CN102847687A - 用于活塞环漏光度与闭口间隙自动检测分选仪的标定块 - Google Patents

Abstract

一种用于活塞环漏光度与闭口间隙自动检测分选仪的标定块，有标定块支撑架，通过螺钉依次连接在标定块支撑架下面的光刻模板夹块和光刻模板夹片，光刻模板夹块和光刻模板夹片之间夹带有光刻模板。本发明结构简单，便于制作和使用，充分结合检测仪的结构实际，尤其是闭口间隙检测工位压料机构、端面定位机构及环规尺寸的实际，以带有高精度透光缝宽的光刻模板作为基准件，为检测仪中用于活塞环闭口间隙测量的CCD传感器提供精确的像素当量的溯源基准，从而实现了用于闭口间隙检测的CCD传感器的准确标定，结构简单可靠，操作方便快捷。

Description

用于活塞环漏光度与闭口间隙自动检测分选仪的标定块

技术领域

本发明涉及一种标定装置。特别是涉及一种对活塞环成品进行检测用的用于活塞环漏光度与闭口间隙自动检测分选仪的标定块。

背景技术

活塞环的漏光度是指将被测活塞环压入气缸基本直径的标准环规，观察两者的结合情况，对沿其接触圆周可能存在的、允许特定强度光束通过的缝隙的统计信息即为漏光度。漏光度实际上是活塞环在工作时与活塞、气缸壁结合的气密性的表象，因易于检测，通常将漏光度信息作为衡量活塞环质量的指标之一。活塞环的闭口间隙即被压入气缸基本直径的标准环规后，活塞环闭口处缝隙的尺寸。如图1所示，将活塞环2置于标准环规1内，检查活塞环2的闭口间隙3和漏光光缝4的尺寸。

活塞环作为发动机的关键零部件之一，其漏光度和闭口间隙直接影响着发动机整体的工作效率和尾气排放质量。国家标准对这两项参数有着严格的规定，要求在出厂前对活塞环进行逐片检验，剔除不合格品。而活塞环是大批量产品，市场需求极大，这给检测的效率提出了很高的要求。但受技术条件限制，目前国内仍多采用人工方法检测。如图2所示，将活塞2环放在气缸基本直径的标准环规1内，用光源5从下向上照射活塞环2外壁与标准环规1的结合圆周，手动旋转环规1，用肉眼6观察活塞环闭口间隙和整个圆周的漏光并估算总的漏光弧长与分布情况。人工检测必然引入检测者的主观因素，造成检测结果的不准确，检测效率低，并且长期工作会对工人视力造成损害。

1988年江苏省机械研究设计院陈廷全设计的“内燃机活塞环漏光度检测仪”（申请号：CN88219395），在一定程度上缓解了人工检测活塞环漏光度的工作强度。沿活塞环与环规的结合圆周均匀阵列72个发光器件作为静触头，用光电传感器作为动触头探测漏光度，其分辨力仅为5°，对于细微光缝和点状漏光无法判别。另外该发明中需要人工将活塞环压入环规，仍不能摆脱对人的依赖，工作成本高且效率受到限制。

1994年四川省涪陵市（现重庆市涪陵区）海陵内燃机配件总厂摩托车分厂张同玉设计的“内燃机活塞环质量自动检测及其自动分选装置”（申请号：CN93238721.7），是一套可以同机检测活塞环漏光度和闭口间隙两项指标的装置。该发明中提到用光学CCD检测漏光度，在当时是一种大胆的构想。其构想的布局是通过反射镜的转向，让CCD相机距离环规一定远处一次拍摄活塞环与环规的结合情况。但其结构图中反射镜的位置以及中央支柱的存在都表明，该结构是无法一次性获取活塞环全圆周完整信息的。另外，由于活塞环漏光缝隙十分微弱，CCD若不处于局部光缝正上方，难以捕获漏光信息。现有的人工检测也证明了这一点。

此外还有一些院所设计的活塞环检测仪器，或者原理存在缺陷不能满足检测的准确性、重复性，或者无法实现自动化检测，或者不适用于精度要求高的中小型活塞环。此外，以往设计多采用单工位、环规旋转而传感器固定的方法，检测效率受到了很大程度的限制。

