专利名称：排气岐管法兰平面度的检测装置及其检测方法
技术领域：
本发明涉及一种平面度检测装置和检测方法，特别是涉及一种用于检测排气歧管 法兰平面度的装置及其检测方法。
背景技术：
众所周知，汽车排气系统是用于收集并且排放废气，排气系统的主要作用是过滤 排出的废气，减小尾气污染，同时还能减小噪音。通常，汽车的排气系统主要由排气歧管、催化式净化器、消音器和尾管等组成，其 中，排气歧管是一种带有分歧弯曲结构的管路，排气歧管的作用是将各缸的排气集中起来 导人排气总管。安装时，排气歧管的法兰平面是与发动机气缸装配相连的，为了尽量减少排 气阻力，并避免发动机各气缸之间的相互干扰，汽配行业中对排气歧管的法兰平面度有一 定的要求，排气歧管的法兰平面与气缸安装面的配合精度决定了缸体中的废气排出时是否 会泄漏，因此，在实际生产中，对排气歧管的法兰平面度检测具有重要的意义。如图10所示，为现有技术所采用的排气歧管法兰平面度检测装置，该检测装置包 括有检测平板1'和塞尺2'，检测时，所要检测的排气歧管4'的法兰面3'放在检测平板 1'上，并与检测平板1'贴合，在不受外界压力的自然状态下，用塞尺2'测量法兰面3' 和检测平板1'两个面之间的间隙，进而确定排气歧管的法兰平面度是否在精度要求范围 内。但是，采用该检测装置实现的检测方法检测精度较低，较为繁琐，工人劳动强度大，受人 工主观因素影响较大，结果稳定性差，而且，该检测装置每次只能对一个排气歧管的法兰平 面进行检测，工作效率低。

发明内容
本发明所要解决的第一个技术问题是针对上述现有技术现状而提供一种检测精 度高且操作省力便捷的排气岐管法兰平面度的检测装置。本发明所要解决的第二个技术问题是针对上述现有技术现状而提供一种采用上 述检测装置实现排气歧管法兰平面度检测的方法。本发明解决上述第一个技术问题所采用的技术方案为该排气岐管法兰平面度的 检测装置，其特征在于包括有机架；驱动装置，安装在所述机架上，该驱动装置具有能相对于所述机架做水平和竖直 方向移动的基座；支撑架，固定于所述的驱动装置上并能随该驱动装置分别沿水平和竖直方向移 动，所述支撑架上设置有用于固定所述排气歧管法兰平面的支撑杆；顶板支座，安装在所述机架上，该顶板支座包括有设置于所述支撑架上方的测量 基准顶板，所述测量基准顶板上开设有和所述排气歧管的法兰平面大小相适配的通孔，该 测量基准顶板的底部还设置有能和所述排气歧管的法兰平面相接触的基准支点；
位移传感器，检测所述的基准支点，该位移传感器设置于所述测量基准顶板的上 方，并且，该位移传感器具有能分别沿所述测量基准顶板的纵向和横向移动的传感臂；以及图像输入设备，读取所述排气歧管的法兰平面数据，该图像输入设备设置于所述 测量基准顶板的通孔上方，并且，所述图像输入设备和所述位移传感器的传感臂相联动。为了实现驱动装置分别沿水平和竖直方向的位移，作为优选，所述的驱动装置包 括有第一基座、第二基座、支板、第一气缸和第二气缸，所述机架上设置有第一导轨，所述支 板上设置有第二导轨，所述第二基座和支板垂直于所述第一基座设置，所述第一基座和第 一导轨配合连接并能相对于所述机架作水平方向的移动，所述第二基座和第二导轨配合连 接并能相对于所述支板做竖直方向的移动；所述第一气缸的缸体固定于所述机架上，该第 一气缸的活塞杆固定于所述第一基座上，所述第二气缸的缸体固定于所述第一基座上，该 第二气缸的活塞杆固定于所述第二基座上。由于第一气缸的缸体是固定在机架上，当第一 气缸活塞杆伸出时，第一气缸作用于第一基座，实现第一基座相对于第一导轨的滑移，而第 二气缸的缸体则是固定在第一基座上，当第二气缸活塞杆伸出时，第二气缸则作用于第二 基座，实现第二基座相对于第二导轨的滑移。