装配检测（精选九篇）
装配检测 篇1
目前发动机配件市场上单件更换的比例在不断降低,整体更换四配套已成主要维修方式,同时更换四配套组件使发动机接近主机出厂水平,方便了维修及使用,有众多企业和经销商加入到四配套的组装和销售,因而四配套的质量控制也就需有保证。根据我们多年摸索,现将检测方法和装配要点归纳如下:
1 活塞配套检测
国内主流活塞生产厂家现在质量保证能力及体系有了大幅提升,通过引进外方技术,活塞采用全自动铸造设备、活塞加工中心及全自动活塞柔性生产线生产,基本更新了硬靠模加工工艺,活塞结构上采用镶圈、内冷油道、异形销孔、镶钢带等先进技术,表面采用硬质阳极氧化、喷涂石墨、镀锡等处理工艺,提高了活塞的抗热裂能力、耐磨性及磨合性能,活塞的加工水平有质的提高。成品活塞的检测项目较多,有些需要专业仪器检测,在四配套选用检测方面,主要检测的是装配尺寸,成品活塞在重量及大径尺寸上是按组别分类,选用时严禁不同组别混装。
检测项目及方法:
大径尺寸组别:活塞外圆是中凸变椭圆结构,四配套选用主要检测高点大径尺寸,为了快速检测,我们设计简易检具进行对比检测(如图1),同组活塞的大径尺寸范围差异在0.01mm之内。
重量组别:为了保证发动机工作的动平衡,活塞重量必须分组,只需精度到克的电子秤即可实现检测,重量控制范围:缸径小于110mm同组重量差在8克以内,缸径介于110-140mm同组重量差在10克以内。
压缩高:活塞压缩高是活塞关键尺寸之一,一般在活塞平顶时形成并保证,我们设计专用检具进行对比检测(如图2),作为活塞加工的百检项目只需确认同品种压缩高公差在0.04mm之内。
2 缸套配套检测
缸套加工经过不断发展,主流厂家材料选用硼铸铁、硼铜铸铁、铬钼铜铸铁、高钼高镍铸铁,有较高的抗拉强度和硬度,基体组织稳定,内圆网纹采用专用珩磨机加工,尺寸精度有提高,内孔的圆柱度可以达到0.01mm以内。四配套选用检测方面,主要检测的是内径装配尺寸。从冷却方式上可分为干式缸套(俗称薄壁缸套)和湿式缸套二类。
检测项目及方法:
缸套内径现用检具是气动量仪,不同缸径选用不同尺寸量规,干式缸套采用八分度测头检测,湿式缸套采用二分度测头检测,同组尺寸公差小于0.015mm。
3 活塞环配套检测
国内大型活塞环生产企业现在材料接近德国格茨铸造水平,加工工艺技术及设备能力改变明显,表面处理采用铬基陶瓷复合镀铬、PVD渗陶(多层纳米膜)及喷钼、镀铬、氮化、磷化等工艺方法。随着排放要求的提高,活塞环在结构尺寸设计上更精细,四配套选用主要检测的是装配尺寸。
检测项目及方法:
环高:利用高度千分尺,梯形高检测仪检测,环高公差小于0.012mm。
径向厚度:壁厚千分尺检测,径向厚度公差小于0.15mm失圆小于0.1mm。
闭口间隙:用标准环规检测,闭口间隙公差小于0.15mm。
活塞环径向厚度环高检测保证了侧隙和背隙的合理。
4 活塞销配套检测
活塞销材料多用标准型钢,采用多工位冷挤压技术,表面实现自动连续渗碳、淬火,随着高精度磨床、相应技术及工艺设备的应用,从而保证外圆尺寸的一致性,现已不需分组。
检测项目及方法:
外径尺寸:用外径千分尺测量,外径尺寸公差小于0.007mm。
长度:用游标卡尺测量,长度尺寸公差小于0.2mm。
5 装配要点
装配前应全面检查四配套零件的型号、规格是否与发动机的型号、规格相符。
6 气缸套的安装
(1)湿式气缸套的安装
在不装阻水圈的情况下将气缸套放入座孔内,保证气缸套在机体内正确放置。确认试装到位,检测气缸套上端面与机体座孔止口平面凸出量符合说明书要求(各气缸套上支承面对机体顶面的凸出量应控制在0.04-0.14mm范围内)。
试装好的气缸套作好所在缸座标记,然后取出装阻水圈,阻水圈的规格和质量应符合要求,安装时不得扭曲,并在阻水圈上涂肥皂水。
将气缸套装入机体座孔,安装时要放正,当碰到阻水圈用手压入困难时,可在气缸套上端垫上清洁木板轻轻敲击,使气缸套垂直平稳进入座孔并与之紧密贴合。
(2)干式气缸套的安装
干式气缸套与机体座配合一般较紧,需使用检具测量凸出量。
根据分组标记,测量气缸套支承肩高度,并检测机体座孔止口深度,根据测量凸出量结果作好所在缸座标记。
据气缸套与机体配合过盈量,按湿式缸套安装方法将气缸套垂直平稳地压入机体座孔使之贴合。
当气缸套与机体座孔配合过盈较大,为方便安装,可将气缸套放入冰箱(柜)中冷冻一小时后取出立即安装。
安装气缸套时切勿用铁锤直接敲击气缸套,气缸套上端面凸出量一定要符合要求,过大会导致气缸套被缸盖压裂,过小会影响缸套的密封,而且可能使缸套在使用中断裂.
干式气缸套与机体座孔的配合不能过松,否则会影响散热而造成气缸套异常磨损甚至破裂,而且可能使缸套在使用中断裂.
7 活塞销的安装
卡簧和活塞销的安装
用容器将活塞销和钢丝卡簧放一起,安装前将所需工具准备齐全。
活塞销在连杆小头衬套内应能自由转动,不允许有阻滞和卡住现象。
当活塞销与活塞销孔为过盈配合安装时,为方便安装,先将活塞用机油加热到60℃-80℃,再将活塞销用手顺利推入。
卡簧的装入用弹簧钳夹住卡簧两端孔,将卡簧外径尺寸收小后装入活塞挡圈槽内,一端簧装入后装另一端,活塞销需涂符合要求的润滑油。
不得用敲击的方式装活塞销,以免损伤销孔或活塞挡圈槽。
要求销与销孔为间隙配合或过渡配合时,在常温下,用手能将活塞销推入销孔。
8 活塞环的安装
活塞环安装三原则:
1.所有标记定朝上
2.从下而上顺序装
3.开口错位迷宫式
在排放要求提高前提下,活塞环截面形状不对称比例不断增加,原来的装配经验已不能指导现有装配。第一道环偏桶面、第二道环反扭曲、油环设计成锥度油环皆对装配有方向要求,装反会造成机油消耗严重,产生卡死。
必须按顺序装入活塞环槽,顺序是先从底部油环开始,由下向上逐一安装。
用活塞环张口钳将环撑开装入活塞环槽,但不能撑开过大,一般是径向尺寸的十倍以内,否则会造成环断裂或永久变形。
各道环安装:
第一道环通常为桶面环,外表面经镀硬铬或喷钼处理并精细加工,打有标记的一面朝向活塞顶部(燃烧室方向),无标记环任一面向上;楔形环,楔形面朝向活塞顶部(燃烧室方向)。
第二道环通常为锥面环,安装时必须将打有标记的一面朝向活塞顶部;无标记的环将有内台阶或内倒角的一面朝上,外台阶(止口、鼻形)朝向曲轴箱;反扭曲环,打有标记的一面朝向活塞顶部(燃烧室方向),内角(止口)面朝向曲轴箱。
第三道环一般为螺旋撑簧油环,安装时应先将螺旋撑簧装入活塞环槽,用闩销连接好接头,再将环体装入(如是有标记环,标记朝向活塞顶部,如是同向倒角环体,倒角面朝向燃烧室),撑簧接头处要处于环开口对面位置(与环体开口错开180度)。
装配时,应将各道环开口相互错开呈“迷宫式”结构布置,相互错开的角度分别为90度、120度、180度不等且不要把开口放在活塞销处(第一环开口与活塞销轴线成30°);活塞环装入活塞时,环与环槽应涂抹符合要求的润滑油。
活塞位于水平位置,活塞环应能在环槽中平稳转动。
9 活塞连杆组的安装
活塞、活塞销、活塞环、连杆等装成总成,装配过程各零件均需清洗干净,缸套内及活塞环、环槽部位打上符合要求的润滑油。
活塞连杆组装入气缸的方法是:用钢带包裹紧活塞环从缸套上方推入气缸套或将活塞连杆组套入锥形套,锥形套放在缸套上方,用手将活塞连杆组小心推入气缸。
活塞连杆组装入气缸时注意活塞放置正确方向,活塞顶面燃烧室应位于进气侧,(注意活塞顶部箭头方向)。分三次均匀紧固各缸连杆螺栓,并保证最终拧紧扭矩。
连铸机的辊子装配的检测与维修 篇2
一、连铸机的介绍 1．连铸机的功能
把高温钢水连续不断地浇铸成具有一定断面形状和一定尺寸规格铸坯的生产工艺过程叫做连续铸钢。
完成这一过程所需的设备叫连铸成套设备。浇钢设备、连铸机本体设备、切割区域设备、引锭杆收集及输送设备的机电液一体化构成了连续铸钢核心部位设备，习惯上称为连铸机。
连铸机是一种用模具进行连续浇注钢水的大型生产线。生产出的钢坯经轧制，成为成品销售。提高连铸自动化水平,对保证铸坯质量、提高连铸机的劳动生产率、增加连铸机的金属收得率起着至关重要的作用。2.连铸机的组成(如图a)（1）钢包回转台：钢包回转台是现代连铸中应用最普遍的运载和承托钢包进行浇注 的设备，通常设置于钢水接收跨与浇注跨柱列之间。所设计的钢包旋转半径,使得浇钢时钢包水口处于中间包上面的规定位置。用钢水接收跨一侧的吊车将钢包放在回转台上，通过回转台回转,使钢包停在中间包上方供给其钢水。浇注完的空包则通过回转台回转,再运回钢水接收跨。钢包回转台是连铸机的关键设备之起着连接上下两道工序的重要作用。
（2）中间包：中间包是短流程炼钢中用到的一个耐火材料容器，首先接受从钢包浇下来的钢水，然后再由中间包水口分配到各个结晶器中去，并且有着分流作用。对于多流连铸机，由多水口中间包对钢液进行分流。
连浇作用。在多炉连浇时，中间包存储的钢液在换盛钢桶时起到衔接的作用。减压作用。盛钢桶内液面高度有5~6m，冲击力很大，在浇铸过程中变化幅度也很大。中间包液面高度比盛钢桶低，变化幅度也小得多，因此可用来稳定钢液浇铸过程，减小钢流对结晶器凝固坯壳的冲刷。
保护作用。通过中间包液面的覆盖剂，长水口以及其他保护装置，减少中间包中的钢液受外界的污染。清除杂质作用。中间包作为钢液凝固之前所经过的最后一个耐火材料容器，对钢的质量有着重要的影响，应该尽可能使钢中非金属夹杂物的颗粒在处于液体状态时排除掉。
（3）结晶器： 结晶器承接从中间包注入的钢水并使之按规定断面形状凝固成坚固
坯壳的连续铸钢设备。它是连铸机最关键的部件，其结构、材质和性能参数对铸坯质量和铸机生产能力起着决定性作用。开浇时引锭杆头部即是结晶器的活动内底，钢水注入结晶器逐渐冷凝成一定厚度坯壳并被连续拉出，此时，结晶器内壁承受着高温钢水的静压力及与坯壳相对运动的摩擦力等产生的机械应力和热应力的综合作用，其工作条件极为恶劣。
（4）扇形段：通过夹辊和侧导辊对带有液心的坯壳起支撑和导向作用，使其沿着预
定的轨道前进，并限制它发生鼓肚变形；扇形段是连铸过程中主要设备之一,扇形段制造水平的高低,将直接影响到被轧制板坯厚度的均匀性,对其质量起着十分重要的作用。（5）弯曲段：弯曲段是连铸机中的重要设备之一，它位于结晶器与扇形段1之间，依靠多点或者连续弯曲方式把铸坯从垂直顶弯成弧形。在热坯凝固过程中，弯曲段起支撑、导向、输送作用，还用于引锭杆的导向和传输。弯曲段在工作过程中受到铸坯较大的弯曲反力的作用，因此弯曲段的变形直接影响铸坯的质量。（6）切割机：将拉出的钢坯切割成形。（7）轨道及冷床：传送及冷却切割后的钢坯。
3.连铸机工作过程
首先钢包在回转台上浇钢水流入到中间包当中，然后再由中间包水口分配到各个结晶器中去。结晶器使铸件成型并迅速凝固结晶，拉矫机与结晶振动装置共同作用，将结晶器内的铸件拉出，经由扇形段和弯曲段传动至切割机切割后钢坯，被导轨传送至冷板冷却成形。（图b切割后出钢）
