一种基于机器视觉的磨齿齿面粗糙度测量装置与方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于机器视觉的磨齿齿面粗糙度测量装置与方法，包括底座，所述底座上可转动地连接有旋转平台，所述旋转平台上方设有可转动的待测齿轮；检测组件，所述检测组件包括激光发射器和图像采集器，所述激光发射器发射出的入射光线打在待测齿轮齿面上，所述图像采集器采集齿面上的表面图像；使用本发明专利技术实现磨齿齿面粗糙度的测量，检测方便，精度高。精度高。精度高。

【技术实现步骤摘要】
一种基于机器视觉的磨齿齿面粗糙度测量装置与方法


[0001]本专利技术涉及粗糙度测量
，特别是一种基于机器视觉的磨齿齿面粗糙度测量装置与方法。

技术介绍

[0002]精密磨齿齿轮广泛应用于汽车、船舶、航空航天、武器装备等领域，需求量日益增长。齿面粗糙度表征了齿面形貌的微观不平度，在接触机制中起着至关重要的作用，对啮合表面的摩擦、润滑、振动等性能都有很大影响。现有仪器难以实现磨齿齿面粗糙度快速、全面测量，主要依靠人工抽检，难以全面保障齿轮的使用性能，如2014年我国某型号武装直升机在陕西发生迫降，航空发动机中齿轮齿面粗糙度不达标是发生迫降的重要原因之一。因此，实现磨齿齿面粗糙度精确、高效和可靠测量对我国的制造业意义重大。
[0003]目前，齿面粗糙度测量方法主要包括触针轮廓仪与光学测量仪。触针轮廓仪在测量齿面粗糙度时其触针要与被测齿面直接接触对精密齿面造成的划伤不可避免，且齿轮结构容易干涉触针移动，测量效率低，无法实现高精度全检。为了克服触针法带来测量精度差问题，光学测量法(如共焦显微镜、白光干涉仪)被应用到齿轮齿面的粗糙度测量中，然而这些光学方法存在价格昂贵、操作环境要求高、测量效率低等问题，同样无法实现全检。

