一种发动机正时齿轮室胶线及齿轮对位的视觉检测装置的制作方法

本发明专利属于产品检测领域，具体涉及一种发动机正时齿轮室胶线及齿轮对位的视觉检测装置。

背景技术：

随着经济水平的提高，消费者对汽车安全和能源消耗的要求较高，这对汽车企业的技术提出了新的要求。发动机是汽车的心脏，为汽车的行走提供动力。正时齿轮室由齿轮室盖板和齿轮系组成，齿轮室盖板的胶线质量直接影响着飞轮壳的装配及发动机的油封性能，工艺上要求胶宽为2-4mm，胶线的整体偏移小于2mm，胶线长度方向上不能存在大于2mm的断胶。齿轮的特定齿上有激光雕刻的“1”标记，安装需要保证曲轴齿轮的“1”标记在叠齿轮两个“1”标记的中间区域，否则电控油泵会装不进去。

正时齿轮室的安装是发动机生产过程中的重要一环，传统的安装工艺是人工进行齿轮室盖板的涂胶，并安装曲轴齿轮和叠齿轮，其自动化程度和可靠性不高，易造成断胶、胶宽不合格、胶线偏移，也会出现正时齿轮对位出错的情况，会造成曲轴油封漏油及油泵无法安装的问题，这些情况都要返工，造成生产成本的损失。

人类依靠自己的眼睛来获取外部环境的信息，进而做出各种判断和动作。机器视觉技术也就是图像处理技术，主要是利用工业相机来模拟人的眼睛的视觉功能，从客观事物的图像中提取信息，进行处理并加以理解，最终用于实际的检测、测量和控制。

本发明专利即是把机器视觉技术应用到发动机正时齿轮室的生产过程中，利用视觉检测技术实现胶线的检测以及齿轮对位的检测，可以大大减少操作人员的工作量，并且监控涂胶错误以及齿轮对位出错的情况，提高自动化水平。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明专利提供了一种发动机正时齿轮室胶线及齿轮对位的视觉检测装置。

本发明专利所采用的技术方案是：

一种发动机正时齿轮室胶线及齿轮对位的视觉检测装置，由图像采集单元、运动控制单元以及实时监控单元组成。

图像采集单元由5个Basler acA2500-14gm黑白工业相机、5个TAMRON-M118FM16百万像素定焦镜头、4个OPT-LIG495高亮条形光源、背光灯箱和图像采集卡组成，背光灯箱的高度*宽度*厚度为750*750*250mm；4个黑白工业相机安装在背光灯箱内壁，背光灯箱内壁与正时齿轮室盖板检测面的距离保持在900mm±5mm范围内，1个黑白工业相机安装在相机支架上，相机支架安装在待测产品与背光灯箱之间，相机支架与正时齿轮室齿轮检测面的距离保持在400mm±5mm范围内；5个百万像素定焦镜头分别安装在5个黑白工业相机上，4个高亮条形光源分别安装在背光灯箱内壁四周；图像采集卡安装在实时监控单元中工控机的PCI插槽内，图像采集卡与工业相机通过工业以太网线相连接，实现图像的采集与传输功能。

发动机正时齿轮室检测区域500*500mm，考虑到检测精度和成本，单个相机无法完成检测，分为5个区域来进行检测。根据正时齿轮室盖板胶线的分布特点，检测分A区、B区、C区、D区4个区，每个区高度*宽度为290*216mm，相机1、相机2、相机3、相机4分别采集A区、B区、C区、D区的图像，相机1、相机2、相机3、相机4与检测的齿轮室盖板的工作距离为750mm，工业相机分辨率为2592*1944，检测精度可达0.11mm；曲轴齿轮和叠齿轮的对位为E区，高度*宽度为150*112mm，由相机5采集E区图像，相机5与正时齿轮室表面的工作距离为400mm，分辨率为2592*1944，检测精度可达0.06mm。

相机1、2、3、4、5的中心点分别与检测区域的A区、B区、C区、D区、E区的中心点重合；相机1中心点与灯箱上边框、右边框的距离分别为250mm、175mm；相机2中心点与灯箱下边框、右边框的距离分别为250mm、225mm；相机3中心点与灯箱下边框、左边框的距离分别为250mm、175mm；相机4中心点与灯箱上边框、左边框的距离分别为250mm、175mm；相机5中心点与相机1中心点在水平方向上的距离为200mm，相机5中心点与相机1中心点在竖直方向上的距离为40mm。

