專利名稱：檢測突起狀附著物的方法和使用該方法制造火花塞的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種檢測在連接金屬材料時附著到其表面的突起物的方法和使用該方法制造火花塞的方法。
背景技術(shù)：
通常，在通過焊接連接金屬材料時，所謂的飛濺物的金屬塊散落在周圍并造成附著到要連接的金屬材料的表面的突起物的現(xiàn)象。由于這種突起狀附著物使金屬材料的正常表面變差并且可能造成產(chǎn)品質(zhì)量的劣化，因此人們一直需要建立一種在連接金屬材料時不產(chǎn)生突起狀附著物的方法或者一種精確地檢測在產(chǎn)品中的突起狀附著物的存在或不存在的方法。
本發(fā)明要解決的問題是提供如下的方法一種在連接金屬材料時檢測附著到它們的表面的突起物的方法和使用該方法制造火花塞的方法，由此能夠高度精確地檢測由連接金屬材料產(chǎn)生的突起狀附著物的發(fā)生，并且還可以提供高質(zhì)量的產(chǎn)品并有效地實現(xiàn)產(chǎn)量的增加。
發(fā)明概述為解決上述的問題，本發(fā)明提供一種檢測附著到與多個金屬材料連接的加工元件的外面的突起物的方法，該方法包括通過拍攝儀器拍攝連接的加工元件以形成攝影圖像的拍攝過程，使在攝影圖像中的連接的加工元件的外部輪廓(下文也稱為“待檢測工件的輪廓”)與包括不允許存在突起狀附著物的非容許范圍的范圍對應并確認存在的待檢測工件的輪廓在或不在非容許范圍中的確認過程，和在確認過程中在確認待檢測工件的輪廓在非容許范圍中時判斷突起狀附著物存在于連接的加工元件的外面的判斷過程。
如上文所述，如果使在攝影圖像中的連接的加工元件的外部輪廓對應于包括不允許存在突起狀附著物的非容許范圍在內(nèi)的范圍，則基于對應的非容許范圍(即連接的加工元件在非容許范圍內(nèi)的外部輪廓上具有非容許形狀)可以判斷外部輪廓是否是正常的，并決定用于確認突起狀附著物的存在的索引。這種非容許范圍可以事先基于準備作為連接的加工元件的基準的基準工件材料的外部輪廓(基準工件的輪廓)而被確定，由此使非容許范圍對應于連接的加工元件的外部。
為確認突起狀附著物的存在，確認過程可以采用比如這樣的方法先確定用于形成包括非容許范圍在內(nèi)的范圍的范圍形成線，移動所確定的范圍形成線到X-軸或Y-軸以對應于待檢測工件的輪廓，以及確認待檢測工件的輪廓是否存在于非容許范圍。具體地，確認過程可以利用這樣的方法基于基準工件的輪廓，先設置檢測線作為在非容許范圍和允許在非容許范圍附近的基準工件的輪廓的存在的容許范圍之間的界線，在攝影圖像中使檢測線和待檢測工件的輪廓之間對應，以及確認待檢測工件的輪廓是否存在于檢測線上。在連接的加工元件的攝影圖像中可以提供在待檢測工件的輪廓和非容許范圍之間的對應以及在待檢測工件的輪廓和檢測線之間的對應，因此可以以良好的精度快速地實現(xiàn)該對應。如果通過用于確認待檢測工件的輪廓在或不在非容許范圍內(nèi)的方法判斷出存在突起狀附著物(在檢測線上)，則僅通過規(guī)定非容許范圍(檢測線)的數(shù)據(jù)，事先準備用于接受判斷的基本數(shù)據(jù)就足夠，并且在讀出或參考該數(shù)據(jù)方面，減小了處理數(shù)據(jù)量并且可以實現(xiàn)快速的處理。
此外，在作為連接的加工元件連接的多個金屬材料中，分別對每個元件確定每個元件的基準點，并基于每個元件的基準點，對每個相應的金屬材料設定檢測線。如果提供每個元件的基準點并基于每個元件的基準點實施確定相應的檢測線的方法，則可以給每個元件正確地設定在檢測線和金屬材料之間的位置關(guān)系。例如，即使在與焊接部件幾乎交叉的方向上的尺寸由于連接條件而改變，因而在金屬材料之間的位置關(guān)系或多或少有些變化(例如，即使在焊接部分的厚度尺寸被焊接的條件減小了很小)，由于參考在焊接部分上交叉連接的每個元件設置檢測線，因此使檢測線對應于相應的元件并高精度地設定。因此可以提高附著到連接的加工元件的外面的突起物的檢測精度。
多個金屬材料包括不同直徑的兩個金屬材料，針對這兩個金屬材料中的至少一個，在待檢測工件的輪廓中改變直徑的位置可以被確定為每個元件的基準點。如果確定在直徑上變化位置作為每個元件的基準點，可是在所獲得的攝影圖像中不實施任何復雜的處理，因為僅檢測特征直徑的變化位置就足夠，因此可以容易地確定每個元件的基準點。通過容易地確定每個元件的基準點，容易設定檢測線，并且可以以高精度地使待檢測工件的輪廓和檢測線快速地對應。在實際中，利用不同直徑的兩個金屬材料的連接加工元件的待檢測工件的輪廓，使更大直徑的金屬材料的方形凸起的頂點作為直徑的改變位置，并且將頂點的末端點用作每個元件的基準點，由此在所獲得的攝影圖像中可以精確地定位每個元件的基準點，因此，可以以良好的精度形成檢測線，而且還可以進一步提高附著到連接的加工元件的外面的突起物的檢測精度。