在钢厂连铸机一般有夹辊、拉辊和矫直辊3种。
（1）夹辊：作用是支承由结晶器拉出来的铸坯，同时引导铸坯沿弧形线辊道平稳地向 前移动，并将铸坯夹住，所以叫夹辊又称驱动辊。
（2）拉辊：的作用也是将铸坯夹住，并利用两者之间的摩擦力引拉铸坯。（3）矫直辊：的作用是将弯曲的铸坯矫直，但通常也兼有拉辊作用。
（拉辊和矫直辊又叫自由辊）
辊子直径分别为：300mm、250mm、230mm、200mm。从长度上又分：300mm、320mm、410mm、420mm、760mm等。（根据生产线的不同长度和直径分别有所调整）2.辊子的结构组成
扇形段的辊子结构一般分为二种
（1）几段辊套用键与一根芯连接，轴承安装在支点上。在力学上属于静不定结构，成为静不定转轴结构辊子。这种用作于驱动辊，由轴、辊套、键、轴承座、轴承组成。如图d所示;（2）（2）每根辊子分别支撑在两个轴承座上，在力学上属于静定结构，称为分段组合结构。常用作于自由辊上，由辊、轴承座、轴承组成。3.辊子在连铸机种的重要性
连铸设备的使用状况直接影响钢铁生产主流程的产能,而连铸辊(连铸机辊子)又是连铸设备的核心部件,提高连铸辊的使用寿命尤其是连铸机弧型段辊子的使用寿命是直接影响连铸设备作业率和炼钢生产成本的一个重要性。板坯连铸机依靠辊子把结晶器内形成的具有一定厚度坯壳的板坯,沿导向段将铸坯拉出。坯子表面质量及内部质量的好坏与铸坯导向段的设计有直接关系。铸坯导向段在结晶器和出坯辊道之间,主要由结晶器足辊,弯曲段,弧形扇形段,矫直水平段等组成。这些段上支承铸坯的是大量的密排辊子，由于未凝固的钢水静压力作用，铸坯受到向外侧的鼓胀力，在相邻两夹辊之间的距离内，铸坯要向外伸(叫鼓肚)，鼓肚的铸坯进入下一对辊时承受压力，会使高温铸坯内部产生裂纹。因此一般地说，随铸坯凝固厚度的增加，从铸机上部到下部辊子直径也要相应增加，辊子间距也要相应增大。辊子表面始终与红热的钢坯直接接触,热量传遍整个辊子部件,使其承受着很高的热负荷。同时,由于喷水冷却和辊子转动使这种热负荷是交变的,会造成严重的热疲劳。浇铸过程中的鼓肚力、重拉坯力使辊子轴颈要承受很高的机械应力;还有水和蒸汽的腐蚀磨损。且受板坯宽度制约,扇形段辊子均为细长件,受力条件较差。在这样的工况下,任何一个辊子的失效都会使连铸生产中断,造成巨大的经济损失。所以,要求辊子部件具有足够的可靠性和使用寿命,易于拆装,维修周期短.三、辊子的检测
1.辊子下线的原因
辊子下线的主要原因是 辊子磨损了或者辊子弯曲变形，前种情况多见，如果打摆情况不明显，而且转速低，可以将就一段时间，如果转速高，需要立即停机，否则就会损坏机器，造成损钢等情况。根据国内外有多家研究机构对连铸辊的失效形式进行的分析可知，连铸辊的损坏主要有以下3各方面：（1）热疲劳损坏
热疲劳损害时造成连铸辊损坏的主要原因之一，其主要起因是工作状态的辊子表面环向温度分布不均匀，例如，有时候辊子表面和辊子的内部的温差高达300℃，由此在棍子表面及内部产生了非轴对称、周期性变化、不均匀分布的热应力。连铸辊在机械应力和热应力共同作用下就是产生热疲劳损坏。（2）原材料
原材料的好坏是决定连铸辊质量的最直接最关键的因素，也是造成连铸辊损坏的主要原因。有时候选择的原材料在常温下虽然有很好的屈服强度，但是在高温的情况下屈服强度急剧下降，抗热疲劳裂纹性能严重不足，这就会直接导致连铸辊热疲劳损坏（3）磨损
造成辊子磨损的直接原因是高温潮湿环境下，表面易发生压花腐蚀脱落，使辊子外径减薄，导致辊子报废。
另外，连铸辊也会有连铸机其他部分的故障，而造成的如漏钢、滞钢等情况造成严重的损害，这种损会造成大多数辊子的报废而不可修复。2.辊子上线合格检测 辊子检测数据控制点
轴承座低于辊面高度差5-10mm。分节辊对接轴承间隙小于0.5mm。自由辊：辊面直径±0.05mm内，同心度0.10mm内；驱动辊：辊面直径±0.05mm内，同心度0.10mm内。轴承座辊子用手盘是否转动灵活，轴承座气孔通气顺畅，辊子表面无明显凹凸痕迹。
压力1.0Mpa，保压时间为30min。
辊子的上线检测可分成以下4部分。
（1）工具准备：10、12、15寸扳手各1把、便 携式辊缝仪1套、对应对弧样板1套、塞尺1把、螺栓拉伸器、36号钢丝绳两根、大锤1把、棘轮1把、长套筒1把、内六角扳手一套、游标卡尺1把、磁力吊一台。
（2）对准备上线辊子主要指标进行抽查：用卷 尺测量辊子轴承座高度和用游标卡尺测量分节辊间隙；用千分表检测辊子的同心度和直径。
（3）对辊子进行上线前处理：检查辊子轴承转动情况；检查轴承座通风情况和辊子表面光洁度。并记录各项数据记录。
（4）在辊子试水台，对上线辊子进行保压试水，看轴承座有无漏水情况。3.辊子的储备摆放（1）辊子的储备
要根据工厂上产先的的需求进行调整，我厂因需求连铸机是连续运行，所以要准备较多的连铸辊，以防机器停运时间较长，不仅要满足辊子正常的消耗，还要准备出各种意外情况的消耗和辊子质量不足下线的的储备，满足于连铸机的正常出钢。
辊子的储备方式有两种，一种是成品辊储存，一种是零件的储备在使用时进行装配。成品辊的储存对场地的要求比较高并且易损辊，但是成品辊子的使用快捷，减少事故情况的检修时间，大大保证了连铸生产的机器运作需求。采用零件方式的储存对场地的需求量相对较少，对辊子损伤程度小，且在零件损坏时再装配时直接更换，并且随时补充成品辊子的消耗。（2）辊子的摆放
连铸辊是扇形段的重要组成部分，扇形段又是连铸机的重要组成部分，可以说辊子是连铸机运行的基础，辊子的质量也是保证出钢量与出钢质量的根本，辊子的储备一旦达到一定的量，要保持辊子的精度辊子的摆放又成为了辊子非常重要的问题。
首先成品辊子的摆放辊面不能着力以防止辊面造成磨损或因外力而产生形变，成品辊子要以轴承座为支点并且要按照种类分好摆放整齐，一般情况下驱动辊不会需求太大量的储备，但是自由辊则需要大量的储备。
驱动辊摆放对场地需求要量不打但是对场地平整度要求度要大，驱动辊采用的是套键连接轴，一般要3到4个棍套，长度是自由辊的3到4倍，如果地面不平整将对的轴成较大的压力，对轴造成负荷会使轴产生形变，所以摆放驱动辊要平整防止辊轴吃力不均匀，如因场地条件限制需要将驱动辊磊起，但是上下两层驱动辊之间必须在轴承座之间垫上木板，防止因重量过大或过长而造成轴座的形变。
自由辊由于量比较大所以通常要摞起来摆放以减少对场地的需求，上下两层轴承座之间同样要垫上木板，摞自由辊时要注意摞稳尽量避免坍塌现象，辊子较重一旦发生很容易对辊子产生比较大的损伤甚至报废，轻则影响辊子的精度减少辊子的使用寿命。
辊子的摆放不仅按两种类型摆放，还要按不同长度的规格摆放整齐方便在使用时的取用。还要在辊子的摆放区域都要有警示标志防止其他无关人员靠近，一是对棍子的质量得到保障，二是发生坍塌对人生命安全得到保证。
零件方式的储备只需要将各个零件摆放整齐即可，需要注意的是轴承的储存，新轴承储备不要去拆开包装即用即拆，以免进入杂质影响轴承的使用，造成辊子寿命的减少，二次使用的轴承要按着过钢量分量摆放，以防止在二次使用时弄混造成非计划下线造成不必要的经济损失。
四、辊子的维修 1.辊子上线准备
(1)清理油污和整理接水板，清洗框架、接水板、垫片，油气分配器和水柱的油污、油泥，并更换水密封。密封圈均为一次性使用。垫片必须清理干净，防止漏水。
（2）用塞尺测量扇形段内、外弧基础板间隙。基础板间隙周边0.05mm不入。
（3）目测检查滑板磨损状况。装配滑板时贴实侧框架，螺栓把紧，至无空隙。使内外弧扇形段水平落在对弧台上，保证对弧精度。
（4）上、下框架水路和油气润滑管路检查并对 油孔吹气进行疏通，不得遗漏任何一个点。框架和接水板管路不准有杂质表面有沟痕，变形或磨损较多，更换新滑板。
（5）安装辊子并把内、外弧辊子螺栓全部打紧，然后盘辊检查转动。辊子安装在辊子轴承座，螺栓M16的预紧力300N，螺栓M20的预紧力400N。辊子用手可以转动为合格。防止轴承座没锁紧，造成辊缝偏移。
（6）清洗干净辊子表面并对中，用对弧样板对辊子弧度进行检测，并通过调整轴承座底座垫片厚度调整弧度，记录对弧数据。对弧数据0.9~1.05mm范围内。内弧驱动辊比自由辊低1.5mm~2.2mm，每节辊子的两端20mm处测弧对中。弧度偏差较大。造成部分辊子磨损严重，影响坯的厚度。
（7）对辊子及轴承座冷却水进行试水保压试验。压力1.0Mpa，保压时间为30min，压力下降≤0.02Mpa。保证压力稳定，检查有没有漏水。
（8）通过油气润滑打油，检查确认辊子轴承座是否出油。2.辊子上线的过程
（1）由专人指挥天车在成品辊区域吊取成品辊子放入展开在检修台上扇形段的对应位置。
（2）采用专用螺栓拉伸器锁紧导向柱圆螺母将上、下框架组合安装，预紧力3000KN（3）连接各水管、油管，并用螺杆连接锁紧传动接轴和驱动套。
（4）在操作箱按上下指令按钮进行液压缸动作试验，液压阀块组及液压缸保压试验。
（5）电工完善各电气设备线路的连接以及液压人员检测液压设备，周期更换液压密封、检 查液压管路并根据实际情况决定是否进行冲洗。
（6）在对弧台接好油管并对夹紧缸和驱动辊进行往复升降动作，检查是否动作正常，通过调整定距块上垫片厚度调整开口度并记录。
（7）电工负责传感器标定，夹紧缸动作速度调整。（8）整段喷淋管架、喷嘴试水并按要求进行调整对中。
（9）由专业人员对扇形段进行整体验收，合格后，吊运至备件存放区，并挂牌附检修跟踪记录表。
3.辊子的下线过程
（1）采用专用螺栓拉伸器松开导向柱圆螺母，拆解内、外弧框架，检测辊子对弧数据并记录
（2）检查辊子，抽查辊子直径，并观察表面状态。各项数据记录清楚，按标准确定辊子处理方式。
（3）用套筒及扳手拆解所有辊子装配，内、外弧分别下辊，做好辊号标记。
（4）各水、油接管拆除，需拆除的液压阀台做好标记，管口必须包裹好封好接头处，防止积渣进入油管，影响液压缸操作。4.辊子常用的修复方法介绍及过程
连铸辊作为连铸机的设备关键部件，其加工质量不仅关系到连铸设备的整体质量，更会直接影响到连铸设备的生产状况和连铸坯的质量，对钢铁企业的生产能力和经济效益起着至关重要的作用。只有切饱连铸辊分尺寸精度、形位精度、表面粗糙度、堆焊后的表面硬度都达到设计和使用要求，才是保证连铸机装配质量。为保证连铸辊各零件的尺寸精度、形位精度、表面粗糙度等技术要求，必须制定正确的修复加工工艺。
针对连铸辊损坏的几种原因，常用的连铸辊修复方法有3中。（1）堆焊修复方法
连铸辊堆焊修复工艺简单的说就是对磨损下线的连铸辊，由焊接专业工程师根据奥钢联技术制定具体的堆焊工艺，然后由专业操作资格的电焊工对其进行WLDC3M2L合金的堆焊，最后按照图纸尺寸及精度要求进行加工。有焊前准备、堆焊、焊后处理、无损检测和检验5个方面的连铸辊修复过程