图3所示的是一种能够解决上述问题的活塞环漏光度与闭口间隙自动检测分选仪，整机采用水平工作台结合可移动悬臂梁的整体结构，悬臂梁挂载触摸屏为工人提供直观便捷的可视化操作界面。整机电气系统主体设置于水平工作台下方，视觉效果友好美观。并且以圆形转盘19为中心的三工位结构设计，一工位执行储料、进料、闭口间隙测量功能；二工位为漏光度检测工位；三工位（配合外设的接料架）完成卸料、分选功能。三个工位基于时间并行工作。中央圆形转盘19上等间距固定三个标准环规1，中间与下方的传动机构连接，受驱动部件作用可按预定模式转动以实现工序的循环递进。具体包括有机架20，所述的机架20的顶部平面构成水平工作台21，所述的水平工作台21上面分别设置有：悬臂梁22，连接在悬臂梁22上的触摸屏23，用于储存活塞环2的储料机构，位于储料机构的下面用于推动储料机构最下层的一片活塞环2水平向前方检测单元移动的推料板24，所述的推料板24由设置在水平工作台21下面的推料气缸25驱动，设置于储料机构和推料板24的前方检测单元的圆形转盘19，所述的圆形转盘19是由圆形转盘驱动机构驱动的可旋转地嵌入在水平工作台21上，所述的圆形转盘19的上、下表面分别与所述的水平工作台21的上、下表面在同一平面上，所述的圆形转盘19的前方设置有对检测后的活塞环2进行分选的分选机构26，所述的圆形转盘19上沿圆周方向等间距的嵌入有三个标准环规1，每一个标准环规1为一个工位，并随圆形转盘19的顺时针旋转而构成三个移动的工位，其中旋转至与所述的推料板24相对应的一个标准环规1构成用于检测活塞环2闭口间隙的闭口间隙检测工位27，这时与所述的分选机构26相对应的另一个标准环规1构成用于将活塞环2从圆形转盘19卸载移出的卸料工位，而余下的一个标准环规1构成用于检测活塞环2漏光度的漏光度检测工位，所述的推料板24的移动方向与闭口间隙检测工位27的中心及卸料工位的中心位于同一直线上，所述的水平工作台21的上方分别设置有第一安装平台28和第二安装平台29，所述的第一安装平台28上安装有与闭口间隙检测工位27相对应的用于摄取活塞环2闭口间隙信息的第一CCD传感器30。

所述的用于检测活塞环2闭口间隙的闭口间隙检测工位27，包括有位于嵌入在圆形转盘19内的标准环规1正上方的压料机构和位于该标准环规1正下方的用于对被测活塞环2进行端面定位的定位机构，所述的压料机构包括有设置在第二安装平台29上面的由控制单元驱动的压料气缸32，压料气缸32的压料驱动杆33依次贯穿第二安装平台29、设置在第一安装平台28上的直线轴承34且后端部连接压料圆盘35，所述的压料圆盘35上与所述的第一CCD传感器30的镜头相对应处形成有第一透光口36，所述的定位机构包括有位于闭口间隙检测工位27中的标准环规1下面的端面定位圆盘37，连接在端面定位圆盘37下端面的关节轴承38，所述的关节轴承38通过一连接杆39与由控制单元驱动的电磁铁相连，所述的连接杆上套有弹簧40，所述的端面定位圆盘37上与所述的压料圆盘35上第一透光口36相对应的形成有第二透光口41，所述的端面定位圆盘37的下面还设置有与第一透光口36和第二透光口41相对应的平板光源42，所述闭口间隙检测工位27中的压料气缸32、压料圆盘35、标准环规1、端面定位圆盘37、关节轴承38以及连接杆39的中心在同一轴线上。

所述的闭口间隙检测工位27的工作过程为：推料板24将被测活塞环2从储料机构推出到闭口间隙检测工位27后返回，活塞环悬置于闭口间隙检测工位27中的标准环规1正上方的两导料板43之间，闭口间隙检测工位27中的标准环规1正上方的压料圆盘35在压料气缸32的带动下将活塞环压入标准环规1中。用于闭口间隙测量的第一CCD传感器30和平板光源42分别处于被测活塞环闭口间隙3的正上方和正下方。端面定位圆盘37靠弹簧40弹力贴合在标准环规的下表面，其中心轴线与标准环规1的轴线重合。压料圆盘35和端面定位圆盘37在对应被测活塞环闭口间隙3处分别形成有第一透光口36和第二透光口41，用于活塞环2被压入检测位后在平板光源42和第一CCD传感器30之间通过活塞环2的闭口间隙3形成光通路。闭口间隙测量时，通过第一CCD传感器30采集闭口间隙图像，经处理后得出闭口间隙尺寸。

