[发明专利]基于双目线结构光的直齿圆锥齿轮的齿轮测量装置及方法

说明书

本发明公开了一种基于双目线结构光的直齿圆锥齿轮的齿轮测量装置及方法，该申请通过两相机采集到结构光投射到所需要测量的被测直齿圆锥齿轮空间表面的包含有空间物体表面信息的光条畸变图像，再对采集到的包含有光条畸变图像进行处理获取各对应的光条空间点的信息，最后结合测量系统的两相机内参与系结构参数，恢复结构光所投射的空间物体表面的三维空间信息。本发明的一种基于双目线结构光的直齿圆锥齿轮的测量装置能够有效完成全局测量，是基于直齿圆锥齿轮的结构特点建立的双目线结构光测量系统，是一种全新的测量方式，具有结构简单、高效、通用性好、适应性强等特点。

技术领域

本发明涉及一种基于双目线结构光的直齿圆锥齿轮的齿轮测量装置及方法。

背景技术

齿轮是机械工业中一种极其重要的传动零件，齿轮传动也是机械工程领域中应用极为广泛的一种传动形式，其主要特点是：瞬时传动比恒定；传动效率高，可达98％-99％；工作可靠、使用寿命长；结构紧湊，适用范围大；传递功率比较大，圆周速度可以达到300m/s。在齿轮传动中，通常按照齿轮比对其传动方式进行分类，可以分为固定齿数比和可变齿数比的齿轮传动机构形式，机械工程中常见的齿轮传动形式有：直齿轮传动、斜齿轮传动、人字齿轮传动、直齿锥齿轮传动、斜齿锥齿轮传动以及弧齿锥齿轮传动。

其中，直齿圆锥齿轮是用于传递两相交轴之间的回转运动，主要应用于汽车后桥齿轮箱、液力传动内燃机车、风扇轴、车轴齿轮箱、牛头刨床工作台以及进给机构中。与常见的圆柱齿轮相比，圆锥齿轮其制造、装配都比较复杂，所以除布置和其它特殊要求以外尽量少用，相互啮合的两圆锥齿轮轴线间夹角一般为90°，否则箱体加工和安装调整都比较困难。圆锥齿轮传动振动和噪声相比较与圆柱齿轮都比较大,所以通常情况下都应用于速度较低的传动中，V≤5m/s，传动比i3，但是鼓形齿经研磨可用于高速传动。轮齿分布在截锥体上，垂直于轮齿的各剖面，齿廓大小是变化的，与其到锥顶的距离成正比。大端刚度大，小端刚度小，圆锥齿轮沿齿宽的载荷分布不均匀。为简化计算假定圆锥齿轮的强度与其当量齿轮相等，该当量齿轮是以圆锥齿轮齿宽中点处的参数为参数，这样借助于当量齿轮把圆锥齿轮转化为直齿圆柱齿轮，将当量齿轮参数代入圆柱齿轮强度计算公式。

对直齿圆锥齿轮来说，一般工艺要求包括如下内容：

⑴大端齿形要求准确；

⑵为了保证圆锥齿轮的运动精度，齿圈径向跳动的误差要在一定范围内；

⑶为了保证圆锥齿轮工作的平稳性,齿轮周节误差也要在一定范围内；

⑷为了保证圆锥齿轮侧隙,要求大端和小端齿厚误差在允许范围内；

⑸为了保证齿轮接触精度，要求齿向误差在允许范围内；

⑹齿面的表面粗糙度应达到图纸要求。

直齿圆锥齿轮可以采用铣削、插齿、滚齿和铸造等加工方法，由于加工方法不同，齿轮加工刀具限制，以及加工过程中加工机床的定位精度、刀具磨损和机床震动等因数影响，存在加工制造误差。若该误差较大可能在某些地方出现不标准齿轮轮廓形状的现象，为了得到准确的齿形，需要对齿轮进行测量，然而目前的齿轮测量方法通用性差，测量效率低，不能实现直齿圆锥齿轮快速检测。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于双目线结构光的直齿圆锥齿轮的齿轮测量装置及方法，以解决现有通用性差，测量效率低的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种基于双目线结构光的直齿圆锥齿轮的齿轮测量装置，包括底座、安装在底座上的旋转工作台、对称安装在所述旋转工作台两侧的支承立柱以及连接在两个所述支承立柱之间的桁架；所述旋转工作台上设有用于固定齿轮的齿轮固定器，所述桁架上设有迎向所述被测齿轮的激光器，所述支承立柱上分别设有一组迎向被测齿轮的双目相机，所述激光器设置在所述双目相机的上方。

进一步地，所述支承立柱迎向旋转工作台的一侧设有垂直延伸的第一滑槽，所述第一滑槽内设有可沿所述第一滑槽上下滑动的相机支架。