激光传感器在缸盖线漏加工防错中的应用

王乙楠　董晶晶　张海曼

(上汽通用五菱汽车股份有限公司青岛分公司，山东 青岛 266555)



激光传感器在缸盖线漏加工防错中的应用

王乙楠董晶晶张海曼

(上汽通用五菱汽车股份有限公司青岛分公司，山东 青岛 266555)

缸盖座圈底孔和导管底孔是缸盖加工过程中的重要部分，若其未被加工则会对后续工位的加工和装配产生影响。激光传感器是一种可靠的探测装置，具备多种类型和探测功能。文章对某种激光传感器探测缸盖座圈底孔和导管底孔漏加工的应用进行简要的介绍，为孔漏加工的探测及防错提供新思路。

激光；传感器；漏加工；防错

缸盖是发动机主要零部件之一，它与气门、挺柱、凸轮轴等零件装配构成发动机配气机构。图1为发动机配气机构示意图。缸盖的座圈孔和导管孔在此机构中具有重要的作用，它们是在缸盖座圈底孔和导管底孔的基础上压入座圈、导管并加工而成，进而与气门形成紧密配合。

如果缸盖座圈底孔和导管底孔未被加工，工件进入座圈导管压装设备后，压装座圈导管的压头将会直接与工件毛坯接触，不仅会造成压装设备损坏，而且座圈、导管也因此无法装配和加工，气门已无法进行安装。所以对缸盖座圈底孔和导管底孔漏加工的防错十分必要。座圈导管加工及气门装配工艺过程详见表1。

激光技术是二十世纪六十年代出现的重大科学技术之一，在检测领域中的应用已十分广泛。自从激光出现以后，电子学领域的许多探测方法被引入，使测量灵敏度和测量精度得到大大提高。激光检测技术含量较高，对工业制造及生产的影响也十分明显。本文将简要介绍某种激光传感器在缸盖生产过程中对座圈导管底孔漏加工探测的应用。

1　激光传感器简介

激光传感器是利用激光技术进行测量的一种新型测量仪表，由激光器、激光检测器和测量电路组成。它利用激光的高方向性、高单色性和高亮度性等特点可实现无接触远距离测量，并且速度快、精度高、量程大、抗光电干扰能力强。激光传感器可用于测量长度、距离、厚度、速度等，我们利用其测距功能实现对座圈导管底孔漏加工的探测。

1.1激光传感器检测原理

以某公司生产的LR-T系列激光传感器为例，它采用TOF (time of flight)的检测原理，即传感器向目标发射单次激光脉冲或激光脉冲串，计数器测量激光脉冲到达目标并由目标返回到接收器的往返时间，并由此运算目标的距离。这种检测方式可以不受工件表面状态的影响，从而进行稳定测量。

表1座圈导管加工及气门装配工艺过程

工艺步骤毛坯座圈导管底孔加工座圈导管压装座圈导管加工气门装配底面视图顶面视图

通过激光传感器设定功能可以自定义一个距离作为基准距离，当传感器检测的距离小于基准距离时，说明此处有工件，如图2所示。利用此功能，我们可以设定座圈导管底孔加工后的距离为基准值，当座圈导管底孔未加工时检测值会小于基准值，利用这个原理便可以识别座圈导管底孔是否已经加工。

1.2激光传感器优点

使用此类型的激光传感器对漏加工进行检测，具有如下优点：

(1)功能性高：此类型传感器可记忆基准物体位置，并检测除此之外的所有状态，还可以任意设定检测范围，忽视设定范围之外的反射物(防止背景干扰)，不会对穿过前方或后方的作业员、机器产生反应，具有较高的准确性。

(2)安装方便：传感器安装后可以对任意角度进行检测，针对被测物体的位置可以灵活调整检测角度，可以针对不同的需要随心所欲的安装调整。

(3)设定简易：此类型激光传感器的调试设定十分简便，依靠简单的操作系统和有机EL显示器实现直观操作，通过显示器及指示灯的状态便可快速准确地确认传感器的状态。

2　漏加工防错检测

为了实现检测孔系漏加工的目的，我们选择了某公司LR-T系列激光传感器对工件检测，以能够识别出座圈底孔和导管底孔未加工的工件，实现防错功能。

2.1探测工位选择

为了能够有效地识别出漏加工工件，首先要选择安装激光传感器以实现防错功能的工位。根据缸盖加工工艺的排布，需要在座圈底孔和导管底孔加工后，座圈和导管压装前实现检测功能，故有以下4个位置可以考虑作为探测装置的安装地点，如图3所示。

