CN202433310U - 用于检测阀座表面缺陷的系统 - Google Patents

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尼克拉斯·阿马拉尔
弗朗西斯·J·马斯拉尔
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    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
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    • F01L3/24—Safety means or accessories, not provided for in preceding sub- groups of this group
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L2800/00—Methods of operation using a variable valve timing mechanism
    • F01L2800/18—Testing or simulation

Abstract

本实用新型公开一种用于检测阀座表面缺陷的系统，所述阀座被加工为在缸盖上以预定角度定向的平截头圆锥体，所述系统包括：相机；光源，所述光源与所述相机对准；固定装置，所述固定装置以相对垂直于所述阀座的阀座密封面的角度偏置的角度固定所述相机和所述光源以对比表面缺陷和阀座密封面；以及所述相机中的光输出，该光输出被评估来决定在所述阀座上是否出现凸出环缺陷。所述系统也可以用于测量阀座的宽度并且从而测量切削刀具力和刀具磨损的反应。所述系统使用高分辨率相机和稳定的LED光源。根据本实用新型，不但能够简单准确的检测出阀座的表面缺陷，而且能够节省时间并且节省成本。

Description

用于检测阀座表面缺陷的系统
技术领域
本实用新型涉及一种用于检测在发动机缸盖中被机加工后的进气阀座和排气阀座的系统。 
背景技术
发动机缸盖配置有进气阀和排气阀。每一个阀门被形成在缸盖上的阀座接收来密封阀门。阀座由通常包括切削刀片的机床来加工。如果刀片有缺口或断裂，会在阀座上留下凸出环，这样会产生由于密封不当或者座宽不足而引起的质量问题。 
缸盖中阀座的检测通常是通过在发动机安装过程中，阀门被插入缸盖后的泄露测试来执行。泄露测试也被称为“漏气”测试。如果缸盖被制造后存放或被运送到不同的制造设备，那么在问题被发现之前，大量有缺陷的缸盖会被制造，这会导致高的返工或报废费用。 
在缸盖生产线上的测试可以通过空气泄露测试塞规来执行，但是这些测试不能可靠地检测凸出环缺陷。由于由断裂的切削刀片造成的小缺陷的尺寸和位置，它们通常不可见，并且会被空气泄露测试塞规漏掉。 
另一种检测阀座缺陷的方法是通过坐标测量仪（CMM）来检测阀座。通过CMM的检测不总是个用于检测的小的表面缺陷（诸如可能为10微米宽度级的凸出环缺陷）的可靠方法。CMM的使用需要大量的时间，并且通常是在根据统计过程控制程序的审计基础上执行的。由于进行测试所需要的时间，在互联（inline）的基础上执行CMM测试不可行。 
在本实用新型中描述的系统可以解决上述的问题和缺点。 
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服上述缺点中至少一个，并且提供一种用于 检测阀座表面缺陷的系统，其不但能够检测阀座表面缺陷而且能够测量阀座的宽度。 
本实用新型公开的系统是一种用于检测可能由断裂的切削刀具刀片造成的凸出环缺陷的机械视觉检测系统。所述系统也可以用于测量阀座的宽度并且从而测量切削刀具力和刀具磨损的反馈（reaction）。所述系统使用高分辨率相机和稳定的LED光源来光学地检测诸如凸出环缺陷的表面缺陷和测量阀座的宽度。 
根据用于检测阀座上的表面缺陷的系统的一方面，阀座被机加工为在缸盖以预定的角度定向的平截头圆锥体。所述系统包括相机和与所述相机对准的光源。固定装置以相对垂直于阀座的阀座密封面的角度偏置的角度固定相机和光源。所述相机和光源相对于密封面的角度造成了所述缺陷和经过机加工表面的剩余部分之间的对比。相机中的光输出可以被评估来确定是否在阀座上出现凸出环。 
本公开的其他方面包括在具有多个经过机加工的进气阀座和多个经过机加工的排气阀座的缸盖上的操作。相机和光源聚焦在进气阀座。单独的相机和光源聚焦在排气阀座。 
优选地，所述相机是在第一个径向位置聚焦在所述阀座的第一相机，并且进一步包括在第二个径向位置聚焦在所述阀座的第二相机，其中，所述光输出是所述第一相机的第一光输出，以及第二光输出由所述第二相机提供，以及其中，所述第一光输出和所述第二光输出都被评估来决定是否在阀座上出现凸出环缺陷。 
优选地，该系统进一步包括第三相机和第三光源，所述第三相机和第三光源以相对阀座垂直的角度定向来测量所述阀座的宽度。 
