【摘要】：齒輪齒面粗糙度與齒輪副的耐磨性、疲勞強(qiáng)度、配合性質(zhì)、腐蝕性、能耗等有密切關(guān)系,齒輪齒面粗糙度的大小直接影響齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的使用性能與壽命,但當(dāng)前的齒輪齒面粗糙度測(cè)量方法因其效率低下且不能對(duì)齒面進(jìn)行整體評(píng)判,無(wú)法滿(mǎn)足當(dāng)前自動(dòng)化在線測(cè)量的需求�；跈C(jī)器視覺(jué)的檢測(cè)方法具有效率高、測(cè)量面積大、非接觸性等優(yōu)點(diǎn),且當(dāng)前基于機(jī)器視覺(jué)的表面粗糙度測(cè)量大多對(duì)平面物體進(jìn)行研究,對(duì)曲面研究較少,因此,研究基于機(jī)器視覺(jué)的齒輪齒面粗糙度檢測(cè)方法具有重要的理論意義,對(duì)于齒輪加工企業(yè)實(shí)現(xiàn)精確、高效、在線測(cè)量具有一定的工程價(jià)值。針對(duì)當(dāng)前齒輪齒面粗糙度測(cè)量現(xiàn)狀,論文對(duì)基于機(jī)器視覺(jué)的齒輪齒面粗糙度檢測(cè)方法展開(kāi)了系統(tǒng)研究,進(jìn)行了特征提取方法的研究和預(yù)測(cè)模型的構(gòu)建,初步搭建了一套自動(dòng)化的齒輪齒面粗糙度測(cè)量系統(tǒng),并驗(yàn)證了方法的有效性。論文的主要研究工作如下:(1)在簡(jiǎn)述齒輪齒面粗糙度的定義及其測(cè)量評(píng)定的基礎(chǔ)上,分析了齒面粗糙度的特點(diǎn);從光散射原理角度分析了齒輪齒面成像機(jī)理,分析了不同粗糙度等級(jí)的齒面圖像與粗糙度之間的相關(guān)關(guān)系;然后,對(duì)邊緣提取所需的數(shù)字圖像處理技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)介紹;最后,初步設(shè)計(jì)了基于機(jī)器視覺(jué)的齒輪齒面粗糙度檢測(cè)方案,并對(duì)測(cè)量系統(tǒng)中的圖像采集模塊、圖像處理模塊進(jìn)行了詳細(xì)介紹。(2)提出了 一種基于形狀特征的齒輪齒面粗糙度測(cè)量方法。從光散射原理角度,提取齒面圖像中的形狀輪廓,從散射程度、結(jié)構(gòu)信息和強(qiáng)度信息方面設(shè)計(jì)了特征指標(biāo)評(píng)價(jià)算法。然后,根據(jù)檢測(cè)方案和實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行了實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,齒輪齒面粗糙度Ra與結(jié)構(gòu)信息(Eigmax、Eccentricity和Area指標(biāo))和強(qiáng)度信息(E 指標(biāo))四個(gè)特征指標(biāo)具有明顯的相關(guān)關(guān)系,并對(duì)提出的特征指標(biāo)的預(yù)測(cè)精度、單調(diào)性和穩(wěn)定性進(jìn)行了評(píng)估,驗(yàn)證了特征指標(biāo)評(píng)價(jià)算法的有效性。(3)基于支持向量機(jī)的方法研究建立了齒面粗糙度和圖像特征指標(biāo)之間的預(yù)測(cè)模型,通過(guò)交叉驗(yàn)證的方法對(duì)支持向量機(jī)中的參數(shù)進(jìn)行尋優(yōu),對(duì)該預(yù)測(cè)模型進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證,結(jié)果表明,該方法在一定程度上提升了對(duì)齒輪齒面粗糙度的預(yù)測(cè)精度。(4)基于LabVIEW和MATLAB開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)了基于機(jī)器視覺(jué)的齒輪齒面粗糙度測(cè)量系統(tǒng),并對(duì)測(cè)量系統(tǒng)的運(yùn)行時(shí)間和響應(yīng)時(shí)間進(jìn)行了測(cè)試,結(jié)果表明,該測(cè)量系統(tǒng)效率高、穩(wěn)定性強(qiáng),能夠?qū)崿F(xiàn)齒輪齒面粗糙度的實(shí)時(shí)測(cè)量。
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TH132.41
【圖文】：