为了提高工作效率，保证法兰平面安装的稳定性，作为优选，所述支撑杆包括有至 少两组，每组支撑杆包括有两个高度固定的支杆和两个高度可调节的活动杆，每一所述活 动杆包括有调节套、第一杆、第二杆和弹簧，所述第一杆开设有孔腔，所述弹簧设置在所述 孔腔内，所述第二杆的底部和所述弹簧相抵，所述调节套套设在所述第一杆和第二杆之外， 并且，所述调节套和所述第一杆为螺纹连接。作为进一步优选，所述位移传感器固定在一设置于所述机架上的支架顶部，所述 支架位于所述顶板支座的后部，并且，所述位移传感器包括有相互垂直设置的固定轴和活 动轴，所述固定轴横向固定于所述支架顶部，所述活动轴即为所述传感臂，所述图像输入设 备设置于所述活动轴上。于是，工作时，位移传感器的固定轴是不动的，活动轴作为传感臂 能够相对于固定轴分别沿纵向和横向移动，进而实现对测量基准顶板上各坐标点的检测。所述图像输入设备可以为现有技术中的各种输入设备，如摄像机、扫描仪，主要用 于获取测量基准顶板的表面和排气歧管法兰平面接触后的图像数据，作为优选，所述图像 输入设备为激光扫描仪。为了防止灰尘，提高使用安全性，所述的检测装置还包括有设置于所述机架上部 的外罩，所述驱动装置、支撑架、顶板支座、位移传感器和图像输入设备容置于所述外罩内， 并且，所述外罩的一侧还具有检修门，检修门能够打开或关闭，方便维护和检修。为了能够及时反馈检测内容，同时为了便于观察检测结果，所述的检测装置还包 括有固定于所述机架上的液晶显示屏。为了保证机架上表面的水平，提高测量的准确性和精度，减小测量误差，所述的机 架底部还安装有能调节该机架高度的地脚螺钉。本发明解决上述第二个技术问题所采用的技术方案为所述的检测装置还包括有 控制上述驱动装置、位移传感器和图像输入设备工作的电控系统，所述排气歧管的法兰平 面度的检测方法包括有如下步骤(1)、把要检测平面度的排气歧管安装在所述支撑架的支撑柱上；(2)、启动电源开关，所述支撑架在所述驱动装置的驱动下分别经过水平方向和竖直方向的移动而到达所述顶板支座的测量基准顶板部分，并且，所述排气歧管的法兰平面 正好接触所述测量基准顶板底部的基准支点，形成预备检测；(3)、启动所述的位移传感器进行检测，并且，所述图像输入设备在所述传感臂的 带动下沿所述测量基准顶板的纵向和横向移动而获取所述排气歧管法兰平面上的指定点 的图像数据；(4)、所述的电控系统根据所述位移传感器和所述图像输入设备检测获取的数据， 判断排气歧管的法兰平面度是否在精度要求的范围内；(5)、所述支撑架在所述驱动装置的驱动下重新复位，卸下工件，完成一次排气歧 管法兰平面度的检测。与现有技术相比，本发明的优点在于排气歧管法兰平面的安装和检测通过机械 夹装实现，相比较与人工检测的方式，操作更为省力、便捷，提高了测量精度和准确性，并 且，最终的测量结果通过系统分析获得，更为稳定可靠，减小了测量误差和人工主观因素对 测量结果的影响，保证了检测的质量，有利于提高产品的合格率；另外，采用本发明的测量 装置一次能够安装多个排气歧管，大大降低了工作强度，有效地提高了工作效率。


图1为本发明实施例的立体结构示意图之一。图2为本发明实施例的立体结构示意图之二(去掉外罩)。图3为本发明实施例的主体部分立体分解图。图4为本发明实施例的机架结构示意图。图5为本发明实施例的外罩结构示意图。图6为本发明实施例的顶板支座结构示意图。图7为本发明实施例的水平移动架结构示意图。图8为本发明实施例的排气歧管在安装结构示意图。图9为本发明实施例中被检测的排气歧管结构示意图。图10为现有技术所采用的排气歧管法兰平面度检测装置。