优选地，所述相机是用于测量缺陷的在第一个径向位置聚焦在所述阀座的第一相机，以及进一步包括以相对所述阀座垂直的角度定向来测量所述阀座的宽度的第二相机和第二光源。 
优选地，所述光源是与所述相机连接并且和相机镜头同心的LED光。 
优选地，所述系统被用来检测在加工操作中加工的缸盖。 
优选地，相机以相对于所述密封面50°到70°之间的角度被所述固定 装置保持。 
根据本公开的另一方面，制造缸盖的方法包括加工缸盖来形成多个进气阀座和多个排气阀座的步骤。所述方法进一步包括用光源来照亮阀座（该光源与相对于阀座的垂直方向有角度偏移），以生成由于表面缺陷而引起的光反射减少的区域。阀座的图像通过聚焦在阀座上的相机被采集，并且被评估来决定是否在阀座上有缺陷。 
根据本公开的进一步方面，相机在第一径向位置聚焦在阀座，并且第二相机在第二径向位置聚焦在阀座。第一相机的光输出和第二相机的光输出都被评估和比较来确定是否在阀座上出现凸出环缺陷。 
本公开的另一方面涉及提供以相对于阀座垂直的角度聚焦在阀座的相机，来测量阀座的宽度。 
优选地，缸盖具有经过机加工的的多个进气阀座和多个排气阀座，以及其中，采集所述图像的步骤通过聚焦在一个经过机加工的进气阀座的第一相机来执行，采集图像的第二步骤通过聚焦在一个排气阀座上的第二相机来执行。 
优选地，用相机采集图像的步骤通过一部分使用在第一径向位置聚焦在阀座的第一相机来执行，并且进一步包括使用在第二径向位置聚焦在阀座上的第二相机来执行，其中，采集图像的步骤通过从第一相机得到第一图像和从第二相机得到第二图像来执行，以及其中，评估图像的步骤包括将第一图像和第二图像进行比较来决定是否在阀座上出现凸出环缺陷。 
优选地，该缸盖制造方法进一步包括利用以相对于阀座垂直的角度定向的第三相机和第三光源来测量阀座的宽度，以及采集第三图像和测量第三图像来决定阀座的宽度。 
优选地，该缸盖制造方法进一步包括利用以相对于阀座垂直的角度定向来测量阀座的宽度的第二相机和第二光源来测量阀座的宽度。 
优选地，所述系统被用来检测在加工步骤中被加工的每个缸盖。 
根据本实用新型，不但能够简单准确的检测出阀座的表面缺陷，而且能够节省时间并且节省成本。 
鉴于附图和关于公开的实施例的详细描述，本实施例的其他方面对于 与本公开相关领域的技术人员来说是显而易见的。 
附图说明
图1是缸盖的局部示意图； 
图2是机加工的阀座和两个机械视觉检测相机的概略图；以及 
图3是阀座缺陷检测系统的流程图。 
具体实施方式
参照图1，示出缸盖10，其包括八个排气阀座12和八个进气阀座16。虚线示出第一缺陷检测相机18在排气阀座12上的位置，第一缺陷检测相机18对排气阀座12进行检测。用虚线示出第二缺陷检测相机20在进气阀座16上的区域，第二缺陷检测相机20对进气阀座16进行检测。 
参照图2，机加工阀座30通过第一缺陷检测相机18来显示，其中该相机以相对于阀座的角度成50°到70°之间的角度指向阀座密封面。图2还示出了座宽相机24。座宽相机24可以与缺陷检测相机18和20是同一类型。相机18，20，和24可以相同并且包括相机镜头26和稳定的LED光源28。光源28最好包围相机镜头26。座宽相机24垂直朝向在机加工阀座30上形成的阀座密封面32的表面。 
在阀座密封面32的一段显微照片中，包括有凸出环缺陷。该凸出环缺陷表现为表面上的暗调区域，该暗调区域由来自图2中示出的LED光源28的光从阀座密封面32上反射生成。 
参照图3，阀座缺陷检测系统如过程流程图中所示。系统由阀座加工操作42开始。在阀座30经过机加工后，缸盖10在44处被清洗和干燥来从缸盖10中去除油、冷却液和碎片。然后缸盖在46处被传送到相机位。在48中，缸盖10被抬起并被放置在相机位。当缸盖在48中被适当地放置后，在50中，相机位接收周期开始信号来开始检测周期。 
在52中，照亮阀座密封面的LED照明被激活。阀座图像在54中被采集。通过使用都指向同一阀座的两个相机来采集每一个阀座的两个位置。两个相机可以提供阀宽测量和缺陷检测图像或者可以采集两个缺陷检测图 像来提供冗余数据。 
在56中，评估每一个图像。可以在58中比较冗余的缺陷检测图像来确认阀座密封面是可接受的或者确认它包括凸出环缺陷或其他缺陷。如果用电脑来检测缺陷，在60中，图像评估和确认可以通过图像后处理算法来执行。 
在62中，所有的阀座图像被存储以供将来的参考和测试结果的文件。在64中，合格/不合格的检测结果会在人机界面屏幕上显示。在66中，对于缸盖是否是可接受做出决定。如果缸盖是可接受的，缸盖在68中通过并被送到拆包（pack-out）运输机。如果测试没有通过的话，缸盖在70中被送到不合格品运输机以供进一步的评估和处理。 
如果缸盖10没有通过测试，就会检测阀座机加工操作的切削刀具刀片。如果刀片损坏或断裂，就会立即更换刀具。 
虽然以上所述的为示例性实施例，但是不意味着这些实施例描述了本实用新型的所有可能形式。相反，说明中用到的词语是描述性词语而不是限制。并且，应当被理解，在不背离本实用新型的精神和范围的情况下，可以作多种修改。此外，各种实施例的特征可以组合来形成本实用新型的进一步的实施例。 

