王 偉

WANG WEI

（中航工業(yè)航空動(dòng)力機(jī)械研究所，株洲 412002）

傳統(tǒng)火花塞電極間隙在線測(cè)量方法的優(yōu)化

Optimization of measurement method online for electrode gap of traditional spark plug

王 偉

WANG WEI

（中航工業(yè)航空動(dòng)力機(jī)械研究所，株洲 412002）

在傳統(tǒng)火花塞成品自動(dòng)化生產(chǎn)線生產(chǎn)過(guò)程中，有一道工序是檢測(cè)火花塞中心電極與側(cè)電極的間隙。該工序是檢驗(yàn)上道側(cè)電極壓彎成型工序的產(chǎn)品是否符合產(chǎn)品的設(shè)計(jì)要求。本論文所表述的是對(duì)原檢測(cè)工藝進(jìn)行改進(jìn)優(yōu)化，采用視覺系統(tǒng)替代人工在線檢測(cè)，再配置以PLC可編程控制器，以控制相應(yīng)的機(jī)械傳動(dòng)及機(jī)械手分選機(jī)構(gòu)，可自動(dòng)實(shí)現(xiàn)火花塞電極間隙的在線檢測(cè)并完成零件的分類分流。運(yùn)用該優(yōu)化后的測(cè)量系統(tǒng)，較好地解決了因人工檢測(cè)所致的產(chǎn)品質(zhì)量的不確定性，并將成品與次品分流；也節(jié)約了人力成本；同時(shí)對(duì)產(chǎn)品計(jì)算機(jī)輔助質(zhì)量系統(tǒng)（CAQ)提供了大量數(shù)字化信息依據(jù)。

傳統(tǒng)；火花塞；電極間隙；測(cè)量方法；優(yōu)化

1 原間隙檢測(cè)工藝流程及其弊端

在傳統(tǒng)火花塞（見圖1）成品自動(dòng)化生產(chǎn)線生產(chǎn)過(guò)程中，有一道工序是檢測(cè)火花塞中心電極與側(cè)電極的間隙（見圖2）。該工序是檢驗(yàn)上道工序（即側(cè)電極壓彎成型）的產(chǎn)品是否符合產(chǎn)品的設(shè)計(jì)要求。

圖1 傳統(tǒng)火花塞

圖2 側(cè)電極與中心電極間的間隙

原檢測(cè)方法是在壓彎成型機(jī)后的輸送線上安排2-3人用標(biāo)準(zhǔn)的過(guò)規(guī)止規(guī)進(jìn)行手工檢測(cè)，對(duì)合格品放行，合格品隨輸送線流入下道工序；對(duì)不合格品，人工剔除并放入不合格品容器內(nèi)。該檢測(cè)方法流程如圖3所示。

圖3 原檢測(cè)工藝流程

使用該方法的弊端是：第一，人工耗費(fèi)大；第二，因人為因素易將不合格產(chǎn)品混入合格品中；第三，人工勞動(dòng)強(qiáng)度大，易疲勞，導(dǎo)致產(chǎn)品漏檢；第四，檢測(cè)出不合格的產(chǎn)品后，不能即時(shí)地進(jìn)行返工修補(bǔ)，降低了有效產(chǎn)品的產(chǎn)量。

2 改進(jìn)優(yōu)化后的新工藝

針對(duì)原檢測(cè)工藝及檢測(cè)方法所帶來(lái)的不足，我們對(duì)原工藝進(jìn)行了分析研究，提出了一種新的工藝方法。即：第一，在原側(cè)電極壓彎成型的工位通過(guò)調(diào)整捶打壓力使之成型功能改為預(yù)壓成型；第二，在該工序完成之后，安裝一自動(dòng)檢測(cè)分流系統(tǒng)，該系統(tǒng)由人工上料，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)識(shí)別擺放工件的正誤、沖壓成型、視覺系統(tǒng)檢測(cè)并準(zhǔn)確的已檢產(chǎn)品合理分流。其工藝流程如圖4所示。

圖4 改進(jìn)后的新工藝

改進(jìn)優(yōu)化后的新工藝方法及流程，采用視覺識(shí)別系統(tǒng)對(duì)產(chǎn)品精確地檢測(cè)，與原檢測(cè)流程相比，不合格品大大的降低，顯著地提高了產(chǎn)品的檢測(cè)質(zhì)量。在保證原生產(chǎn)線正常生產(chǎn)效率的前提下，同時(shí)減少了操作人員1-2名，節(jié)約人工成本50-67%。

3 實(shí)現(xiàn)新工藝的在線測(cè)量系統(tǒng)

為解決上述問題，我們對(duì)生產(chǎn)線進(jìn)行了工藝優(yōu)化改進(jìn)，并按新的工藝方法采用視覺系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)識(shí)別產(chǎn)品的合格與否，同時(shí)PLC控制相應(yīng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)對(duì)合格或不合格產(chǎn)品進(jìn)行分流。