附圖1所示為解釋在金屬材料的連接中的突起狀附著物的產(chǎn)生的示意性解釋性視圖；附圖2所示為解釋基于基準加工元件的圖像的檢測線的基準點和排序點的解釋性視圖；附圖3所示為解釋基于第一側(cè)檢測線的排序點確定第二側(cè)檢測線的排序點的解釋性視圖；附圖4所示為附圖3的另一實例的視圖；附圖5所示為根據(jù)本發(fā)明檢測突起狀附著物的方法的具體流程的一個實例的流程圖；附圖6所示為解釋在連接的加工元件的攝影圖像中確定檢測線的解釋性視圖；
附圖7所示為說明檢測設備的示意圖；附圖8所示為解釋在各種角度位置照片的示意性解釋性視圖；附圖9所示為解釋確定旋轉(zhuǎn)角度的解釋性視圖；附圖10所示為說明附圖7的檢測設備的電結(jié)構(gòu)的一個實例的方塊圖；附圖11所示為連接的加工元件的另一實例的視圖；附圖12所示為基準點的檢測方法的實例的視圖；附圖13所示為確定第一元件的基準點的方法的解釋性視圖；附圖14所示為說明作為要檢測突起狀附著物的對象的火花塞的一個實例的垂直剖面視圖及其放大視圖；附圖15所示為附圖14的火花塞的焊接過程的一個實例的解釋性視圖；在附圖中，參考標號1是檢查設備，10是連接的加工元件，12是照相機(拍攝儀器)，L1是基準工件的輪廓，L2是待檢測工件的輪廓，102、102′是檢測線，S是突起狀附著物，S10是基準加工元件的拍攝中心線，以及S20是連接的加工元件的拍攝中心線。
具體實施例方式
參考附圖解釋本發(fā)明的實例。
為描述本發(fā)明的概要，檢測突起狀附著物的方法包括拍攝過程和確認過程，在拍攝過程中，連接多個金屬材料以構(gòu)造連接的加工元件，以及通過拍攝儀器對作為檢測其上附著物的對象的連接的加工元件進行拍照，而在確認過程中，在通過拍攝過程拍攝的連接的加工元件的攝影圖像上，確認突起狀附著物是否存在于連接的加工元件的外面。附圖1所示為金屬材料的連接的示意圖，在這個實例中，焊接(例如激光焊接、電阻焊接或電子束焊接)兩個金屬材料10a、10b以形成連接的加工元件10。根據(jù)本發(fā)明的方法檢測突起狀附著物(所謂的飛濺物)S是否出現(xiàn)在連接的加工元件10的表面上。
在本實例中，相應的金屬材料在它的至少一部分上形成為圓柱體，并且被排列成使這些圓柱體共軸的連接的加工元件作為檢測突起狀附著物的對象。在附圖1A的實例中，在連接之前，第一金屬材料10a被成形為圓柱體，以及第二金屬材料10b被形成為使不同的直徑的兩個圓柱體在軸向方向上階式續(xù)接。更小直徑的圓柱體是連接部件10c，更大直徑的圓柱體是密封部件10d。連接部件10c的端面和第一金屬材料10a的端面分別是連接面，并且彼此連接以形成連接的加工元件10，如附圖1B所示。
此外，作為突起狀附著物的檢測處理，存在非容許范圍和容許范圍，這種非容許范圍在后面提到的基準工件100(參見附圖2)(它是先前確定并連接的加工工件10的基準)的外部輪廓L1(下文也稱為“基準工件的輪廓L1”)的周邊上確定，并且不允許基準工件的輪廓L1的存在(換句話說，不允許存在作為飛濺物的突起狀附著物)，而容許范圍允許基準工件的輪廓L1的存在，另外在如附圖6中可見的攝影圖像中連接的加工元件10的外部輪廓L2(下文中也稱為待檢測工件的輪廓L2)的周邊中，基于待檢測工件的輪廓L2確定的基準點，使非容許范圍和容許范圍對應。確認待檢測工件的輪廓L2在或不在非容許范圍中。如附圖6詳細地示出，基于待檢測工件的輪廓L2所確定的基準點確定作為在非容許范圍和容許范圍之間的界線的檢測線102′，以用于確認待檢測工件的輪廓L2是否存在于檢測線102′上。在下文的描述中，具體對這種確定方法和基于這種方法的突起狀附著物的檢測方法進行解釋。
為設定非容許范圍和容許范圍，如附圖2所示，首先，根據(jù)基準工件的輪廓L1的外形，事先登記作為在非容許范圍和容許范圍之間的界線的檢測線102。為產(chǎn)生對應于待檢測工件的輪廓L2的檢測線102′以便反映在檢測線102和基準工件輪廓L1之間的位置關(guān)系，在對如附圖6的連接的加工元件拍攝的攝影圖像中使基于基準加工元件100的檢測線102和待檢測工件的輪廓L2對應(在攝影圖像中使其對應的檢測線102是檢測線102′)，并在使其對應的攝影圖像中確認待檢測工件的輪廓L2是否存在于檢測線102′上。