Claims (8)

1.一种用于检测阀座表面缺陷的系统，所述阀座被加工为在缸盖上以预定角度定向的平截头圆锥体，其特征在于，所述系统包括：
相机；
光源，所述光源与所述相机对准；
固定装置，为了将表面缺陷和阀座密封面进行对比，所述固定装置以一个角度固定所述相机和所述光源，所述角度相对于垂直于所述阀座的阀座密封面的角度偏置；以及
来自所述相机的光输出，所述光输出被评估来确定在所述阀座上是否出现凸出环缺陷。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述缸盖具有经过机加工的多个排气阀座和多个进气阀座，以及其中，所述相机和所述光源进一步包括聚焦在一个所述进气阀座的第一相机和第一光源以及聚焦在一个所述排气阀座的第二相机和第二光源。
3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述相机是在第一个径向位置聚焦在所述阀座的第一相机，并且进一步包括在第二个径向位置聚焦在所述阀座的第二相机，其中，所述光输出是所述第一相机的第一光输出，以及第二光输出由所述第二相机提供，以及其中，所述第一光输出和所述第二光输出都被评估来确定在阀座上是否有凸出环缺陷。
4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，进一步包括第三相机和第三光源，第三相机和第三光源以相对阀座垂直的角度定向来测量所述阀座的宽度。
5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述相机是用于测量缺陷的在第一个径向位置聚焦在所述阀座的第一相机，以及进一步包括以相对所述阀座垂直的角度定向来测量所述阀座的宽度的第二相机和第二光源。
6.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述光源是与所述相机连接并且和相机镜头同心的LED光。
7.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统被用来检测在加工操作中加工的缸盖。
8.如权利要求1所述的系统，其特征在于，相机以相对于所述密封面50°到70°之间的角度被所述固定装置保持。
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