[發明專利]一種擺線齒輪型線誤差精確提取及關鍵形位精度快速分析方法

有效

• 申請號: 201811279275.8
• 申請日: 2018-10-30
• 公開（公告）號: CN109447971B
• 公開（公告）日: 2021-01-19
• 發明（設計）人: 丁建軍;王震;劉陽鵬;蔡磊;李兵;蔣莊德;趙威
• 申請（專利權）人: 西安交通大學;西安秦川思源測量儀器有限公司
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T7/13;G06K9/62
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 范巍

1.一種擺線齒輪型線誤差精確提取及關鍵形位精度快速分析方法，其特征在于：包括以下步驟：

1)在全景測量視場下規劃擺線齒輪齒廓誤差和安裝孔位置精度檢測路徑；

2)依據所述檢測路徑對安裝孔輪廓以及齒廓邊緣進行圖像采集，通過圖像數據處理提取獲得安裝孔輪廓以及齒廓邊緣精確位置坐標信息，齒廓邊緣精確位置坐標信息即為齒廓測量曲線；

3)根據安裝孔輪廓精確位置坐標信息計算安裝孔位置誤差；

4)將齒廓邊緣精確位置坐標信息與理論數據進行匹配，然后計算齒廓型線誤差；

所述步驟4)中，匹配包括粗匹配和精匹配兩個步驟；

所述粗匹配具體包括以下步驟：以中心安裝孔的圓心為圓心，以齒廓的內切圓和外切圓的半徑和的一半為半徑畫圓，使其與齒廓測量曲線有兩個交點，將圓心和兩個交點分別連接，做出兩條連線所構成角的角平分線，以圓心為旋轉中心旋轉齒廓測量曲線，使其角平分線和齒廓理論曲線的角平分線重合，即完成了粗匹配；

所述精匹配具體包括以下步驟：首先找到所述兩條連線所構成角的角平分線和齒廓測量曲線的交點，將該交點作為中心特征點，通過平移齒廓測量曲線將中心特征點平移到理論齒廓頂點處，并以該點作為中心，再進行旋轉匹配。

2.根據權利要求1所述一種擺線齒輪型線誤差精確提取及關鍵形位精度快速分析方法，其特征在于：所述檢測路徑的規劃包括以下步驟：

1.1)建立圖像采集所用光學測頭的工件坐標系；

1.2)根據工件坐標系確定各安裝孔輪廓以及齒廓邊緣全局位置坐標信息；

1.3)根據各安裝孔輪廓的全局位置坐標信息制定精確測量過程中各安裝孔輪廓的檢測順序；

1.4)根據齒廓邊緣全局位置坐標信息，在齒廓的邊緣上選取一定位置處的多個精確測量視場下的采樣點。

3.根據權利要求1所述一種擺線齒輪型線誤差精確提取及關鍵形位精度快速分析方法，其特征在于：所述步驟1)還包括以下步驟：對通過圖像采集和處理而提取的擺線齒輪輪廓數據進行整圓判斷，從而確定安裝孔位置。

4.根據權利要求1所述一種擺線齒輪型線誤差精確提取及關鍵形位精度快速分析方法，其特征在于：所述精匹配中，求函數的值，當F取得最小時，即處于最佳旋轉角度，i取1到n，n表示選取的特征點個數，齒廓測量曲線和理論曲線對應特征點的坐標分別為(x_i,y_i)和(x'_i,y'_i)。

5.根據權利要求1所述一種擺線齒輪型線誤差精確提取及關鍵形位精度快速分析方法，其特征在于：所述步驟4)中，齒廓型線誤差的計算具體包括以下步驟：將齒廓理論曲線進行密集插值后找到與齒廓測量曲線所對應的各點，然后計算齒廓誤差。

6.一種擺線齒輪型線誤差精確提取及關鍵形位精度快速分析裝置，其特征在于：包括三軸測量平臺以及計算機，所述三軸測量平臺包括在XY二維坐標系下運動的載物臺(6)以及基于CCD圖像傳感器(8)和調焦鏡頭的Z軸光學測頭，調焦鏡頭與載物臺(6)相對設置，所述計算機包括圖像處理與分析模塊，該模塊包括檢測路徑規劃子模塊、數據測量子模塊、安裝孔位置誤差計算子模塊以及齒廓型線誤差計算子模塊；

所述檢測路徑規劃子模塊用于在全景測量視場下規劃擺線齒輪齒廓誤差和安裝孔位置精度檢測路徑；

所述數據測量子模塊用于依據所述檢測路徑對安裝孔輪廓以及齒廓邊緣進行圖像采集，通過圖像數據處理提取獲得安裝孔輪廓以及齒廓邊緣精確位置坐標信息，齒廓邊緣精確位置坐標信息即為齒廓測量曲線；

所述安裝孔位置誤差計算子模塊用于根據安裝孔輪廓精確位置坐標信息計算安裝孔位置誤差；

所述齒廓型線誤差計算子模塊用于將齒廓邊緣精確位置坐標信息與理論數據進行匹配，然后計算齒廓型線誤差；

匹配包括粗匹配和精匹配兩個步驟；

所述粗匹配具體包括以下步驟：以中心安裝孔的圓心為圓心，以齒廓的內切圓和外切圓的半徑和的一半為半徑畫圓，使其與齒廓測量曲線有兩個交點，將圓心和兩個交點分別連接，做出兩條連線所構成角的角平分線，以圓心為旋轉中心旋轉齒廓測量曲線，使其角平分線和齒廓理論曲線的角平分線重合，即完成了粗匹配；

所述精匹配具體包括以下步驟：首先找到所述兩條連線所構成角的角平分線和齒廓測量曲線的交點，將該交點作為中心特征點，通過平移齒廓測量曲線將中心特征點平移到理論齒廓頂點處，并以該點作為中心，再進行旋轉匹配。