基于濾清器蓋板內螺紋與底面垂直度的檢測分析

張翔宇， 董曉巖

（1.天津職業技術師范大學，天津300222；2.沈陽新科精密儀器設備有限公司，沈陽110136）

基于濾清器蓋板內螺紋與底面垂直度的檢測分析

張翔宇1， 董曉巖2

（1.天津職業技術師范大學，天津300222；2.沈陽新科精密儀器設備有限公司，沈陽110136）

介紹了濾清器蓋板檢測的現狀，研究了濾清器蓋板螺紋軸線發生傾斜與其投影的變化關系，提出了利用視覺傳感器測量方法檢測內螺紋與底面垂直度，最后通過大量的實驗數據證明了該方法具有高效、高可靠性。

視覺傳感器；垂直度；檢測

0 引言

濾清器蓋板的生產是屬于批量生產，對于一般中小企業日產量可達2萬件甚至更多。濾清器與蓋板之間密封是靠蓋板槽間的密封圈，如果蓋板內孔螺紋軸線與密封面垂直度沒有在要求的公差范圍內就會直接影響到密封性。濾清器蓋板的使用場合要求：濾清器蓋板與濾清器安裝后不允許發生泄漏現象。對于現有生產企業來講，采用手工檢測，檢測效率低且可靠性差；近幾年該行業的生產設備得到了大幅度提升，這一系列的因素給檢測帶來了巨大的壓力。本文將介紹一種效率高、可靠性強的檢測方法。

1 零件分析及原檢測方法

1.1 零件的分析

如圖1所示為零件示意圖，零件的端面與濾清器直接接觸，是判定零件是否合格的關鍵因素，所以在檢測零件時要將檢測件的端面作為零件的檢測基準平面，被檢測螺紋的軸線應與該端面垂直度在公差范圍內。

1.2 原檢測方法

圖1 零件示意圖

原來對該零件的檢測方法主要借助于平板、V型鐵和百分表。將同軸度在0.02 mm的長桿一端加工一合適的外螺紋，將螺桿旋入螺孔后，緊靠V型鐵，百分表測端面的跳動，如果跳動超過圖紙規定公差范圍為不合格。在某種程度上，這種檢測方法主要依賴于檢測者的經驗水平，可靠性差，從整個生產來看會造成誤檢導致零件質量不一致，給用戶埋下了安全隱患。

2 新方法的研究與探索

2.1 零件的檢測項目

為了滿足測量的可靠性，需要從實際的安裝環境下考慮造成接觸面發生傾斜根本性原因，取決基準面相對于配合后螺紋實際軸線發生偏離程度。對于普通三角形螺紋的配合是中徑處于過渡配合狀態，所以螺紋中徑的尺寸決定了內外螺紋配合后軸線偏移狀態。為了滿足檢測工序的可靠性要求，需要對螺紋中徑尺寸及螺紋相對于端面的形位公差進行檢測。

2.2 被測零件檢測原理說明

由于檢測件生產批量大，要求檢測件需要較高檢測效率，一般應該在2 s內檢測完畢。傳統的檢測方法不能滿足要求，在查閱大量檢測方法后，視覺傳感器投影檢測法是可以實現的。如果螺紋軸線發生傾斜后，投影后圖像將跟隨傾斜角度橢圓長短軸將發生變化，利用這樣的原理便可以進行檢測。

2.2.1 螺紋軸線偏移在單一平面內的變化規律

圖2 螺紋軸線在單一平面內發生轉角變化示意圖

圖2所示為螺紋軸線在單一平面內發生轉角變化示意圖，理論螺紋孔為雙點劃線所示：高度為H、半徑為R；設傾斜角度為茲，變化后投影在平面上的半徑為r1和r2。

其中r1為螺紋軸線偏移后投影的長軸半徑；r2為螺紋軸線偏移后投影的短軸半徑。

2.2.2 螺紋軸線在三維平面內偏移的變化規律

在三維平面內螺紋軸線可以在圓周360°的范圍內任意發生偏轉，由于視覺傳感器的投射是呈圓周方向捕捉被測零件的長短軸變化，依然滿足螺紋軸線在單一平面內發生轉角變化的變化規律，如果在三維平面內仍單一檢測長短軸變化時，可能會造成實際的多方面因素影響導致誤判的現象發生，所以需要對成像后圓面積的變化進行對比。

3 被測零件的檢驗

3.1 視覺傳感器的工作特點分析

視覺傳感器的檢測方式是光束檢測，由于光在投射過程中會產生發散效應，被測螺紋的中徑很難被視覺傳感器光束投射到，所以需要添加輔助測量裝置螺桿，螺桿要有一定長度，它對檢測數據起到了放大的作用。

3.2 視覺傳感器的檢測

在被測零件上安裝螺桿如圖3所示，然后放入視覺傳感器下進行檢測，圖4為檢測合格界面、圖5為檢測不合格界面。

3.3 測量結果分析

采用視覺傳感器投影檢測法對螺紋軸線與基準面垂直度檢測時間在60 ms以內，測量精度可以達到0.1°，能夠完全滿足對該被測件的檢測。綜合分析上述實驗結果可知，偏角的變化與長短軸相似度近似成正比變化。通過軟件處理后可以測量0.1°以內的軸線偏角，并且測量效果可靠，實驗結果如表1所示。

圖3 被測零件及螺桿

圖4 檢測合格界面

圖5 檢測不合格界面

表1 實驗結果

4 結論

通過采用視覺傳感器投影檢測法，能夠高效地解決濾清器蓋板內螺紋與底面垂直度的檢測問題，該檢測法可節省大量的人力，減輕檢測人員的工作負擔，嚴格控制零件質量，滿足產品的需求。

［1］（美）威爾遜.傳感器技術手冊［M］.林龍信，譯.北京：人民郵電出版社，2009.

［2］ 孟立凡，藍金輝.傳感器原理與應用［M］.2版.北京：電子工業出版社，2011.

（編輯：啟 迪）

Test Analysis of the Verticality between Internal Thread and Bottom of the Filter Plate

ZHANG Xiangyu1，DONG Xiaoyan2
（1.Tianjin University of Technology and Education，Tianjin 300222，China;2.Shenyang Xinke Precision Equipment Co.，Ltd.，Shenyang 110136，China）

The present situation of filter plate detection is introduced.The relation between the tilt of filter plate screw axis and its projection is studied，the visual sensor measurement method is proposed.Experimental data show that the method has high efficiency and high reliability.

vision sensors;vertical degree;detection

TG 806

A

1002－2333（2014）04－0058－02

張翔宇（1984—），男，助理實驗師，從事數控加工技術教學。

2014-01-21