[發(fā)明專(zhuān)利]一種擺線齒輪型線誤差精確提取及關(guān)鍵形位精度快速分析方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811279275.8
• 申請(qǐng)日: 2018-10-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109447971B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-01-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 丁建軍;王震;劉陽(yáng)鵬;蔡磊;李兵;蔣莊德;趙威
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 西安交通大學(xué);西安秦川思源測(cè)量?jī)x器有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): G06T7/00
• 分類(lèi)號(hào): G06T7/00;G06T7/13;G06K9/62
• 代理公司: 西安通大專(zhuān)利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 范巍

本發(fā)明提供一種擺線齒輪型線誤差精確提取及關(guān)鍵形位精度快速分析方法，采用變倍率測(cè)量手段、全景測(cè)量視場(chǎng)和精確測(cè)量視場(chǎng)的綜合使用，來(lái)實(shí)現(xiàn)擺線齒輪齒廓和安裝孔位置精度檢測(cè)路徑規(guī)劃，依據(jù)檢測(cè)路徑依次完成安裝孔輪廓提取、工件坐標(biāo)系的精確建立、齒廓輪廓提取，并通過(guò)圖像數(shù)據(jù)處理獲得各項(xiàng)輪廓坐標(biāo)點(diǎn)，進(jìn)而得到擺線齒輪齒廓型線誤差和安裝孔位置誤差。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于復(fù)雜型線類(lèi)工件的精密測(cè)量領(lǐng)域，具體涉及一種擺線齒輪型線誤差精確提取及關(guān)鍵形位精度快速分析的方法。

背景技術(shù)

擺線針輪減速器具有體積小，傳動(dòng)比大等優(yōu)勢(shì)，其在紡織、冶金、機(jī)械、礦山、化工等行業(yè)有廣泛的應(yīng)用。而擺線齒輪是擺線針輪行星傳動(dòng)裝置的關(guān)鍵零件，其生產(chǎn)質(zhì)量在很大程度上依賴(lài)于檢測(cè)手段。與此同時(shí)，擺線齒輪還是影響機(jī)器人關(guān)節(jié)減速器性能的重要部件，在運(yùn)行過(guò)程中，其擺線齒廓與標(biāo)準(zhǔn)針輪處于多齒無(wú)隙嚙合狀態(tài)，有一半的針齒同時(shí)推動(dòng)擺線齒輪運(yùn)動(dòng)，屬于過(guò)定位狀態(tài)。因此，若擺線齒輪齒廓的誤差較大，會(huì)使得減速器在運(yùn)行過(guò)程中偏離設(shè)計(jì)軌跡，并產(chǎn)生較大磨損，伴隨著高溫和更大的噪聲，將極大地影響減速器的精度和壽命。擺線齒輪型線誤差和關(guān)鍵形位誤差的精確測(cè)量可以保證其加工精度，從而提高關(guān)節(jié)臂的運(yùn)動(dòng)精度和運(yùn)行穩(wěn)定性。

目前的檢測(cè)方法中有接觸式測(cè)量和非接觸測(cè)量，其中接觸式測(cè)量的精度很高，但是測(cè)量設(shè)備成本高、檢測(cè)效率低，有可能會(huì)對(duì)被測(cè)零件造成損傷，并且無(wú)法進(jìn)行快速大批量檢測(cè)。非接觸測(cè)量是近幾年齒輪檢測(cè)技術(shù)的趨勢(shì)，其檢測(cè)效率高，通過(guò)使用合理的測(cè)量系統(tǒng)和測(cè)量方法，可以提高其檢測(cè)精度，從而使非接觸測(cè)量的方式成為較為普及的方法。

中國(guó)專(zhuān)利“一種微小模數(shù)齒輪的測(cè)量方法”(201711159876.0)中，測(cè)量對(duì)象是小模數(shù)齒輪，使用的圖像采集設(shè)備白光干涉儀價(jià)格昂貴，但僅用于測(cè)量輪廓邊緣，沒(méi)有充分利用設(shè)備。在測(cè)量精度方面，盡管其測(cè)量物體表面的精度達(dá)到0.01nm，但測(cè)量小模數(shù)齒輪的精度僅與CCD攝像機(jī)的像素以及CCD的尺寸有關(guān)，所以其精度甚至遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到1nm。最后測(cè)量中仍采用手動(dòng)對(duì)焦。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種擺線齒輪型線誤差精確提取及關(guān)鍵形位精度快速分析方法，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)擺線齒輪的齒廓、關(guān)鍵安裝孔位以及其他各單項(xiàng)誤差項(xiàng)目的自動(dòng)檢測(cè)和評(píng)價(jià)(評(píng)價(jià)指的是對(duì)通過(guò)檢測(cè)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，計(jì)算出誤差值)。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案：

一種擺線齒輪型線誤差精確提取及關(guān)鍵形位精度快速分析方法，包括以下步驟：

1)在全景測(cè)量視場(chǎng)下規(guī)劃擺線齒輪齒廓誤差和安裝孔位置精度檢測(cè)路徑；

2)依據(jù)所述檢測(cè)路徑對(duì)安裝孔輪廓以及齒廓邊緣進(jìn)行圖像采集，通過(guò)圖像數(shù)據(jù)處理提取獲得安裝孔輪廓以及齒廓邊緣精確位置坐標(biāo)信息(即齒廓測(cè)量曲線)；

3)根據(jù)安裝孔輪廓精確位置坐標(biāo)信息計(jì)算安裝孔位置誤差；

4)將齒廓邊緣精確位置坐標(biāo)信息與理論數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配，然后計(jì)算齒廓型線誤差。

優(yōu)選的，所述檢測(cè)路徑的規(guī)劃包括以下步驟：

1.1)建立圖像采集所用光學(xué)測(cè)頭的工件坐標(biāo)系；

1.2)根據(jù)工件坐標(biāo)系確定各安裝孔輪廓以及齒廓邊緣全局位置坐標(biāo)信息；

1.3)根據(jù)各安裝孔輪廓的全局位置坐標(biāo)信息制定精確測(cè)量過(guò)程中各安裝孔輪廓的檢測(cè)順序；

1.4)根據(jù)齒廓邊緣全局位置坐標(biāo)信息，在齒廓的邊緣上選取一定位置處的多個(gè)精確測(cè)量視場(chǎng)下的采樣點(diǎn)。

優(yōu)選的，所述步驟1)還包括以下步驟：對(duì)通過(guò)圖像采集和處理而提取的擺線齒輪輪廓數(shù)據(jù)進(jìn)行整圓判斷，從而確定安裝孔位置。

優(yōu)選的，所述步驟4)中，匹配包括粗匹配和精匹配兩個(gè)步驟；