针对以上4个位置，我们从安装空间、挡料功能、工件清洁程度及踢料功能4个方面进行评分，如表2所示，最终选择了在中间试漏机的打标工位安装探测装置。此位置不仅可以识别漏加工的工件，还可以使不合格工件从试漏不合格踢料轨道流出。

2.2探测策略确认

防错工位选择完毕后，需要确认怎样对漏加工的工件进行探测。

工件进入中间试漏机时，工件运输的状态为顶面朝上，此时导管底孔在上，座圈底孔在下，所以激光传感器最合适的探测位置为导管底孔。由于座圈底孔和导管底孔是同一把刀具加工，所以探测导管底孔可以识别出漏加工的工件。

表2工位选择评分表

装置安装空间工件挡料功能工件是否清洁不合格踢料功能总分位置①351110位置②525113位置③455519位置④155112

座圈底孔和导管底孔分为进气侧和排气侧两侧，每侧各有8个座圈底孔和8个导管底孔，探测装置需要判断出两侧的座圈导管底孔均已加工。座圈和导管底孔是按照顺序加工的，因此只要探测出末孔已加工完毕便可确认整侧的孔都已加工，如图4所示。所以在缸盖进气侧和排气侧各设置一个激光传感器，探测每侧末孔便可识别工件是否加工。

2.3激光传感器机构搭建

对于任何检查系统，机械的安装精度都是比较高的，否则无法保证高的测量准确性及重复性。激光检测传感器的安装是激光检测系统误差的重要因素，所以合理搭建机械机构，尽量减小机械结构引起的误差对提高系统的整体精度有着较重要的意义。

座圈导管加工后的缸盖在中间试漏机打标工位由挡料器作用停止前行，此时缸盖位置已固定，因此仅需要调整好激光传感器的位置。

缸盖排气侧和进气侧座圈导管底孔有各自的倾斜角度，排气侧为16.5°，进气侧为15°，如图5所示。所以激光传感器安装时要分别调整至各自角度，以保证发射出的激光方向正确，从而准确地探测到导管底孔实现精准测量。

2.4激光传感器设置及调整

激光传感器的设置及调整在检测过程中起着十分关键的作用，它决定着探测过程的准确性和有效性，若设定出现错误及偏差，很可能无法探测出缺陷工件或导致正常工件误判。

激光传感器探测底孔漏加工时的设置十分简便，步骤有如下几点：

(1)在激光传感器位置调整合适的情况下按下设置按钮3 s以上，将已加工的导管底孔高度设为基准面，见图6说明。

(2)使用标准输出模式下的一点校准模式设置，当正常工件通过时，激光传感器测量的高度大于等于基准值，此时指示灯显示绿色，当导管底孔未加工的工件通过时，激光传感器测量的高度要小于基准值，此时指示灯显示橙色。

(3)在试漏机PLC程序中设置，当激光传感器显示橙色时，机床报警并将工件送至不合格踢料轨道。

通过以上简单的设置，便可识别出座圈底孔和导管底孔漏加工的工件，从而轻松的实现防错功能，避免缺陷工件流出造成设备故障及质量问题。

3　结语

激光检测技术是一种非接触式测量，可以实现多种探测功能，具有精度高、测量范围大、检测时间短等优点。它是检测领域的重要发展方向，将会在各个领域越来越广泛的应用。本文仅针对激光传感器探测孔漏加工这一简单应用做简略说明，在实际生产过程中，还有很多测量可以考虑使用激光传感器，需要我们不断的探索和研究。

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Use of laser sensor on error proofing of unmachined head line

WANG Yinan, DONG Jingjing, ZHANG Haiman

(Qingdao Branch, SAIC-GM-Wuling Automobile Co.,Ltd.,Qingdao 266555,CHN)

The seat and guide holes are the important sections of the head in the machining processing, it will effect the machining and assembling if they are unmachined. The laser sensor is a reliable equipment for detection with many kinds of types and detect functions.We introduce one kind of laser sensor to detect the unmachined seat and guide holes, provide new thinking for the detection and error proofing of the unmachined holes.

laser; sensor;unmachined;error proofing

TH165+.3

A

王乙楠，男，1989年生，助理工程师，研究方向发动机缸盖机加工工艺。

(编辑汪艺)(2015-12-15)

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