[发明专利]圆弧端齿仿真匹配及数字化着色检测方法、装置及设备

权利要求书

1.一种圆弧端齿仿真匹配及数字化着色检测方法，其特征在于，包括步骤：

S1、利用精度≤0.6μm的高精度三坐标测量机作为检测数据采集设备，使用三坐标测量机搭载的三维模拟测头对圆弧端齿轮廓进行自动化扫描采集，获取齿面轮廓数据点，进而计算圆弧端齿的几何参数；

S2、利用圆弧端齿的标准加工参数进行虚拟建模，对齿面进行虚拟着色，模拟人工目视着色方法，对齿面啮合质量进行分区；

S3、分别采集凹齿、凸齿的齿面数据，在同一啮合基准条件下进行匹配仿真计算，找到最佳的拟合齿对。

2.根据权利要求1所述的圆弧端齿仿真匹配及数字化着色检测方法，其特征在于，所述步骤1具体包括步骤：

S11、首先是进行圆弧端齿坐标系建立，依据笛卡尔坐标系原则来建立：以端平面矢量建立方向朝向端平面方向；以内圆和任意凹齿或凸齿的齿面的中分点建立轴线方向朝着径向；以内圆中心和端面高度确定O₀；

S12、圆弧端齿理论参数确定，包括凹齿、凸齿、层数、内圆理论值直径和外圆直径，齿形角度、最大顶部直倒角、顶部倒角角度、最大齿根圆角半径、齿顶高、最小齿深、圆弧端齿中心与刀具中心距离、节平面处刀具半径，通过软件计算生成齿面网工作坐标点和齿顶高测量坐标点；

S13、扫描参数配置，包括齿面扫描参数，齿顶高检测位置、指定扫描的行数、倒角处圆角半径、扫描范围、扫描速度、扫描加速度、点密度、扫描偏置力参数；

S14、利用超高精度三坐标测量机对圆弧端齿进行高速扫描；

S15、计算圆弧端齿几何参数评价，计算齿厚和齿槽相等时的平面到齿顶的距离得到齿顶高值，依次计算每一个齿的齿顶高值，形成圆弧端齿的齿顶高评价数据：

其中：E为齿顶高值，A为单个齿厚度值，B为齿槽的宽度值，Lim()为最小条件。

3.根据权利要求2所述的圆弧端齿仿真匹配及数字化着色检测方法，其特征在于，所述步骤S14具体包括步骤：

S141、第一次扫描测量为获取齿面数据，对每一个凹齿或凸齿的两个工作面进行网格扫描，扫描点密度不低于20点/每毫米，扫描速度不低于5mm/每秒；

S142、第二次扫描为沿着圆弧端齿圆周进行径向扫描，固定扫描圆直径，通过沿端面扫描得到齿顶高原始数据，扫描点密度不低于20点/每毫米，扫描速度不低于5mm/每秒。

4.根据权利要求3所述的圆弧端齿仿真匹配及数字化着色检测方法，其特征在于，所述步骤S15具体包括步骤：

S151、利用第二次扫描得到的点数据，进行三维补偿技术，沿这三维矢量方向进行球头半径补偿，从而得到圆弧端齿表面数据，补偿原理根据数学算法，设测量点p的法向矢量n，通过增加或减少测头半径的长度，通过以下公式计算得到实际测量点处的坐标q：

其中，r为测头半径，n为测量点法向矢量；

S152、通过圆弧展开算法，将三维圆弧转为二维轮廓，消除极半径影响：首先进行坐标变化将直角坐标点依据以下方程组转换成极坐标点，横轴为极角、纵轴为极径，经过横轴的比例缩放，得到圆弧端齿齿形的2维展开图，

其中，x为笛卡尔坐标系的X坐标值，y为笛卡尔坐标系下Y坐标值，ρ为极半径，θ为极角；

接着使用如下公式将横轴极角值的比例改变：

其中，x’为展开长度，D为扫描圆直径。

5.根据权利要求3所述的圆弧端齿仿真匹配及数字化着色检测方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括步骤：

S21、利用第一次扫描的数据，进行测头三维半径补偿，得到齿面点数据补偿原理是根据数学方法，求取测头中心点坐标沿着测量方向的法矢量，在得到法矢量的基础上，通过增加或较少测头半径的长度，得到实际接触点的坐标；

S22、根据凸凹齿相互匹配算法，计算得到每个实测点偏差,计算每一个测量点的偏差，得到整个齿面的误差情况；

S23、进行偏差转换，将三维偏差转成二维偏差，得到二维化的点偏差矩阵；

S24、将偏差以二维绘图的形式进行展现，以便快速判断着色情况。