當(dāng)前常用于工件加工平面表面粗糙度測(cè)量方式主要有接觸式和非接觸式兩種，逡逑目前對(duì)于齒輪的齒面粗糙度來(lái)說(shuō)，有標(biāo)準(zhǔn)樣板比對(duì)法和接觸式測(cè)量?jī)煞N。最基本逡逑的為與標(biāo)準(zhǔn)粗糙度樣板比對(duì)法如圖１．１所示。逡逑ＩｌＪＩ逡逑（ａ）比對(duì)標(biāo)準(zhǔn)樣板邐（ｂ）工件與標(biāo)準(zhǔn)樣本對(duì)比逡逑圖１．丨標(biāo)準(zhǔn)樣板對(duì)比法測(cè)量工件粗糙度逡逑接觸式測(cè)量常用的測(cè)量方法以觸針式表面輪廓儀為代表，其通過(guò)設(shè)置不同的逡逑濾波范圍來(lái)測(cè)量零件的微觀表面不平度（粗糙度參數(shù)、波紋度參數(shù)等）。當(dāng)前的接逡逑觸式測(cè)量方法包含：基于標(biāo)準(zhǔn)軌跡法的漸開(kāi)線儀器測(cè)量法和輪廓儀測(cè)量法。逡逑１邋■逡逑，，屋ＢＬｕａｓ－逡逑ｍｍｍｍＪｒｎ邋＾逡逑ｕｒｎｓ邐．邋Ｉ逡逑S謾危邁T逡逑Ｉ邋Ｉ邋Ｔ逡逑｜邋Ｉ邋ｒｔkw逡逑＇邋ｒｙｇｌ邐ｉｆ－＇１逡逑圖１．２邋３卯３Ａ齒輪測(cè)量中心（哈爾濱量具刃具廠）逡逑標(biāo)準(zhǔn)軌跡法（又稱(chēng)展成法）將被測(cè)齒輪與儀器復(fù)現(xiàn)的標(biāo)準(zhǔn)漸開(kāi)線軌跡進(jìn)行比逡逑較，從而測(cè)出齒輪齒面的誤差參數(shù)，目前應(yīng)用比較廣泛的有單盤(pán)式、圓盤(pán)式漸開(kāi)逡逑線測(cè)量?jī)x。單盤(pán)式漸開(kāi)線測(cè)量?jī)x的測(cè)量原理即為漸開(kāi)線的展成原理，此類(lèi)儀器較逡逑２逡逑

逡逑多，如哈爾濱量具刃具廠的３０３Ａ測(cè)量?jī)x器（如圖１．２所示）、德國(guó)的Ｃａｒｌ邋Ｍａｒｈ逡逑８８９等Ｗ。圓盤(pán)杠桿式漸開(kāi)線測(cè)量?jī)x的測(cè)量原理為用一直尺滾壓在齒輪的基圓盤(pán)逡逑上，直尺棱邊上的每個(gè)點(diǎn)都可以描出漸開(kāi)線，直尺上固定表面接觸測(cè)量系統(tǒng)用來(lái)逡逑接收齒面的偏差［５］，屬于此類(lèi)型的齒輪測(cè)量?jī)x有德國(guó)的Ｃａｒｌ邋Ｍａｒｈ邋８９１Ｓ和螺旋角逡逑檢查儀、瑞士的ＭａａｇＳＰ－６０型齒輪檢查儀、德國(guó)克林倍爾ＰＦＳ－６００型等漸開(kāi)線儀逡逑器，可以準(zhǔn)確地測(cè)量齒面粗糙度。逡逑用普通的輪廓儀可以測(cè)量齒寬方向的粗糙度，但粗糙度需垂直于表面紋理進(jìn)逡逑行測(cè)量，即需在齒廓方向進(jìn)行測(cè)量，便會(huì)因齒側(cè)表面彎曲而不便于測(cè)量。ＪＢ－４Ｃ粗逡逑糙度儀需將觸針壓在被測(cè)表面，測(cè)量齒輪齒面粗糙度時(shí)，齒輪不容易穩(wěn)定放置，逡逑本文采用Ｔａｙｌｏｒ邋Ｈｏｂｓｏｎ公司的ＦＯＲＭ邋ＴＡＬＹＳＵＲＦ邋ＰＧＩ１２４０表面輪廓儀垂直于圾逡逑面紋理對(duì)試樣齒輪齒面進(jìn)行粗糙度測(cè)量，作為下一步基于形狀特征的測(cè)量算法的逡逑基準(zhǔn)

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2740072