專利名稱：測(cè)量催化轉(zhuǎn)換器支持墊的間隙容積密度的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及為了正確裝配而測(cè)量催化轉(zhuǎn)換器。更具體地說，本發(fā)明涉及確定圍繞轉(zhuǎn)換器中催化劑的支持墊的間隙容積密度，該轉(zhuǎn)換器位于外套中。
背景技術(shù)：
許多催化轉(zhuǎn)換器包含利用承載催化化合物的結(jié)構(gòu)的基板或筒(cartridge)，其中該基板或筒由介于基板和轉(zhuǎn)換器的外套或殼中的支持墊圍繞。在由封裝外殼或轉(zhuǎn)換器套向所述墊施力時(shí)，有兩個(gè)目標(biāo)有些不一致。一方面，支持墊上的壓力必須足夠到確保在相當(dāng)苛刻的溫度和振動(dòng)條件下基板可被保持在適當(dāng)?shù)奈恢谩Ａ硪环矫?，支持墊上的壓力必須小于會(huì)引起基板斷裂或其他損傷的壓力。
催化轉(zhuǎn)換器中壓縮的支持墊的一個(gè)特征是“間隙容積密度”或GBD，其可用于確定適當(dāng)?shù)膲毫κ欠癖皇┘拥皆搲|上。GBD基本上是每單位體積墊的墊重量，或是墊重量除以墊面積(基本上是常數(shù))與外套和基板之間的間隙寬度或墊寬度的積。GDB通常表示為克/每立方厘米。
已知的自動(dòng)GBD測(cè)量系統(tǒng)使用間接計(jì)算或假設(shè)來估計(jì)間隙寬度。諸如美國(guó)專利號(hào)6,501,042中披露的其他系統(tǒng)在轉(zhuǎn)換器的實(shí)際裝配過程中計(jì)算GBD，并企圖適應(yīng)地改變外套和基板以實(shí)現(xiàn)期望的GDB。然而，該方法是假定在裝配之后短期內(nèi)墊密度沒有變化，并且對(duì)于在最終裝配的產(chǎn)品中是否施加了適當(dāng)?shù)膲|壓力，該方法會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)誤的結(jié)論。
因此，本技術(shù)領(lǐng)域需要一種自動(dòng)而又經(jīng)濟(jì)的裝置和方法，其用于在轉(zhuǎn)換器外套已被應(yīng)用于轉(zhuǎn)換器基板/墊組合之后測(cè)量和評(píng)估GBD。

發(fā)明內(nèi)容
因此，用于確定催化轉(zhuǎn)換器中間隙容積密度的裝置，其中，該催化轉(zhuǎn)換器具有包含轉(zhuǎn)換器基板的外套，該轉(zhuǎn)換器基板至少部分被預(yù)選表面面積的支持墊圍繞，該支持墊填充外套和基板之間的間隙，該裝置包括用于捕獲間隙的光學(xué)圖像的至少一個(gè)攝像機(jī)。套定位單元相對(duì)于至少一個(gè)攝像機(jī)將外套放置在預(yù)定的方位上?？删幊炭刂破鞅获詈系剿鎏锥ㄎ粏卧椭辽僖粋€(gè)攝像機(jī)，而讀取器被耦合到所述可編程控制器，并且讀取器可工作來讀取墊重量指示并將該指示傳送到可編程控制器。所述可編程控制器可工作來計(jì)算支持墊的間隙容積密度，其作為根據(jù)光學(xué)圖像確定的間隙寬度、支持墊的預(yù)選表面面積和根據(jù)所傳送的指示得出的支持墊的重量的函數(shù)。
