用于定向局部镀层球体的设备和方法技术

一种用于定向局部镀层的球状物体(18)的设备(40)包括基座(42)、摄像机(48)和控制器(52)。球状物体(10)包含在球状物体(18)的表面(24)的一部分上的涂层(22)，并且球状帽(26)限定极轴(28)。极轴(28)定向为垂直于限定球状帽(26)的基部(34)的平面，其中平面与表面(24)的相交限定边界线(36)。基座(42)保持球状物体(18)并且围绕基座(42)的纵向轴线(46)选择性地旋转球状物体(18)。摄像机(48)采集球状物体(18)在基座(42)上的图像(50)。控制器(52)可操作为控制基座(42)的旋转(44)，检测图像(50)中的边界线(36)，以及确定基座(42)何时已经将球状物体(18)定位为引起边界线(36)具有零曲率(38)。

Apparatus and method for orienting localized coated spheres

A device (40) for directionally locally coated spherical objects (18) includes a base (42), a camera (48) and a controller (52). The spherical object (10) is coated (22) on a part of the surface (24) of the spherical object (18), and the spherical cap (26) defines the polar axis (28). The polar axis (28) is oriented to a plane perpendicular to the base (34) of the defining spherical cap (26), in which the boundary line (36) is defined at the intersection of the plane and the surface (24). The base (42) retains a spherical object (18) and selectively rotates the spherical object (18) around the longitudinal axis (46) of the base (42). The camera (48) collects the image (50) of the ball object (18) on the base (42). The controller (52) is operable to control the rotation (44) of the base (42), detect the boundary line (36) in the image (50), and determine when the base (42) has positioned the spherical object (18) to cause the boundary line (36) to have zero curvature (38).

