[发明专利]三工位活塞环漏光度与闭口间隙自动检测仪及其标定块

说明书

技术领域

本发明涉及一种活塞环自动检测装置。特别是涉及一种用于汽车（或摩托车）发动机的中小型活塞环成品检测的三工位活塞环漏光度与闭口间隙自动检测仪及其标定块。

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。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54置于标准环规22内，检查活塞环54闭口间隙51和漏光光缝90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54环放在气缸基本直径的标准环规22内，用光源91从下向上照射活塞环54外壁与环规22的结合圆周，手动旋转环规22，用肉眼92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。

2008年由天津大学与中国南车集团戚墅堰机车车辆工艺研究所共同研制的“活塞环自动检测仪”（外观专利申请号：CN200830206848），是一台应用于内燃机车发动机大尺寸活塞环的自动化检测设备，可以同时检测漏光度和闭口间隙两项指标。由于内燃机车活塞环尺寸较大，漏光缝隙也大，圆周分辨力要求不高，其漏光信息是由高灵敏度光电二极管采集的，如图3所示，其中93是传感器，54是活塞环，22是环规，94是扩束透镜，91是光源。对于微小缝隙的中小型活塞环，则不能胜任。

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。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种针对被测对象实际，集成了确保活塞环——环规结合状态一致性的端面反推定位技术，自适应端面贴合技术，活塞环闭口间隙定物距成像测量技术，定物距成像标定技术，漏光度CCD传感器正入射微光探测技术，视觉检测无盲点扫描技术，环规静止、CCD传感器和遮光板同步旋转技术的三工位活塞环漏光度与闭口间隙自动检测仪及其标定块。