在本發(fā)明的另一方面，用于確定催化轉(zhuǎn)換器中間隙容積密度的裝置，其中該催化轉(zhuǎn)換器具有包含轉(zhuǎn)換器基板的圓柱形外套，該轉(zhuǎn)換器基板至少部分由預(yù)選表面面積的支持墊圍繞，該支持墊填充外套和基板之間的間隙，該裝置包括用于在外套的第一和第二各自相對(duì)端捕獲間隙圖像的第一和第二攝像機(jī)。套定位器包括為鄰接接納待測(cè)轉(zhuǎn)換器定位的多個(gè)輥?zhàn)?，該多個(gè)輥?zhàn)颖获詈系交瑒?dòng)機(jī)構(gòu)以使輥?zhàn)雍痛郎y(cè)轉(zhuǎn)換器平移。可編程控制器被耦合到所述套定位器以及被耦合到第一和第二攝像機(jī)。掃描器被耦合到可編程控制器，并且該掃描器可工作來掃描支持墊的重量指示并將該指示傳送到所述可編程控制器。該可編程控制器可工作來使套定位器將待測(cè)轉(zhuǎn)換器從第一裝載位置移動(dòng)到第一和第二攝像機(jī)之間的間隙測(cè)量位置，并且使套定位器輥?zhàn)訉⑼馓仔D(zhuǎn)到多個(gè)位置，以及在每個(gè)位置使第一和第二攝像機(jī)能在第一和第二端捕獲相似的多個(gè)間隙圖像。所述控制器還可工作來根據(jù)所有間隙圖像計(jì)算平均間隙寬度，并且使用該平均間隙寬度、所掃描的墊重量和預(yù)定的墊表面面積來計(jì)算支持墊的間隙容積密度。
在本發(fā)明的又另一方面，用于確定已知表面面積的支持墊的間隙容積密度的方法，其中，所述支持墊至少部分圍繞催化轉(zhuǎn)換器中的基板并且填充轉(zhuǎn)換器的外套和基板之間的間隙，該方法包括將支持墊的重量指示放置在外套的外表面上；為讀取重量的指示而將外套進(jìn)行定位；為了光學(xué)地確定間隙的寬度而相對(duì)于至少一個(gè)攝像機(jī)對(duì)外套進(jìn)行定位；以及確定間隙容積密度，其作為間隙寬度、支持墊表面面積、和支持墊重量的函數(shù)。


通過結(jié)合附圖閱讀詳細(xì)的說明，本發(fā)明的目的和特征將是顯而易見的，其中
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的原理而布置的GBD測(cè)試臺(tái)的前透視圖；圖2示出了圖1的測(cè)試臺(tái)的顯示部分的細(xì)節(jié)；圖3是間隙測(cè)量攝像機(jī)之一的、圖1的通過接入孔106的局部透視圖；圖4是圖1的測(cè)試臺(tái)的GBD測(cè)量攝像機(jī)安裝布置的透視圖；以及圖5是闡明本發(fā)明的方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的描述實(shí)質(zhì)上僅僅是示例性的，因此，將認(rèn)為不偏離本發(fā)明的要旨的各種變化是在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。不認(rèn)為此類變化是偏離了本發(fā)明的精神和范圍。
參考圖1，GBD測(cè)試臺(tái)100主要包括臺(tái)基部分102和從臺(tái)基102垂直延伸的臺(tái)光學(xué)測(cè)量部分104。提供了部分104中的接入孔106，以便待測(cè)轉(zhuǎn)換器通過其中移動(dòng)到間隙測(cè)量臺(tái)，該間隙測(cè)量臺(tái)位于稍后要討論的第一和第二攝像積之間。
測(cè)試臺(tái)顯示器108被安裝到部分104上并向測(cè)試臺(tái)操作員提供多種信息，其細(xì)節(jié)將在本說明書的稍后部分進(jìn)行闡述。
在圖1中示出了典型的轉(zhuǎn)換器外套110在臺(tái)基102的左側(cè)安置在臺(tái)基102上。還示出了定位標(biāo)志112在外套110上，其將按以下解釋來使用。
示出了待測(cè)轉(zhuǎn)換器110T被定位成使其相對(duì)端與導(dǎo)向板118a和導(dǎo)向板118b鄰接。轉(zhuǎn)換器110T在其外套夾點(diǎn)116附近載有條形編碼標(biāo)簽114，該條形編碼標(biāo)簽114載有包含在轉(zhuǎn)換器110T內(nèi)的支持墊的重量指示。該重量一般在未示出的裝配臺(tái)處得到確定，其中在將該墊和基板裝配到套110T中之前，對(duì)支持墊進(jìn)行稱重。
