[發明專利]基于非接觸式檢測的弧齒錐齒輪加工用模具磨損預測方法

有效

• 申請號: 201811367351.0
• 申請日: 2018-11-16
• 公開（公告）號: CN109446470B
• 公開（公告）日: 2020-07-31
• 發明（設計）人: 姚斌;馬曉帆;盧杰;蔡志欽
• 申請（專利權）人: 廈門大學
• 主分類號: G06F17/10
• 分類號: G06F17/10;G06K9/62;B21K1/30
• 代理公司: 廈門南強之路專利事務所(普通合伙) 35200
• 代理人: 馬應森

基于非接觸式檢測的弧齒錐齒輪加工用模具磨損預測方法，涉及弧齒錐齒輪加工。建立激光位移傳感器在任意安裝位姿下引入安裝傾角誤差的數學模型；修正激光位移傳感器安裝傾角，完成對弧齒錐齒輪檢測項的標定實驗，建立物面傾角誤差補償模型；用改進的支持向量機算法建立鍛壓模具磨損量與鍛壓件數的關系模型；用自迭代支持向量機算法預測弧齒錐齒輪加工用模具磨損程度。通過精密測量弧齒錐齒輪檢測項，用自迭代支持向量機預測算法建立鍛壓模具磨損程度與鍛壓件數的關系，實現對弧齒錐齒輪加工用模具磨損的檢測和預測。

技術領域

本發明涉及弧齒錐齒輪加工，尤其是涉及基于非接觸式檢測的弧齒錐齒輪加工用模具磨損預測方法。

背景技術

在鍛造加工工藝中，精密鍛造成形是一種少無切削新工藝。齒輪精鍛就是通過精密鍛造直接獲得完整輪齒，且齒面不需或僅需少許精加工即可使用的齒輪制造技術。精鍛齒輪具有機械性能好、材料利用率高、環境污染少等優點，逐漸被廣泛采用。但在鍛造加工過程中，當出現模具產生磨損造成的鍛件不合格情況時，不容易被及時察覺，造成接連產生大量不合格工件。因此及時準確判斷鍛壓模具的磨損程度，對產品控制成本和提質增效至關重要。

可精鍛的齒輪種類很多，其中包括圓弧齒錐齒輪。為了保證弧齒錐齒輪的質量，精鍛完后需要檢測弧齒錐齒輪各項參數。現有的齒輪工藝檢測包括人工接觸式檢測和激光檢測。傳統的接觸式測量不僅操作不便，效率低下，而且存在檢測員的主觀誤差。而激光檢測技術使用廣泛，具有測量精度高、抗干擾能力強、結構簡單和使用靈活等優點，使激光三角測距傳感器實現復雜曲面廓形的高精度測量成為可能。由激光三角測距的原理可知，激光三角法測量的誤差因素主要有：1)成像系統誤差，主要受橫向放大倍率和物鏡畸變的影響；2)數據處理誤差和系統安裝誤差；3)溫度、濕度等環境因素誤差；4)被測表面特性變化引入的誤差；主要包括被測表面顏色、粗糙度、測量傾角等誤差因素引起的位移值偏離誤差。其中對于現有激光位移傳感器而言，其數據的處理誤差、系統安裝誤差、物鏡畸變率、溫度及濕度等環境因素均得到較高的控制。因此，影響激光三角測距精度的主要誤差因素為被測表面特性變化引入的誤差。

對現有技術專利檢索發現，申請號為CN107167078A，發明名稱為：一種多自由度激光位移傳感器系統及弧齒錐齒輪測量方法的中國發明專利申請。該發明提供一種多自由度測量弧齒錐齒輪的機構裝置，通過調整固定傳感器支架的旋轉位姿，使得傳感器采集的數據完整有效。但是該方法存在如下問題：(1)沒有考慮被測表面特性變化引入的誤差，包括安裝傾角誤差和物面傾角誤差；(2)每一次測量都需調整裝置，且操作步驟繁瑣復雜；(3)只是對當前弧齒錐齒輪質量的監測，并未利用其與鍛造模具的關系反饋模具的磨損狀況。

綜上分析，檢測齒廓復雜的物面必定測量傾角誤差，包括安裝傾角誤差和測量傾角誤差，導致齒輪的質量狀況不能得到客觀反映，生產成本也無法控制。間接導致不能正確反映模具磨損狀況，若繼續使用磨損的模具鍛壓齒輪，會產生大量不合格產品。因此，對齒輪參數的準確測量，對鍛壓模具磨損狀況的準確反映和預測，至關重要。

發明內容

本發明的目的在于提供可解決弧齒錐齒輪精密檢測問題的基于非接觸式檢測的弧齒錐齒輪加工用模具磨損預測方法。

本發明包括以下步驟：

1)建立激光位移傳感器在任意安裝位姿下引入安裝傾角誤差的數學模型；

2)修正激光位移傳感器安裝傾角，完成對弧齒錐齒輪檢測項的標定實驗，建立物面傾角誤差補償模型；

3)用改進的支持向量機算法建立鍛壓模具磨損量與鍛壓件數的關系模型；

4)用自迭代支持向量機算法預測弧齒錐齒輪加工用模具磨損程度。