论文摘要
倒角齿轮是汽车变速箱中的关键传动部件,其加工精度的高低直接决定汽车变速箱的质量。评价倒角齿轮加工精度高低的方法是对齿轮倒角轮廓进行精密测量,目前常用的测量方法是基于卡具定位的探针接触式测量方法,定位过程复杂、测量效率低下且探针会划伤齿轮表面。因此研究一种快速、高精度、智能化的测量方法在制造业中具有重要意义。机器视觉作为一种新兴的智能化、非接触式测量方法与技术已经被广泛应用于产品质量的检测、逆向工程、机器人导航等诸多领域。在机械制造业中,机器视觉测量技术也被用于对工件的三维轮廓尺寸进行非接触式测量。该技术的核心部件往往是图像传感器。面阵图像传感器可一次拍摄相机视野范围内的整个空间的图像,图像经计算机处理后可立即得到测量结果,因此其测量速度非常快。但是,由于自身像素尺寸等原因,决定其测量精度无法满足一些行业精密测量的要求,在本文研究中所涉及到的齿轮倒角测量就遇到这样的难题。点视觉的激光位移传感器测量精度很高可达0.1 um,但其每次只能测量平面中一点的信息,要完成对一个区域的测量,则需要激光位移传感器在该区域中不断运动,直到采集完所有点为止,所以其测量速度较慢。本文结合图像传感器测速快,激光传感器精度高的优点,提出一种利用图像传感器实现高速定位测量,激光传感器实现倒角轮廓精密测量的快速两级视觉精密测量方法。该方法使用视觉智能定位取代传统的机械卡具定位,使用激光位移传感器取代探针实现非接触式测量,解决了倒角齿轮测量行业中面临的定位复杂、损伤齿轮表面和智能化程度低等问题。本课题研究的主要内容包括：1.结合目前齿轮倒角测量所面临的问题,提出一种基于两级视觉传感器的快速、高精度、非接触、智能化的齿轮倒角轮廓三维尺寸测量方法。2.根据选定的测量系统方案,设计了测量系统的硬件结构,研究了面阵图像传感器、XY驱动平台和激光位移传感器的驱动控制原理,并搭建了测量系统。3.研究了齿轮圆心定位的图像处理算法、规划了齿轮倒角轮廓的测量路径,并编写了基于VC++、MFC的测量系统的软件程序。4.通过实验研究了该测量系统存在的误差、并分析了产生误差的原因,提出了减小误差的改进方案。