1)焊前准备焊接前进行加工,目的是将连铸辊工作表面上的裂纹、龟裂全部车削掉。原则是消除旧连铸辊表面的任何缺陷,然后除去辊身上的油污和铁锈。探伤,是检测加工后的连铸辊是否合格。预热,是把没有缺陷的连铸辊放到堆焊机床上,用三爪卡盘夹紧,开动电机使连铸辊缓慢转动,同时用火管对其进行加热,为保证整个连铸辊的内外温度均匀,加热必须缓慢,直至温度升至350℃。
2)堆焊堆焊材料的选择,根据连铸辊的材质的不同,选择相应的过渡层和合金层材料。连铸辊堆焊修复采用的是明弧焊堆焊。堆焊目的首先满足材料表面的硬度、耐磨性、抗热疲劳性能满足现场工况的使用要求。其次给辊子表面留出加工余量。焊接后达到的硬度为:44~50hrc(每个测量点三次测量的平均值)。辊套修复焊接步骤:将旧辊套 4mm的埋弧焊堆焊层完全加工掉 ,然后再用明弧焊焊丝进行打底焊接,在打底焊接焊完以后再进行表面工作层的堆焊,堆焊到要求尺寸以上,留加工余量为了保证连铸辊堆焊焊接工作过程在受控状态下进行,根据法规和安全技术规范的要求,压力容器焊接人员、焊接材料、焊接工艺、产品施焊、焊接设备、焊缝返修和施焊记录等都应该做到严格管理和控制。
3)焊后处理为了消除堆焊过程中产生的内应力,防止冷却过程中产生裂纹,应及时进行缓冷处理,这样方可保证焊接材料的物理性能。根据降温要求可采用不同的保温方法,现场如无更好的保温措施,堆焊完的连铸辊,要立即用石棉布包裹,使之缓慢冷却。将缓慢冷却后的连铸辊进行粗加工,用肉眼检查一下表面是否有裂纹、气孔等焊接缺陷,然后探伤仪检测辊子是否有焊接缺陷的存在。若无缺陷,检验合格入库;若有缺陷,则需把缺陷加工掉后重新堆焊。
4)无损检测作为保证连铸辊质量的一种重要检测手段,无损检测人员必须有本单位的人员经过培训、考核,通过考试取得相应特种设备作业人员检测资格证后才能从事相应项目的无损检测工作.在进行无损检测前,无损检测人员要先按照无损检测工艺和技术图纸制定检测方案。在进行检测时,要做好检测条件参数和质量情况的原始记录,检测完毕之后,由取得相应资格的人填写检测报告。无损检测结果显示需要返修的,由检测人员出具返修通知单并交委托单位进行返修。
5)检验经过堆焊修复的连铸辊,辊子表面不得存在裂纹、夹渣、气孔和缺肉等缺陷;辊子表面不得存在软硬不均现象,辊子硬度为hrc42-50,同一根辊子上面,硬度差为正负2;辊子加工精度应符合图纸要求;辊子上线使用后,第一个使用周期正常下线时质量应达到下列要求:辊子表面堆焊层不得出现剥离现象,辊子表面不存在明显软硬不均现象以及辊子不能发生断裂
（1）喷涂修复
喷涂修复是一种表面强化技术。它采用电弧、等离子弧、燃气等形式的热源，将被喷涂的图层材料熔化或半熔化，并在气流的作用下，使之无话成微细的熔滴或高温颗粒，以很高的飞行速度喷射到经过处理的基本表面，形成具有某种功能的图层。由于各种机械零件的使用工况不同，因而零件的磨损的形式也是十分复杂的。为了适应各种使用要求，需要有各种喷涂设备，并通过不同的工艺来实现。美国的METCO公司在涂层应用指南中将涂层分为耐磨损、耐高温和氧化、防腐蚀涂层、导电涂层或绝缘涂层、恢复尺寸涂层、间隙控制涂层等等，根据不用的涂层种类，采取不同的设备、材料、工艺方法进行修复。
热喷涂（焊）技术的缺点：1）对于薄壁或较小的弓箭喷涂存在热变形现象；2）喷涂小孔、深孔存在一定困难；3）对于某些工艺而言，喷涂层与堆焊层相比，喷涂层与基体的结合强度较低，不能承受冲击。除了塑料粉末火焰喷涂和喷锌外，其他金属和陶瓷涂层有少量的针孔，用于防腐涂层，需要封孔处理；4）喷涂操作的粉尘散在空间，对人体有害。因此工作时要穿戴好防护服，还需要适当的通风设备。而且由于连铸辊修复需要恢复的尺寸较大，所以在连铸辊修复的实际生产中，往往选择堆弧焊的方法对连铸辊进行修复。
（2）其他连铸辊修复方法
目前，有些企业采用削减辊子直径的方法，将连铸辊表面的裂纹加工掉，改成其它尺寸的辊子，重新上线使用。复合辊套法在型钢、钢管轧机的轧辊修复中已有成功的应用。采用离心浇铸修复回转件有许多的成功范例。因连铸辊工作环境的特殊性，任何材料均难以抗拒裂纹的产生。因此，从各外部因素来严格控制裂纹的产生和扩展的同时，采用修复来提高其再生寿命是目前唯一可做的事情，辊子的修复生产工作做的好，不仅提高了使用寿命，还可以大大地节省维修的费用和停机时间。
四、实习经历及维修心得 经过这次的实习经历，可以说让我真正的知道了钢铁是怎样炼成的，虽然最开始进入到工作当中可能只是为了工作而工作，并且在实习工作当中因不断的重复性而感到烦躁不安，而进行程序化的循环，但是随着工作时间的逐渐累积，对维修的重要认知渐渐增多慢慢的改变对工作的想法和态度。我的工作虽然看似简单只是对连铸辊的拆装，对他的轴承、轴座进行更换，可是我们工作的重要性确实不可否认的。
连铸辊是连铸机的运行基础，辊子的质量影响着钢铁的质量，这就意味这钢铁质量的好坏是跟我的工作息息相关的，当开始重视辊子装配维修工作以后，也发现了单调的工作也不像看似那么简单的，虽然他的过程可能真的很简单，但是里面的细微学问确实无穷大。
经过这次的实习使我更加了解了机械设计的知识，是我巩固了理论知识，提高了实践性，进一步提高了看待问题和独立解决问题的能力。也使我进一步认识了机械轴的各种组合原理，进一步加强了我独立工作能力的培养、巩固专业知识、锻炼了专业技能。
装配检测 篇3
关键词：飞机柔性装配方法；飞机装配；应用
飞机柔性装配技术是对于飞机需求迅速研制相适应用，成本低，可以模块化装配的一种飞机装配技术，是指在电子和自动化技术基础上发展起来的，集数字化和自动化为一体，将飞机装配模拟应用在飞机制造过程中，以此提升飞机装配的精确度。柔性装配技术和传统飞机装配技术相比，有效解决了固定和刚性不足的问题，让装配变成自动化和数字化，起到良好的装配效果。柔性装配技术最早出现在播音飞机装配中，借助柔性装配技术，使用三维模拟方式对飞机进行预装配与并行工程，不仅提升了飞机装配速度，还减少了装配成本。本文主要从飞机数控柔性装配方法入手，探讨了飞机柔性装配方法在飞机装配中的应用。
一、飞机数控柔性多点型架装配原理
飞机数控柔性多点型架是对柔性工装技术进行研究的基础上，根据我国目前飞机装配的具体情况，将国外先进的柔性工装技术观念与我国已有的飞机装配工艺有效结合起来，让传统型架中固定卡板定位支点数控调整重构，按照壁板组件和壁板对应卡板的数模，以此整合数据，确保数字控制卡板定位支点移动到位，达到飞机型架卡板定位整个过程数字量传递的目的。数控柔性多点型架是在已有刚性型架结构的基础上，加多16个可重构调形单元，在可重构调形单元上增加卡板定位支点，通过在竖直方向与水平方向的运动对可重构调形单元进行准确控制，达到卡板定位支点准确重构调形，充分利用装配型构架作用，确保完成多个壁板类组件的装配。可重构调形单元结构主要是由伺服电机驱动齿轮和齿条传动机构，达到水平方向移动调形的目标，而竖直方向移动调形由伺服电机驱动滚珠丝杠机构，实现水平方向移动调形。数控柔性多点型架的流程主要是在CATIA软件中通过完成壁板类组件和对应的卡板的设计，建立数控柔性多点型架的三维数字样机，并进行预装配，对卡板定位关键点进行提取，建立一个装配关键点的CATIA数模，利用调形计算机软件来分析计算CATIA数模，自动生成数控代码，以此获取数控柔性多点型架控制软件系统，最后传输到数控型架控制软件系统中，让NCFF控制软件运行指令代码，卡板定位支点移动到位后，对卡板进行安装和装配，完成调形。在飞机整个运行过程中数控柔性多点型架的应用实现了调形定位数据全数字量传递目标，提升系统定位精确度。
二、飞机柔性装配技术应用
1.大部件装配
随着装配技术的产生、利用，已有的飞机柔性装配技术逐渐转变成自动化、模块化和数字化装配工装、定位、离线编程仿真软件，这些技术的应用，提升了飞机机身装配的质量。例如在飞机装配过程中，可使用分散模式对机身结构进行环形装配工装，利用新的数字定位技术替换已有的机械定位工作，从原本人工装配模式转变成数字化装配模式，以此提升机身质量。
2.定位打孔
飞机柔性装配定位技术主要是利用数字检测设备对飞机进行定位装配的，飞机柔性装配定位技术的应用通过精密的数字测量设备，能够自行定位，但是，由于效率较低，通常应用在研发机型上。而飞机装配的制孔使用柔性制孔技术，目的是为了提升飞机装配的质量、效率，自动化制孔技术在飞机制孔技术中的应用，可以批量化生产大型结构配件，具有较高的生产效率和质量，特别是在现代飞机制造业中加工较为困难的材料，例如复合材料和钛合金等，自动化制孔技术的应用，能够有效解决飞机制孔难度大的问题，一次提升飞机装配的质量和效率，确保符合标准要求。
3.柔性对接
飞机在进行总装过程中，应用飞机柔性装配技术，让已有的飞机固定装配向数字控制柔性配置技术转变，连接飞机托架和机身，达到对飞机机身的自动化调整效果。例如在总装阶段，可借助数字化控制的飞机柔性配装方式改变原来固定的装配，改由数字控制柔性装配技术进行，使用数字控制千斤顶和先进测量定位设备组成数字柔性装配对接平台，按照实际需要精确控制飞机的动作，提升定位精确度、和可控性，有效应用在各种尺寸的飞机装配中，通过数字柔性装配技术对接平台，提升飞机装配质量和效率。数字柔性装配技术对接平台在国外大型飞机制造厂商中得到广泛应用，定位模式主要包括以下几点：第一，柱式结构。该定位结构模式和Pogo柱模式比较相似，能够达到飞机定位与支撑的效果，每一台定位装置主要利用伺服控制系统对X/Y/Z的三个方向进行控制，通过在飞机制造过程中使用几台柱式结构定位模式就可以达到飞机大部段的准确定位。第二，塔式结构。该结构和柱式结构相比较，在承重力方面具有较大的优势，主要是使用伸缩臂侧面调整模式进行操控，可操控性较强。第三，混合定位方式。该定位模式主要应用在787飞机装配中，和柱式结构、塔式结构相比，混合定位方式可通过托架连接装置机身，以此自动化调整飞机机体，无需人工操作，并且受力均匀，适用于机体大型复合材料的装配中。
4.数字化测量装配
在飞机装配柔性技术中，大部分是依靠数字化定位测量方式对位置进行精确定位，以此精确测量相应数据。例如在对位置进行定位测量过程中，通常情况下，使用飞机柔性装配测量系统中的两种测量方式：激光跟踪测量和室内GPS测量进行，其中激光跟踪测量系统特点具有高精度、测量范围大及机动性强；而室内GPS测量由于受大部件范围空间定位的细致，只能在室内建立空间坐标系统，方可进行定位测量。
三、结语
综上所述，飞机柔性装配技术的开发、应用作为国内外大型飞机制造厂商较为常见的一种技术，要想充分利用自身优势，必须分析了解影响因素，借助数字化技术测量，进行大部件装配，使用制定化定位制孔，在飞机总装过程中利用柔性对接技术，自动调整飞机机身，以此提升飞机装配的质量和效率。
参考文献：
[1]刘洋.飞机柔性装配方法在飞机装配中的应用[J].中国新技术新产品，2015，（18）：7-7.