光学成像原理告诉我们，同一尺寸在物距不同时所成像的大小不同。所述的检测仪利用压料气缸32便于实现精确进给限位的特性，以及端面定位机构中弹簧40支撑端面定位圆盘37产生的对活塞环2下端面定位的自适应特性，以压料圆盘35下表面为基准，锁定被测活塞环上表面高度，确保每次压料都使活塞环2有一部分露出环规而其上表面距离第一CCD传感器30有一准确固定的物距，实现等物距成像。所述的端面定位的自适应特性是指端面定位圆盘37能够依靠活动关节轴承38和弹簧40的作用自适应地紧密贴合于活塞环的下表面。

由CCD传感器的成像原理决定，对同一物距处不同尺寸的物体所成像的大小不同，表现为所采集图像中被测物所占据的像素数量不同。由此原理可以根据被测物成像占据的像素数来衡量被测物尺寸的大小。而对活塞环闭口间隙的测量需要得出一个绝对的量值，所以采用第一CCD传感器30评定闭口间隙大小时，不仅要知道被测间隙所成像占据的像素数，还要知道图像中每个像素所对应的实际尺寸大小，即测量时的像素当量。而像素当量的给定直接影响着测量结果的准确性，使得这种情况下的对第一CCD传感器30的标定工作变得非常关键。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种结合所述的活塞环漏光度与闭口间隙自动检测分选仪实际，应用于CCD传感器等物距测量被测物尺寸时的用于活塞环漏光度与闭口间隙自动检测分选仪的标定块。

本发明所采用的技术方案是：一种用于活塞环漏光度与闭口间隙自动检测分选仪的标定块，包括有标定块支撑架，通过螺钉依次连接在标定块支撑架下面的光刻模板夹块和光刻模板夹片，所述的光刻模板夹块和光刻模板夹片之间夹带有光刻模板。

所述的标定块支撑架为矩形平板结构，在该矩形平板的两侧沿轴线上分别形成有第一漏光开口。

在光刻模板夹块沿轴线的两端与所述的标定块支撑架上的第一漏光开口相对应的形成有第二漏光开口。

所述的光刻模板夹块的高度等于活塞环漏光度与闭口间隙自动检测分选仪在检测活塞环闭口间隙时压料气缸下压后，压料圆盘下表面到所对应的标准环规上端口的距离。

所述的光刻模板夹片是与所述的光刻模板夹块下表面形状相同的片结构，所述的片结构的两侧与标定块支撑架上的第一漏光开口以及光刻模板夹块上的第二漏光开口相对应的形成有第三漏光开口。

所述的光刻模板包括有由遮光材料制作的板体，所述的板体上刻有标准光缝，所述的标准光缝分别与标定块支撑架一端的第一漏光开口、光刻模板夹块同端的第二漏光开口以及光刻模板夹片同端的第三漏光开口的开口轴线相对应。

在标定时，所述的标定块支撑架位于活塞环漏光度与闭口间隙自动检测分选仪的闭口间隙检测工位上的标准环规的上表面，所述的光刻模板夹块嵌入在所述的标准环规内，光刻模板的标准光缝、光刻模板夹块上的第二漏光开口以及标定块支撑架上的第一漏光开口均与第一CCD传感器的镜头相对应。

本发明的用于活塞环漏光度与闭口间隙自动检测分选仪的标定块，结构简单，便于制作和使用，充分结合检测仪的结构实际，尤其是闭口间隙检测工位压料机构、端面定位机构及环规尺寸的实际，以带有高精度透光缝宽的光刻模板作为基准件，为所述的检测仪中用于活塞环闭口间隙测量的CCD传感器提供精确的像素当量的溯源基准，从而实现了用于闭口间隙检测的CCD传感器的准确标定，结构简单可靠，操作方便快捷。

