基于机器视觉的直齿轮齿距偏差检测

针对直齿轮齿距偏差测量难度大、测量精度低的现状,文章采用机器视觉技术对直齿轮的齿距偏差进行检测。通过机器视觉系统获取齿轮图像,利用改进的Zernike矩亚像素边缘检测算法进行齿轮边缘检测;利用重心法求取齿轮几何中心,利用统计连通域法求取齿数,利用凸包法计算齿顶圆半径并计算获取齿根圆半径,通过齿顶圆公式计算模数,通过分度圆公式计算分度圆半径;依据测量结果给出了齿轮齿距偏差的测量方法,通过测量结果与直齿轮实际尺寸对比和分析,证明了该算法的合理性,可以实现齿距偏差的有效检测。     

基于激光跟踪仪的特大型直齿轮齿距偏差测量新方法

为了测量特大型齿轮齿距偏差,提出了基于激光跟踪仪的特大型直齿轮齿距测量新方法。利用激光跟踪仪的大空间测量能力测量齿轮齿槽,分别获得被测特大型直齿轮相邻两条齿距误差曲线。由于被测齿轮直径超过6 000 mm,可以根据点到直线距离公式近似计算单个齿距误差。首先,分析了传统方法下基于激光跟踪仪构建齿轮工件坐标系后的齿距测量模型,并根据特大型直齿轮的特点,提出了基于激光跟踪仪的无坐标系特大型直齿轮齿距误差测量模型。测量模型回避了特大型齿轮工件坐标系的建立,直接对齿槽进行双面接触测量;通过对两条齿槽测量直线进行误差评定即可获得单个齿距最大误差与单个齿距平均误差,通过转站测量实现齿距累积总偏差的测量;最后,采用蒙特卡罗法对不同测量方法的测量不确定度进行仿真分析,得出系统测量不确定度。实验结果表明,提出的基于激光跟踪仪的特大型直齿轮齿距偏差测量方法满足直径6 000 mm以上的8级精度特大型齿轮的单个齿距偏差测量要求,满足直径6 000 mm以上的10级精度特大型齿轮的齿距累积总偏差测量要求。     

一种新型齿距偏差评价方法研究

齿轮作为一种重要的传动部件,直接影响设备的性能和稳定,因此关于齿轮精度评价的研究显得尤为重要。针对传统齿距偏差采用局部点测量方法的不足,提出了一种基于齿廓迹线的齿距偏差评价方法,这种齿距评价与齿廓偏差有关,齿廓偏差由Mahr891E齿轮测量中心测得。利用转角偏差评价齿距,基于齿轮齿廓迹线上所有点对转角偏差进行最小二乘拟合,也为齿距偏差的研究提供了一种新思路。最后提供了该方法与齿距仪测量结果的对比。结果表明,基于齿廓迹线的齿距偏差可以很好评价实际齿距,结果具有一般性。     

一种大型齿轮齿距偏差和累积偏差的测量方法

文中以一种大型齿轮为研究对象,提出了基于激光跟踪仪的测量齿距偏差和齿距累积偏差的相对测量法。与常规的测量方法相比,该方法扩大了大型齿轮齿距偏差和齿距累积偏差的测量范围。文中论述了相对测量法的原理,推导了齿距偏差和齿距累积偏差的计算模型,解决了大型齿轮齿距偏差和累积偏差的测量难题。该测量方法可以有效评估齿轮齿距偏差和齿距累积偏差,其测量系统精度可达到0.01 mm/m。     

三坐标图像测量在渐开线圆柱齿轮齿距与齿廓偏差中的应用

针对小模数齿轮传统方法测量难,费时费力等缺点,提出了一种基于三坐标测量机CCD测头在齿轮偏差测量中的新方法。该方法可以实现在齿廓有效工作范围内自动快速扫描齿廓坐标,并直接进行数据存储与处理,通过渐开线拟合的方法得到各偏差,实现在线测量。理论分析和实验表明,本方法对小模数齿轮的测量具有简便、无接触和效率高的优点。     