[2]王亮，李东升，罗红宇，等.飞机装配数控柔性多点工装技术及应用[J].北京航空航天大学学报，2010，36（5）：540-544.
曲轴飞轮组的检测与装配 篇4
1 检测
1.1 曲轴弯曲的检测
将曲轴置于车床或磨床顶尖上, 或放在V形铁架上, 然后用百分表进行检验。这样测得的径向跳动数值的一半, 即为弯曲度 (这是个相对值, 其中包括曲轴中间主轴颈表面的椭圆度) 。这种方法比较简便, 由于曲轴弯曲度允许值较大, 所以主轴颈表面椭圆的影响可以忽略不计。因此, 在实际工作中, 大多采用此法检验曲轴弯曲度。当曲轴弯曲度小于0.3 mm时, 可通过轴颈的修磨将曲轴磨直。如果弯曲度超过0.3 mm时, 必须进行校直。
对弯曲严重的曲轴常用冷校法校直, 方法是:将两端主轴颈用特别的V形支架支承, 然后用压力机校直。在设备条件较差时, 可将一机体 (缸体) 倒放, 在第一、第五道主轴承座中各装一片下瓦, 把第三道主轴承下瓦片取出来, 将需要较直的曲轴弯曲的一面向上, 仍用原来的主轴承固定螺栓, 上好第三道主轴瓦, 使弯曲的曲轴得到校直。
1.2 轴颈的不均匀磨损的检查
轴颈磨损是曲轴最常见的损伤。曲轴主轴颈和连杆轴颈都可能产生不均匀磨损, 主要表现为轴颈的失圆。测量曲轴轴颈时, 先清除轴颈上的润滑油, 用千分尺在轴颈的任一截面上或任一长度上测得的直径差不应大于0.01 mm, 否则应送专业修理厂去磨削修理或更换曲轴。
1.3 飞轮检测
飞轮是一个较重的铸铁圆盘状零件, 它靠止口和曲轴后端凸缘配合, 并通过定位销进行角度定位。安装飞轮时, 螺栓必须按规定扭矩拧紧。检查飞轮与离合器摩擦片接触面是否烧伤或磨损而凹凸不平, 可用机加工修复。用百分表检查端面跳动, 跳动的极限值为0.2 mm, 超差应检修重装。飞轮的外缘用“热涨法”装有过盈配合的齿圈, 如齿圈有轮齿磨损、断齿等损伤, 应更换齿圈。
2 安装
2.1 曲轴的安装
首先将主轴承装入轴承座孔中;再在轴承上抹上一层发动机机油;后将曲轴装入主轴承内;最后把各道主轴承盖按记号扣在主轴颈上。通常主轴承和曲轴的最佳工作间隙在0.05 mm左右。四缸机主轴承紧固力矩通常为100 N·m左右。紧固顺序为从中间开始, 使用专用工具 (如内六角或外六角等) 按规定力矩从中间向两端均匀 (分数次) 拧紧主轴承螺母 (螺栓) 。每拧紧一道轴承就将曲轴旋转一圈, 若阻力大或转不动, 应查明原因予以排除;装完各轴承盖后, 用手应能转动曲轴。曲轴在安装时要注意如下几点: (1) 曲轴轴承两端在安装时, 要高出底座少许 (装配的过盈量) , 以保证主轴承在工作时不转动, 保证轴身到座孔良好的热传导。 (2) 通常曲轴前端装有自紧橡胶油封, 以防止正时齿轮室内机油泄漏。在高速旋转部位光靠油封是无法完成密封任务, 通常需增设挡油盘, 靠高速旋转的离心力将曲轴前端90%左右的油挡回油底壳, 以减少油封的压力。
2.2 装配后检查
为了保证装配后发动机正常工作, 曲轴装配后, 还必须留有合适的轴向间隙和径向间隙。
(1) 曲轴轴向间隙检测。曲轴的轴向间隙是指轴承承推端面与轴颈定位肩之间的间隙。 (1) 把带磁力底座的千分表固定在缸体的前端或后端, 千分表杆平行于曲轴中心线放置。 (2) 把曲轴向前撬动, 把千分表定到零位, 然后将曲轴向后撬动, 注意千分表读数。曲轴轴向间隙是曲轴轴向窜动的最大值和最小值之差。正确的轴向间隙是0.13~0.28 mm, 使用极限是0.4 mm。
(2) 检查曲轴径向间隙。轴瓦与轴颈之间的间隙, 称为径向间隙。剪取与轴瓦宽度相同的塑胶量规, 与轴颈平行放置, 盖上轴承盖按规定扭力拧紧螺栓。注意:不要转动曲轴。测出被挤压过的塑料间隙片的厚度, 此厚度即为曲轴的径向间隙。正常的径向间隙为0.03~0.08 mm, 磨损后极限间隙为0.17 mm。
3 飞轮的安装
在曲轴后端结合盘装上飞轮。飞轮上有点火正时记号, 换用飞轮时要检查有无此记号, 如果没有应打上, 以便校正发动机的点火正时。飞轮或曲轴更换后, 应保证飞轮锥孔与曲轴的接触面积在75%以上, 否则, 应予以更换, 以免工作中产生松动。
装配前要擦净飞轮与曲轴配合面以及平键等零件。飞轮螺母上紧后, 再将螺母拧松取下, 检查曲轴后端的凸肩是否低于飞轮孔端平面。如果凸肩低于飞轮孔端平面, 说明飞轮已与曲轴紧固;如果凸肩与飞轮孔端平面平齐, 说明飞轮与曲轴并没有上紧, 此时可用一个3~5 mm的厚度、内径大于曲轴端台肩直径的垫片, 装上后再上紧螺母, 然后将止退垫圈翻边锁紧以防止松动。飞轮固定螺栓涂上粘合剂后拧紧, 拧紧力矩为75 N·m。
飞轮装好后要检查其偏摆度, 用千分表在飞轮半径150 mm处检查, 其摆差不得大于0.15 mm。最后在飞轮内孔装上滚针轴承, 将轴承打印有“朝外”的一面装在外面, 并且轴承外端面应低于飞轮端面1.5 mm。
摘要：通过对曲轴及飞轮常见损伤检测方法的论述, 及曲轴飞轮组装配要点的阐述, 以提高柴油机修理技术水平。
风扇马达装配检测线自动化设计分析 篇5
电风扇马达为风扇的核心部件, 需求量大, 质量要求高, 在生产过程中, 通常需要检测以下项目:低压启动测试、超压运行测试、绝缘电阻、耐压测试、泄漏电流、功率测试 (四档) 。在一些成规模的企业中, 马达装配速度快, 检测项目多, 且基本为在线全检, 对马达的每个检测项目, 对应工位会设置一台检测仪, 检测仪对项目进行检测, 工人对检测结果进行监控和操作, 检测发现不良后, 仪器会发出报警声, 员工将该工位的马达从产线拿下, 贴上标签或盖章放入不合格品篮, 累积到一定数量后, 将不合格品送维修工位进行返修, 返修过的马达会再次上线送检。这种模式, 几乎每一项检测项目需要一个检测人员, 根据线体速度, 全线检测人员约需5~6人, 全线人均产值受到较大影响, 且第一项检测不合格的马达, 直接拿下生产线, 未进行后续指标检测, 检测项目不完全, 虽进行了返修, 但可能由于其他项目也不合格而造成多次检测多次返修。为改善这种检测模式, 达到少人化、精准化的目的, 我们对马达检测线进行了优化设计。
2 检测线优化设计方案及测试原理
在新的设计方案中, 要求检测线能对马达进行电气性能和安全性能的检测, 全过程实现电脑监控, 具有工位整合、自动检测、产品跟踪、品质自动判别及统计等功能, 达到少人化、自动化要求。
2.1 设计方案
新的检测线设计由以下部分组成:板链线体、检测仪表柜、电脑监控及显示系统、变频稳压电源、电容自动切换系统、噪音房、产品动态电子屏等。
板链线体由马达驱动链条传动, 线体上的工位板用不锈钢板压制而成, 其上有两套固定电机用的夹具座和接线柱, 工位板下方有导电碳刷及导电铜导轨。工位板长度和宽度是根据产线预计产量及线体速度计算得出, 即满足放置电机的要求, 又要达到所需速度, 其上的接线柱为高效快速夹, 操作省时省力。板链线体根据测试项目, 在不同阶段进行测试工位分配, 在工位板经过相应测试段位时, 电脑会自动进行相应的检测, 并反馈检测数据到主机测试系统中, 其检测过程由电脑自动进行控制并做评价判别。
检测仪表柜内部设置工控主机、各种检测仪器和元器件, 其外设有开关及多种指示灯、显示器等, 仪表柜是整个检测线的硬件核心, 各种检测仪表通过检测线与检测工位工装相连, 实时将通过的工件进行检测, 数据集中到仪表柜, 并由仪表柜数据线向主机系统传送。
电容自动切换系统设置在线体侧, 与主机相连, 根据不同电机及项目检测需要, 由电脑系统控制, 自动切换所需电容, 无须人工操作。电容规格从1μF/450 V到5μF/450 V, 十几种规格, 并预留有其他规格电容的接口。
电脑监控系统配置工业控制机、液晶显示器、UPS不间断电源等, 主机内配有各种接口卡及功能卡。
电子显示屏对产品生产过程数据进行实时通报, 并对不合格品给予报警指示。
2.2 测试及监控系统原理
测试系统由单片机驱动, 产生全数字正弦波50/60 Hz信号, 由大功率线性功放驱动输出, 经过转换电路生成耐压和绝缘测试的源输出信号。源输出信号经过控制继电器输出到外部接线盒。检测系统组成原理图如图1所示。
源输出信号和被测电压或电流信号由测量电路进行检测, 系统将被测信号预处理, 并送至微控制器进行A/D转换, 然后经电脑系统计算、分析, 最终判断被测产品是否合格, 然后将结果通过显示电路显示出来。泄漏电流的源输出信号由电网电压经稳压变频电源产生, 效果好。如图2所示。
系统中测控软件运行于Windows系统平台上, 配置了多种不同的外设, 其检测数据可以根据需要以多种传输方式导出, 既可以用USB接口的U盘导出, 也可以用以太网 (企业局域网) 高速传输到其他地方的电脑中作实时数据采集, 数据信息共享。数据可以导入到Excel、WPS等常用电子表格中, 方便整理分析、显示趋向曲线图表等。
系统的实时监控功能, 可监控所有在测产品的实时状态, 每秒钟同时可采集全部测试工位的原始数据, 数据即时存储在工控电脑的硬盘上, 记录真实可靠, 完全避免了人为因素的影响。每个检测工位之间相互独立, 互不干扰, 检测数据不会混淆。检测数据可自动存储归档, 所有已检产品都可以有一个详尽的原始记录文件, 此记录文件只可读出, 不可人为变更修改, 可供日后查询调出。
监控系统可对各种参数的实时检测做出反馈, 如电流、电压、功率等作超限报警, 超限时作自动切断电源等, 确保准确安全, 并把超限数据自动记录下来。每个产品的检测要执行完全部的检测工序, 其中有一项不合格或超限, 即判定为不良品, 不良品会被自动判别, 并进行分类, 通过数控技术反馈到显示器, 显示器设置在最后的工位, 显示器上按检测项目设置了不同颜色显示灯, 并在此设置操作员, 操作员根据显示的结果对产品进行取舍, 对不合格的产品, 根据显示灯的显示情况, 给予相应的不合格品标志, 返回给维修人员, 电脑系统也会将不合格数据反馈进系统中, 以便进行数据的统计。合格品直行, 经下工序完成后下线。
3 实施效果