【技术实现步骤摘要】
用于定向局部镀层球体的设备和方法
本公开大体涉及用于定向局部镀层球体的设备，并且更具体涉及用于定向在燃料喷射器的制造中使用的局部镀层球体的设备。
技术介绍
为了改善耐磨损性和/或减少摩擦的目的而将涂层应用于燃料喷射器中的气门构件的关键磨损表面是已知的。典型燃料喷射器的气门构件元件是小型的并且需要非常紧密的公差，以控制燃料的准确流动。耐磨损涂层到气门构件的应用在制造工艺中存在挑战，尤其是在涉及焊接的情况下，因为涂层可以污染焊接。定向局部镀层的球状气门构件通常在焊接之前需要多次操纵来实现期望的定向，增加了制造时间和零件操纵。确保局部镀层的球状物体气门构件的快速且准确的定向对燃料喷射器的制造是至关重要的。
技术实现思路
根据一个实施例，提供了一种用于定向局部镀层的球状物体的设备。该设备包括基座、摄像机和控制器。球状物体包含在球状物体的表面的一部分上的涂层，并且球状帽限定极轴。极轴经过球状物体的中心和球状帽的顶点两者。极轴定向为垂直于限定球状帽的基部的平面，其中平面与表面的相交限定边界线。基座保持球状物体并且围绕基座的纵向轴线选择性地旋转球状物体。摄像机采集球状物体在基座上的图像。控制器可操作为控制基座的旋转，检测图像中的边界线，以及确定基座何时已经将球状物体定位为引起边界线具有零曲率。在另一实施例中，提供了一种定向局部镀层的球状物体的方法。方法包括提供球状物体、保持球状物体、旋转球状物体、采集图像、控制旋转、检测边界线、确定零曲率、确定极轴角度、确定高度、确定相关系数、转移所述球状物体以及焊接管状芯体的步骤。所述球状物体包含在所述球状物体的表面的一部分上的涂层。涂层限定球状帽，并且球状帽限定极轴，极轴经过球状物体的中心并且经过球状帽的顶点。极轴定向为垂直于限定球状帽的基部的平面，其中平面与表面的相交限定边界线。保持球状物体的步骤包括将球状物体保持在基座上。旋转球状物体的步骤包括使用基座来围绕基座的纵向轴线旋转球状物体。采集图像的步骤包括使用摄像机来采集球状物体在基座上的图像。控制旋转的步骤包括使用控制器来控制基座的旋转。检测边界线的步骤包括使用控制器来检测图像中的边界线。确定零曲率的步骤包括使用控制器来确定基座何时已经将球状物体定位为引起边界线具有零曲率。确定极轴角度的步骤包括使用控制器来确定相对于基座的纵向轴线的极轴角度。确定高度的步骤包括使用控制器来确定球状帽的高度，并且利用控制器进一步确定球状帽的高度是否在预定的范围内。确定相关系数的步骤包括使用控制器来确定边界线的直线性的相关系数，并且利用控制器进一步确定相关系数是否在预定的范围内。转移球状物体的步骤包括利用转移装置将球状物体防止到圆锥形夹具内，使得极轴经过圆锥形夹具顶点，并且球状物体的包含球状帽的半球体最靠近圆锥形夹具顶点定位。所述焊接管状芯体的步骤包括将管状芯体焊接到所述球状物体。在阅读优选实施例的以下详细描述后进一步的特征和优点将会更清楚地显现，所述优选实施例仅以非限制性示例的方式并且参照附图给出。附图说明本专利技术将以示例的方式参照附图进行描述，其中：图1是包括可以通过根据本申请的设备和方法来定向的局部镀层的球状物体的燃料喷射器末端的图示；图2是可以通过根据本申请的设备和方法来定向的局部镀层的球状物体的图示；图3是用于定向根据一个实施例的图2的球状物体的根据本申请的设备的图示；图4是根据本专利技术的图3的设备的图示；图5是根据本专利技术的设备的圆锥形夹具的图示；以及图6是示出了根据本专利技术的定向局部镀层的球状物体的方法的流程图。具体实施方式图1图示了用来将燃料喷射到内燃发动机内的燃料喷射器的喷射器末端10的非限制性示例。喷射器末端10包括用来控制燃料流动的气门座12和出口元件14，如本领域技术人员应认识到的。出口元件14包括附接到球状物体18的管状芯体16。球状物体18接触气门座12，产生磨损表面20。涂层22(图2)可以涂覆到气门座12和球状物体18，以改善气门座12和球状物体18两者的耐磨损性。图2图示了图1的出口元件14的部件的球状物体18。球状物体18可以包括在球状物体18的表面24的一部分上面的涂层22，涂层22可以是用来减少摩擦的已知涂层22中的任一种，包括但不限于类金刚石碳(DLC)和/或碳化物形成的材料(包括选自钛、钨和硅的列表的材料)。涂层22可以在将球状物体18附接到管状芯体16之前通过已知沉积工艺中的任一种涂覆于球状物体18，包括但不限于化学气相沉积和/或物理气相沉积。如在图2中图示的，涂层22限定球状帽26，并且球状帽26限定经过球状物体18的中心30和球状帽26的顶点32两者的极轴28。极轴28定向为垂直于限定球状帽26的基部34的平面，其中该平面与表面24的相交限定边界线36。边界线36以依据视角改变的曲率38为特征，如几何领域技术人员应理解的。图3图示了用于定向局部镀层的球状物体18的设备40，所述局部镀层的球状物体18用于在未来的操作处附接到管状芯体16。球状物体18可以通过已知焊接工艺中的任一种附接到管状芯体16，包括但不限于激光焊接。如本领域技术人员应理解的，局部镀层的球状物体18的极轴28可以与管状芯体纵向轴线(未示出)对准，以便具有涂层22的磨损表面20在喷射器顶端10中正确地对准(图1)。此外，球状帽26可以定向为使得管状芯体可以接合在表面24上的与球状帽26的顶点32180°对置的位置处。设备40包括基座42，该基座42保持球状物体18并且围绕基座42的纵向轴线46选择性地旋转44球状物体18。基座42可以包括产生旋转44的马达(未示出)，或可以通过到远程马达的机械联动装置来旋转44。基座42还可以包括实现基座42的旋转位置47(图3)的跟踪的编码装置(未示出)。基座42可以通过已知保持方法中的任一种保持球状物体18，包括但不限于磁力和/或真空。设备40还包括采集球状物体18在基座42上的图像50的摄像机48。仅为了图示目的，示出了具有从基座42的侧面的视角的摄像机48。摄像机48优选地安装为使得视角面向图3的页面(阅读者的视角也是如此)，其中摄像机48的视线(未具体示出)经过球状物体18的中心30并且垂直于基座42的纵向轴线46。摄像机48的其它安装构造可以使用，并且可以通过摄像机48的校准来补偿。摄像机48可以是能够生成图像50的任何摄像机48，并且优选地视频类型的摄像机48，诸如来自位于美国马萨诸塞州纳提克的CognexCorporation的In-Sight5000。设备40还包括与基座42和摄像机48通信的控制器52。控制器52可以是能够与摄像机48和各种致动器、诸如基座42联系的已知机器控制器52中的任一种。控制器52可以包括处理器(未具体示出)，诸如微处理器或诸如模拟和/或数字控制电路的其它控制电路，包括用于处理数据的专用集成电路(ASIC)，这对于本领域技术人员将会是显而易见的。控制器52可以包括存储器(未示出)，包括非易失性存储器，诸如用于存储一个或多个程序、阈值和采集数据的电子可擦除可编程只读存储器(EEPROM)。一个或多个程序可以由处理器执行，以执行用于检测涂层22并且基于由控制器52从如本文中描述的摄像机48和基座42接收的信号确定球状物体18的对准的步骤。控制器52可操作为控本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于定向局部镀层的球状物体(18)的设备(40)，所述局部镀层的球状物体(18)包含在所述球状物体(18)的表面(24)的一部分上的涂层(22)，其中所述涂层(22)限定球状帽(26)，并且其中所述球状帽(26)限定极轴(28)，所述极轴(28)经过所述球状物体(18)的中心(30)并且经过所述球状帽(26)的顶点(32)，所述极轴(28)定向为垂直于限定所述球状帽(26)的基部(34)的平面，其中所述平面与所述表面(24)的相交限定边界线(36)，所述设备(40)包括：基座(42)，所述基座(42)保持所述球状物体(18)并且围绕所述基座(42)的纵向轴线(46)选择性地旋转所述球状物体(18)；摄像机(48)，所述摄像机(48)采集所述球状物体(18)在所述基座(42)上的图像(50)；以及控制器(52)，所述控制器(52)与所述基座(42)和摄像机(48)通信，所述控制器(52)可操作为控制所述基座(42)的所述旋转(44)，检测图像(50)中的所述边界线(36)，以及确定所述基座(42)何时已经将所述球状物体(18)定位为引起所述边界线(36)具有零曲率(56)。