基于基準加工元件100的檢測線102如下地設定。首先，如附圖2所示，通過拍攝儀器(實際中，以與后面所述拍攝連接的加工元件相同的方式拍攝)，先拍攝基準加工元件100作為具有正常形狀(不存在突起狀附著物)的加工元件，它作為連接的加工元件10的基準。在所拍攝的基準加工元件100中對每個相應的元件設定基準點(每個元件基準點)。參考附圖2的實例，第一元件的基準點F1作為每個元件基準點固定在第一基準元件100a中，并且對應于第一元件的基準點F1分別確定檢測線排序點A、B以及A′、B′。
第二元件的基準點G1、G1′作為每個元件基準點固定在第二基準元件100b中，并且對應于第二元件的基準點G1設定檢測線排序點C、D、E，以及對應于第二元件的基準點G1′設定檢測線排序點C′、D′、E′。如附圖6所示，通過在連接的加工元件10的攝影圖像中反映基準點F1、G1、G1′的位置，使由此設定的檢測線排序點對應于設定的基準點F2、G2、G2′，并且這些設定的檢測線排序點是沿連接的加工元件10的外部輪廓L2設定檢測線102′(參見附圖6)的基準位置。
如下所述地在基準加工元件100中確定基準點。首先，基于所拍攝的基準加工元件100的圖像，確定在攝影圖像中的基準加工元件100的臨時中心軸線S1(下文中也簡單地稱為“中心軸線S1”，對應于后面提到的臨時圖像中心軸線S1)。具體地，如附圖2所示，在基準加工元件100的第二金屬材料100b的規(guī)定的間隔(在附圖2中，間隔W)的多個位置上，確定測量線(測量線P0-P0...Pn-Pn)，將測量線的方向看作寬度方向，對第二金屬材料100b的寬度進行測量。實際中，在攝影圖像中的規(guī)定的坐標的方向上的測量線以固定的間隔平行地繪制。此外，在測量線和基準工件的輪廓L1之間的交點(交點P0-P0...交點Pn-Pn)固定，將交點看作寬度，確定寬度的中心作為中心點。此外，如附圖13所示，基于待確定的多個中心點(例如基于最小二乘法的直線公式)的回歸公式需要用于基于所述多個中心點規(guī)定臨時中心軸線S1的直線公式。使所確定的直線公式形成臨時中心軸線S1，同時，在臨時中心軸線S1上與基準工件的輪廓L1的交點是第一元件的臨時基準點F1′。實際中，在第一金屬材料100a的側(cè)面上與基準工件的輪廓L1的交點是第一元件的臨時基準點F1′。
順便指出，第一元件的上述臨時基準點F1′可原樣地用作規(guī)則的基準點，并且臨時圖像中心軸線S1可用作規(guī)則的圖像中心軸線，但如果如下地確定規(guī)則的基準點和規(guī)則的圖像中心軸線，則可以進一步提高確定精度。如附圖13所示，在固定間隔Z的多個位置上，通過平移從如上文所述地確定的元件F1′的臨時第一基準點中先前確定的尺寸直至附圖13的底側(cè)(朝第二元件)，第一金屬材料100a的多個測量線在規(guī)定的坐標方向上平行地確定。在測量線和基準工件的輪廓L1之間的交點(交點R0，R0...交點Rn，Rn)被設定，并且將在作為交點的中心點之間的間隔看作寬度，確定寬度的中心。此外，通過基于這些多個中心點確定的回歸公式(例如基于最小二乘法的直線公式)確定基于要確定的多個中心點規(guī)定臨時中心線S10(對應于后面提到的圖像中心軸線S10)的直線公式。如附圖13所示地決定在攝影圖像中的第一金屬材料100a的中心軸線S10，并且在中心軸線S10和基準工件的輪廓L1之間的交叉點最后被設定作為第一元件的基準點F1。因此，如果提供第一金屬材料100a的中心軸線S10并設定第一元件的基準點F1，則即使由于焊接造成第一金屬材料100a相對于中心軸線S1多少有些偏移，則仍然以良好的精度將每個元件的基準點設定到第一金屬材料100a，因此設定檢測線和檢測飛濺物的精度可以被提高。順便指出，雖然附圖13省去了對檢測線的解釋，但是它通過與在附圖2中相同的技術(shù)基于基準點F1、G1、G1′設定。附圖2所示為與臨時中心軸線S1一致的中心軸線S10的實例。
在第二金屬材料100b的側(cè)面上，在基準加工元件的輪廓L1中的寬度的變化位置被設定作為每個元件的基準點G1、G1′。在附圖2的實例中，不連續(xù)的基準工件的輪廓L1的點是寬度的變化位置，并且凸起100k、100k以不連續(xù)的點形成，這些不連續(xù)的點是頂點。凸起100k、100k的頂點是每個元件的基準點(元件G1、G1′的第二基準點)。在附圖2的實例中，凸起被形成為矩形，但并不限于這種形狀，例如，如附圖11所示，這種連接的加工元件10可以針對以具有鈍角的基準工件的輪廓的凸起10e形成的元件(元件10)。同樣地，凸起可以為基本方形。例如，每個元件的基準點可以被連續(xù)地設定到具有曲線凸伸的基準工件的輪廓L1的凸起10e。