本设计方案已经实施并投入生产, 设计满足了生产检测的使用要求, 减少了操作人工, 提高了检测准确性, 保障了生产品质, 提升了自动化生产水平。本设计是对常规生产设备自动化改进的一次有力尝试, 对工厂其他设备的自动化改进提升提供了一定参考, 对工厂的整体制造水平的提升起到了较大的推动作用。
摘要：阐述了一种新的马达检测线设计方案, 新方案根据检测项目, 整合了所有检测仪器和工序工位, 对检测项目进行集中控制, 采用了工控系统, 实现了电脑实时自动监控和判别, 提高了检测准确度及检测效率, 缩短了检测线, 大大提高了自动化生产水平。
关键词：装配检测,工位整合,电脑监控,自动判别,少人化
参考文献
[1]彭鸿才.电机原理及拖动[M].机械工业出版社, 2007
[2]刘红玲, 邵晓根.微机原理与接口技术[M].中国电力出版社, 2007
装配检测 篇6
随着现代化生产的发展,机械加工的精度和复杂程度越来越高,对零件检测的精度、效率和自动化程度的要求也越来越高,同时,被检零、部件形状的复杂性和测量的实时性也对常规的机器视觉检测方法构成了严峻的挑战。在一些特定的场合,如对易变形零件、曲面的轮廓以及零件的孔心距等的检测,都是常规的检测方法无法做到的。除了进一步提高CCD相机的分辨率和精度以及开发新的图像处理工具提高图像处理的能力外,采用新的照明技术和照明方式发展新的检测方法也是非常重要的。
结构光视觉检测是一种既利用图像又利用可控光源的测量技术。其基本思想是利用照明光源中的几何信息帮助提取被检测目标的几何信息,而不仅仅单纯依靠被检测目标的图像信息。结构光视觉测量方法是为了解决立体视觉中图像匹配的难题而提出来的,该法不仅具有快速、精确、高分辨率、抗干扰性好等优点,而且结构简单、易于实现,常常可以取得事半功倍的效果。根据照射系统采用的结构光方式不同可划分为:点结构光、线结构光、多线结构光、网格结构光、二进制编码、灰度编码及彩色编码方法等。确定结构光的光源及照射方式,进行结构光图像的处理和计算是这种检测技术的关键。
结构光视觉检测技术的研究在国内外已取得不少的研究成果。它已成功地应用于电子、汽车、纺织、机械加工等现代工业中。例如现代PCB板上要安装的芯片多为球栅阵列BGA芯片。在安装时要求管脚具有很高的位置精度,如果管脚三维尺寸误差较大,特别在高度方向,造成管脚顶点不共面,安装时个别管脚和线路板接触不良,会导致漏接、虚接。BGA芯片管脚共面性激光视觉测试系统使用线光源,并利用图像拆合器在不降低分辨率的情况下加大视场。在满足精度的情况下,同时提高了速度,满足在线测量的要求[1]。还有基于结构光的焊缝质量检测系统、测圆孔的结构光检测系统、结构光三维检测技术,无缝钢管直线度的测量等等。随着结构光视觉检测技术的不断发展与完善,这项技术在更多的领域内得到应用。我们采用这项技术以较低的成本成功地解决了断路器装配完整性检测中的若干难题。
1 关于线结构光技术
线结构光法与点结构光法相比,测量所获得的信息量大大增加,而实现的复杂性并没有增加,因而在实践中得到了更广泛的应用,其原理如图1所示。它采用线光源由光投射器在空间投射出一个光平面,当光平面与被测物体表面相交时便在物体表面产生一亮线型的条型光。条型光由于物体表面深度的变化以及存在的间隙而受到调制,表现在图像中则是条型光发生了偏移和断续,偏移的程度与深度成比例,断续则显示出了物体表面间的物理间隙。基于三角测量原理,对获取的图像进行计算和分析处理,就可得到我们所需的测量结果。
这种线结构光视觉系统的应用能够大幅降低检验成本,提高产品质量,加快生产速度和效率,应用前景广阔,可以解决普通视觉系统检测较难处理的问题。
2 采用线结构光技术进行断路器装配完整性检测的系统构成
断路器装配完整性在线检测系统是断路器自动装配检测生产线的一个重要组成部分。该系统可对五种型号的断路器,每种型号的19个部位进行检测。与人工检测方式相比它的检测标准客观一致,减少了人为不可控因素,大大降低了漏检率,保证器件不会错装、漏装,提高了检测的可靠性和工作效率。
断路器装配完整性在线检测系统包括硬件和软件两部分,其原理图如图2所示。与常规的机器视觉检测系统相比硬件结构的差异仅在于待测工件采用线结构光照射。该系统的误检和漏检率极低,检测的可靠性大大提高,系统的成本也可降低不少。此外还需要说明的是,本系统不仅仅局限用于某些型号产品某些部位的检测,只要在软件中进行定制,保存相应的数据文件就可以方便地提供多工件的定制功能。当需要改变检测对象或检测功能时,调用相应的软件即可以进行新的、稳定可靠的重复检测。
本检测系统的软件则是在功能强大的视觉算法平台Sherlock 7.0上进行二次开发构建的。系统软件的算法流程是根据各被检部件的形状、灰度信息在一定范围内进行搜索计算,若器件图像满足匹配度要求,即为合格。另外,该软件还具有颜色检测功能。获取一个区域的彩色颜色信息后与标准模板的彩色颜色信息进行比对,两者相差大于一定值时,确定为失败或不合格,反之则为合格。当通过常规机器视觉系统获取的图像难以准确检测、判别工件部位形状和灰度特征时,采用结构光技术进行检测往往是比较切实可行的、可靠的解决办法。本软件支持各种与结构光技术相关的各种图像分析、计算和处理功能。
3 采用线结构光进行断路器装配完整性的检测
使用常规白色光源照明获取的断路器的视觉图像如图3所示。通过这样的图像,用机器视觉系统有六个部件较难进行准确的定位检测,如图中所示的1、2、3、4、5、6这六个部分。它们或者尺寸小,或者反光强烈多变,或者特征不明显,除非采用多台高分辨率CCD相机分辨进行检测否则误检、漏检率较高。
采用线结构光技术进行检测时,将两束结构光按特定的角度和方向投射到需检测的断路器上。用两台CCD相机来分别检测1、2、4和3、5、6,这样可避免因光束形成的图像线比较短的造成的误检、漏检的风险。图4为在暗场使用结构光拍摄的效果图。
图5则是装配正确的断路器使用结构光拍摄的局部暗场效果图。其中,线条1是工件的基准线;线条2为结构光投射在保护垫片(3)上反射的条型光;线条3为结构光投射在静触点(5)上反射的条型光;线条4为结构光投射在铜排(6)上反射的条型光。断路器装配正确时,线条2、3、4相对于线条1的距离和位置是固定的,如果安装错误则会有偏差。
图6所示的是缺少保护垫片(3)时获取的图像。此时,原线条2位置的条型反射光移到了线条5所示的位置。当铜排(6)被装反时,原线条4位置的条型反射光移到了如图7所示线条6的位置。对于1、2、4可以通过类似的方法来进行检测。
为了准确检测线条间的相对位置和距离,系统软件还要对获取的图像进行处理。图8所示的就是进行边缘提取后获得的图像。被检测出的线条1、线条2、线条3、线条4的边缘都已用绿线标明。
从以上的实例中可以看出,与常规机器视觉检测技术相比,采用结构光进行检测有明显的优势。例如:对于尺寸较小的工件,如静触头圆形触点(5)和保护垫片(3),采用常规视觉检测方法时除非使用高分辨率的相机或设置专用CCD相机进行局部放大检测,否则很容易因零件表面氧化、色泽变化等原因造成误检或者漏检。而利用结构光检测时,静触头、保护垫片的有无或位置偏差已被变换成反差明显的条型光线段几何位置的变化,大大降低了检测的难度,既提高了检测的可靠性,又可降低对CCD相机性能的要求,所需的数量也少。
4 关于线结构光检测的图像处理
线结构光视觉检测系统中,视觉信息的处理技术主要依赖于图像处理方法,它包括图像增强、平滑、边缘锐化、分割、特征提取、图像识别与理解等内容。经过这些处理后,输出图像的质量得到相当程度的改善。既改善了图像的视觉效果,又便于计算机对图像进行分析、处理和识别[2]。
4.1 图像的增强
图像的增强用于调整图像的对比度,突出图像中的重要细节,改善视觉质量。通常采用灰度直方图修改技术进行图像增强。图像的灰度直方图是表示一幅图像灰度分布情况的统计特性图表,与对比度紧密相连。但是,直方图仅能统计某级灰度像素出现的概率,反映不出该像素在图像中的二维坐标。因此,不同的图像有可能具有相同的直方图。通过灰度直方图的形状,能判断该图像的清晰度和黑白对比度。
4.2 图像平滑
图像的平滑处理技术即图像的去噪声处理,主要是为了去除实际成像过程中因成像设备和环境所造成的图像失真,提取有用信息。众所周知,实际获得的图像在形成、传输、接收和处理的过程中,不可避免地存在外部干扰和内部干扰,如光电转换过程中敏感元件灵敏度的不均匀性、数字化过程的量化噪声、传输过程中的误差以及人为因素等,均会使图像变质。因此,去除噪声,恢复原始图像是图像处理中的一个重要内容。
4.3 边缘锐化
图像边缘锐化处理主要是加强图像中的轮廓边缘和细节,形成完整的物体边界,达到将物体从图像中分离出来或将表示同一物体表面的区域检测出来的目的。它是早期视觉理论和算法中的基本问题,也是中期和后期视觉检测成败的重要因素之一。
4.4 图像的分割
图像分割是将图像分成若干部分,每一部分对应于某一物体表面。在进行分割时,每一部分的灰度或纹理符合某一种均匀测度度量。本质是将像素进行分类。分类的依据是像素的灰度值、颜色、频谱特性、空间特性或纹理特性等。图像分割是图像处理技术的基本方法之一,应用于诸如染色体分类、景物理解系统、机器视觉等方面。
4.5 图像的识别
图像的识别过程实际上可以看作是一个标记过程,即利用识别算法来辨别景物中已分割好的各个物体,给这些物体赋予特定的标记,它是机器视觉系统必须完成的一个任务。
通过图像处理,可以使得检测系统利用结构光拍摄的图像更加清晰和利于处理分析,让图片的质量大幅提高。为图像处理、计算和比对提供了更有利的保障。
5 结束语
结构光视觉检测方法是为了解决立体视觉中图像匹配的难题而提出来的,该检测方法不仅具有快速、精确、高分辨率、抗干扰性好等优点,而且结构简单、易于实现,近年来在工业环境中倍受青睐,在自动检测和物体识别等领域内具有不可替代的作用。随着我国电器工业的发展,结构光视觉技术势必在该行业中得到广泛的应用。
摘要：结构光视觉测量技术作为新的检测技术已经成功应用于现代工业中,本文以结构光视觉传感器在电器器件检测的应用实例充分展示了应用结构光检测替代传统检测方法来解决检测存在误检和漏检的问题,体现了结构光检测技术的优越性。
关键词：结构光,视觉检测,断路器
参考文献
[1]孙长库,叶声华.激光测量技术[M].天津:天津大学出版社,2001.
