本发明专利技术提供一种基于机器视觉引导的激光齿轮倒角轮廓测量仪，包括机器视觉标定装置、测量工作台、齿轮倒角轮廓测量装置和数据采集处理装置，所述机器视觉标定装置，包括光源组件，所述光源组件设于测量工作台上，测量工作台一侧设有Z轴调节机构，所述Z轴调节机构一端设有工业相机，所述工业相机通过USB数据线接口连接到数据采集处理装置，所述齿轮倒角轮廓采集处理装置，包括设于测量工作台一侧的X-Y移动平台，所述X-Y移动平台上连接有Z轴调节机构，所述Z轴调节机构上设有激光位移传感器，激光位移传感器通过数据线与数据采集处理装置相连。本发明专利技术的有益效果是：非接触式测量、测量精确、制造成本低。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于齿轮倒角轮廓测量
，尤其是涉及一种基于机器视觉引导的激 光齿轮倒角轮廓测量仪。
技术介绍
倒角齿轮是汽车、工程机械等变速箱中必备的核心部件之一，是实现换挡导向和 运动传递的元件，起降低冲击振动的作用。目前倒角的形状主要有：平面尖角、弧面倒角、 尖拱圆角和非对称倒角等。汽车变速箱根据不同工况需要切换档位实现变速，每次切换就 是配对齿轮的脱离和重新啮合的过程，未经倒角的齿轮在切换档位时，配对齿轮之间容易 发生冲击和碰撞，而且重新啮合困难。倒角的加工精度直接影响到变速箱的啮合传动性能， 对于倒角齿轮而言，待测量的结构主要为齿端上的倒角，由于受到被测倒角所在截面相对 位置的限制，目前还没有一种很好的测量方法能够较方便地实现齿端上倒角轮廓的参数测 量。 目前各种类型的倒角齿轮件的内、外齿端面倒角轮廓的尺寸和形位公差的测量主 要采用轮廓测量仪来进行。轮廓测量仪的测量原理是：传感器的探针与工件的被测轮廓的 表面接触，驱动器以恒定的速度带动传感器沿测量方向运动，使探针在工件表面上匀速滑 行，驱动器行进一个采样间隔的同时，传感器记录下表面轮廓点纵坐标并将其转换成电信 号输入计算机。这类轮廓测量仪的测量方式是接触式测量，在测量过程中传感器探针必须 与被测轮廓的表面相接触，由于传感器探针的硬度高，极可能划伤被测工件的表面，长期测 量后探针头部也会磨损；此外，由于受到臂长的限制，轮廓测量仪很难获取到完整的轮廓边 缘数据，因而使轮廓数据的完整性受到影响。 在评价齿轮倒角质量时，一般需要对每个倒角进行多截面测量。专利号为： 2011102364117,名称为：齿轮倒角激光测量仪的专利公开的技术方案可以测量一个齿的多 个截面，但必须根据齿轮内孔的直径选配相应的芯轴，并依靠转台和定位夹具才能实现齿 轮的定位；在一个齿的多个截面测量完成后，需根据齿轮齿数的奇偶调节卡具，以便被测齿 能够定位在测量传感器的下方，才可以进行下一个齿的多个截面的倒角轮廓测量，在工件 重新装卡过程中，人为因素会影响测量精度，同时，在重复测量过程中测量数值的稳定性也 受到影响。 由于传统轮廓测量仪在齿轮倒角检测时存在的上述问题，倒角齿轮生产厂家对专 用型齿轮倒角轮廓测量仪有着迫切的需求。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术的不足，提供一种采用非接触式测量、测量精确、制 造成本低的基于机器视觉引导的激光齿轮倒角轮廓测量仪及其测量方法，尤其适合变速箱 齿轮的测量。 本专利技术的技术方案是：一种基于机器视觉引导的激光齿轮倒角轮廓测量仪，包括 机器视觉标定装置、测量工作台、齿轮倒角轮廓测量装置和数据采集处理装置， 所述机器视觉标定装置，包括光源组件，所述光源组件设于测量工作台上，测量工 作台一侧设有Z轴调节机构，所述Z轴调节机构一端设有工业相机，所述工业相机通过USB 数据线接口连接到数据采集处理装置， 所述齿轮倒角轮廓测量装置，包括设于测量工作台一侧的X-Y移动平台，所述X-Y 移动平台上连接有Z轴调节机构，所述Z轴调节机构上设有激光位移传感器，激光位移传感 器通过数据线与数据采集处理装置相连。 