如附圖12所示，在凸起上的每個元件的基準點的確定方法可以確定交叉點作為每個元件的基準點(第二元件的基準點G1)，這個基準點(交叉點)保留在待檢測工件的輪廓L2的凸起10e的直線部件N1、N2的兩側(cè)之間(即使在基準工件的輪廓L1中也是相同的)，或者在直線部件N1、N2的延伸部上。具體地，首先，如附圖12A所示，制備方形模板T，這個模板是凸起10e的基準。此外，如附圖12B所示，在待檢測工件的輪廓L2中尋找與模板T的形狀最匹配的位置。在附圖12B中，與位置2匹配，并且在匹配的位置上的模板T的頂點被設定作為凸起的頂點(即，每個元件的基準點(第二元件的參考點G1))。如附圖12c所示，即使在待檢測工件的輪廓L2中彎曲凸起10e，或者如附圖12D所示，即使凸起沒有處于良好的表面狀態(tài)下(例如，即使比如毛刺接近凸起10e)，仍然可以設定每個加工元件的基準點(第二元件的基準點G1)。
此外，如附圖2，在基準加工元件100在平行于它自己的中心軸線地凸伸到虛平面圖的情況下(省去了附圖在此所指的“它自己的中心軸線”是指基準加工元件100本身的中心軸線，區(qū)別于在投影圖像上的中心軸線)，基準加工元件100使用線性對稱的中心軸線作為在投影圖像上的中心軸線S10的對稱軸(下文也稱為“圖像中心軸線S10”)。如附圖6，合理的是，連接的加工元件10也具有對稱的形狀。在如附圖2所示的基準加工元件100上，在使相對于基準工件的輪廓L1中的圖像中心軸線S10的一側(cè)作為第一側(cè)并且另一側(cè)作為第二側(cè)的情況下，相互對稱的基準點分別設定在第一側(cè)和第二側(cè)上(在附圖2中，右側(cè)是第一側(cè)，相對側(cè)是第二側(cè))?；谠诘谝粋?cè)上的基準點(第一側(cè)基準點)，確定用來規(guī)定第一側(cè)的檢測線位置的排序點(在下文中也稱為“第一側(cè)檢測線的排序點”)，并且類似地，基于在第二側(cè)中的基準點(第二側(cè)的基準點)進行確定。
實際中，在第二側(cè)基準點和第二側(cè)檢測線的排序點之間的位置關(guān)系相對于在第一側(cè)基準點和第一側(cè)檢測線的排序點之間的位置關(guān)系繞圖像中心軸線S10對稱，這樣，基于第一側(cè)基準點、第二側(cè)基準點和第一側(cè)檢測線的排序點的位置信息可以自動地確定第二側(cè)檢測線的排序點?！白詣拥卮_定”在此是指不用手動輸入而是基于相應的點的信息自動地產(chǎn)生第二側(cè)檢測線的排序點的處理。附圖3和4實際上都是關(guān)于自動確定技術(shù)的實例。
附圖3所示為基于檢測線的確定的排序點A和對稱的軸線S10(即上文所述的圖像中心軸線S10)確定檢測線的排序點A′的實例，而附圖4所示為基于檢測線的排序點D和對稱軸線S10確定檢測線的排序點D′的實例。附圖3確定與檢測線的排序點A的對稱軸(圖像中心軸線S10)相關(guān)的對稱位置上的檢測線的排序點A′。即，在設定基準點的情況下，與在對稱線上的基準點F1一樣，它起第一側(cè)基準點和第二側(cè)基準點兩者的基準點的作用。在附圖4中，關(guān)于檢測線的排序點D和第二元件的基準點G1(第一側(cè)基準點)的對稱軸(圖像中心軸線S10)，確定對稱位置G1″，并且基于對稱位置G1″和第二元件的基準點G1′(第二側(cè)基準點)的位置關(guān)系，校正檢測線的排序點D的對稱位置D″以確定檢測線的排序點D′。根據(jù)這種做法，即使關(guān)于第二元件的基準點G1(第一側(cè)基準點)和第二元件的基準點G1′(第二側(cè)基準點)的對稱軸S10在對稱關(guān)系中產(chǎn)生了誤差，那么基于第二元件的基準點G1′的位置仍然可以精確地自動地確定檢測線的排序點D′。如果利用上述的方法，基于檢測線的排序點A至E可以自動地確定檢測線的排序點A′至E′，因此可以大大地減小為確定檢測線的排序點所做的努力。
在上述的解釋中，對稱軸是圖像中心軸線S10，但在第一金屬材料100a和第二金屬材料100b中，可以分別地確定單個對稱軸以確定如上所述的基準點。即，在第一基準元件100a中，圖像中心軸線S10被確定作為對稱軸，以及在第二基準元件100b中，臨時圖像中心軸線S10被確定作為對稱軸。
存儲器事先存儲規(guī)定相應的檢測線的排序點A至E和A′至E′相對于基準工件的輪廓L1的位置的數(shù)據(jù)(相對位置數(shù)據(jù))。這些相對位置數(shù)據(jù)可以具體地存儲確定在基準加工元件100的每個元件的基準點和相應的檢測線的排序點之間的坐標關(guān)系的相對坐標數(shù)據(jù)。例如，在圖像平面是X-Y平面的情況下，對應于元件F1的第一基準點的檢測線的排序點A的相對坐標數(shù)據(jù)可以分別存儲在第一元件的基準點的原點上檢測線的排序點A的X坐標值和Y坐標值。通過這種方式，如果對應于在待檢測加工元件10中的第一元件的基準點F1確定基準點F2，則通過相對坐標數(shù)據(jù)可以確定檢測線的排序點A作為基準點F2的原點。相同的做法可應用到對應于第二元件的基準點G1確定檢測線的排序點C、D、E的相對位置數(shù)據(jù)的情況中，并且還應用到對應于第二元件的基準點G1′確定檢測線的排序點C′、D′、E′的相對位置數(shù)據(jù)的情況中。