基于全齿廓信息的齿距偏差快速测量方法

齿距偏差直接影响齿轮传动的性能,一直是最受重视的齿轮精度指标之一。如何快速、准确地获取中等精度齿轮的齿距偏差是汽车齿轮行业亟待解决的关键问题,但传统方法存在测量效率低、重复性差等不足。所提方法采用齿廓偏差曲线的全部信息作为齿距偏差的评价依据,采用统计分析方法定义和计算齿距评价新指标,克服了传统方法使用小样本和极值法进行齿距偏差评价的不足。所提方法可充分利用齿轮测量数据,具有评价指标值对随机误差不敏感、重复测量结果一致性好、评价结果与齿轮实际使用性能之间相关性更加紧密的特点。在汽车齿轮快速测量机上通过实际测量实验验证了新方法的使用效果,齿距测量速度高达0.3 s/齿面时仍具有很高的重复测量精度。     

基于线结构光的超精密齿轮齿距偏差测量分析

超精密齿轮精度要求高,使用接触式测量容易造成齿面损伤,影响精度,且只有少部分的接触式测量设备能达到微米级别,测量效率低,所以因为效率、精度的原因无法满足超精密齿轮的测量需求;故从诸多测量方法中选取了线结构光测量系统,对基于线结构光的超精密齿轮齿距偏差测量进行了分析研究.根据IS01328-1:2013《圆柱齿轮精度标准》中齿距偏差项目的 定义,通过线结构光测量系统对模数为3.0 mm,齿数为30的2级精度渐开线圆柱直齿轮样板进行了齿距偏差测量,得到了左、右齿面的单个齿距偏差分别为1.71 μm和1.73 μm,以及左、右齿面的齿距累积总偏差分别为5.43 μm和5.70 μm,并分别与IS01328-1:2013和GB/T 10095.1-2008中单个齿距偏差和齿距累积总偏差的许用值进行对比,证明了该线结构光测量系统能够实现超精密齿轮的非接触式测量.     

基于线结构光的超精密齿轮齿距偏差测量分析

超精密齿轮精度要求高,使用接触式测量容易造成齿面损伤,影响精度,且只有少部分的接触式测量设备能达到微米级别,测量效率低,所以因为效率、精度的原因无法满足超精密齿轮的测量需求;故从诸多测量方法中选取了线结构光测量系统,对基于线结构光的超精密齿轮齿距偏差测量进行了分析研究.根据IS01328-1:2013《圆柱齿轮精度标准》中齿距偏差项目的 定义,通过线结构光测量系统对模数为3.0 mm,齿数为30的2级精度渐开线圆柱直齿轮样板进行了齿距偏差测量,得到了左、右齿面的单个齿距偏差分别为1.71 μm和1.73 μm,以及左、右齿面的齿距累积总偏差分别为5.43 μm和5.70 μm,并分别与IS01328-1:2013和GB/T 10095.1-2008中单个齿距偏差和齿距累积总偏差的许用值进行对比,证明了该线结构光测量系统能够实现超精密齿轮的非接触式测量.     

齿轮齿廓总偏差视觉测量方法研究

针对中小模数齿轮高速、高精度测量困难的问题,提出一种基于机器视觉的齿轮齿廓总偏差测量方法。在构建视觉测量系统的基础上,对于获取的齿轮数字图像进行高斯滤波、边缘提取等处理,得到齿轮齿廓的亚像素边缘。由于齿轮中心位置对齿廓总偏差的影响较为敏感,则通过半径约束的方法拟合标定圆盘中的圆孔中心数据,得到较为准确的齿轮中心位置。最后根据建立的数学模型实现齿廓总偏差的测量。通过实验可知,该测量方法与三坐标测量法得到的测量结果具有较高一致性,最大绝对误差不超过3μm,且齿轮中心位置误差对齿廓总偏差的影响为其误差值的1/4。实验结果说明,采用该测量方法进行测量时,可以准确反映齿轮的齿廓总偏差,满足测量精度达到微米级的要求。     

