基于机器视觉的渐开线圆柱齿轮齿距累积误差测量方法技术

本发明专利技术涉及一种基于机器视觉的渐开线圆柱齿轮齿距累积误差测量方法，属于机器视觉测量技术领域。先通过设定世界坐标系和假想坐标系写出齿廓渐开线的参数方程，然后在假想坐标系下利用检测点和齿廓渐开线参数方程的关系，求出齿廓上与检测点垂直对应点参数坐标的计算方程，再将该计算方程转换到世界坐标系，据此在世界坐标系X‑Y平面建立齿廓渐开线方程的几何拟合模型；最后，利用拟合齿廓渐开线方程得到的齿轮基圆半径和齿廓渐开线起始角，求出渐开线圆柱齿轮的齿距累积误差。本发明专利技术采用机器视觉测量技术，采用几何拟合齿廓渐开线方程的方法，实现了渐开线圆柱齿轮齿距累积误差的非接触测量。且简化了测量过程，改善了测量精度。

Measuring method of accumulative pitch error of involute cylindrical gear based on machine vision

The invention relates to a method for measuring accumulative pitch error of involute cylindrical gear based on machine vision, belonging to the technical field of machine vision measurement. Firstly, the parametric equation of tooth profile involute is written by setting up the world coordinate system and the imaginary coordinate system. Then, using the relationship between the detection point and the involute parametric equation of tooth profile in the imaginary coordinate system, the calculating equation of the parameter coordinate of the vertical corresponding point on the tooth profile and the detection point is obtained. Then, the calculating equation is transformed into the world coordinate system. Based on this, the tooth profile involute is established in the X Y plane of the world coordinate system. Finally, the cumulative pitch error of involute cylindrical gears is calculated by using the radius of the base circle and the initial angle of the involute of the tooth profile obtained by fitting the involute equation of the tooth profile. The invention adopts machine vision measurement technology and geometric fitting method of involute equation to realize non-contact measurement of accumulated pitch error of involute cylindrical gear. The measurement process is simplified and the measurement accuracy is improved.

【技术实现步骤摘要】
基于机器视觉的渐开线圆柱齿轮齿距累积误差测量方法
本专利技术涉及机器视觉测量
，特别涉及一种基于机器视觉的渐开线圆柱齿轮齿距累积误差测量方法。
技术介绍
渐开线圆柱齿轮在加工制造、表面热处理等过程中会不可避免地发生一些不同程度的变形，从而出现较大的齿距累积误差，这些变形或误差若不能被有效精准地测量，在后续的精加工装配或在齿轮传动的过程中将将会带来各种各样的问题，直接影响产品的质量。因此，精确的齿距累计误差是保证齿轮高精度、高性能的重要指标之一，准确、有效地测量渐开线圆柱齿轮的齿距累积误差是在齿轮加工过程中保证产品质量的重要工序，也是在产品加工后进行质量检测的必要手段。现有的主要测量齿轮齿距累积误差的方法按测量装置是否与被测齿轮接触进行划分，可分为接触测量和非接触测量。接触测量的方法主要包括：游标卡尺测量法、通止规测量法、齿轮周节测量仪测量法等等。接触测量方法工作强度大，效率低，有时在相对比较恶劣或复杂的环境中难以进行测量，无法满足高速、大批量、高精度的齿轮检测。非接触测量的方法一般是指基于光学原理的测量方法，主要有机器视觉测量法、激光准直仪法、结构光测量法等方法。非接触式的测量本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于机器视觉的渐开线圆柱齿轮齿距累积误差测量方法，其特征在于：通过几何拟合齿廓渐开线方程，实现渐开线圆柱齿轮齿距累积误差的非接触测量，具体过程包括下列步骤：步骤1)标定CCD摄像机的内部参数、畸变系数和被测齿轮端面的外部参数；1.1)标定CCD摄像机的内部参数和畸变系数；1.2)保持CCD摄像机的位置不变，将被测齿轮安装好；1.3)在被测齿轮端面粘贴标定纸，标定被测齿轮端面的外部参数；步骤2)设定世界坐标系和假想坐标系，在假想坐标系下写出齿廓渐开线的参数方程，然后利用检测点和齿廓渐开线参数方程的关系，求出齿廓上与检测点垂直对应点参数坐标的计算方程F；2.1)设定世界坐标系，让世界坐标系...

【技术特征摘要】
1.一种基于机器视觉的渐开线圆柱齿轮齿距累积误差测量方法，其特征在于：通过几何拟合齿廓渐开线方程，实现渐开线圆柱齿轮齿距累积误差的非接触测量，具体过程包括下列步骤：步骤1)标定CCD摄像机的内部参数、畸变系数和被测齿轮端面的外部参数；1.1)标定CCD摄像机的内部参数和畸变系数；1.2)保持CCD摄像机的位置不变，将被测齿轮安装好；1.3)在被测齿轮端面粘贴标定纸，标定被测齿轮端面的外部参数；步骤2)设定世界坐标系和假想坐标系，在假想坐标系下写出齿廓渐开线的参数方程，然后利用检测点和齿廓渐开线参数方程的关系，求出齿廓上与检测点垂直对应点参数坐标的计算方程F；2.1)设定世界坐标系，让世界坐标系的原点与摄像机坐标系的原点重合，X-Y平面与齿轮端面平行，Z轴与齿轮端面垂直建立世界坐标系，然后根据所述世界坐标系的建立方法，解出世界坐标系各坐标轴在摄像机坐标系下的方向向量，为求解世界坐标系和摄像机坐标系的变换关系提供条件；2.2)建立假想坐标系，让假想坐标系的原点在齿轮回转轴线上，假想坐标系的X′-Y′平面与世界坐标系的X-Y平面共面，在以齿轮端面中心点P和基圆渐开线起始点Q的连线为轴线的平面束中，一定存在一个平面与理论图像平面垂直，将该平面与假想坐标系的X′-Y′平面的交线作为假想坐标系X′轴的方向，建立假想坐标系；2.3)在假想坐标系下，写出圆柱齿轮齿廓渐开线的参数方程；2.4)推导检测的直角坐标点和齿廓渐开线参数方程之间的关系；2.5)利用步骤2.4)的关系，求出齿廓上与检测点垂直对应点参数坐标的计算方程F；步骤3)利用设定世界坐标系形成的条件，解出世界坐标系和摄像机坐标系的变换关系，然后，为了拟合齿廓渐开线的起始角α和齿轮...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭庆昌，苗建伟，邵天池，原敏乔，刘思远，包昊菁，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22