在基準點(第一元件的基準點F1和第二元件的基準點G1、G1′)上規(guī)定的相應的檢測線的排序點A至E和A′至E′的數(shù)據(jù)被作為檢測線的排序數(shù)據(jù)125a存儲在附圖10的存儲器125中，以使在確認過程中能夠讀出這些數(shù)據(jù)。通過使用在存儲器125中的檢測線的排序數(shù)據(jù)125a，例如如果在待檢測工件的輪廓L2中確定對應于在基準工件的輪廓L1中的基準點F1的基準點F2，則對應于基準點F2可以確定排序點A、A′和B、B′，類似地，如果核實了對應于基準點G1、G1′的基準點G2、G2′，則在所實現(xiàn)的圖像上對應地固定檢測線的排序點C、C′、D、D′、E、E′。
接著，解釋突起狀附著物的檢測方法的具體流程。
首先，參考附圖10描述設備的結(jié)構(gòu)。附圖10所示為用于本發(fā)明的檢測方法的檢查設備1(參見附圖1)的電結(jié)構(gòu)的實例的相關(guān)的方塊圖。檢查設備1包括用作支撐在框架(未示)上的拍攝儀器的拍攝照相機12和連接到其中的分析部件110。分析部件110由I/O端口111和CPU 112、連接到其中的ROM 113和RAM 114構(gòu)成。CPU 112用作基于在ROM 113中存儲的圖像分析程序113a執(zhí)行后面所提到的流程的處理(附圖5)的儀器。拍攝照相機12包括具有圖像檢測部件(例如二維CCD傳感器115)和傳感器控制器116的CCD照相機，如附圖7所示，以便確定相對于連接的加工元件10的中心軸線S2′的橫向作為拍攝方向。
附圖5所示為檢測處理的一個實例的流程圖，這個檢測處理基于在附圖10中所示的圖像分析程序113a主要通過CPU 112執(zhí)行。首先，在開始檢測處理時，通過如附圖7所示的檢查設備1的工件保持部件22中的卡盤部件20固定(S100)連接的加工元件10。工件保持部件22繞連接的加工元件10的中心軸線S2′的旋轉(zhuǎn)軸線可旋轉(zhuǎn)。作為拍攝儀器的拍攝照相機12被設置成確定旋轉(zhuǎn)軸線的橫向作為拍攝方向。在與插入連接的加工元件10的拍攝照相機12相對的狀態(tài)下設置作為照明儀器的照明設備14，并通過光源14a從連接的加工元件10的后側(cè)朝拍攝照相機12輻射光。
隨后，通過拍攝照相機12拍攝連接的加工元件10，獲得拍攝的圖像(S110)，在攝影圖像中在連接的加工元件10的外部輪廓L2(待檢測工件的輪廓L2)上在對應于通過基準加工元件100確定的基準點F1、G1、G1′的位置上，確定G2、G2、G2′作為基準點(S120)。至于在第一金屬材料10a中的每個元件的基準點F2的確定，在攝影圖像中實施與在第一金屬材料10a中確定每個元件的基準點F2相同的技術(shù)，以確定臨時圖像中心軸線S2以及用于確定圖像中心軸線S20和待檢測工件的輪廓L2的交叉點所需的圖像中心軸線S20，由此實現(xiàn)在第一金屬材料10a中確定每個元件的基準點F2(這種技術(shù)可以如附圖13那樣實施，附圖6所示為臨時圖像中心軸線S2與圖像中心軸線S20一致的實例)。此外，至于在第二金屬材料10b中的每個元件的基準點G2、G2′，比如附圖12的技術(shù)可以類似地應用到在第二基準元件10b中的第二基準加工元件G1、G1′的設定技術(shù)中。
在攝影圖像中，如附圖6那樣并基于這些基準點、檢測線的排序點確定基準點(S130)。通過使用作為檢測線的排序點的數(shù)據(jù)125a存儲的相對坐標數(shù)據(jù)定位相應的檢測線的排序點?；跈z測線的定位的排序點A至E和A′至E′，將檢測線102′設定在點E和E′之間(S140)。確認待檢測工件的輪廓L2是否存在于設定的檢測線102′上，以及在不存在的情況下，判斷突起狀附著物不存在于作為待檢測對象的連接的加工元件10的外面。相反，在檢測線102′上存在的情況下，判斷突起狀附著物存在于作為待檢測對象的連接的加工元件10的外面(S150)。在完成圖像處理(S150)時，處理進行到S160，并判斷待檢查的角度范圍是否都完成，以及在沒有完成的情況下，處理進行到S170，并以規(guī)定的角度旋轉(zhuǎn)連接的加工元件10，獲得新的攝影圖像，重復從S110至S150的處理。