具体实施例方式以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。如图1 图9所示，为本发明的具体实施例，该检测装置专用于汽车排气歧管的法 兰平面度检测，通常，排气歧管9'具有弯曲的歧管91'和安装连接到发动机气缸上的法 兰平面92'，参见图9，排气歧管9'的法兰平面92'上开设有多个排气孔921'，我们要检 测的法兰平面92'的平面度即为排气孔921'的边沿922'平面度，因此，检测点设置在排 气孔921'的边沿922'上，在法兰平面92'的底部还设置有多个支撑点922'，用于排气 歧管的工件夹装。本实施例的检测装置包括有机架1、外罩2、驱动装置6、支撑架3、顶板支座4、位 移传感器5、图像输入设备和电控系统，其中，驱动装置6、支撑架3、顶板支座4、位移传感器 5、图像输入设备均安装在机架1之上并且容置于外罩2之内，外罩2能够起到防尘的作用， 外罩2的一侧还具有一个能随时打开的检测门21，方便维修，电控系统安装在机架1内，机架1采用优质A3材料和40mmX 40mmX 4mm方管焊接而成，结构牢固、美观，机架1底部还可 以安装有能调节该机架1高度的地脚螺钉11，地脚螺钉11可以在检测装置吊装到位后再安 装，通过调节机架1底部的地脚螺钉11能够调整机架1到适当的高度，保证机架1上表面 的水平。其中，驱动装置6具有能相对于机架1做水平和竖直方向移动的基座，包括有第一 基座61、第二基座62、支板63、第一气缸64和第二气缸65，机架1上设置有第一导轨12，支 板63上设置有第二导轨631，第二基座62和支板63垂直于第一基座61设置，支板63和第 一基座61固定连接，并且，第一基座61和第一导轨12配合连接并能相对于机架1作水平 方向的移动，第二基座62和第二导轨631配合连接并能相对于支板63做竖直方向的移动； 第一气缸64用于第一基座61在水平面内的定位，第一气缸64的缸体固定于机架1上，该 第一气缸64的活塞杆固定于第一基座61上，第二气缸65为<2 50mmX 50mm的薄型气缸，用 于顶升第二基座62，实现第二基座62在竖直方向上的定位，第二气缸65的缸体固定于第一 基座61上，该第二气缸65的活塞杆固定于第二基座62上；本实施例的第一导轨12和第二 导轨631分别为重载直线导轨，而第一气缸64和第二气缸65则分别为AirTAC气缸，采用 气动伸缩，稳定性好，工作时，重载直线导轨和AirTAC气缸组合，驱动装置6的动作更加流 畅，噪音低、刚性好。支撑架3固定于驱动装置6的第二基座62上，并能随整个驱动装置6分别沿水平 和竖直方向移动，支撑架3为安装排气歧管法兰平面92 ‘用的夹具使用，支撑架3上可以设 置有两组或两组以上用于固定排气歧管法兰平面92'的支撑杆30，支撑杆30的组数可以 根据机架1的大小而作调整，以保证一次同时能够夹装多个排气歧管9'，提高检测效率， 由于排气歧管9'的法兰平面92'较大，为了保证安装的平稳性，每组支撑杆30保证有四 根杆为佳，即每组支撑杆30包括有两个高度固定的支杆31和两个高度可调节的活动杆32， 活动杆32包括有调节套321、第一杆322、第二杆323和弹簧，第一杆322开设有孔腔，弹簧 设置在孔腔内，第二杆323的底部和弹簧相抵，调节套321套设在第一杆322和第二杆323 之外，并且，调节套321和第一杆322为螺纹连接。顶板支座4呈-龙门结构，顶板支座4包括有设置于支撑架3上方的测量基准顶板 41和连接在测量基准顶板两侧的撑板42，测量基准顶板41是测量排气歧管法兰平面度的 参考基准面，测量基准顶板41上开设有和被测量的排气歧管法兰平面大小相适配的呈异 形形状的通孔411，通孔411的数目和支撑架3上的支撑杆组数相一致，在测量基准顶板41 的每个通孔411底部还设置有能和排气歧管9'的法兰平面92'相接触的基准支点412，基 准支点412呈圆柱形，基准支点412的底部能够和排气歧管9'的法兰平面92'相接触，本 实施例的基准支点412取5个且分别沿相应通孔411的底部边沿设置。