如圖1所示，在操作員將待測(cè)轉(zhuǎn)換器110T放置在導(dǎo)向板118a和118b之間的位置后，使轉(zhuǎn)換器旋轉(zhuǎn)，直到諸如接近開關(guān)124之類的定位器銷檢測(cè)器確定轉(zhuǎn)換器套被正確定位在滑道120上，該滑道120裝有滑動(dòng)機(jī)構(gòu)408。
當(dāng)待測(cè)轉(zhuǎn)換器已被正確地這樣定位時(shí)，操作員從掃描器放置口(scanner docketing port)126取出手持條形碼掃描器，并將墊重量指示符掃描到可編程控制器中，該可編程控制器位于例如所述測(cè)試臺(tái)的部分104中。
待測(cè)轉(zhuǎn)換器110T置于四個(gè)腳輪或輥?zhàn)由?，圖1中示出了其中的兩個(gè)122a和122b。滑動(dòng)機(jī)構(gòu)408可工作來將待測(cè)轉(zhuǎn)換器110T從圖1中所示的位置向后沿著滑道120和滑動(dòng)機(jī)構(gòu)408、通過孔106平移到這樣的位置，其中待測(cè)轉(zhuǎn)換器110T的每端的底部間隙面向安裝在部分104內(nèi)的第一和第二攝像機(jī)(例如見圖4)。
現(xiàn)在參看圖2，闡明了操作員顯示器的細(xì)節(jié)。顯示器108包括位于其上的各種顯示面板。顯示202是順序的操作員消息顯示，其順序警告用戶GBD確定過程進(jìn)行到哪一部分了。例如，顯示202可順序顯示消息如INSERT PART IN SLIDEPOSITION PART PER PROXIMITY SWITCHSCAN BARCOEDREMOVE PART顯示204和206分別呈現(xiàn)所捕獲的左和右攝像機(jī)圖像。所以，區(qū)域205和207分別表示在轉(zhuǎn)換器圓柱體的左端和右端處的、轉(zhuǎn)換器的外套和其轉(zhuǎn)換器基板之間的間隙。
顯示208中示出的三個(gè)矩形區(qū)域呈現(xiàn)了三個(gè)間隙寬度，該三個(gè)間隙寬度是根據(jù)通過左側(cè)攝像機(jī)的三個(gè)間隙測(cè)量得到的。類似地，在顯示區(qū)域210中，闡明了從右攝像機(jī)得到的三個(gè)間隙測(cè)量。當(dāng)待測(cè)轉(zhuǎn)換器110T已經(jīng)向后通過圖1的孔106移動(dòng)到圖4的攝像機(jī)302和402之間的位置時(shí)，腳輪122a和b以及腳輪122c和d(未具體示出)例如通過伺服驅(qū)動(dòng)器而旋轉(zhuǎn)，從而轉(zhuǎn)換器外套呈現(xiàn)多個(gè)間隙位置以分別由圖4的左和右攝像機(jī)402和302來檢查。在優(yōu)選實(shí)施利中，在待測(cè)轉(zhuǎn)換器的每端處捕獲三個(gè)不同的間隙圖像，使得六個(gè)測(cè)量結(jié)果顯示在圖2的顯示208和210中。
顯示區(qū)域212包含計(jì)算數(shù)據(jù)，具體地，在顯示區(qū)域213呈現(xiàn)了從條形碼標(biāo)簽掃描的墊重量，在顯示區(qū)域215顯示了根據(jù)六個(gè)攝像機(jī)測(cè)量結(jié)果計(jì)算的平均間隙寬度，以及在顯示區(qū)域217示出了使用平均間隙寬度計(jì)算的GDB。
顯示區(qū)域214是部件跟蹤顯示，其中在部分219示出了已通過GBD測(cè)試的轉(zhuǎn)換器的數(shù)目，而在顯示區(qū)域221累計(jì)了未通過GBD測(cè)試的轉(zhuǎn)換器的數(shù)目。223表示計(jì)數(shù)器復(fù)位開關(guān)。