附圖8所示為連接的加工元件10的多個旋轉(zhuǎn)錯位狀態(tài)和對應于旋轉(zhuǎn)錯位狀態(tài)的攝影圖像。在附圖8中，要拍攝的所有的角度范圍是180°，在中心軸線S2′周圍每45°地旋轉(zhuǎn)連接的加工元件10(附圖7)，并且在每個角度位置上，提供攝影圖像。附圖8A至8E所示為在相應的角度位置上提供的圖像的實例，對這些圖像執(zhí)行與附圖6相同的技術(shù)的圖像處理以檢測突起狀附著物。響應于對象的連接加工元件的直徑尺寸、突起狀附著物的可容許高度(后面提及的可容許高度H1)或者檢測精度，可任意確定旋轉(zhuǎn)角度間隔，以及如果角度間隔太大，則突起狀附著物S的遺漏檢測的可能性增加，但可以快速地實施這種處理。如果使間隔變小，則增加測量頻率，但以較高的精度進行檢測，并且更少遺漏地檢測。
在上述的檢測處理之前，事先確定從存在基準工件的輪廓L1起允許存在突起狀附著物S的高度(容許高度H1)。在L是基準工件的輪廓L1和檢測線102之間的距離的情況下，在容許高度H1和距離L之間的關(guān)系可以被確定為滿足0.3≤L/H1≤0.9。如果L/H1小于0.3，則可能極度地檢測異常狀態(tài)。如果大于0.9，則測量頻率必須較大以使處理被延遲。
在H1是如上文所述的容許高度并且R是在連接的加工元件中待檢測的直徑的情況下，要確定的旋轉(zhuǎn)角度θ可以被調(diào)節(jié)到滿足如下的公式。
(公式1)θ≤2cos-1R-H1/R在此，0＜θ＜180°。
如果增加旋轉(zhuǎn)角度θ從而不滿足上述的公式，則突起狀附著物不可能出現(xiàn)在攝影圖像中。在附圖9中，θ2是可能使突起狀附著物S不出現(xiàn)在攝影圖像中的角度范圍的界線。此外，理想的是調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)角度θ以滿足下面的公式。
(公式2)d≤0.1在此，d＝R(1-cosθ)/H1＝H2/H10＜θ＜180°。
在公式2中，θ被確定為使差值H2在攝影圖像中待檢測突起狀附著物S的高度和實際的突起狀附著物S的高度之間的10％內(nèi)。如果在附圖9中的H2/H1＝0.1，則旋轉(zhuǎn)角度θ是θ≤θ1。如果如下地調(diào)節(jié)，則可以以較高的精度執(zhí)行測量，同時可以減小測量頻率。
上述的檢測突起狀附著物的方法可以應用到在火花塞中檢測突起狀附著物的方法中，并且作為一個過程應用到制造火花塞的方法中。具體地，在火花塞的中心電極中焊接(例如激光焊接)貴金屬芯片和基底金屬的過程中，使用上述的檢測突起狀附著物的方法，可以提供檢測在中心電極表面上存在或不存在突起狀附著物的突起狀附著物檢測過程。在下文的解釋中，參考實例解釋火花塞及其焊接過程。
在附圖14中所示的火花塞200包括圓柱形金屬主體31、絕緣體32、中心電極34和地電極35，所述絕緣體32安裝在金屬主體31的里面以使絕緣體32的前端部分伸出，在伸出貴金屬的點火部分33(下文也簡稱為“點火部分”)的條件下，所述中心電極34被裝備在絕緣體32的里面，以及所述地電極35在一端上被焊接到金屬主體31上并在另一端向一側(cè)彎曲以便對著中心電極34的前端部分。地電極35形成有對著點火部分33的貴金屬的點火部分36(下文也簡稱為“點火部分”)，在點火部分33和相對的點火部分36之間的空間是火花放電間隙g。
包括中心電極34的電極和地電極35的芯片覆蓋面部分的基底材料由主要成分是Ni或Fe的抗熱合金構(gòu)成。
在另一方面，點火部分33和相對的點火部分36由主要成分是Ir、Pt和Rh中的任何一種的貴金屬構(gòu)成。應用這種貴金屬，即使在準備提高中心電極的溫度的情況下，在點火部分的耗電電阻較好。具有耐熱合金的基材的中心電極34和地電極35的可焊接性也較好。在使用具有比如Pt的基底的貴金屬時，有利地，除了Pt單體之外可用材料是Pt-Ni合金(例如，Pt-1至30質(zhì)量％Ni合金)、Pt-Ir合金(例如Pt-1至20質(zhì)量％Ir合金)或Pt-Ir-Ni合金。主要成分是Ir的材料，可以使用Ir-Ru合金(例如，Ir-1至30質(zhì)量％Ru合金)、Ir-Pt合金(例如Ir-1至10質(zhì)量％Pt合金)、Ir-Rh合金(例如，Ir-5至25質(zhì)量％Rh合金)或Ir-Rh-Ni合金(例如，Ir-1至40質(zhì)量％Rh-0.5至8質(zhì)量％Ni合金)。