本实施例的位移传感器5采用OMRON的ZL系列激光位移传感器，该位移传感器固 定在一支架9上且位于测量基准顶板41的上方，支架9和机架1固定连接并设置在顶板支 座4的后部，位移传感器5包括有相互垂直设置的固定轴51和活动轴52，固定轴51横向固 定于支架9的顶部，活动轴52作为位移传感器5的传感臂能相对于固定轴分别沿测量基准 顶板41的纵向和横向的移动，为保证检测精度，位移传感器5采用IAI机械手作为平面移 动部件实现对活动轴52的驱动，活动轴52通过联接板53和机械手固定相连，位移传感器 5的活动轴52上还固定有能随该活动轴52 —起运动的激光扫描仪7，激光扫描仪7作为图像输入设备会对被检测排气歧管9'的法兰平面92'上指定的几个点进行激光扫描，并通 过电控系统判断法兰的平面度是否在精度要求的范围内。为了方便观察检测结果，及时反馈检测信息，还可以在机架1上安装液晶显示屏 8，该液晶显示屏8上设置有电控系统的操作开关81。本实施例中的驱动装置6、位移传感器5、激光扫描仪7和气缸的启动或关闭都是 通过预先设定在电控系统中的程序控制，这种控制方式可以利用现有技术的各种控制设备 (单片机、PLC或电磁阀等)和控制电路实现，该控制电路和设备不是本实施例要保护的主 要内容，在此省略对电控系统和控制方式的具体描述。采用本实施例检测装置进行排气歧管的法兰平面度检测的方法如下，该检测方法 包括有以下步骤(1)、把要检测平面度的排气歧管9'分别安装在支撑架3相应的一组支撑柱上；(2)、选择自动模式，启动电源开关，第一气缸64推动第一基座61水平移动前进， 第二气缸65顶升第二基座62竖直上升，于是，支撑架3在驱动装置6的驱动下分别经过水 平方向和竖直方向的移动而到达顶板支座4的测量基准顶板部分，此时，排气歧管9'的法 兰平面92'正好接触到测量基准顶板41底部的五个基准支点412，形成预备检测，为了防 止误动作，提高检测精度，在位移传感器工作前，还可以在电控系统中设定检测程序，检测 被检测排气歧管9'的法兰平面92'是否已经到达制定的位置，若否，则需要再次启动驱 动装置6，调整支撑架3的位置，使得排气歧管9'的法兰平面92'移动到正好和测量基准 顶板底部的基准支点相接触的位置；(3)、启动位移传感器5，机械手带动活动轴分别沿测量基准顶板41的纵向和横向 进行检测，同时，激光扫描仪7在活动轴的带动下也沿着测量基准顶板41的纵向和横向进 行扫描，并且获取排气歧管法兰平面92'上的几个指定点的图像数据传送至电控系统；(4)、电控系统根据位移传感器5和激光扫描仪7检测获取的数据，判断排气歧管 9'的法兰平面度是否在精度要求的范围内；(5)、检测完毕，支撑架3在驱动装置6的驱动下重新复位，卸下工件，完成一次排 气歧管法兰平面度的检测。本实施例的检测装置实现了排气歧管法兰平面度的自动检测，不仅减轻了劳动强 度，还提高了检测效率，检测精度和准确度更有保证。
权利要求
一种排气岐管法兰平面度的检测装置，其特征在于包括有机架；驱动装置，安装在所述机架上，该驱动装置具有能相对于所述机架做水平和竖直方向移动的基座；支撑架，固定于所述的驱动装置上并能随该驱动装置分别沿水平和竖直方向移动，所述支撑架上设置有用于固定所述排气歧管法兰平面的支撑杆；顶板支座，安装在所述机架上，该顶板支座包括有设置于所述支撑架上方的测量基准顶板，所述测量基准顶板上开设有和所述排气歧管的法兰平面大小相适配的通孔，该测量基准顶板的底部还设置有能和所述排气歧管的法兰平面相接触的基准支点；位移传感器，检测所述的基准支点，该位移传感器设置于所述测量基准顶板的上方，并且，该位移传感器具有能分别沿所述测量基准顶板的纵向和横向移动的传感臂；以及图像输入设备，读取所述排气歧管的法兰平面数据，该图像输入设备设置于所述测量基准顶板的通孔上方，并且，所述图像输入设备和所述位移传感器的传感臂相联动。
