使用高精度三坐標激光掃描功能的減速機針齒殼毛刺檢測系統

（博炯（上海）精密機械科技有限公司，上海 200093）

0.引言

近年來，隨著機器人技術含量的不斷提高，高速度、高精度、高負載自重比的機器人也越來越受到工業領域的關注。減速機在機器人的運轉中相當于機器人的關節部位，負責調節機器人的運動速度及工作力矩、負載等功能，所以，減速機的質量好壞直接影響到機器人的正常使用壽命。現階段，減速機的故障除了與潤滑油質量、齒輪、滾針、針齒殼和主軸的硬度、粗糙度和尺寸精度相關外，還與針齒殼的加工毛刺有關。因為殘留的毛刺，在減速機運轉時會造成滾針和針齒殼之間產生摩擦和更多的毛刺，也逐漸使潤滑油變黑變硬，造成減速機運行不暢。現在的毛刺去除技術雖然先進，仍然無法去除部分殘留在減速機針齒殼齒口和齒內側面的毛刺。目前大多數工廠采用目視、人手觸摸、杠桿數顯千分表等的毛刺檢測方式，但是因為檢測方式都不精確全面，所以還是經常發生漏判現象。本文將詳細講述使用高精度三坐標激光掃描功能的減速機針齒殼毛刺檢測系統，全面、快速、準確地檢測機針齒殼毛刺的測量流程。

1.本系統組成機構

（1）LK三坐標ALTERAS7.5.5。（2）尼康NIKON LC15Dx非接觸式激光掃描測頭。（3）二微碼掃描槍。（4）雷尼紹ACR3 激光自動更換架。（5）訂制數據分析報告程序。（6）專用點云分析CAD對比模塊程序。（7）DLL工作站專用電腦。（8）針齒殼定位夾具1套。三坐標激光掃描功能的減速機針齒殼毛刺檢測系統如圖1所示。

2.測量流程

（1）掃碼槍掃描針齒殼的圖號二維碼。（2）輸入本次定測量的數量，調出對應的測量程序。（3）把針齒殼放入三坐標專用夾具固定位置，開始測量。（4）手操作接觸測針給針齒殼動定位。（5）點擊對應的測量程序開始自動測量，接觸式測針自動定位設置完畢后，通過自動測頭交換架把測頭切換成激光掃描測頭。（6）激光掃描測頭把針齒殼內端面一圈分4段進行掃描，直至測量結束。（7）掃描測量后，形成的點云數據自動和原設計的3D數模進行對比，形成彩虹狀對比圖。（8）測量結果可選擇會自動生成圓餅狀數據圖，進行毛刺公差自動判定，OK通過，NG報警提示。（9）第三方測量軟件生成測量判定報告。

3.本測量系統的特點

（1）使用三坐標加高精度激光掃描測頭，解決了針齒殼齒口和齒內側面毛刺的漏判問題。尼康 LC15Dx激光掃描測頭，視野寬度18mm、深度15mm、測量精度1.9um，掃描速度70,000點/s，所以，測量公差基準為20um的毛刺的檢測，按照測量設備精度十分之一的選型原則，測量設備精度要達到至少2um。而尼康1.9um的LC15Dx激光掃描測頭正好符合。尼康激光掃描測頭掃測量針齒殼的測量時間（單側）為3～4min/次。

圖1 三坐標激光掃描功能的減速機針齒殼毛刺檢測系統

圖2 毛刺分布平面及餅狀數據分布示例圖

（2）因為尼康的激光掃描測頭具有的ESP技術，所以當激光頭在掃描時不會被針齒殼的不銹鋼的反射光干涉，不需噴顯像劑測量，其他品牌對于這種高亮材質的產品需要噴粉測量。

（3）尼康激光掃描測頭掃描后可得幾百萬甚至上千萬個數據。這些數據可根據檢測精度要求進行設置，檢測要求精度越高，設置激光的間距則越密，檢測速度越慢，反之，檢測精度要求較低，設置激光的間距越疏，檢測速度越快。

（4）因為尼康激光掃描測頭掃描的精度及強大的測量分析點云的軟件，除可以分析判定針齒殼在針齒口和齒側面毛刺的狀況外，還可分析因為自動去除毛刺機沒有打磨的表面，這種表面被稱為“黑皮”。

（5）掃描后導出的數據點可進行統計分析顯示各類分析圖。如餅狀分布圖可以顏色來顯示整體偏差狀況，操作者可對不同的公差數據進行顏色區分設置。

4.其他測量方式的特點

其他品牌的三坐標激光掃描測頭，測量精度多為10um左右（三豐公司為12um），難以達到測量設備精度1/10的選型要求，另外三維光學掃描儀因為精度為30um以上，更難達到毛刺分析檢測要求。

日本基恩士的高速輪廓測量儀LJ-V7000系列，雖然Z軸測量精度達0.2um，x軸2um。但是因為是2維測量儀，需要非標定制才能進行三維測量，且三維測量精度無法保證，所以難以到達毛刺分析檢測要求[1-2]。

5.結語

圖2為激光掃描測量后得到的毛刺分布平面圖及餅狀數據分布圖。

說明：0.05mm顯示紅色，0.02mm～0.05mm 顯示橙色，＜0.02mm 顯示綠色。