如附圖15A所示，由于截頭圓錐錐形34t的緣故，中心電極34在前端側(cè)的直徑上減小了，并且被安裝在帶有盤形貴金屬的芯片33′的前端面34s上，該芯片33′由構(gòu)成點火部分33的合金組分構(gòu)成。此外，如附圖15B所示，激光束LB輻射在它的連接的外周邊上，因此激光焊接的部分202形成在整個周邊上(下文也簡稱為“焊接的部分”)，通過固定貴金屬芯片33′形成點火部分33(由此形成了上述連接的加工元件10)。通過將貴金屬芯片設置在對應于點火部分33的位置上的地電極35上并在它的外周邊上形成焊接部分，形成相對的點火部分36。在中心電極34的一側(cè)上的點火部分33由基于Ir的金屬構(gòu)成并且在地電極35的一側(cè)上的點火部分36由基于Pt的金屬構(gòu)成的情況下，通過電阻焊接連接可以形成后者。如上文所述地使用的貴金屬芯片例如具有0.4至1.2毫米的直徑D和0.5至1.5毫米的厚度H。
在焊接過程之后，執(zhí)行使用上述的突起狀附著物的檢測方法的檢測過程，并在焊接連接之后在突起狀附著物出現(xiàn)在中心電極的表面上并實施清除該物質(zhì)的處理作為檢測結(jié)果的后處理過程的情況下，其結(jié)果對生產(chǎn)高質(zhì)量的火花塞具有貢獻。這時，電極的基底材料是如附圖6中所示的第二金屬材料10a，而貴金屬芯片(貴金屬的點火部分)同樣是在附圖6中的第一金屬材料10a。后處理過程并不限于清除過程，而可以是各種后處理過程，比如對被證實出現(xiàn)了突起狀附著物的元件實施進一步檢查的再檢查過程、實施滿足所需的產(chǎn)品的技術(shù)規(guī)范的再處理的其它再處理過程或者本領(lǐng)域中的相關(guān)人員所采用的后處理。
此外，后處理可以使用產(chǎn)品數(shù)據(jù)-基于檢查的結(jié)果形成產(chǎn)品數(shù)據(jù)的形成過程。例如，如果基于突起狀附著物的檢查結(jié)果獲得了產(chǎn)品不好的信息，則產(chǎn)品數(shù)據(jù)形成過程可以采用在數(shù)據(jù)庫中存儲與產(chǎn)品的基礎信息(產(chǎn)品序號的數(shù)據(jù)、檢查數(shù)據(jù)、批號)相關(guān)的不好產(chǎn)品的信息(關(guān)于不好產(chǎn)品的存在或不存在或關(guān)于不好的類型的信息)的方法。因此，以較高的精度區(qū)別正常的產(chǎn)品和較差的產(chǎn)品，可以實現(xiàn)統(tǒng)計管理。
工業(yè)實用性在當前的實例中，使用在附圖6中所示的方法將基準點設定到連接的加工元件，但在拍攝過程中所實現(xiàn)的攝影圖像的連接的加工元件中，在設定基準點時，不能設定基準點(例如，應用附圖6的方法，不能設定基準點)，以及甚至在經(jīng)過了固定時間之后如果仍然不能設定基準點，則可以認為好像突起狀附著物(比如飛濺物)附著到基準點的位置上。即，基于設定基準點所需的時間，可以使用判斷連接的加工元件是發(fā)生在包括基準點在內(nèi)的位置上還是在基準點的附近的過程。通過使用這種過程，例如，如果基準點沒有被設定在附圖5的S120中，由于可以判斷在這時突起狀附著物存在，因此盡管沒有設定檢測線但是仍然可以立即檢測到突起狀附著物。
通過實際的實例已經(jīng)解釋了本發(fā)明，但是本發(fā)明并不限于這些，因此，只要不偏離本發(fā)明的范圍，并不限于對本發(fā)明的描述，本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員容易超越上述范圍進行替換，并且基于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員普遍擁有的知識可以適當?shù)剡M行改進。
權(quán)利要求
1.一種檢測突起狀附著物的方法，該突起狀附著物附著在多個金屬材料的連接的加工元件的外部，包括拍攝過程，通過拍攝儀器拍攝連接的加工元件以形成攝影圖像；確認過程，使在攝影圖像中的連接的加工元件的外部輪廓(下文也稱為“待檢測工件的輪廓”)與包括不允許存在突起狀附著物的非容許范圍在內(nèi)的范圍對應，并確認存在的待檢測工件的輪廓在或不在所述非容許范圍中；和判斷過程，在所述確認過程中在確認待檢測工件的輪廓在所述非容許范圍中時判斷突起狀附著物存在于連接的加工元件的外部。
2.如權(quán)利要求1所述的檢測突起狀附著物的方法，包括在所述確認過程中，在所述攝影圖像中使待檢測工件的輪廓和包括非容許范圍在內(nèi)的范圍之間相對應，以及在對應的攝影圖像中確認存在的待檢測工件的輪廓在或不在所述非容許范圍中。
3.如權(quán)利要求1所述的檢測突起狀附著物的方法，包括基于準備作為連接的加工元件的基準的基準工件材料的外部輪廓(下文中也稱為基準工件的輪廓)，事先確定非容許范圍。