2.根据权利要求1所述的排气岐管法兰平面度的检测装置，其特征在于所述的驱动 装置包括有第一基座、第二基座、支板、第一气缸和第二气缸，所述机架上设置有第一导轨， 所述支板上设置有第二导轨，所述第二基座和支板垂直于所述第一基座设置，所述第一基 座和第一导轨配合连接并能相对于所述机架1作水平方向的移动，所述第二基座和第二导 轨配合连接并能相对于所述支板做竖直方向的移动；所述第一气缸的缸体固定于所述机架 上，该第一气缸的活塞杆固定于所述第一基座上，所述第二气缸的缸体固定于所述第一基 座上，该第二气缸的活塞杆固定于所述第二基座上。
3.根据权利要求1所述的排气岐管法兰平面度的检测装置，其特征在于所述支撑杆 包括有至少两组，每组支撑杆包括有两个高度固定的支杆和两个高度可调节的活动杆，每 一所述活动杆包括有调节套、第一杆、第二杆和弹簧，所述第一杆开设有孔腔，所述弹簧设 置在所述孔腔内，所述第二杆的底部和所述弹簧相抵，所述调节套套设在所述第一杆和第 二杆之外，并且，所述调节套和所述第一杆为螺纹连接。
4.根据权利要求1所述的排气岐管法兰平面度的检测装置，其特征在于所述位移传 感器固定在一设置于所述机架上的支架顶部，所述支架位于所述顶板支座的后部，并且，所 述位移传感器包括有相互垂直设置的固定轴和活动轴，所述固定轴横向固定于所述支架顶 部，所述活动轴即为所述传感臂，所述图像输入设备设置于所述活动轴上。
5.根据权利要求4所述的排气岐管法兰平面度的检测装置，其特征在于所述图像输 入设备为激光扫描仪。
6.根据权利要求1所述的排气岐管法兰平面度的检测装置，其特征在于所述的检测 装置还包括有设置于所述机架上部的外罩，所述驱动装置、支撑架、顶板支座、位移传感器 和图像输入设备容置于所述外罩内，并且，所述外罩2的一侧还具有检修门。
7.根据权利要求6所述的排气岐管法兰平面度的检测装置，其特征在于所述的检测 装置还包括有固定于所述机架上的液晶显示屏。
8.根据权利要求1所述的排气岐管法兰平面度的检测装置，其特征在于所述的机架 底部还安装有能调节该机架高度的地脚螺钉。
9.一种采用如权利要求1 8中任一权利要求所述检测装置的排气岐管法兰平面度检测方法，其中，所述的检测装置还包括有控制所述驱动装置、位移传感器和图像输入设备工 作的电控系统，其特征在于该检测方法包括有如下步骤(1)把要检测平面度的排气歧管安装在所述支撑架的支撑柱上；(2)、启动电源开关，所述支撑架在所述驱动装置的驱动下分别经过水平方向和竖直方 向的移动而到达所述顶板支座的测量基准顶板部分，并且，所述排气歧管的法兰平面正好 接触所述测量基准顶板底部的基准支点，形成预备检测；(3)、启动所述的位移传感器进行检测，并且，所述图像输入设备在所述传感臂的带动 下沿所述测量基准顶板的纵向和横向移动而获取所述排气歧管法兰平面上的指定点的图 像数据；(4)、所述的电控系统根据所述位移传感器和所述图像输入设备检测获取的数据，判断 排气歧管的法兰平面度是否在精度要求的范围内；(5)、所述支撑架在所述驱动装置的驱动下重新复位，卸下工件，完成一次排气歧管法 兰平面度的检测。
全文摘要
一种排气岐管法兰平面度的检测装置，其特征在于包括有机架；驱动装置，具有能相对于机架做水平和竖直方向移动的基座；支撑架，固定于驱动装置上，设置有用于固定排气歧管法兰平面的支撑杆；顶板支座，包括有测量基准顶板，测量基准顶板的底部还设置有能和排气歧管的法兰平面相接触的基准支点；位移传感器，检测所述的基准支点以及图像输入设备，读取排气歧管的法兰平面数据。与现有技术相比，本发明排气歧管法兰平面的安装和检测通过机械夹装实现，操作更为省力、便捷，提高了测量精度和准确性，并且，最终的测量结果通过系统分析获得，更为稳定可靠，减小了测量误差和人工主观因素对测量结果的影响，保证了检测的质量。
文档编号G01B11/30GK101949694SQ20101024462
公开日2011年1月19日 申请日期2010年7月30日 优先权日2010年7月30日
发明者肖冰, 陆志伟 申请人:浙江摩多巴克斯汽配有限公司