顯示216是條形讀出器，其示出了相對(duì)于可接受的GDB范圍限制的最新GBD結(jié)果，例如，在230處的最小可接受GBD(例如0.83)和在232處的最大可接受GBD(例如0.97)之間的容限范圍，其中將0.9的“理想”GBD例如定位在條形顯示216的中點(diǎn)234。陰影區(qū)域234表示為待測(cè)轉(zhuǎn)換器計(jì)算的實(shí)際GBD。
最后，218表示用于通過其操作順序手動(dòng)對(duì)測(cè)試臺(tái)進(jìn)行定序的開關(guān)。
參考圖3和圖4，待測(cè)轉(zhuǎn)換器將沿著滑動(dòng)機(jī)構(gòu)408停在停止單元410處，從而其端部將停在固定器304和406處，從而使圓柱體底部的間隙呈現(xiàn)給攝像機(jī)302和402的每一個(gè)。
然后，通過攜帶印記觸針(stamping stylus)444的針印記單元412，對(duì)所計(jì)算的GBD被確定為落入可接受容限范圍內(nèi)的任何待測(cè)轉(zhuǎn)換器給出通過測(cè)試的指示。使用觸針444，測(cè)試臺(tái)將根據(jù)攝像機(jī)測(cè)量結(jié)果得出的實(shí)際計(jì)算的GBD印到待測(cè)轉(zhuǎn)換器110T的外套上。
參考圖5，流程圖500包括當(dāng)根據(jù)本發(fā)明的原理而可用的步驟應(yīng)用到過程或方法時(shí)的步驟。
從圓圈502開始，在步驟504，支持墊在稱量臺(tái)被稱出重量，稱量臺(tái)通常與裝配臺(tái)相關(guān)聯(lián)，以便轉(zhuǎn)換器隨后被測(cè)試。
接下來，在步驟506，所述墊、基板和殼被裝配，使得轉(zhuǎn)換器具有圍繞著墊的外套，其中該墊又圍繞著基板。
在步驟508，根據(jù)在步驟504中稱量的結(jié)果打印條形碼標(biāo)簽，并將該標(biāo)簽施加到待測(cè)轉(zhuǎn)換器的外套。
在步驟510，待測(cè)轉(zhuǎn)換器110T被傳送到圖1的GBD臺(tái)100。
在步驟512，將轉(zhuǎn)換器適當(dāng)?shù)貙?duì)準(zhǔn)在與圖1的滑動(dòng)機(jī)構(gòu)408相關(guān)聯(lián)的腳輪上，如由檢測(cè)定位銷112是否存在的接近開關(guān)所示。
接下來，按照?qǐng)D1的顯示器108的提示，操作員從圖1的掃描器放置口126取出手持條形碼掃描器，并且將條形碼中指示的墊重量掃描到測(cè)試臺(tái)的可編程控制器中。
在步驟516，沿著滑動(dòng)機(jī)構(gòu)408，轉(zhuǎn)換器110T被平移到位于圖1中的接入窗口106后面的攝像臺(tái)。
在步驟518，在轉(zhuǎn)換器的相對(duì)端捕獲三個(gè)間隙圖像，其中通過圖1的輥?zhàn)踊蚰_輪122，將轉(zhuǎn)換器在三個(gè)位置中進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。
在步驟520，由測(cè)試臺(tái)的可編程控制器計(jì)算平均間隙寬度，以及在步驟522，使用該平均間隙寬度計(jì)算間隙容積密度。
在判決塊524，可編程控制器確定所計(jì)算的GBD是否是在可接受的容限范圍內(nèi)。如果不在其內(nèi)，就在步驟530在顯示器上給出否決指示，并遞增否決部件計(jì)數(shù)。然后將被否決的部件從測(cè)試臺(tái)移走。
如果在判決框524中判斷所述GBD是在容限內(nèi)，那么，就在步驟526將所計(jì)算的GBD印記或印在轉(zhuǎn)換器殼上，在步驟528，遞增通過部件計(jì)數(shù)，并將該轉(zhuǎn)換器從測(cè)試臺(tái)移走。