附图说明

图1是活塞环漏光光缝与闭口间隙检测参数的示意图；

图2是采用人工方法检测活塞环漏光度与闭口间隙的示意图；

图3是活塞环漏光度与闭口间隙自动检测分选仪的上部整体结构示意图；

图4是闭口间隙检测工位标定状态的示意图；

图5是图4中的水平工作台的俯视图；

图6是闭口间隙检测工位的端面定位的结构示意图；

其中，（a）是压料板待压料状态示意图；（b）是压料板压料到位状态示意图；（c）是压料板压料后返回状态示意图；

图7是本发明标定块的俯视图；

图8是图7的A-A剖视图；

图9是本发明标定块的立体结构示意图；

图10是本发明标定块中光刻模板夹块的结构示意图；

图11是本发明标定块中光刻模板夹片的结构示意图；

图12是本发明标定块中光刻模板的结构示意图。

1：标准环规                    2：活塞环

3：闭口间隙                    4：漏光光缝

5：光源                        6：肉眼

7：标准环规大端内径            8：标准环规内径

9：标定块支撑架                10：光刻模板夹块

11：光刻模板                   12：第一漏光开口

13：光刻模板夹片               14：螺钉

15：第二漏光开口               16：第三漏光开口

17：板体                       18：标准光缝

19：圆形转                    20：机架

21：水平工作台                22：悬臂梁

23：触摸屏                    24：推料板

25：推料气缸                  26：分选机构

27：闭口间隙检测工位          28：第一安装平台

29：第二安装平台              30：第一CCD传感器

31：第二CCD传感器             32：压料气缸

33：压料驱动杆                34：直线轴承

35：压料圆盘                  36：第一透光口

37：端面定位圆盘              38：关节轴承

39：连接杆                    40：弹簧

41：第二透光口                42：平板光源

43：导料板                    44：标定块

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明的用于活塞环漏光度与闭口间隙自动检测分选仪的标定块做出详细说明。

如图7、图8、图9所示，本发明的用于活塞环漏光度与闭口间隙自动检测分选仪的标定块，包括有标定块支撑架9，通过螺钉14依次连接在标定块支撑架9下面的光刻模板夹块10和光刻模板夹片13，所述的光刻模板夹块10和光刻模板夹片13之间夹带有光刻模板11。

如图7所示，所述的标定块支撑架9为矩形平板结构，在该矩形平板的两侧沿轴线上分别形成有第一漏光开口12。

如图10所示，所述的光刻模板夹块10可以是对称地沿轴向切去两侧部分材料的不完整圆柱体，且在光刻模板夹块10沿轴线的两端与所述的标定块支撑架9上的第一漏光开口12相对应的形成有第二漏光开口15。

如图11所示，所述的光刻模板夹片13是与所述的光刻模板夹块10下表面形状相同的片结构，所述的片结构的两侧与标定块支撑架9上的第一漏光开口12以及光刻模板夹块10上的第二漏光开口15相对应的形成有第三漏光开口16。

如图12所示，所述的光刻模板11包括有由遮光材料制作的板体17，所述的板体17上刻有标准光缝18，所述的标准光缝18分别与标定块支撑架9一端的第一漏光开口12、光刻模板夹块10同端的第二漏光开口15以及光刻模板夹片13同端的第三漏光开口16的开口轴线相对应。

在标定时，所述的标定块支撑架9位于活塞环漏光度与闭口间隙自动检测分选仪的闭口间隙检测工位27上的标准环规1的上表面，所述的光刻模板夹块10嵌入在所述的标准环规1内，光刻模板夹片13的第三漏光开口、光刻模板11的标准光缝18、光刻模板夹块10上的第二漏光开口15以及支撑架9上的第一漏光开口12均与第一CCD传感器30的镜头相对应。

本发明的用于活塞环漏光度与闭口间隙自动检测分选仪的标定块，是采用高精度的光刻模板11作为标定基准。光刻模板11上有具有高精度缝宽的标准光缝18。所述的光刻模板夹块10的高度等于活塞环漏光度与闭口间隙自动检测分选仪在检测活塞环闭口间隙时压料气缸32下压后，压料圆盘35下表面到所对应的标准环规1上端口的距离。

标定时，将标定块44的光刻模板夹块10嵌入到标准环规1内，标定块支撑架9架于标准环规上表面，光刻模板夹块10的对应于光刻模板11的标准光缝18的一侧紧贴在标准环规1的内周面上，并使光刻模板11的标准光缝18在第一CCD传感器30视场中的位置与检测活塞环时闭口间隙3的位置重合。

