所述扫描器包括条形码扫描器，而所述重量指示包括附着到所述外套的条形编码标签。

11.如权利要求8所述的装置，还包括检测器开关，其用于确定所述待测转换器是否已经被正确放置在所述第一装载位置中。

12.如权利要求11所述的装置，其中，所述检测器开关包括用于检测附着到所述外套的定位标志的限位开关。

13.一种用于确定已知表面面积的支持垫的间隙容积密度的方法，该支持垫至少部分围绕催化转换器中的基板并填充所述转换器的外套和所述基板之间的间隙，所述方法包括：

将所述支持垫的重量指示放置在所述外套的外表面上；

为读取所述重量指示而定位所述外套；

为光学地确定所述间隙的宽度而相对于至少一个摄像机对所述外套进行定位；以及

确定间隙容积密度，其作为间隙宽度、支持垫表面面积和支持垫重量的函数。

14.如权利要求13所述的方法，还包括：

确定所述间隙容积密度是否落入容限范围内。

15.如权利要求14所述的方法，还包括：

当所述间隙容积密度落入所述容限范围内时，将所述间隙容积密度的指示放置在所述外套上。

16.如权利要求13所述的方法，还包括：

相对于所述至少一个摄像机，将所述外套定位在多个方位上；

光学地确定相似的多个所述间隙宽度，在所述多个方位的每一个方位上确定一个；

根据所述多个间隙宽度来确定平均间隙宽度；以及

使用所述平均间隙宽度来确定所述间隙容积密度。

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