基于视觉原理的齿轮参数测量方法研究

针对工业生产中测量直齿圆柱齿轮基本参数和齿距、齿厚偏差效率低等问题,提出了一种基于视觉原理的测量方法。利用圆形标定板对测量系统进行了重复性精度验证。提取齿轮图像亚像素边缘,利用最小二乘法拟合得到齿轮几何中心,根据齿廓边缘点到中心点的距离绘制相关图像。针对图像设计相关算法,并测量出齿轮基本参数和齿廓、齿厚偏差。对模数为2.5mm的直齿圆柱齿轮进行测量实验,结果表明：测量系统不确定度均不大于0.003pixels,齿轮各项几何参数相对误差均不超过0.2%,各项单项误差最大值均在合理范围内,满足工业生产中测量要求。     

锥齿轮齿距及齿形偏差测量与分析方法

研究了基于齿轮测量中心的锥齿轮齿距偏差和齿形偏差测量与分析方法及其实现技术。该方法应用齿轮啮合理论,根据锥齿轮齿面成形方法,建立了齿面几何参数计算模型;在齿面上建立测量网格,控制齿轮测量中心四轴运动使齿面和测头于测量网格点接触,采集实际坐标轴及测头读数;应用B样条法构造实际齿面,计算其齿形偏差。在此基础上,开发了基于哈量集团公司制造的390X系列齿轮测量中心的实现软件系统。30家锥齿轮制造企业实际应用表明,该软件系统为提高锥齿轮精度、减小齿形偏差提供了先进的测量与分析手段。     

基于三坐标测量机的修形面齿轮齿距偏差测量方法

根据面齿轮加工原理和方法,分析刀具和工件的相对位置关系,建立加工坐标系,运用微分几何和啮合原理,推导含修形的面齿轮理论齿面方程,给出齿面待测点理论坐标处法矢量计算公式和齿距测量基圆找正方法,基于海克斯康GLOBAL STATUS575型三坐标测量机编制测量程序对加工出的面齿轮进行实测,并对实测数据进行补偿得到该面齿轮的齿距偏差。结果表明,给出的基于三坐标测量机测量面齿轮齿距偏差的方法逻辑严谨、思路清晰,是面齿轮精度评定的一种可行、实用方法。     

渐开线齿轮齿距自动测量模型研究

基于齿距绝对法测量的基本原理,设计了针对模数为0.5~5mm、螺旋角0~90°的4级渐开线齿轮的齿距自动测量系统;通过分析齿轮和测头协调运动的速度关系和时间关系,建立了齿距自动测量模型;在哈尔滨量具刃具公司生产的齿轮测量中心3903A上验证了所提出的齿距测量方案和模型的正确性,实验结果表明测量效率和测量精度比传统的齿距测量仪都有所提高。     

基于谐波分解的滚齿加工齿距误差在机补偿方法研究

为提高齿轮的滚齿加工精度,提出了一种基于谐波分解的滚齿加工齿距误差在机补偿方法。利用在机测量系统对含有加工余量的齿轮进行齿距累积偏差的测量,得到齿距累积偏差曲线;根据离散傅里叶变换求取齿距累积偏差曲线的幅值谱和相位谱,通过所求得的幅值谱和相位谱求解误差补偿量,以加工程序(NC程序)的形式输入数控系统;通过控制滚刀和工件之间的啮合关系,从而实现齿轮齿距累积偏差的在机补偿。通过VeriCut进行的齿轮加工仿真结果表明,该方法可以减小被加工齿轮的齿距累积偏差,使滚齿加工的齿距加工精度提高2-3个精度等级。     

直齿圆锥齿轮齿坯量规的设计

直齿圆锥齿轮对切齿前的齿坯要求严格,本文介绍齿尖距L和齿顶圆直径d所用量规的设计。一、直齿圆锥齿轮齿坯公差及有关工序 1.齿坯公差 GB11365—89《锥齿轮和准双曲面齿轮精度》规定齿坯三项公差(如图1所示):齿尖距L的极限偏差、顶锥角ψ极限偏差和齿顶圆直径d极限偏差。安装距K的极限偏差在加工齿形时控制,背锥角ψ。一般图纸中均给出极限偏差或规定为较低的公差等级。上述四个项目的极限偏差,正是本文所介绍的两种量规要检查的。     