4.如權(quán)利要求3所述的檢測突起狀附著物的方法，包括在所述確認過程中，基于基準工件的輪廓預先設定一檢測線作為在所述非容許范圍和容許范圍之間的界線，該容許范圍允許與所述非容許范圍相鄰的基準工件的輪廓的存在，在攝影圖像中使檢測線和待檢測工件的輪廓之間相對應，以及確認待檢測工件的輪廓是否存在于檢測線上。
5.如權(quán)利要求4所述的檢測突起狀附著物的方法，包括在所述確認過程中，在攝影圖像中使待檢測工件的輪廓和所述檢測線之間對應，以及在攝影圖像中確認待檢測工件的輪廓是否存在于所述檢測線上。
6.如權(quán)利要求4或5所述的檢測突起狀附著物的方法，包括將準備作為與待檢測工件的輪廓相對應的檢測線的定位基準的基準點設定在待檢測工件的輪廓上的規(guī)定位置上，以及基于該基準點將檢測線定位到待檢測工件的輪廓。
7.如權(quán)利要求4或5所述的檢測突起狀附著物的方法，包括確定在作為連接的加工元件的元件而連接的多個金屬材料中每個元件的基準點，以及基于每個元件的基準點定位每一金屬材料的檢測線。
8.如權(quán)利要求7所述的檢測突起狀附著物的方法，包括所述多個金屬材料包括不同直徑的兩個元件，以及針對這兩個金屬材料中的至少一個，將在待檢測工件的輪廓中改變直徑的位置確定為每個元件的基準點。
9.如權(quán)利要求4至8中任一權(quán)利要求所述的檢測突起狀附著物的方法，其中連接的加工元件被形成為軸向的，以及在與連接的加工元件的中心軸線平行地朝虛平面凸伸時，在正交圖像中待檢測工件的輪廓相對于在正交圖像上連接的加工元件的中心軸線(下文也稱為“圖像中心軸線”)線性對稱。
10.如權(quán)利要求9所述的檢測突起狀附著物的方法，其中在與線性對稱的待檢測工件的輪廓的圖像中心軸線相關(guān)的一側(cè)是第一側(cè)并且另一側(cè)是第二側(cè)的情況下，互相對稱的基準點分別設定在第一側(cè)和第二側(cè)上，并且基于第一側(cè)的基準點(下文中也稱為“第一側(cè)基準點”)確定排序點(下文中也稱為“第一側(cè)檢測線的排序點”)以用于對第一側(cè)的位置排序，以及基于第一側(cè)基準點、第二側(cè)基準點和第一側(cè)檢測線的排序點，在第一側(cè)基準點和第一側(cè)檢測線的排序點之間的位置關(guān)系、以及在第二基準點和基于第二側(cè)基準點規(guī)定第二側(cè)中檢測線的排序點(下文中也稱為“第二側(cè)檢測線的排序點”)之間的位置關(guān)系被自動地設定為相對于中心軸線對稱。
11.如權(quán)利要求9或10所述的檢測突起狀附著物的方法，其中所述拍攝過程使所述連接的加工元件繞中心軸線的旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)每個固定的角度，在相應的角度形成所述連接的加工元件的攝影圖像，并且在分別形成的攝影圖像中執(zhí)行所述確認過程。
12.如權(quán)利要求1至11中任一權(quán)利要求所述的檢測突起狀附著物的方法，其中，在基準工件的輪廓中，事先確定允許存在突起狀附著物的高度H1(下文中也稱為“容許高度H1”)，并且在L是在基準工件的輪廓和檢測線之間的距離的情況下，容許高度H1和距離L之間的關(guān)系被確定為滿足0.3≤L/H1≤0.9。
13.如權(quán)利要求1至12中任一權(quán)利要求所述的檢測突起狀附著物的方法，其中通過激光焊接或電阻焊接連接多個金屬材料形成連接的加工元件。
14.一種制造火花塞的方法，包括通過使用如權(quán)利要求1至13中任一權(quán)利要求所述的檢測突起狀附著物的方法檢測突起狀附著物的過程，以及基于通過突起狀附著物的檢測過程獲得的檢測結(jié)果實施后處理的后處理過程。
全文摘要
一種在連接金屬材料時檢測附著到其表面上的突起物的方法和使用該方法制造火花塞的方法，能精確檢測由連接金屬材料產(chǎn)生的突起狀附著物，且可提供高質(zhì)量產(chǎn)品并有效地增加產(chǎn)量。本發(fā)明基于成為連接加工元件基準的基準加工元件的輪廓形狀在連接加工元件的外部輪廓周圍設定容許范圍和非容許范圍，以判斷待檢測工件的輪廓在或不在非容許范圍中。作為在容許和非容許范圍之間的界線的檢測線事先作為沿基準輪廓的形狀登記，基于在檢測線和基準輪廓之間的位置關(guān)系，形成對應于待檢測工件的輪廓的檢測線。在相同的圖像中使待檢測工件的輪廓和檢測線對應，在這個圖像上，判斷待檢測工件的輪廓是否存在于檢測線上。
文檔編號G06T7/60GK1650491SQ0282943
公開日2005年8月3日 申請日期2002年8月7日 優(yōu)先權(quán)日2001年3月29日
發(fā)明者伊藤真人, 光松伸一郎 申請人:日本特殊陶業(yè)株式會社