背光灯箱内，条形光源1中心线与灯箱左边框的距离为80mm，条形光源3中心线与灯箱右边框的距离为80mm，条形光源2中心线与灯箱下边框的距离为95mm，条形光源4中心线与灯箱上边框的距离为95mm。

运动控制单元由PLC、传送带、托盘、接近传感器及RFID模块组成，接近传感器和RFID模块安装在传送带下方，接近传感器与PLC的数字量输入端相连，RFID模块通过PROFIBUS总线与PLC相连；发动机缸体放在托盘上，托盘放在传送带上。

实时监控单元由工控机和显示器组成，工控机与PLC通过工业以太网线相连接，工控机的PCI插槽内的图像采集卡通过工业网线与工业相机连接，负责工控机与PLC和工业相机进行数据交换；此外，显示器提供了人机监控界面，实时显示当前检测情况，记录并保存检测数据及图像。

本发明专利的有益效果：装置结构简单，能帮助实现发动机正时齿轮室胶线及曲轴齿轮和叠齿轮对位的快速、准确、自动检测。

附图说明

下面结合附图对本发明专利进一步说明。

附图1是5个工业相机安装的后视图。

附图1中工业相机1、2、3、4、5分别对准产品检测区域中的A区、B区、C区、D区、E区。

附图2是正时齿轮室的区域分布图。

附图2中待检测的齿轮室盖板胶线分别在A、B、C、D四个分区中，曲轴齿轮和叠齿轮的对位在E分区中。

附图3是背光灯箱内壁的正视图。

附图4是发动机胶线及齿轮对位视觉检测装置的硬件连接结构图。

附图4中编号1、2、3、4、5是工业相机，编号6是RFID模块，编号7是接近传感器，编号8是发动机缸体，编号9是托盘，编号10是传送带，编号11是相机支架，编号12是背光灯箱，编号13、14、15、16是高亮条形光源，编号17、18是工业网线，编号19是工控机，编号20是显示器，编号21是PLC。

附图5是正时齿轮对位测试图，曲轴齿轮的“1”标记要在叠齿轮两个“1”标记的中间区域。

具体实施方式

下面结合附图对本发明专利检测装置的具体实施方式做进一步说明。

经过上一条生产线生产的发动机缸体，需要经过本工位的检测，检测合格以后进入下一条生产线进行飞轮壳的装配。检测装置上电启动后，由PLC(21)控制传送带(10)运行，装载发动机缸体(8)的托盘(9)开始传送，到达接近传感器(7)时，传送带(10)停止，托盘(9)停止传送，RFID模块(6)读取产品的流水号，PLC(21)向工控机(19)发出开始检测信号，工控机(19)控制工业相机(1)、工业相机(2)、工业相机(3)、工业相机(4)、工业相机(5)采集齿轮室盖板胶线及齿轮对位的图像，并通过图像采集卡将图像传送给工控机(19)进行图像的检测处理，由工控机(19)给出是否合格信号，等待下一个发动机缸体的检测，保证整个系统和整条生产线的不间断运行。

如附图2所示，胶宽为2-4mm，不存在超过2mm的断胶，且胶线的整体偏移小于2mm，则为合格品，检测时间小于5s。

如附图5所示，曲轴齿轮的“1”标记要在叠齿轮两个“1”标记的中间区域，则为合格品，检测时间小于5s。

需说明的是发动机正时齿轮室分为5个区域来进行检测，A区域由工业相机(1)采集图像，B区域由工业相机(2)采集图像，C区域由工业相机(3)采集图像，D区域由工业相机(4)采集图像，E区域由工业相机(5)采集图像，齿轮室的区域分布见附图2，定制背光灯箱内壁上高亮条形光源与相机的安装位置见附图3，相机的安装方式见附图1。

整个视觉检测过程实时显示于工控机(19)的显示器(20)上，工控机同时将检测数据及图像进行保存，以便进行数据溯源。

以上是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何的简单修改、等同变化与修饰，均属于发明技术方案的范围内。