驱动桥减速器数字化装配与检测 篇7
数字化装配制造技术分析
驱动桥在汽车行驶过程中, 要承受较大变载荷和扭矩, 后桥总成为汽车主要承重部件和后驱动部件。随着微型汽车的快速发展, 用户群体不断扩大, 用户对汽车的安全性、舒适性的要求也越来越高, 从而对微型、轻型车桥工艺制造技术的质量提出更高要求。作为核心部件的后桥减速器总成, 在制造工艺方面也有所突破, 发展很快, 其制造工艺技术附加值增加, 由劳动密集型逐步转化为工艺先进的技术密集型生产。对应的后驱动桥减速器装配及检测的模式和理念也进行了革新。总的来说, 共分为三个阶段:手工装配模式, 进而发展到测量装配模式, 现在已经进入数字化装配制造过程和数字化产品品质检测控制阶段。
国内汽车企业的制造技术也在不断发展, 从微型车行业后桥装配生产制造工艺技术分析, 还存在四个问题:工艺附加值低, 核心关键工艺技术少;劳动力密集, 自动化程度低;过程控制及产品质量检测和试验能力不足;数字化程度和信息化生产不够。
而在后驱动桥减速器装配制造过程中, 现行阶段的特点为:第一, 多采用自动化或半自动化装配工艺技术, 电子测量技术与装配手段相结合, 检测技术与检验手段的提升为装配的核心技术, 革新无检测互换装配的理念, 并且测量装配后需要再测量验证, 以多重手段确保装配质量。第二, 装配过程工艺的另一核心技术为扭矩的精确控制。使用高精度的扭矩控制系统或者扭矩拧紧机, 控制各关键扭矩要求, 可实现扭矩精度控制±1.5°的误差。第三, 整个生产制造过程的工艺参数监控, 整线集成控制, 信息化生产, 各工序和工位的工艺参数及工艺信息对应实时记录跟踪, 产品追溯明确。
国内在微型车后驱动桥装配工艺制造技术上, 装配制造的模式和理念的革新现在已经进入了自动化数字装配和数字化检测控制阶段, 行业制造技术水平发展的装配工艺理念是:装配质量=工艺方案+装配设备+零部件质量。因此, 后驱动桥的生产装配工艺理念需要改变, 并结合微型车生产企业大规模生产制造的特点, 形成符合微型车后桥装配的工艺技术模式。
后驱动桥装配的质量核心和关键技术在于减速器总成的装配, 而减速器总成的装配又在于主动齿轮轴系的装配和从动齿轮安装调整等。通过现代化的数字装配技术优化原来的手工装配工艺技术模式, 良好运用先进测量技术于生产制造过程中, 改善后桥减速器和差速器总成手工装配工艺模式, 实现后桥装配模式与测量技术的良好结合运用, 实现制造全过程的统计控制。例如在主动齿轮和从动齿轮装配关键工艺上, 取消对技术工人手工装配经验和技能的依赖, 使用电子自动测量技术对装配自动精密测量;关键扭矩工序应该使用高精度扭矩拧紧机控制生产, 满足产品装配使用要求;装配过程质量监控及工艺参数记录对应存档进行产品追溯, 可使用条码技术或二维码技术配备条码扫描仪, 在各关键工序上进行装配单件对应存储, 做到单件质量信息参数追溯等。
创新研发后桥数字化装配制造技术和检测技术, 并依靠行业的力量对其合理科学的管理, 促进其良性循环是提高后桥制造技术水平的关键环节。过去国内汽车传动系统生产企业由于受到传统装配工艺和测控手段限制, 汽车传动系统总装质量满足不了汽车高质量的要求, 其主要原因在于国内企业缺少先进制造技术、测控技术与试验技术的支持。在线测控装备、试验台及机器人的使用密度远远低于发达国家, 成套装备应用更少。目前, 国内厂家针对后桥关键部件的主减速器装配线装配工艺主要从以下几个方面展开了研究:
(1) 高柔性随着社会和市场的发展, 汽车需求趋于多样化, 企业的生产也必须满足多种类、中小批量的需求。汽车传动系统制造技术及装备, 必须具有高度的柔性化, 以满足多种类产品的需求。
(2) 高精度、高可靠性制造与装配工艺是影响汽车传动系统总成质量的关键因素。车辆传动系统的制造与测控设备必须具有高精度、高可靠性, 以保证汽车传动系统的质量。
(3) 适应性汽车传动系统制造技术正处于飞速发展阶段, 项目的研究应以适应我国国情和企业实际为基本出发点, 以取得最佳的应用效果, 寻求企业经济效益和社会效益的统一。
(4) 人机界面友好化市场的扩大和企业的整合使企业的生产规模越来越大, 提高装配效率是企业面临的关键问题。通过测控设备的人机界面友好化, 提高工人的操作效率, 是提高装配线效率的有效措施。
综观国内主要车桥厂家生产技术现状, 大部分企业己认识到自主研制开发装配测控技术和设备已刻不容缓, 这也是车辆传动系统装配测控技术的发展主流。结合中国国情, 新研制的装配测控设备应适合多品种、中批量的生产情况, 设备技术先进、造价适中。目前国内汽车行业和设备制造企业通力合作, 通过对后桥装配关键技术设备的研发, 全面实现了后桥零部件装配的数字化, 提高后桥生产的信息化水平, 基本上掌握了后桥零部件的数字化装配技术, 提高了劳动生产率。
数字化装配品质检测技术分析
现代装配制造技术最具代表性的标志是数字化, 所有产品组装过程量化控制装配质量, 真正的装配应该是组装、控制、检查三方面的完美结合。而随着后驱动桥主减速器装配的现代化数字技术改进提升, 装配质量上的压力越来越大, 主要问题是后驱动桥主减速器异响。后驱动桥主减速器总成装配质量, 取决于总成产品从制造到装配整个过程的合理性, 而对于后驱动桥主减速器总成的装配, 关键在于工艺方案的合理性、工艺装配的稳定性和零部件质量的可靠性。
国内目前还没有现成的后驱动桥主减速器总成异响检测设备和相关行业标准可以借鉴。后驱动桥主减速器总成异响检测系统的建立, 只有通过对静音室、齿轮噪声检测设备等相关资源进行考察和研究, 制定出一套符合自身实际情况的方法以解决后驱动桥主减速器异响问题。目前国内普遍认为, 异响是由后驱动桥主减速器内部主从动锥齿轮传动啮合时产生的振动引发。主减速器是汽车后桥的关键零部件, 但对其国内外还没有一个规范的检测标准, 大多数汽车制造企业通过样件装车进行道路试验, 利用人工经验对后桥进行品质判断, 致使在各类售后服务故障问题中, 主减速器的质量争议最大。
在国内, 关于主减速器噪声振动检测系统的研究已有一些相关文献报道, 主要技术有基于虚拟仪器的主减速器噪声检测技术与系统的研究, 汽车主减加速器结构振动在线检测系统的开发研究, 后驱动桥总成噪声振动检测及故障识别研究等一些科技成果。从这些技术研究看出, 对微型车后桥主减速器的检测大都是通过噪声来反映主减速器的故障特征, 而噪声信号和故障特征是有差别的, 而且有些噪声信号并非故障引起, 因此通过分析噪声信号判断主减速器的质量并不全面, 特别是对主减速器品质的分析更显片面。其次, 故障激发是有条件的, 比如噪声, 不排除在广域范围内的不同转速下出现。
另外, 国内许多研究机构仅在试验台下模拟主减速器振动特征。由于是在非负载条件下, 故障特征不可能完全显现, 因此需要做的是将后桥主减速器置于整车状况下, 在车辆运动状态下进行品质检测。利用振动速度/加速度信号进行主减速器合格评定, 利用信号分析技术和模式识别技术进行后桥主减速器故障类别判断。
目前国内许多微型车桥制造企业对后桥主减速器质量非常重视, 分别在齿轮配对室、主减速器静音室、后桥磨合试验区专门设置了检测部门。但由于检测技术手段不完善 (人工目测与耳听) , 不能有效判断主减速器质量的好坏。随着计算机CAD/CAE/CAM辅助技术和数字化技术在后桥生产制造中的大规模应用和企业信息化的发展, 很多后桥生产企业和设备制造厂商开始采用基于数字化的处理系统, 设计开发后桥主减速器的品质检测系统。
1.关键技术及难点
(1) 主减速器振动评价指标的研究后桥主减速器的振动特性十分复杂, 其评价指标国内还没有统一的定性标准, 为充分激发主减速器的故障特性, 模拟制定了在整车环境下、全速域范围进行运动振动测试, 对后桥主减速器的变转速/加速度时域信号进行综合分析, 拟合后桥主减速器品质特性曲线, 然后与人工经验判断相结合, 从而对后桥品质做出科学判断。
(2) 信号分析系统中的小波分解与故障模块的建立在信号分析中, 技术系统中的信号比较复杂且特征不明显, 要准确捕捉故障特征, 采用了智能技术和模式识别技术进行故障模块的建立。对运动振动信号的小波包分解后, 生成了时—频相平面 (对应同一振动加速度的时间—频率对应关系) , 将其转化为定量描述的布尔型矩阵 (将时—频对应关系逻辑化) , 再对样本不同时频段进行加权处理后形成故障模板, 运用神经网络技术, 将被测对象的运动振动信号与模板进行比较, 可分析出故障信号, 从而实施诊断。
(3) 动态连续检测进行数据提取采用瞬态时/频域分析、包络分析、小波分析和神经网络技术相结合的方法, 应用变转速—加速度特征信号, 对整车发动机全速域范围内的主减速器品质做动态连续检测, 进行小波功率谱分解, 然后利用模式识别技术, 捕捉特征频谱信号进行提取, 再采用特征匹配方法形成故障特征值。通过大量实测数据, 拟合诊断标准曲线, 形成了在全速域条件下的速度与振动加速度关系, 实现了微型车后桥主减速器运动品质检测。
2.面临的主要问题
后桥主减速器数字化检测技术中, 面临的主要问题是:后桥主减速器的品质判断是车辆运行时由技术员或者驾乘人员感知而得到, 由于车辆传动时的声强及环境背景声强和其他干扰信号同时存在, 因此不易分辨, 需要采用以下开发技术:
(1) 域分析当信号中明显含有简谐成分、周期成分或瞬时脉冲成分时更为有效。振动时域波形是一条时间历程的波动曲线, 曲线的幅值可代表振动加速度。进行波形分析时, 主要采用的特征量有样本幅值的相关统计值、振动周期与频率、相位、偏度和峭度等。
(2) 频域分析频谱分析是在频域中对原信号分布 (频率与振动幅值关系分布) 情况的描述, 通常能够提供比时域波形更加直观的 (可直接观察大的振动强度发生的频率及其性质) 特征信息, 频谱是通过傅里叶变换的方式获取。
(3) 倒频谱分析齿轮振动的频谱通常表现为啮合频率及谐波的边带, 这种边带的产生是齿轮轴转频调制齿轮轴的啮合频率而产生。在正常运转情况下, 它们保持不变。齿轮出现故障时, 边带的数目和幅值发生变化。倒频谱具有检测和分离频谱中周期性成分的能力, 会使原来谱图上的边频谱线简化。
(4) 包络分析包络分析就是提取载荷在高频信号上的低频信号, 选择冲击激起的高频固有振动为研究对象, 通过滤波将其从信号中分离出来, 然后通过包络检波 (去除包络波) , 提取出载附在其上的与周期脉冲冲击力对应的包络信号, 从其振动加速度和频次就可以判断零件损伤的程度。
(5) 小波分析小波分解相当于一个带通滤波器和一个低通滤波器, 每次将原信号分解成逼近信号 (低频或基波信号) 和细节信号 (带通或高次谐波信号) 。小波变换常以三种方法进行故障诊断分析:小波包能量谱监测、边带识别、奇异点的模极大值及过零点检测。