3.1 系統(tǒng)組成

本系統(tǒng)原理示意圖如圖5所示，由機(jī)架7、轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)3；火花塞放置方向正誤判別機(jī)構(gòu)2；側(cè)電極沖壓機(jī)構(gòu)4；視覺測(cè)量系統(tǒng)5、6；旋轉(zhuǎn)機(jī)械手8、10；出料通道及控制系統(tǒng)構(gòu)成。

3.2 系統(tǒng)工作原理描述

本系統(tǒng)安置在火花塞電極預(yù)先壓制成型后的輸出傳送帶的一側(cè)，在一個(gè)專用的轉(zhuǎn)盤周邊設(shè)置有各執(zhí)行機(jī)構(gòu)。人工上料將火花塞按預(yù)定的角度擺放（Ⅰ-Ⅵ工位），在沖壓工位上Ⅷ通過(guò)氣缸沖壓將側(cè)電極沖壓成型（每個(gè)零件的沖壓次數(shù)不大于3次，實(shí)際生產(chǎn)中可選擇沖壓次數(shù)），在固定的工位Ⅹ，通過(guò)專用的光學(xué)投射頭5，向電極投射一束窄光源，其背面設(shè)計(jì)有一線性CCD圖象傳感器6接收投射過(guò)來(lái)的光，光線通過(guò)電極后，電極間隙透光部分和非透光部分在CCD圖像傳感器上就會(huì)被記錄下來(lái)，通過(guò)專用電路及計(jì)算測(cè)試系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析，可以精確地測(cè)量出電極的間隙并做出合格與否的判別。視覺系統(tǒng)將處理的結(jié)果傳輸給PLC控制系統(tǒng)。PLC控制系統(tǒng)對(duì)各機(jī)械傳動(dòng)及機(jī)械手分選分類機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行控制。

圖5 測(cè)量系統(tǒng)原理示意圖

測(cè)量后，根據(jù)測(cè)試結(jié)果，機(jī)械手分選分類機(jī)構(gòu)將火花塞分成三類，即：合格、大于上差、小于下差。通過(guò)機(jī)械手10將合格品轉(zhuǎn)移至通道一，流入合格品傳送帶上，確保生產(chǎn)線輸出為合格的產(chǎn)品；對(duì)于大于上差的不合格產(chǎn)品，將繼續(xù)隨轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)進(jìn)行第二次沖壓，如仍不能沖壓合格的由機(jī)械手8將該不合格品送至通道二；對(duì)于小于下差的不合格品也通過(guò)機(jī)械手8將該類產(chǎn)品送入通道二。在通道二內(nèi)設(shè)置有一擺動(dòng)活門，通過(guò)控制改變擺動(dòng)活門的方向?qū)崿F(xiàn)大于上差或小于下差的不合格產(chǎn)品分流至相應(yīng)的不合格品存放容器內(nèi)。

3.3 火花間隙值實(shí)測(cè)圖例

圖6所示為CCD檢測(cè)結(jié)果參數(shù)，其輸出為合格產(chǎn)品信號(hào)；圖7所示為CCD檢測(cè)結(jié)果參數(shù)，其輸出為小于下差的不合格產(chǎn)品。

圖6 合格產(chǎn)品

圖7 小于下差（不合格品）

4 結(jié)論

通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)火花塞側(cè)電極與中心電極的測(cè)量原工藝進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，采用CCD視覺系統(tǒng)，再配置以PLC可編程控制器，以控制相應(yīng)的機(jī)械傳動(dòng)及機(jī)械手分選機(jī)構(gòu)，可自動(dòng)完成火花塞電極間隙的在線檢測(cè)并完成零件的分類分流。該系統(tǒng)的優(yōu)化是成功的。

運(yùn)用該優(yōu)化后的測(cè)量系統(tǒng)，較好的解決了因人工檢測(cè)所致的產(chǎn)品質(zhì)量的不確定性，并將成品與次品分類分流；也節(jié)約了人力成本；同時(shí)對(duì)產(chǎn)品計(jì)算機(jī)輔助質(zhì)量系統(tǒng)（CAQ）提供了大量數(shù)字化信息依據(jù)。

[1] ?？?等.艾海舟,武勃,譯.圖象處理分析與機(jī)器視覺[M].人民郵電出版社,2003.

[2] 辛德(Snyder,W.E.),等.林學(xué)訚,等譯.機(jī)器視覺教程[M].機(jī)械工業(yè)出版社,2005.

[3] 1200例實(shí)用自動(dòng)化機(jī)械與機(jī)構(gòu)技術(shù)咨詢圖冊(cè).湖南省技協(xié)微機(jī)工業(yè)技術(shù)交流中心,1989.

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1009-0134(2010)09-0050-03

10.3969/j.issn.1009-0134.2010.09.14

2009-12-05

王偉（1966 -），男，湖南長(zhǎng)沙人，高級(jí)工程師，碩士，研究方向?yàn)闄C(jī)電產(chǎn)品開發(fā)。