[發(fā)明專利]一種汽車后橋差速器中螺旋錐齒輪齒面接觸區(qū)的檢測(cè)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610379294.2
• 申請(qǐng)日: 2016-05-31
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105954021B
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-04-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郝建軍;蔣碩;錢廣順;周杰;石鈞仁;黃繼鑫
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 重慶理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G01M13/00
• 分類號(hào): G01M13/00
• 代理公司: 重慶博凱知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司50212
• 代理人: 伍倫辰,趙英

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及齒輪檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，特別的涉及一種汽車后橋差速器中螺旋錐齒輪齒面接觸區(qū)的檢測(cè)方法。

背景技術(shù)

目前，螺旋錐齒輪齒面接觸區(qū)檢測(cè)方法主要有目測(cè)法和數(shù)字圖像檢測(cè)法。目測(cè)法是普遍采用的檢測(cè)方法之一，其檢測(cè)原理是將汽車后橋差速器安裝在滾動(dòng)檢驗(yàn)機(jī)上，在螺旋錐齒輪的齒面上涂上著色劑，齒輪運(yùn)轉(zhuǎn)致著色劑脫落后所得齒面接觸區(qū)。此檢測(cè)方法主要依賴觀察者的經(jīng)驗(yàn)，觀察者視角的相對(duì)位置相對(duì)于各個(gè)齒面都是不斷變化的，容易導(dǎo)致人工檢測(cè)產(chǎn)品出現(xiàn)合格率和效率低下，受人為經(jīng)驗(yàn)限制致使精確度不高且無(wú)法滿足實(shí)時(shí)在線檢測(cè)，并且目測(cè)法只能進(jìn)行定性的分析，無(wú)法定量檢測(cè)。

而數(shù)字圖像檢測(cè)法主要有兩種，一種是利用雙目視覺(jué)檢測(cè)技輪齒接觸區(qū)。根據(jù)大齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)攝錄連續(xù)輪齒的各接觸區(qū)，圖像數(shù)字化處理后存儲(chǔ)以備分析，可獨(dú)顯或若干交互重合以顯示接觸區(qū)變化。但是，該方法的缺點(diǎn)是雙目CCD攝像機(jī)易受視場(chǎng)限制，測(cè)量范圍小、標(biāo)定復(fù)雜且價(jià)格昂貴。另一種是將輪齒表面進(jìn)行著色處理并用CCD攝像機(jī)拍攝輪齒表面圖像存儲(chǔ)。隨后齒輪對(duì)接觸嚙合并用照相機(jī)看輪齒表面以獲得另一組成像。然后將接觸后各輪齒成像減去未接觸的相應(yīng)成像，所得成像差值就是接觸區(qū)。但是，該方法的缺點(diǎn)是接觸成像不能分配到具體的坐標(biāo)系中，不能得到接觸區(qū)在輪齒上的相對(duì)位置和真實(shí)面積。

因此亟需一種螺旋錐齒輪接觸區(qū)的檢測(cè)方法，經(jīng)濟(jì)有效的檢測(cè)出螺旋錐齒輪接觸時(shí)的接觸區(qū)面積和接觸區(qū)所處相對(duì)位置，這對(duì)增加齒輪的裝配精度和使用壽命具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是：如何提供一種能夠檢測(cè)出螺旋錐齒輪接觸時(shí)的接觸區(qū)面積和接觸區(qū)所處相對(duì)位置的汽車后橋差速器中螺旋錐齒輪齒面接觸區(qū)的檢測(cè)方法。