如上面所指出的，本發(fā)明的描述本質(zhì)上僅僅是解釋性的，本發(fā)明的真實(shí)范圍和精神將根據(jù)所附權(quán)利要求的適當(dāng)解釋來確定。
權(quán)利要求
1.一種用于確定催化轉(zhuǎn)換器中間隙容積密度的裝置，該催化轉(zhuǎn)換器具有包含轉(zhuǎn)換器基板的外套，該轉(zhuǎn)換器基板至少部分地由預(yù)選表面面積的支持墊圍繞，該支持墊填充所述外套和所述基板之間的間隙，所述裝置包括至少一個(gè)攝像機(jī)，用于捕獲所述間隙的光學(xué)圖像；套定位單元，用于相對(duì)于所述至少一個(gè)攝像機(jī)將所述外套放置在預(yù)定的方位上；可編程控制器，其被耦合到所述套定位單元并被耦合到所述的至少一個(gè)攝像機(jī)；以及讀取器，其被耦合到所述可編程控制器并可工作來讀取所述支持墊的重量指示，以及將該指示傳送到所述可編程控制器；所述可編程控制器可工作來計(jì)算所述支持墊的間隙容積密度，其作為根據(jù)所述光學(xué)圖像確定的間隙寬度、所述支持墊的預(yù)選表面面積和根據(jù)所傳送的指示得出的所述支持墊的重量的函數(shù)。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述可編程控制器還可工作來確定所計(jì)算的間隙容積密度是否落入容限范圍內(nèi)并產(chǎn)生相應(yīng)的通過/未通過指示。
3.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述記錄器包括條形碼掃描器，并且所述重量指示包括耦合到所述外套的條形編碼的標(biāo)簽。
4.如權(quán)利要求2所述的裝置，其中，所述相應(yīng)的通過/未通過指示包括當(dāng)所計(jì)算的間隙容積密度落入所述容限范圍時(shí)所計(jì)算的間隙容積密度的指示。
5.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述套定位單元在所述可編程控制器的引導(dǎo)下，相對(duì)于所述至少一個(gè)攝像機(jī)將所述外套放置在多個(gè)預(yù)定的方位上，所述至少一個(gè)攝像機(jī)捕獲相應(yīng)的多個(gè)間隙圖像，以及所述可編程控制器根據(jù)所述多個(gè)圖像計(jì)算平均間隙寬度。
6.一種用于確定催化轉(zhuǎn)換器中間隙容積密度的裝置，該催化轉(zhuǎn)換器具有包含轉(zhuǎn)換器基板的圓柱形外套，該轉(zhuǎn)換器基板至少部分被預(yù)選表面面積的支持墊圍繞，所述支持墊填充所述外套和所述基板之間的間隙，所述裝置包括第一和第二攝像機(jī)，用于在所述外套的第一和第二各自相對(duì)端捕獲間隙的圖像；套定位器，包括為鄰接接納待測(cè)轉(zhuǎn)換器定位的多個(gè)輥?zhàn)?，該多個(gè)輥?zhàn)颖获詈系交瑒?dòng)機(jī)構(gòu)以便使所述輥?zhàn)雍退龃郎y(cè)轉(zhuǎn)換器平移；可編程控制器，其被耦合到所述套定位器以及被耦合到所述第一和第二攝像機(jī)；以及掃描器，其被耦合到所述可編程控制器并可工作來掃描所述支持墊的重量指示，并將該指示傳送到所述可編程控制器；所述可編程控制器可工作來使所述套定位器將所述待測(cè)轉(zhuǎn)換器從第一裝載位置移動(dòng)到所述第一和第二攝像機(jī)之間的間隙測(cè)量位置，并且使所述套定位器輥?zhàn)訉⑺鐾馓仔D(zhuǎn)到多個(gè)位置，并且在每個(gè)位置處使所述第一和第二攝像機(jī)在所述套的第一和第二端捕獲相似的多個(gè)間隙圖像；所述控制器還可工作來根據(jù)所有的所述間隙圖像計(jì)算平均間隙寬度，并且使用該平均間隙寬度、所掃描的墊重量和所述預(yù)定的墊表面面積來計(jì)算所述支持墊的間隙容積密度。
