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3d成像: 3d视觉系统快速检测齿轮缺陷-彩客网手机版

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【摘要】:

虽然对于齿轮检测而言准确性至关重要,但在实际生产中,检验速度也是一项非常重要的指标。如果齿轮制造商在一分钟或更短的时间内生产出一个齿轮,但是检测每个齿轮却需要花上几分钟的时间,那么可能并不是每个齿轮都被检测。不用说,如果是这种情况,可能会有很多齿轮缺陷是在齿轮箱被组装和测试之后,才被识别出来。这对齿轮箱制造商而言,遇到这种情况将需要重新拆卸有故障的齿轮箱、找出并更换故障齿轮,这将是一项耗时耗力的昂贵行为。

 

认识到上述问题后,法国mesure-systems3d公司(www.ms3d.eu/en/)开发了一种非接触式3d扫描系统,可以在生产车间执行100%的齿轮在线检测。该系统称为gearinspection,在去年的vision 2016展会和德国斯图加特会议上首次亮相。

 

“根据工厂设施情况和齿轮类型,基本上生产一个齿轮的时间在10~40s之间,这是一个齿轮的生产周期时间。”ms3d公司总裁marc rosenbaum博士介绍说,“目前使用的接触式测量系统的测量周期为5~6min,很显然,40s6min之间的差距还是很大的。而我们的gearinspection系统,检测每个齿轮需要的时间为30s或更短。”

机器测量设计的核心是用于检测小齿轮的几何形状,这些小齿轮具有3mm最小内圈直径、80mm最大外圈直径,高度范围1~25mm。针对这样大小的齿轮检测,该机器使用了keyence公司(www.keyence.com)的五个lj-v7060 3d激光位移传感器,在不到两秒的时间内扫描齿轮,收集数百万个数据点。

 

“目前我们正在开发一种可测量高度达40mm的齿轮的系统。”rosenbaum说道,“然而,这至少需要七个传感器,但是keyence的传感器太过笨重,无法安装到机器中。”因此,ms3d公司的工程师选用了micro epsilon公司(www.micro-epsilon.com)更小型的2700系列激光传感器,它们的体积足够小巧,以满足该机器的安装需求。

 

在五传感器系统中,一个激光位移传感器扫描中心孔,另外四个传感器扫描齿轮的两侧,齿轮齿的每一侧需要使用两个传感器。在生产中,通常使用机器人或是手动的方式,将小齿轮装载到计量中心的三脚架上。

“装载和卸载齿轮通常需要4s的时间,”rosenbaum介绍说,“随后齿轮旋转,四个传感器开始从各个不同的位置和角度,同时扫描齿轮。将各个传感器的扫描图像拼接成一个3d点云,大约需要2s的时间。对于一个标准齿轮,将产生1200~1800万个点,通过这些点信息,系统能在20~30s内提取出齿轮的几何特征。”

 

ms3d公司遇到的一个问题是:不同的公司对于希望如何呈现数据,有着不同的标准。ms3d公司并没有为此开发独特的图形用户界面(gui),而是集成了hexagonmetrology公司的第三方软件quindos,用作前端。

 

“我们测试了市场上的许多软件产品,quindos是唯一一款比较常用、且能与我们自己的软件快速连接的软件产品。”rosenbaum表示,“真正的瓶颈来自于这个软件适用于2d输入,而不是3d数据;但是这个软件允许我们以客户想要的方式呈现数据。”

 

使用ms3d公司开发的特定软件,从密集点云数据中直接提取齿轮的几何特征或表面缺陷。软件将扫描数据与从cad模型或2d绘图中提取的尺寸进行比较,以测量特定的感兴趣区域,并确定其是否符合公差要求。随后将创建最终报告,显示每个齿轮的测量分析信息。

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