(6) 模式识别分析技术对振动信号的小波包分解后, 生成了时—频相平面, 将其转化为定量描述的布尔型矩阵, 再对样本不同时频段进行加权处理后形成故障模板, 然后建立故障模板与故障类别的非线性映射关系, 通过神经网络BP算法建立网络结构, 运用MATLAB软件包进行学习, 完成模式匹配过程。将被测对象的振动信号与模板进行比较, 从而实施诊断。神经网络技术解决了在多重故障特征下的故障综合判断问题, 将主减速器在时—频域下的多重运动故障特征归纳, 然后集成在一个数字模板上, 进行摸式匹配, 这种复杂运动故障模式若单纯用时—频域分析方法分析是不能解决问题的。
3.后桥主减速器品质检测工艺
通过对后桥振动的分析, 评判后桥品质。同时, 随着速度的增加, 后桥的振动幅度也在不断增加, 结合GB1495-2002标准, 要实时准确地判断后桥的品质状况, 必须给出汽车加速运行时, 在全速域范围内后桥的转速与振动加速度的对应关系。利用系统振动分析软件对五菱微型车进行测试, 分析出微型车后桥主减速器在不同挡位下速度与加速度的对应关系, 分别进行曲线拟合。
为了深入说明后桥的品质等级, 在返修区利用同样的测试方式, 对随机下线的1 000多辆微型车进行了测量, 并通过数据分析、曲线拟合, 进行品质分类, 得到了合格、佳品、极品三种类型的数据曲线。这三种品质等级标准与人工耳听判断标准相吻合。
结语
本文通过对后桥主减速器的振动与噪声信号的提取及处理, 应用信号分析技术及模式识别技术, 捕捉特征频谱信号进行提取, 采用特征匹配方法形成故障特征值。通过大量实测数据, 拟合诊断标准曲线, 形成了在全速域条件下的速度与振动加速度关系, 完成了微型车后桥主减速器的运动品质系统检测。
装配检测 篇8
关键词：LVDT,活塞销卡环,存在性,位置性
“全浮式活塞销”是指当发动机工作时,活塞销在连杆小头和活塞销座之间有相对运动。为了防止活塞销轴向窜动刮伤气缸壁,在活塞销两端装有卡环,进行轴向定位(图1)。
随着这种“全浮式”设计越来越广泛地运用于发动机活塞连杆组件中,活塞销卡环的装配质量也随之得到了越来越多的重视。这主要是因为一旦卡环出现装配问题,那么在发动机工作过程中,卡环就很有可能会发生松动甚至是脱落,进而引发极其严重的后果。因此,在活塞连杆组件装入发动机前,进行必要的活塞销卡环存在性和位置性检测就显得至关重要。
1 失效模式的分析
受压装设备或工具的装配质量、零部件产品的制造质量,以及零部件装配后的累计公差等因素影响,卡环安装失效模式主要有“无卡环、完全未压装到位和部分未压装到位”几种。
上述典型的失效,在活塞两侧的卡环上都有可能存在。因此,对于卡环在活塞连杆组件中的状态,可能将存在表1所示几种组合形式。
目前,对于卡环安装失效的检测,多数是人工目检,或用工具推击活塞销,观察是否有活塞销向外脱出现象。但是在实际使用过程中,发现其效果却不尽如人意:(1)两个方法均属于纯手动操作,速度慢且操作人员劳动强度较大;(2)检查的结果都是依赖人为的判断,长期观测容易造成操作人员的视觉疲劳,从而导致漏判断或误判断。为了避免上述问题的发生,提高卡环装配质量的检测效果,这里介绍一种新的卡环检测方式。
2 检测系统的设计
从活塞连杆组件最终装配状态入手(图2)。在对比和分析上述卡环状态组合的装配尺寸后,可以发现:相对于合格品而言,一旦发生卡环安装失效,那么两卡环外缘之间的距离就会出现较大范围的变化。如果能通过某种手段检测到这个变化量,那么就可以辨识出卡环安装是否合格。
检测长度上变化量,使用直线位移传感器是比较合适的选择。目前,业内普遍使用较多的直线位移传感器是LVDT(线性可调差动式变压器)。LVDT因具有“结构简单、工作可靠、测量精度高、绝对误差小、线性度好、重复性好、零位可恢复、动态特性好、抗干扰能力强”等众多优势和特点,而应用相当广泛。
本文介绍的就是基于LVDT的检测方式。为了保护LVDT不在反复检测过程中出现损坏,在检测机构中采用机械探针直接接触工件,而LVDT则是通过刚性机构与探针固连。
2.1 尺寸链分析
如果零件质量合格、安装过程正确,那么卡环在活塞连杆组件中的位置相对固定,两卡环外缘间距将只和零部件相关特征尺寸和公差有关,比如活塞两侧卡环槽间距、卡环槽深度和宽度、卡环直径和卡环丝直径、活塞销长度等。通过建立相关零件间的尺寸链关系,将很容易获得该卡环外缘间距的正确大小和公差范围。以该间距计算值为基准,用实际测量所得数据与之比较,便可评估出卡环的安装质量。
由图3可知,LF、LR、LLVDT、LB均为结构设计尺寸,△X为LVDT测量值,那么两卡环外缘实际间距X大小为:
由此可知,LVDT的测量值△X能够直接反映出卡环外缘实际间距X的状态。
2.2 卡环存在性检测
为了检测卡环是否存在,最好的方式就是让探针直接接触到卡环,实测两个卡环外缘之间的距离。但是由于活塞卡环槽深度的关系,在卡环压装到位后,能够外露的部分很小。为了提高检测的可靠性和准确性,对于卡环存在性的检测,采用了点测量方式,即探针通过活塞销座端面上的导油槽孔,直接进入并接触到卡环外缘的某一点上(图4)。一旦出现卡环缺失的情况,那么该探针就会直接触碰到活塞销端面上,所得到的间距值将出现偏差报警(图5)。
需要指出的是,为了避免误判,在卡环压装设备中应当具备卡环导向功能,以确保卡环开口位置不与导油槽孔相对应(图4)。
2.3 卡环位置性检测
通过对失效模式的分析,可以知道,如果卡环没有压装到位,那么势必会有一端卡环丝滞留于活塞销孔内壁上,而且,在卡环的任意位置上都有可能发生压装不到位的情况。为此,对于卡环位置性探测,选用圆周面接触式测量,即以活塞销孔为导向,探针测量面直接触碰活塞销端面(图6)。如果出现卡环压装不到位的情况,那么探针测量面将会被不到位的卡环抵住而无法接触到活塞销,所得到的间距值将出现偏差报警(图7)。
需要指出的是:卡环存在性的点检测和位置性的面检测,是相互关联、相辅相成的。对于一些特殊失效问题,不是单纯通过某个LVDT的测量值就可以判断正确的,而是需要对多个LVDT综合考虑。这样,不但可以对组件装配质量做出判断,而且还可以实现对相关零件制造质量的评估。
3 结语
基于以上分析和设计,利用LVDT的卡环检测装置如图8所示。如果再配上上料、分拣、下料装置,那么就可以形成一套完整的自动或半自动活塞卡环检测系统,从而提高生产效率和质量监控效果。
经过R&R分析和调校,该系统检测结果稳定可靠。实际应用证明,“利用LVDT检测卡环外缘间距,从而判断活塞卡环存在性和位置性”的方式是可行和有效的。
参考文献
[1]Global Gmpt and Fgp Powertrain Bill of Proces(sV2.0)[Z].
装配检测 篇9
近年来随着我国航空工业的蓬勃发展, 其传统的设计和制造系统正在逐步向数字化、协同化转变, 飞机制造工程中的数字化装配技术也逐渐成为研究的热点[1-2]。一种快速、准确的位姿测量系统是实现飞机数字化装配不可或缺的工具。本文提出的基于视觉的位姿测量系统, 具有结构简单和可同时对多目标靶点进行测量的优点, 可用于飞机制造过程中大型部件的数字化装配。视觉位姿测量系统是根据双目立体视觉的原理, 利用经过参数标定的摄像机, 根据靶点在摄像机中所成图像, 计算出靶点的空间坐标, 进而计算出装配部件空间位姿的测量系统。该测量系统采用亮度自适应的红外LED作为目标靶点, 使得在对大型部件装配的检测中, 靶点距离摄像机12m甚至更远时仍能获得较为理想的靶点图像, 从而实现对大型部件装配的位姿检测。
装配位姿视觉检测系统的实质是通过对目标靶点的测量进而计算出装配部件的位姿, 因此靶点图像的质心定位精度将直接影响整个测量系统的精度。发光点图像的质心提取算法主要分为基于边缘的和基于灰度分布的两大类。基于边缘的方法一般利用发光点图像的边缘信息, 该类方法只关心图像边缘附近的灰度值, 主要有椭圆拟合法、Hough变化法等。基于灰度分布的方法充分利用发光点图像中每个像素的灰度值, 根据灰度值的分布特征进行质心定位, 主要有灰度矩法、曲面拟合法等[3-8]。基于边缘的方法需要发光点图像的尺寸较大, 以满足边缘信息的提取。但是当靶点距离摄像机较远时, 发光点图像较小, 通常直径只有七八个像素甚至更低。此时发光点图像很难应用基于边缘的方法进行定位。在这种情况下基于灰度分布的方法能够对较小的发光点图像进行质心定位。因此, 对于测量范围较大的视觉测量系统多采用基于灰度分布的质心提取方法进行提取。基于灰度分布的灰度矩法[9]主要有直接利用图像灰度一阶矩的灰度重心法, 以及在其基础上进行改进的加权灰度重心法。由于上述2 种方法都没有考虑图像灰度分布的规律, 因此其方法的稳定性不高, 精度有限。曲面拟合法以高斯曲面拟合[10]为主, 该方法将发光点图像的灰度分布近似看作二维高斯分布, 利用高斯曲面对灰度分布进行拟合, 进而求得高斯曲面的中心, 即发光点的中心坐标。高斯曲面拟合法具有较高的质心提取精度、较好的稳定性, 但当靶点灰度分布与高斯分布相差较大时, 质心提取的精度以及稳定性会有所下降。
针对上述问题, 本文提出一种基于自由曲面拟合的靶点质心亚像素定位算法。该算法根据靶点图像的灰度分布, 通过双三次样条插值生成靶点灰度分布曲面, 利用拟牛顿法求取曲面顶点即靶点图像中心的亚像素坐标。实验结果表明, 本文方法比加权灰度重心法和高斯曲面拟合法具有更高的定位精度和更好的稳定性。
1 装配位姿视觉检测系统及靶点图像灰度分布模型
笔者正在研发的装配位姿视觉检测系统主要由2 个经过参数标定的摄像机和若干红外LED靶点构成。首先将2 个摄像机固定在装配部件前方, 使2 个摄像机的视场同时覆盖装配部件的运动范围。将多个红外LED靶点固定在部件表面, 经过一定的标定过程获得2 个摄像机之间的相对位置关系后, 该测量系统便可以通过靶点在2 个摄像机中图像的质心坐标计算出各个靶点的三维坐标。当对装配部件进行对接装配时, 该测量系统便可根据靶点的三维坐标变化检测出装配部件运动的位姿变化, 如图1 所示。由此可见, 靶点图像的质心定位精度将直接影响该装配位姿检测系统的检测精度。
为防止检测中背景光对测量精度产生干扰, 该检测系统在摄像机镜头前加装了红外滤镜, 以过滤掉室内绝大部分的可见光线, 有效降低背景光对测量系统的干扰。由于摄像机的感光元件CCD ( charge coupled device) 感应光线的强度范围有限, 其采集的图像灰度最大值仅为255, 为使红外靶点图像灰度分布信息不被CCD感光范围截断, 本文采用亮度自适应的红外LED目标靶点。通过特别设计的靶点控制器, 使红外LED的亮度控制与摄像机采集建立反馈机制, 自动调节红外LED靶点的亮度, 使其所成光斑图像中像素的最高灰度值不高于254。工业镜头中多使用多边形光圈, 该类镜头在拍摄发光靶点时, 光线通过多边形光圈夹角处产生衍射使靶点成像形成星芒状光斑。带有星芒的光斑图像难以进行精确质心定位, 因此, 本文采用定制的圆形光圈镜头来获取靶点光斑的圆形图像, 以保证其质心定位的精度。当摄像机镜头聚焦于靶点进行目标靶点图像采集时, 靶点光斑图像的灰度变化梯度会较大, 因光斑图像仅有2 ~ 3 像素的直径大小, 为使目标靶点能够在成像平面上产生较大的光斑和使光斑的灰度分布具有较好的单峰特性, 文献[11-13]通过调整摄像机的焦点位置, 采用离焦模式进行靶点图像拍摄, 以获取较多的灰度信息用于质心定位。图2 为红外LED靶点图像灰度分布示意图。本文系统综合运用上述方法采集的靶点图像灰度分布与图2 近似。