压料气缸32在驱动单元作用下向下运动，带动压料圆盘35压在标定块支撑架9上。受压料圆盘35压力作用并依据光刻模板夹块10的厚度，此时光刻模板11上表面的高度与活塞环漏光度与闭口间隙自动检测分选仪工作时被测活塞环2被压入标准环规1时的上表面高度一致，光刻模板11的标准光缝18上表面到第一CCD传感器30镜头的距离也与该仪器工作时被测活塞环2的闭口间隙3上表面到第一CCD传感器30镜头的距离一致。

采用上述将标定块44的光刻模板夹块10设置在标准环规1内而标定块支撑架9架于标准环规1上表面的夹持方式、并依靠光刻模板夹块10和光刻模板夹片13的特殊形状以及光刻模板夹块10的厚度，保证光刻模板11到第一CCD传感器30镜头的距离只与标准环规1的上表面位置有关，而与标准环规1的内径无关。从而不受被测活塞环规格变化影响，保证了标定的准确性与便利性。

用第一CCD传感器30采集光刻模板标准光缝18的图像，可以得出该物距下标准光缝18在图像中所占据的像素数，根据标准光缝18的已知宽度即可换算出图像中每个像素对应当前物距下的实际尺寸数值即像素当量，以此作为该仪器测量活塞环闭口间隙时的溯源基准，对所探测到的目标尺寸做出量化，从而得出被测活塞环的闭口间隙测量结果。

Claims (7)

1.一种用于活塞环漏光度与闭口间隙自动检测分选仪的标定块，其特征在于，包括有标定块支撑架（9），通过螺钉（14）依次连接在标定块支撑架（9）下面的光刻模板夹块（10）和光刻模板夹片（13），所述的光刻模板夹块（10）和光刻模板夹片（13）之间夹带有光刻模板（11）。

2.根据权利要求1所述的用于活塞环漏光度与闭口间隙自动检测分选仪的标定块，其特征在于，所述的标定块支撑架（9）为矩形平板结构，在该矩形平板的两侧沿轴线上分别形成有第一漏光开口（12）。

3.根据权利要求1所述的用于活塞环漏光度与闭口间隙自动检测分选仪的标定块，其特征在于，在光刻模板夹块（10）沿轴线的两端与所述的标定块支撑架（9）上的第一漏光开口（12）相对应的形成有第二漏光开口（15）。

4.根据权利要求1所述的用于活塞环漏光度与闭口间隙自动检测分选仪的标定块，其特征在于，所述的光刻模板夹块（10）的高度等于活塞环漏光度与闭口间隙自动检测分选仪在检测活塞环闭口间隙时压料气缸（32）下压后，压料圆盘（35）下表面到所对应的标准环规（1）上端口的距离。

5.根据权利要求1所述的用于活塞环漏光度与闭口间隙自动检测分选仪的标定块，其特征在于，所述的光刻模板夹片（13）是与所述的光刻模板夹块（10）下表面形状相同的片结构，所述的片结构的两侧与标定块支撑架（9）上的第一漏光开口（12）以及光刻模板夹块（10）上的第二漏光开口（15）相对应的形成有第三漏光开口（16）。

6.根据权利要求1所述的用于活塞环漏光度与闭口间隙自动检测分选仪的标定块，其特征在于，所述的光刻模板（11）包括有由遮光材料制作的板体（17），所述的板体（17）上刻有标准光缝（18），所述的标准光缝（18）分别与标定块支撑架（9）一端的第一漏光开口（12）、光刻模板夹块（10）同端的第二漏光开口（15）以及光刻模板夹片（13）同端的第三漏光开口（16）的开口轴线相对应。

7.根据权利要求1所述的用于活塞环漏光度与闭口间隙自动检测分选仪的标定块，其特征在于，在标定时，所述的标定块支撑架（9）位于活塞环漏光度与闭口间隙自动检测分选仪的闭口间隙检测工位（27）上的标准环规（1）的上表面，所述的光刻模板夹块（10）嵌入在所述的标准环规（1）内，光刻模板（11）的标准光缝（18）、光刻模板夹块（10）上的第二漏光开口（15）以及标定块支撑架（9）上的第一漏光开口（12）均与第一CCD传感器（30）的镜头相对应。

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