进一步，所述测量工作台相邻的两边设有与之连为一体、且垂直于测量工作台的 标定板限位挡块，所述测量工作台上设有与之大小相同的标定板，所述标定板从两个方向 靠紧两个标定板限位挡块实现精确定位，所述标定板中间区域设有黑白相间的方格，方格 的交点即标定点。 进一步，所述光源组件包括LED光源，测量工作台内设有一个可以放置LED光源的 LED光源固定平面，当拍摄齿轮的图像时，根据需要可为系统环境提供光照，所述的LED光 源固定平面对边设有开口，所述开口是LED电源线引出孔，所述标定板位于测量工作台上 表面。 进一步，所述测量工作台和X-Y移动平台均固定在大理石底座上，所述X-Y移动平 台包括X轴导轨和Y轴导轨，所述X轴导轨固定在大理石底座上，且X轴导轨上方接触设有 X轴滑块，所述X轴导轨内设有与X轴滑块接触的X轴光栅尺，所述Y轴导轨与X轴滑块固 定连接，且Y轴导轨上方接触设有Y轴滑块，所述Y轴导轨内设有与Y轴滑块接触的Y轴光 栅尺，且X-Y移动平台与驱动控制器连接。 进一步，X-Y移动平台与伺服驱动电机连接，带动其在X-Y方向上移动，伺服驱动 电机通过控制电缆与驱动控制器连接，驱动控制器通过专用数据线和数据采集处理装置连 接。 进一步，所述Z轴调节机构，包括立柱，所述立柱上连接有横臂，所述立柱与横臂 通过齿轮齿条结构可以上下移动。 进一步，所述数据采集处理装置还与打印输出设备相连。 -种采用上述齿轮倒角轮廓测量仪测量倒角轮廓的方法，包括以下步骤： (1)使用工业相机对标定板进行图像采集，并对标定板进行标定与视觉定位，即建 立齿轮工件在测量工作台上的坐标与图像坐标之间的关系，确定测量的起始点，即初始化 零占. (2)将被测齿轮放置在指定区域（即前述标定板的方格点区域），并拍摄齿轮的图 像； (3)确定被测齿轮的中心； (4)选定测量截面的位置并进行路径规划； (5)驱动控制器带动X-Y移动平台运动，使激光位移传感器定位到被测齿轮倒角 的相应截面处； (6)激光位移传感器沿与齿廓成型面中间交线相垂直的方向，对齿轮倒角进行轮 廓测量，同时记录该测量数据； (7)激光位移传感器沿直线插补方向移动至下一规定截面，再次测量倒角轮廓，并 记录数据，重复该动作η次，依次记录数据； (8)将测量数据传送到数据采集处理装置（即计算机）进行处理，以图形方式加以 显示，实现测量数据的可视化，进而完成齿轮倒角轮廓的精密测量。 进一步，步骤（1)中，获取标定板方格点的实际坐标值，解得标定矩阵系数，对于 图像上的任意一个像素点，通过转换矩阵输出实际点的坐标。 进一步，步骤（3)中，获取齿轮外轮廓的最左点、最右点、最上点和最下点，通过拟 合算法公式得出齿轮的中心。 进一步，步骤（4)中，遍历轮齿边缘点，选取距齿轮中心最远的点，选取这些点中 最外侧两个点并画其连接线，取该连线中点，并与齿轮中心点连线，该连线默认为是与待测 倒角截面垂直的法线，根据截面距离、截面测量行程确定测量起始点，完成测量路径规划。 进一步，步骤（7)测量次数η至少为3次。 本专利技术具有的优点和积极效果是：[0030当前第1页1 2 3 4 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于机器视觉引导的激光齿轮倒角轮廓测量仪，其特征在于：包括机器视觉标定装置、测量工作台、齿轮倒角轮廓测量装置和数据采集处理装置，所述机器视觉标定装置，包括光源组件，所述光源组件设于测量工作台上，测量工作台一侧设有Z轴调节机构，所述Z轴调节机构一端设有工业相机，所述工业相机通过USB数据线接口连接到数据采集处理装置，所述齿轮倒角轮廓测量装置，包括设于测量工作台一侧的X‑Y移动平台，所述X‑Y移动平台上也连接有Z轴调节机构，所述Z轴调节机构上设有激光位移传感器，激光位移传感器通过数据线与数据采集处理装置相连。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：许增朴，霍津海，王永强，周聪玲，于德敏，杨书业，
申请(专利权)人：天津科技大学，天津精诚机床股份有限公司，
类型：发明
国别省市：天津;12
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