技术实现思路

[0004]本部分的目的在于概述本专利技术的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和专利技术名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和专利技术名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本专利技术的范围。
[0005]鉴于上述和/或现有的磨齿齿面粗糙度测量中存在的问题，提出了本专利技术。
[0006]因此，本专利技术的目的是提供一种基于机器视觉的磨齿齿面粗糙度测量装置与方法，其能实现磨齿齿面粗糙度的检测，检测效率高，精度高。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：一种基于机器视觉的磨齿齿面粗糙度测量装置，其包括
[0008]底座，所述底座上可转动地连接有旋转平台，所述旋转平台上方设有可转动的待测齿轮；
[0009]检测组件，所述检测组件包括激光发射器和图像采集器，所述激光发射器发射出的入射光线打在待测齿轮齿面上，所述图像采集器采集齿面上的表面图像。
[0010]作为本专利技术所述基于机器视觉的磨齿齿面粗糙度测量装置的一种优选方案，其中：所述激光发射器发射出的入射光线与待测齿轮齿面夹角为45
°
，激光发射器发射处的入射光线平行于待测齿轮表面纹理，图像采集器的光轴与光源之间的夹角为90
°
。
[0011]作为本专利技术所述基于机器视觉的磨齿齿面粗糙度测量装置的一种优选方案，其中：所述旋转平台上固定连接有第一角度调节电机，所述第一角度调节电机上连接有卡盘，所述卡盘上连接有至少三个用于夹持待测工件的夹爪。
[0012]作为本专利技术所述基于机器视觉的磨齿齿面粗糙度测量装置的一种优选方案，其中：所述底座外固定连接有用于驱动旋转平台转动的第二角度调节电机。
[0013]作为本专利技术所述基于机器视觉的磨齿齿面粗糙度测量装置的一种优选方案，其中：所述待测齿轮在旋转平台的中心。
[0014]使用测量装置对磨齿齿面粗糙度进行测量的方法，包括以下步骤，
[0015]先将测量装置放到暗箱中；
[0016]设定i＝1；
[0017]检测组件动作，图像采集器采集待测齿轮第i个齿面的表面图像；
[0018]判断i是否超过设定的齿面数量阈值n
‑
1，若没超过，图像采集器停止采集，控制角度调节电机动作，使待测齿轮旋转角度θ，将i+1后值给新的i，返回上面的采集步骤，否则转至下一个步骤；
[0019]控制第二角度调节电机动作，第二角度调节电机驱动旋转平台转动，使旋转平台旋转180
°
，第二角度调节电机停止动作，开始采集反方向的齿面图像，若i＜n，返回重新设定i的步骤，否则转至下一个步骤；
[0020]计算每个表面图像的特征指值，构建特征指标值与磨齿齿面粗糙度之间的关联关系，建立齿面粗糙度预测模型；
[0021]其中，θ＝2π/n，n为待测齿轮的齿数。。
[0022]作为本专利技术使用所述测量装置对磨齿齿面粗糙度进行测量的方法的一种优选方案，其中：所述步骤(S600)中，计算彩色分布统计矩阵CDSM(j,m)，根据计算出来的彩色分布统计矩阵计算特征指标值Consistency，计算特征指标值Consistency的公式如下，
[0023][0024][0025]其中，CDSM(j,m)为彩色分布统计矩阵的第j行第m列数据，k为变量值。
[0026]作为本专利技术使用所述测量装置对磨齿齿面粗糙度进行测量的方法的一种优选方案，其中：计算彩色分布统计矩阵CDSM(j,m)的方法具体为，
[0027]图片读取和采样；
[0028]建立两个矩阵R和G，将采样图片的两个颜色分量分别复制到其中；
[0029]将采样图像宽度赋值给m
’
，将采样图像高度赋值给n
’
；
[0030]定义一个新矩阵CDSM[256][256]，将新矩阵中的所有数据设为0；
[0031]设定i
’
＝1，j
’
＝1；
[0032]令j＝R(i
’
,j
’
)+1，m＝G(i
’
,j
’
)+1；将CDSM(j,m)+1后的值赋给新的CDSM(j,m)；
[0033]若i
’
≤m
’
，将i
’
加1后的值赋给新的i
’
,返回上一个，否则转至下一个步骤；
[0034]若j
’
≤n
’
，将j
’
加1后的值赋给新的j
’
,返回计算j和m的步骤，否则计算结束。
[0035]作为本专利技术使用所述测量装置对磨齿齿面粗糙度进行测量的方法的一种优选方案，其中：构建特征指标值与磨齿齿面粗糙度之间的关联关系的方法具体为，
[0036]选择不同预测函数；
[0037]构建R＝f(x)；
[0038]以误差最小的方式求解函数的参数，即求解min[f(x
i
)
‑
y
i
]2，确定函数方程；
[0039]对比不同预测函数，选择所有模型中误差最小、且粗糙度与特征指标关系单调的作为预测模型；
[0040]其中，x
i”为第i”个齿面的特征指标值，y
i”为第i”个齿面的粗糙度。
[0041]作为本专利技术使用所述测量装置对磨齿齿面粗糙度进行测量的方法的一种优选方案，其中：所述激光发射器动作时，同时发出红色和绿色的入射光线。
[0042]本专利技术的有益效果：本专利技术中通过激光结构光实现光线路径的准确控制，消本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于机器视觉的磨齿齿面粗糙度测量装置，其特征在于：包括，底座(1)，所述底座(1)上可转动地连接有旋转平台(3)，所述旋转平台(3)上方设有可转动的待测齿轮(206)；检测组件(200)，所述检测组件(200)包括激光发射器(201)和图像采集器(207)，所述激光发射器(201)发射出的入射光线打在待测齿轮(206)齿面上，所述图像采集器(207)采集齿面上的表面图像。2.如权利要求1所述的基于机器视觉的磨齿齿面粗糙度测量装置，其特征在于：所述激光发射器(201)发射出的入射光线与待测齿轮(206)齿面夹角为45
°
，激光发射器(201)发射处的入射光线平行于待测齿轮(206)表面纹理，图像采集器(207)的光轴与光源之间的夹角为90
°
。3.如权利要求1或2所述的基于机器视觉的磨齿齿面粗糙度测量装置与方法，其特征在于：所述旋转平台(3)上固定连接有第一角度调节电机(202)，所述第一角度调节电机(202)上连接有卡盘(203)，所述卡盘(203)上连接有至少三个用于夹持待测工件的夹爪(204)。4.如权利要求1或2所述的基于机器视觉的磨齿齿面粗糙度测量装置与方法，其特征在于：所述底座(1)外固定连接有用于驱动旋转平台(3)转动的第二角度调节电机(4)。5.如权利要求1或2所述的基于机器视觉的磨齿齿面粗糙度测量装置与方法，其特征在于：所述待测齿轮(206)在旋转平台(3)的中心。6.使用权利要求1～5任一项所述的测量装置对磨齿齿面粗糙度进行测量的方法，其特征在于：包括以下步骤，先将测量装置放到暗箱中；设定i＝1；检测组件(200)动作，图像采集器(207)采集待测齿轮(206)第i个齿面的表面图像；判断i是否超过设定的齿面数量阈值n
‑
1，若没超过，图像采集器(207)停止采集，控制角度调节电机动作，使待测齿轮(206)旋转角度θ，将i+1后值给新的i，返回上面的采集步骤，否则转至下一个步骤；控制第二角度调节电机(4)动作，第二角度调节电机(4)驱动旋转平台(3)转动，使旋转平台(3)旋转180
°
，第二角度调节电机(4)停止动作，开始采集反方向的齿面图像，若i＜n，返回重新设定i的步骤，否则转至下一个步骤；计算每个表面图像的特征指标值，构建特征指标值与磨齿齿面粗糙度之间的关联关系，建立...

【专利技术属性】
技术研发人员：路恩会，郭耀村，宗轶琦，孙进，朱兴龙，刘坚，
申请(专利权)人：扬州大学，
类型：发明
国别省市：