傳統火花塞電極間隙在線測量方法的優化

王 偉

WANG WEI

（中航工業航空動力機械研究所，株洲 412002）

傳統火花塞電極間隙在線測量方法的優化

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

王 偉

WANG WEI

（中航工業航空動力機械研究所，株洲 412002）

在傳統火花塞成品自動化生產線生產過程中，有一道工序是檢測火花塞中心電極與側電極的間隙。該工序是檢驗上道側電極壓彎成型工序的產品是否符合產品的設計要求。本論文所表述的是對原檢測工藝進行改進優化，采用視覺系統替代人工在線檢測，再配置以PLC可編程控制器，以控制相應的機械傳動及機械手分選機構，可自動實現火花塞電極間隙的在線檢測并完成零件的分類分流。運用該優化后的測量系統，較好地解決了因人工檢測所致的產品質量的不確定性，并將成品與次品分流；也節約了人力成本；同時對產品計算機輔助質量系統（CAQ)提供了大量數字化信息依據。

傳統；火花塞；電極間隙；測量方法；優化

1 原間隙檢測工藝流程及其弊端

在傳統火花塞（見圖1）成品自動化生產線生產過程中，有一道工序是檢測火花塞中心電極與側電極的間隙（見圖2）。該工序是檢驗上道工序（即側電極壓彎成型）的產品是否符合產品的設計要求。

圖1 傳統火花塞

圖2 側電極與中心電極間的間隙

原檢測方法是在壓彎成型機后的輸送線上安排2-3人用標準的過規止規進行手工檢測，對合格品放行，合格品隨輸送線流入下道工序；對不合格品，人工剔除并放入不合格品容器內。該檢測方法流程如圖3所示。

圖3 原檢測工藝流程

使用該方法的弊端是：第一，人工耗費大；第二，因人為因素易將不合格產品混入合格品中；第三，人工勞動強度大，易疲勞，導致產品漏檢；第四，檢測出不合格的產品后，不能即時地進行返工修補，降低了有效產品的產量。

2 改進優化后的新工藝

針對原檢測工藝及檢測方法所帶來的不足，我們對原工藝進行了分析研究，提出了一種新的工藝方法。即：第一，在原側電極壓彎成型的工位通過調整捶打壓力使之成型功能改為預壓成型；第二，在該工序完成之后，安裝一自動檢測分流系統，該系統由人工上料，實現自動識別擺放工件的正誤、沖壓成型、視覺系統檢測并準確的已檢產品合理分流。其工藝流程如圖4所示。

圖4 改進后的新工藝

改進優化后的新工藝方法及流程，采用視覺識別系統對產品精確地檢測，與原檢測流程相比，不合格品大大的降低，顯著地提高了產品的檢測質量。在保證原生產線正常生產效率的前提下，同時減少了操作人員1-2名，節約人工成本50-67%。

3 實現新工藝的在線測量系統

為解決上述問題，我們對生產線進行了工藝優化改進，并按新的工藝方法采用視覺系統實現自動識別產品的合格與否，同時PLC控制相應的執行機構對合格或不合格產品進行分流。

3.1 系統組成

本系統原理示意圖如圖5所示，由機架7、轉盤機構3；火花塞放置方向正誤判別機構2；側電極沖壓機構4；視覺測量系統5、6；旋轉機械手8、10；出料通道及控制系統構成。

3.2 系統工作原理描述

本系統安置在火花塞電極預先壓制成型后的輸出傳送帶的一側，在一個專用的轉盤周邊設置有各執行機構。人工上料將火花塞按預定的角度擺放（Ⅰ-Ⅵ工位），在沖壓工位上Ⅷ通過氣缸沖壓將側電極沖壓成型（每個零件的沖壓次數不大于3次，實際生產中可選擇沖壓次數），在固定的工位Ⅹ，通過專用的光學投射頭5，向電極投射一束窄光源，其背面設計有一線性CCD圖象傳感器6接收投射過來的光，光線通過電極后，電極間隙透光部分和非透光部分在CCD圖像傳感器上就會被記錄下來，通過專用電路及計算測試系統的數據分析，可以精確地測量出電極的間隙并做出合格與否的判別。視覺系統將處理的結果傳輸給PLC控制系統。PLC控制系統對各機械傳動及機械手分選分類機構的運動進行控制。

圖5 測量系統原理示意圖

測量后，根據測試結果，機械手分選分類機構將火花塞分成三類，即：合格、大于上差、小于下差。通過機械手10將合格品轉移至通道一，流入合格品傳送帶上，確保生產線輸出為合格的產品；對于大于上差的不合格產品，將繼續隨轉盤旋轉進行第二次沖壓，如仍不能沖壓合格的由機械手8將該不合格品送至通道二；對于小于下差的不合格品也通過機械手8將該類產品送入通道二。在通道二內設置有一擺動活門，通過控制改變擺動活門的方向實現大于上差或小于下差的不合格產品分流至相應的不合格品存放容器內。

3.3 火花間隙值實測圖例

圖6所示為CCD檢測結果參數，其輸出為合格產品信號；圖7所示為CCD檢測結果參數，其輸出為小于下差的不合格產品。

圖6 合格產品

圖7 小于下差（不合格品）

4 結論

通過對傳統火花塞側電極與中心電極的測量原工藝進行優化改進，采用CCD視覺系統，再配置以PLC可編程控制器，以控制相應的機械傳動及機械手分選機構，可自動完成火花塞電極間隙的在線檢測并完成零件的分類分流。該系統的優化是成功的。

運用該優化后的測量系統，較好的解決了因人工檢測所致的產品質量的不確定性，并將成品與次品分類分流；也節約了人力成本；同時對產品計算機輔助質量系統（CAQ）提供了大量數字化信息依據。

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

[2] 辛德(Snyder,W.E.),等.林學訚,等譯.機器視覺教程[M].機械工業出版社,2005.

[3] 1200例實用自動化機械與機構技術咨詢圖冊.湖南省技協微機工業技術交流中心,1989.

TP277

B

1009-0134(2010)09-0050-03

10.3969/j.issn.1009-0134.2010.09.14

2009-12-05

王偉（1966 -），男，湖南長沙人，高級工程師，碩士，研究方向為機電產品開發。