7.如權(quán)利要求6所述的裝置，其中，所述可編程控制器使得所述套定位器輥?zhàn)訉⑺鲩g隙相對(duì)于所述第一和第二攝像機(jī)定位在其三個(gè)等角間隔位置。
8.如權(quán)利要求6所述的裝置，其中，所述可編程控制器還可操作來確定所計(jì)算的間隙容積密度是否落入容限范圍內(nèi)，并且當(dāng)所計(jì)算的間隙容積密度是在所述容限范圍內(nèi)時(shí)產(chǎn)生相應(yīng)的指示。
9.如權(quán)利要求8所述的裝置，其中，所述相應(yīng)的指示包括將所計(jì)算的間隙容積密度印到所述外套上。
10.如權(quán)利要求8所述的裝置，其中，所述掃描器包括條形碼掃描器，而所述重量指示包括附著到所述外套的條形編碼標(biāo)簽。
11.如權(quán)利要求8所述的裝置，還包括檢測(cè)器開關(guān)，其用于確定所述待測(cè)轉(zhuǎn)換器是否已經(jīng)被正確放置在所述第一裝載位置中。
12.如權(quán)利要求11所述的裝置，其中，所述檢測(cè)器開關(guān)包括用于檢測(cè)附著到所述外套的定位標(biāo)志的限位開關(guān)。
13.一種用于確定已知表面面積的支持墊的間隙容積密度的方法，該支持墊至少部分圍繞催化轉(zhuǎn)換器中的基板并填充所述轉(zhuǎn)換器的外套和所述基板之間的間隙，所述方法包括將所述支持墊的重量指示放置在所述外套的外表面上；為讀取所述重量指示而定位所述外套；為光學(xué)地確定所述間隙的寬度而相對(duì)于至少一個(gè)攝像機(jī)對(duì)所述外套進(jìn)行定位；以及確定間隙容積密度，其作為間隙寬度、支持墊表面面積和支持墊重量的函數(shù)。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，還包括確定所述間隙容積密度是否落入容限范圍內(nèi)。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，還包括當(dāng)所述間隙容積密度落入所述容限范圍內(nèi)時(shí)，將所述間隙容積密度的指示放置在所述外套上。
16.如權(quán)利要求13所述的方法，還包括相對(duì)于所述至少一個(gè)攝像機(jī)，將所述外套定位在多個(gè)方位上；光學(xué)地確定相似的多個(gè)所述間隙寬度，在所述多個(gè)方位的每一個(gè)方位上確定一個(gè)；根據(jù)所述多個(gè)間隙寬度來確定平均間隙寬度；以及使用所述平均間隙寬度來確定所述間隙容積密度。
全文摘要
使用由攝像系統(tǒng)光學(xué)確定的平均間隙寬度來計(jì)算催化轉(zhuǎn)換器中圍繞催化劑基板的支持墊的間隙容積密度(GBD)。將在裝配臺(tái)確定的墊重量進(jìn)行條形編碼并置于附著到待測(cè)轉(zhuǎn)換器的條形碼標(biāo)簽中?？删幊炭刂破鞲鶕?jù)多個(gè)攝像機(jī)讀數(shù)來計(jì)算平均間隙寬度。然后用墊重量和尺度來計(jì)算GBD，并將該GBD與可接受的范圍進(jìn)行比較，以便確定轉(zhuǎn)換器是否通過/未通過。
文檔編號(hào)G06K9/00GK101076812SQ200580042666
公開日2007年11月21日 申請(qǐng)日期2005年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月15日
發(fā)明者托賓·L·霍恩, 斯科特·J·輝勒 申請(qǐng)人:田納科汽車營(yíng)運(yùn)公司