[發明專利]一種齒輪相位角自補償方法

有效

• 申請號: 202210162302.3
• 申請日: 2022-02-22
• 公開（公告）號: CN114812441B
• 公開（公告）日: 2023-02-17
• 發明（設計）人: 唐振宇;呼江勇;宣海;龐凱瑞
• 申請（專利權）人: 天津大學;海克斯康制造智能技術（青島）有限公司
• 主分類號: G01B11/26
• 分類號: G01B11/26
• 代理公司: 青島聯智專利商標事務所有限公司 37101
• 代理人: 張翠紅

1.一種齒輪相位角自補償方法，其特征在于，包括：

S1：采用高精度測量設備測量齒輪相位角，獲取集合A{A1,...,Ai,...,An}，n為齒數；

S2：將相位角測量設備中轉臺所在圓周角度分K份，每份記為Dj， j=1,2,...,K，其中K為大于1的正整數；

S3：標記一個齒C，采用相位角測量設備，依次將所述齒C轉動至Dj處，且在各Dj處分別計算齒輪相位角，獲取集合B{{B1},...,{Bj},...{BK}}，Bj{Bj1,...,Bji,...,Bjn}；

S4：將集合B中各集合Bj中的數據Bji分別轉換為同一坐標系下的集合數據，獲取到集合C{{C1},...,{Cj},...,{CK}}，Cj{Cj1,...,Cji,...,Cjn}；

S5：分別計算集合C中各集合Cj中數據Cji與集合A中數據Ai的差值；

S6：利用各差值擬合正余弦函數，并對所述正余弦函數取反，獲取補償函數；

S7：利用所述補償函數，對采用所述相位角測量設備獲取到的齒輪相位角進行補償；

其中所述相位角測量設備包括：

機架；

轉臺，其設置在機架上，用于提供轉動力；

齒輪定位臺，其用于定位齒輪，且位于所述轉臺上；

多個線激光器，其設置在所述機架上，用于采集齒輪齒面數據；

高頻觸發鎖存電路板，其與所述轉臺的電路和多個線激光器均電連接，用于同步獲取

各線激光器采集的數據及轉臺的角度；

數據處理中心，其控制所述轉臺轉動及各線激光器啟動掃描，并執行如下操作：

將各線激光器所采集的數據轉換為同一世界坐標系下齒輪外形輪廓的點云數據；

獲取齒輪的中心軸線、及齒輪頂面所在的齒輪頂面平面；

獲取齒輪的一圈齒的數據；

獲取所述齒輪的分度圓、及所述分度圓與每個齒兩側齒面的交點；

計算相位角。。

2.根據權利要求1所述的齒輪相位角自補償方法，其特征在于，將相位角測量設備中轉臺所在圓周角度均分4份，則D1為0°位置處，D2為90°位置處，D3為180°位置處，D4為270°位置處。

3.根據權利要求1所述的齒輪相位角自補償方法，其特征在于，將集合B中各集合Bj中的數據Bji分別轉換為同一坐標系下的集合數據，具體為：

在各Dj處，根據所述齒C對應的Bji，計算旋轉矩陣集合R{R1,...,Rj,...,RK};

根據Bj和對應的旋轉矩陣Rj，計算Cj。

4.根據權利要求1所述的齒輪相位角自補償方法，其特征在于，在利用所述補償函數之前，還包括精確判定步驟，具體為：

根據所述補償函數，計算每個齒的補償值；

根據每個齒的補償值，補償集合B中各集合Bj中的數據Bji；

將補償后的集合Bj中的數據Bji與A中的數據Ai進行比較；

判定兩者之間的偏差是否滿足精度要求，若不滿足，則循環補償，直至偏差滿足精度要求，并獲取補償函數；若滿足，獲取所述補償函數。

5.根據權利要求4所述的齒輪相位角自補償方法，其特征在于，在判斷兩者之間的偏差不滿足精度要求時，更改K值并返回S2。

6.根據權利要求1所述的齒輪相位角自補償方法，其特征在于，獲取所述齒輪的分度圓與每個齒兩側齒面的交點，具體為：

使用聚類算法將一圈齒進行分類，識別每個齒；

計算每個齒的兩側齒面上的點云距離所述分度圓的曲線的距離最近的點，以獲取每個齒兩側齒面的交點。

7.根據權利要求6所述的齒輪相位角自補償方法，其特征在于，獲取所述分度圓，包括：

所述中心軸線與所述一圈齒所在的平面的交點為所述分度圓的圓心；

所述分度圓的半徑是預設的；

根據所述圓心和所述半徑，建立所述分度圓的方程，其中所述分度圓的曲線所在的平面為所述一圈齒所在的平面。

8.根據權利要求1所述的齒輪相位角自補償方法，其特征在于，將各線激光器所采集的數據轉換為同一世界坐標系下齒輪外形輪廓的點云數據，具體通過采用對應預存儲的位姿輸入參數及ICP變換矩陣進行轉換。