【技术特征摘要】
2017.03.01 US 15/446,5331.一种用于定向局部镀层的球状物体(18)的设备(40)，所述局部镀层的球状物体(18)包含在所述球状物体(18)的表面(24)的一部分上的涂层(22)，其中所述涂层(22)限定球状帽(26)，并且其中所述球状帽(26)限定极轴(28)，所述极轴(28)经过所述球状物体(18)的中心(30)并且经过所述球状帽(26)的顶点(32)，所述极轴(28)定向为垂直于限定所述球状帽(26)的基部(34)的平面，其中所述平面与所述表面(24)的相交限定边界线(36)，所述设备(40)包括：基座(42)，所述基座(42)保持所述球状物体(18)并且围绕所述基座(42)的纵向轴线(46)选择性地旋转所述球状物体(18)；摄像机(48)，所述摄像机(48)采集所述球状物体(18)在所述基座(42)上的图像(50)；以及控制器(52)，所述控制器(52)与所述基座(42)和摄像机(48)通信，所述控制器(52)可操作为控制所述基座(42)的所述旋转(44)，检测图像(50)中的所述边界线(36)，以及确定所述基座(42)何时已经将所述球状物体(18)定位为引起所述边界线(36)具有零曲率(56)。2.根据权利要求1所述的设备(40)，其特征在于，所述控制器(52)还可操作为基于所述基座(42)的旋转位置(47)确定相对于所述基座(42)的所述纵向轴线(46)的极轴角度(58)。3.根据权利要求2所述的设备(40)，其特征在于，进一步包括转移装置(64)，所述转移装置(64)将所述球状物体(18)放置到圆锥形夹具(66)内，使得所述极轴(28)经过圆锥形夹具顶点(68)，并且所述球状物体(18)的包含所述球状帽(26)的半球体(70)最靠近所述圆锥形夹具顶点(68)定位。4.根据权利要求1所述的设备(40)，其特征在于，所述控制器(52)还可操作为基于来自所述摄像机(48)的所述图像(50)确定所述球状帽(26)的高度(60)。5.根据权利要求4所述的设备(40)，其特征在于，所述控制器(52)能可操作为基于来自所述摄像机(48)的所述图像(50)确定所述球状帽(26)的所述高度(60)是否在预定的范围内。6.根据权利要求1所述的设备(40)，其特征在于，所述控制器(52)还能操作为基于来自所述摄像机(48)的所述图像(50)确定所述边界线(36)的直线性的相关...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·巴瑟特，J·F·拉弗郎斯，T·赖德，
申请(专利权)人：德尔福技术知识产权有限公司，
类型：发明
国别省市：巴巴多斯,BB