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用了如下的技術(shù)方案：

一種汽車后橋差速器中螺旋錐齒輪齒面接觸區(qū)的檢測(cè)方法，其特征在于，包括如下步驟：

a、相機(jī)的標(biāo)定：采用CCD相機(jī)以固定角度對(duì)螺旋錐齒輪的齒面接觸區(qū)進(jìn)行拍照，拍照時(shí)，利用標(biāo)定板對(duì)相機(jī)進(jìn)行標(biāo)定，確定齒面上任意兩點(diǎn)的實(shí)際距離與相機(jī)中對(duì)應(yīng)兩點(diǎn)的像素距離之間的轉(zhuǎn)換比例，找出轉(zhuǎn)換比例最小的兩點(diǎn)，并選取兩點(diǎn)的中點(diǎn)為相機(jī)的坐標(biāo)原點(diǎn)；

b、檢測(cè)圖像的拍攝：采用上述CCD相機(jī)以相同角度對(duì)涂有著色劑的螺旋錐齒輪的齒面接觸區(qū)進(jìn)行拍照，劃定ROI區(qū)域；

c、對(duì)ROI區(qū)域的圖像利用灰度差值進(jìn)行接觸區(qū)邊緣拾取，獲取接觸區(qū)邊緣上的各點(diǎn)到相機(jī)的坐標(biāo)原點(diǎn)之間的像素值，并將該像素值與對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)換比例相乘，從而確定接觸區(qū)在齒面上的實(shí)際位置和邊緣，并計(jì)算出接觸區(qū)的面積。

作為優(yōu)化，所述步驟a中，利用標(biāo)定板對(duì)相機(jī)進(jìn)行標(biāo)定，具體還包括如下步驟：

a1、將標(biāo)定板平鋪在齒輪的齒頂，調(diào)整標(biāo)定板的位置，使CCD相機(jī)視窗中的標(biāo)定板圖像邊緣與視窗邊緣平行，拍攝第一張照片，然后將標(biāo)定板在齒輪的齒頂上沿齒輪的順時(shí)針或逆時(shí)針移動(dòng)，并拍攝圖像，確保標(biāo)定板覆蓋過(guò)視窗中的齒輪的所有區(qū)域；根據(jù)標(biāo)定板上圖案的實(shí)際間距與相機(jī)中相應(yīng)圖案的像素距離，即可確定各點(diǎn)之間的轉(zhuǎn)換比例，確定相機(jī)在齒頂面上各點(diǎn)的畸變系數(shù)；

a2、將標(biāo)定板依次放在視窗內(nèi)的每一個(gè)齒槽內(nèi)，并靠在正對(duì)相機(jī)的齒面上，沿齒槽方向移動(dòng)標(biāo)定板，拍攝每次移動(dòng)后的圖像；根據(jù)標(biāo)定板上圖案的實(shí)際間距與相機(jī)中相應(yīng)圖案的像素距離，即可確定各點(diǎn)之間的轉(zhuǎn)換比例，確定相機(jī)在每個(gè)齒槽深度方向上各點(diǎn)的畸變系數(shù)。

這樣，有利于獲取更加準(zhǔn)確的畸變系數(shù)，在對(duì)圖像進(jìn)行校正時(shí)更加準(zhǔn)確，有利于提高檢測(cè)的精度。

作為優(yōu)化，所述步驟a中，標(biāo)定板在CCD相機(jī)視窗中的圖像小于視窗的四分之一。這樣，可以保證拍攝過(guò)程中，盡量多的圖片能夠包含完整的標(biāo)定板圖像，有利于提高CCD相機(jī)的標(biāo)定精度。

作為優(yōu)化，所述步驟a中，在CCD相機(jī)視窗中的標(biāo)定板圖像上的黑白陣列灰度的差值大于100。這樣，當(dāng)黑白陣列灰度的差值大于100，能夠提高接觸區(qū)邊緣拾取準(zhǔn)確性，有利于提高檢測(cè)的精度。

作為優(yōu)化，所述步驟c中計(jì)算出接觸區(qū)的面積，還包括如下步驟：

c1、對(duì)ROI區(qū)域的圖像進(jìn)行接觸區(qū)邊緣拾取后，將圖像轉(zhuǎn)化成二值圖，設(shè)圖像中的物體對(duì)應(yīng)的像素位置坐標(biāo)為(x_i，y_j)，其中，i＝0,1,…,n-1；j＝0,1,…,m-1；m，n為自然數(shù)，則所有接觸區(qū)的面心位置坐標(biāo)為：

從而確定接觸區(qū)的中心相對(duì)于齒面的角點(diǎn)和邊緣的相對(duì)位置。