基于齿轮局部图像的齿距机器视觉测量方法

针对工业对中小模数直齿圆柱齿距快速测量需求及视觉测量特点,提出一种基于齿廓图像边缘过渡带信息统计的单个齿距算法。该算法首先采用双阈值法提取齿轮齿廓边缘过渡带像素信息,然后根据齿轮渐开线几何关系,将过渡带像素信息逆向映射到基圆上,计算得到最优的齿廓边缘渐开线初始相位角,最后利用两条相邻同名齿廓初始相位角计算得出齿距。通过采用高精度量块组合边缘测量试验,验证了该算法的原理正确性和测量精度。结果表明,利用该算法视觉测量得到的相对位置最大偏差为0.002 1 mm,最大分散度为0.000 52 mm。对同一5级精度齿轮进行齿距测量,视觉齿轮测量仪和MM3525齿轮测量中心测量的最大单个齿距偏差出现在相同齿距上,二者相差0.000 7 mm,其齿距累积总偏差相差0.001 mm,表明本齿轮齿距视觉测量方法可以满足5级精度直齿圆柱齿轮齿距的快速测量要求。     

跨K齿的量柱球距测量计算新方法

目前,正在全面贯彻JB179—83《渐开线圆柱齿轮精度》标准,由于“设计齿形”和“变位齿轮”的广泛应用,统一的标准量柱(球)直径往往不能满足齿厚精确测量的要求,一般需要解超越方程求出齿轮的理想测量圆直径。本文介绍在不解超越方程而求出中圆为理想测量圆时,量柱(球)直径和跨测k齿的量柱(球)距及其极限偏差的方法。另外,介绍采用定值量柱(球)时,不解超越方程,计算跨k齿量柱(球)距的简便而适用的方法。     

椭圆弧齿线圆柱齿轮激光非接触测量方法

针对目前椭圆弧齿线圆柱齿轮测量方法的缺乏,设计了一种基于激光位移传感器的椭圆弧齿线圆柱齿轮精密测量装置。阐述了椭圆弧齿线圆柱齿轮的几何形状特征,介绍了激光非接触式测量装置的构成与测量原理,通过对该齿轮多个径向截面轮廓的激光测量,建立齿轮测量截面的轮廓数据模型;对截面轮廓数据模型进行坐标转换,计算出齿轮中间截面的齿距偏差;分析同一轮齿不同截面的齿廓测量数据,计算不同截面分度圆与齿廓交点坐标值,计算出椭圆弧齿线的整体偏差值。该方法能够有效填补曲线齿线圆柱齿轮的测量技术空白,且具有较高的测量精度和效率;其同样也适用于其他圆柱齿轮测量。     

视觉测量齿轮定位偏心对齿距测量精度的影响

为了提高中小模数直齿圆柱齿轮视觉测量仪齿距测量精度,分析了在视觉坐标系内齿轮基圆定位偏心对齿距测量误差的影响规律。通过理论分析和仿真计算得出基圆定位偏心导致齿廓初始相位角误差的正弦曲线模型,进而研究了基圆定位偏心对齿距测量误差的影响。根据视觉测量仪相对法测量齿距原理,推导出齿距测量误差增量公式,并在齿轮视觉测量仪上对实际齿轮进行了测量实验。实验结果表明,提出的基圆定位偏心所导致的齿距测量误差增量模型具有较高的计算精度,可以用于齿轮视觉测量仪器研发时的精度分析;当偏心量e≤40μm,定位误差Δψ_j≤1°时,可以满足5级精度齿轮的测量要求;对于齿数z≥45的齿轮,可以采用双齿距测量方法来提高视觉测量效率,能够满足5级精度齿轮的测量要求。     

夹紧变形条件下齿轮齿廓偏差和齿距偏差的评定

在对齿轮进行精度等级评定时,齿廓偏差和齿距偏差是两个重要的评定参数,为了精确计算齿轮磨削加工获得的实际齿廓偏差和齿距偏差,文中提出了齿轮齿廓偏差和齿距偏差的评定方法,综合考虑夹紧变形的影响,利用齐次坐标变换矩阵建立了齿面参数方程,并系统分析了各种位姿误差对齿廓偏差、齿距偏差的影响规律,为齿廓偏差和齿距偏差的计算提供了依据。