根据光学理论, 光学成像系统物面上任意一个理想点产生的光振动为单位脉冲即δ (x) δ (y) , 其对应的像函数称为光学系统的点扩散函数 (PSF) , 用h (x, y) 表示。红外LED发光单元极小, 系统在测量中可将其近似视为点光源。因此, 靶点的点扩散函数模型将决定靶点成像光斑的灰度分布。常见的点扩散函数模型有:线性移动点扩散函数、散焦点扩散函数、二维模糊 (2-DBlur) 点扩散函数和高斯型点扩散函数等[14]。
线性移动点扩散函数模型用以描述成像系统和目标之间由相对运动造成的图像模糊, 其表达式为
式中, L为点扩散函数的长度, 点光源沿直线y =kx移动。
几何光学分析表明, 由于光学系统散焦而造成图像退化的点扩散函数是一个均匀分布的圆形光斑。其点扩散函数的表达式为
式中, R为散焦光斑的半径。
二维模糊也是散焦造成的图像退化的一个近似模型。同式 ( 2) 散焦模型相比, 二维模糊表示了更严重的退化形式。其点扩散函数可以表示为
其中, L值假定为奇数。
高斯型点扩散函数是许多光学系统和成像系统最常见的降质函数。对于这些系统, 决定系统点扩散函数的因素比较多, 众多因素综合的结果使点扩散函数趋于高斯型。高斯型点扩散函数可以表示为
式中, K为归一化常数; σ 为方差; C为h ( x, y) 的圆形支撑区域。
由于本文采用离焦拍摄发光靶点, 靶点在该测量系统中的点扩散函数主要由散焦点扩散函数和高斯型点扩散函数复合而成。通过精确计算该复合点扩散函数, 发现利用该函数模型计算靶点光斑质心的难度很大。因此本文采用灰度曲面拟合的方法, 提出基于自由曲面拟合的靶点质心亚像素定位方法。
2基于自由曲面拟合的质心亚像素定位算法
根据对靶点成像模型的分析, 为了能够更加准确地拟合出靶点灰度分布曲面, 进而利用该曲面计算出靶点光斑质心, 本文采用基于自由曲面拟合的亚像素质心定位方法进行质心定位。
如图3 所示, 以靶点图像中各像素的像素坐标为型值点的x、y坐标, 像素灰度值为型值点的z坐标。型值点用Pi，j表示, 其中i = 0, 1, …, m; j = 0, 1, …, n。Pi，j处x向和y向的切矢分别为P'x ( i，j) 和P'y ( i，j) 。其中由x向、y向两簇曲线构成的m × n个四边形区域称为曲面片, Pi，j ( x, y) 表示角点为Pi，j、Pi +1，j、Pi，j +1、Pi +1，j +1的曲面片。m × n个曲面片就构成了一张靶点图像的灰度曲面。
各点坐标与其切矢 ( 以x向切矢为例) 的关系可表示为[15-16]
根据式 ( 5) 可求解出灰度分布曲面在各像素位置 ( 即各型值点) 处的x方向一阶偏导矢。同理, 可求解出各像素位置处的y方向一阶偏导矢。构造曲面还需要计算各型值点处的混合偏导矢P'xy ( i，j) , 为此, 将x方向的一组y向切矢作为“型值点”, 将这些“型值点”代入式 ( 5) , 解式 ( 5) 所得的“切矢”即为所需的混合偏导矢。
根据靶点图像灰度的单峰性, 其质心一定在以最亮像素为角点的曲面片内, 以Pu，w表示最亮像素 ( u, w) 对应的型值点。与Pu，w相邻的曲面片有4 个, 分别将每个曲面片各自4 个角点的灰度值相加, 其中角点灰度值之和最大的曲面片即为质心所在的曲面片, 用P^u，^w ( x, y) 表示。 如图4 所示, 为便于表达, 该曲面片的4 个角点用P ( 0, 0) 、P ( 1, 0) 、P ( 0, 1) 、P ( 1, 1) 表示, 其中P ( 0, 0) 与P^u，^w为同一点。 定义Py ( 0, 0) 、Py ( 1, 0) 、Py ( 0, 1) 、Py ( 1, 1) 为其曲面片P^u，^w ( x, y) 中4 个角点的y向切矢, 通过式 ( 5) 可求得。 同理, 通过式 ( 5) 亦可求得曲面片P^u，^w ( x, y) 中4 个角点的x向切矢。
曲面片P^u，^w ( x, y) 最终的表达式为
其中Pxy ( 0, 0) 、Pxy ( 1, 0) 、Pxy ( 0, 1) 、Pxy ( 1, 1) 为曲面片P^u，^w ( x, y) 中4 个角点的混合偏导矢。
由于靶点图像取7pixel×7pixel大小, 因此共有49 个型值点。x方向和y方向利用式 ( 5) 进行14 次计算即可求得每个型值点的x向切矢和y向切矢。在前面14 次计算的基础上再次利用式 ( 5) 计算4 次, 即可求出靶点中心所在曲面片的4个角点的混合偏导矢。由于式 ( 5) 的计算过程只涉及矩阵相乘, 故自由曲面构造过程计算速度较快。
本文采用拟牛顿法[17]求解图4 曲面顶点坐标。在求解其曲面顶点时, 可以事先计算出曲面公式的雅可比矩阵, 这样有利于更加节省迭代求解的运算时间。由于靶点图像的灰度曲面具有较好的单峰性, 应用拟牛顿法能够很快找到顶点坐标。在对100 个不同靶点图像进行质心定位计算时, 其迭代次数平均为6. 3 次。
3 实验设计
本文设计2 组实验, 将加权灰度重心法 ( WGC) 、高斯曲面拟合法 ( GSF) 以及自由曲面拟合法 ( SSF) 三种质心定位算法进行对比。第一组实验: 模拟实验。利用式 ( 2) 和式 ( 4) , 采用散焦点扩散函数和高斯型点扩散函数复合模型作为靶点图像模型, 选取适当参数模拟实际拍摄的靶点图像。对该理想靶点图像添加不同等级的高斯白噪声并选取不同靶点质心坐标, 对3 种方法的抗噪性以及定位精度进行对比。第二组实验: 真实实验。首先, 将摄像机距离靶点约5 m处进行重复拍摄, 运用3 种方法对靶点图像进行质心提取, 对比3 种方法的算法稳定性; 然后, 改变摄像机拍摄位置于约12 m处, 重复前一个实验, 对比不同距离下靶点图像的差异以及拍摄距离对3 种方法的影响。
3. 1 模拟实验
在电子设备和计算机中, 噪声总是和信号相伴而生的, 因此在视觉测量系统中噪声也是不可避免的。本文通过在模拟生成的图像上增加不同强度的随机噪声点的方式来比较各算法的抗噪性。根据模拟模型反复对比模拟效果, 设置的模拟靶点图像的参数为: σ=1. 54, K =240, R =2。图5a所示为实际拍摄的靶点图像。利用自由曲面拟合方法计算的相应靶点质心亚像素坐标为 ( 0. 398, -0. 338) , 取该质心坐标利用模拟参数生成的该靶点的模拟图像如图5b所示。直接观察可见设置的模拟参数能够很好地表征实际的光斑分布。
在模拟靶点图像上添加一定等级的噪声, 重复生成100 幅该噪声下的靶点图像, 分别采用3 种算法对添加了噪声的模拟靶点图像进行质心提取, 计算质心提取结果误差的标准差以及均方根。提高噪声等级, 重复以上过程, 可绘制出图6 所示的3种算法的质心定位精度与噪声水平关系曲线。
如图6 所示, 模拟实验显示自由曲面拟合法在噪声较小时, 其质心提取误差略微低于加权灰度重心法和高斯曲面拟合法。但是当噪声逐渐增大时, 自由曲面拟合法的质心定位误差明显高于其他2种方法, 因此该方法适用于噪声较小的环境。
3. 2 真实实验
下面采用真实拍摄的靶点图像对其算法特性进行进一步验证。如图7 所示, 实验摄像机采用Basler A102f数码摄像机, 像元物理尺寸为0. 006 45 mm × 0. 006 45 mm, 图像分辨率为1392 pixel × 1040 pixel, 镜头标称焦距为12. 5 mm。在机翼部件表面共固定6 个红外LED靶点, 摄像机固定于距离靶点约5 m处, 对6个靶点进行100 次重复拍摄, 获得100 张靶点图像。
利用3 种方法分别对100 幅靶点图像进行质心提取, 提取结果如图8 所示, 质心定位的亚像素坐标结果在x、y方向的波动都更小。如图9 所示, 尽管对靶点采取离焦拍摄, 但靶点灰度分布仍与高斯曲面存在一定差异, 而自由曲面则更接近靶点的灰度分布。统计结果如表1 所示, 自由曲面拟合法的质心定位标准差 ( σ ( o) ) 略低于加权灰度重心法以及高斯曲面拟合法, 其质心定位的稳定性更高。
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将摄像机固定在距离靶点约12 m处, 重复前一个实验, 结果如图10 和表2 所示, 由于摄像距离的增大, 3 种方法的标准差较5 m摄像距离都有所增大, 但自由曲面拟合方法的标准差仍然最低。因为本文使用了可以自动调节靶点亮度的靶点控制器, 所以在距离靶点12 m的情况下, 摄像机仍能有效捕捉靶点图像。图11 所示为距摄像机约12 m处生成的靶点图像。其中, 图11a一方面因靶点距离摄像机较远, 靶点图像尺寸变小; 另一方面又因靶点距离摄像机较远时, 反而接近了摄像机的景深范围, 因此靶点图像的亮度较集中, 灰度分布的梯度增大。图11d显示, 高斯曲面与靶点的灰度分布误差较大, 因此质心定位的稳定性降低。加权灰度重心法在距离靶点较远时, 重复测量的误差比高斯曲面拟合法略高。而自由曲面依然与靶点的灰度分布相似, 因此具有较高的稳定性。由于本文测量系统采用了一定的降噪技术, 因此实际拍摄图像的噪声较小, 与模拟实验结果基本相符。由此可见, 对于工作范围较大的靶点, 自由曲面拟合法能够更加准确地反映靶点图像本身的灰度分布信息, 便于更稳定地提取靶点图像质心位置。
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4 结束语
本文结合装配位姿视觉检测系统的研发, 针对装配位姿视觉检测系统中红外LED靶点图像的灰度分布模型进行了分析, 在此基础上提出了基于自由曲面拟合的靶点质心亚像素提取算法, 并通过模拟实验和实测实验与高斯曲面拟合法及加权灰度重心法进行了对比, 实验结果显示, 靶点距离摄像机5 m和12 m时, 自由曲面法拟合的灰度曲面, 能够有效利用靶点图像的灰度信息, 比高斯曲面更加接近靶点图像的真实分布, 表明该算法比其他算法具有更高的精度和稳定性。本文研究成果对于视觉测量中的多目标靶点高精度质心提取有重要意义, 同时对于采用星敏感器的航天飞行器导航系统的研究也有参考价值。
摘要：结合装配位姿视觉检测系统的研发, 为提高红外LED靶点质心亚像素定位精度与稳定性, 对红外LED靶点图像的灰度分布模型进行了研究, 提出了一种基于自由曲面拟合的质心定位算法以获取靶点图像的亚像素中心。根据靶点图像的灰度分布, 该算法通过双三次样条插值生成靶点灰度分布曲面, 利用拟牛顿法求取曲面顶点即靶点图像中心的亚像素坐标。实测实验显示该算法在图像噪声水平较低的高精度测量环境中, 当靶点距离摄像机约5 m和12 m时, 与高斯曲面拟合法和加权灰度重心法相比, 该算法都能更准确地描述靶点的灰度分布, 生成的灰度曲面更加接近靶点图像的真实分布, 在高精度测量环境中具有更高的测量精度和稳定性。
