發(fā)布時間：2020-07-03 19:26

【摘要】：齒輪齒面粗糙度與齒輪副的耐磨性、疲勞強度、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機構(gòu)的使用性能與壽命,但當前的齒輪齒面粗糙度測量方法因其效率低下且不能對齒面進行整體評判,無法滿足當前自動化在線測量的需求。基于機器視覺的檢測方法具有效率高、測量面積大、非接觸性等優(yōu)點,且當前基于機器視覺的表面粗糙度測量大多對平面物體進行研究,對曲面研究較少,因此,研究基于機器視覺的齒輪齒面粗糙度檢測方法具有重要的理論意義,對于齒輪加工企業(yè)實現(xiàn)精確、高效、在線測量具有一定的工程價值。針對當前齒輪齒面粗糙度測量現(xiàn)狀,論文對基于機器視覺的齒輪齒面粗糙度檢測方法展開了系統(tǒng)研究,進行了特征提取方法的研究和預(yù)測模型的構(gòu)建,初步搭建了一套自動化的齒輪齒面粗糙度測量系統(tǒng),并驗證了方法的有效性。論文的主要研究工作如下:(1)在簡述齒輪齒面粗糙度的定義及其測量評定的基礎(chǔ)上,分析了齒面粗糙度的特點;從光散射原理角度分析了齒輪齒面成像機理,分析了不同粗糙度等級的齒面圖像與粗糙度之間的相關(guān)關(guān)系;然后,對邊緣提取所需的數(shù)字圖像處理技術(shù)進行了詳細介紹;最后,初步設(shè)計了基于機器視覺的齒輪齒面粗糙度檢測方案,并對測量系統(tǒng)中的圖像采集模塊、圖像處理模塊進行了詳細介紹。(2)提出了 一種基于形狀特征的齒輪齒面粗糙度測量方法。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)信息和強度信息方面設(shè)計了特征指標評價算法。然后,根據(jù)檢測方案和實驗步驟進行了實驗,實驗結(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)和強度信息(E 指標)四個特征指標具有明顯的相關(guān)關(guān)系,并對提出的特征指標的預(yù)測精度、單調(diào)性和穩(wěn)定性進行了評估,驗證了特征指標評價算法的有效性。(3)基于支持向量機的方法研究建立了齒面粗糙度和圖像特征指標之間的預(yù)測模型,通過交叉驗證的方法對支持向量機中的參數(shù)進行尋優(yōu),對該預(yù)測模型進行試驗驗證,結(jié)果表明,該方法在一定程度上提升了對齒輪齒面粗糙度的預(yù)測精度。(4)基于LabVIEW和MATLAB開發(fā)設(shè)計了基于機器視覺的齒輪齒面粗糙度測量系統(tǒng),并對測量系統(tǒng)的運行時間和響應(yīng)時間進行了測試,結(jié)果表明,該測量系統(tǒng)效率高、穩(wěn)定性強,能夠?qū)崿F(xiàn)齒輪齒面粗糙度的實時測量。
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TH132.41
【圖文】：

當前常用于工件加工平面表面粗糙度測量方式主要有接觸式和非接觸式兩種，逡逑目前對于齒輪的齒面粗糙度來說，有標準樣板比對法和接觸式測量兩種。最基本逡逑的為與標準粗糙度樣板比對法如圖１．１所示。逡逑ＩｌＪＩ逡逑（ａ）比對標準樣板邐（ｂ）工件與標準樣本對比逡逑圖１．丨標準樣板對比法測量工件粗糙度逡逑接觸式測量常用的測量方法以觸針式表面輪廓儀為代表，其通過設(shè)置不同的逡逑濾波范圍來測量零件的微觀表面不平度（粗糙度參數(shù)、波紋度參數(shù)等）。當前的接逡逑觸式測量方法包含：基于標準軌跡法的漸開線儀器測量法和輪廓儀測量法。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齒輪測量中心（哈爾濱量具刃具廠）逡逑標準軌跡法（又稱展成法）將被測齒輪與儀器復(fù)現(xiàn)的標準漸開線軌跡進行比逡逑較，從而測出齒輪齒面的誤差參數(shù)，目前應(yīng)用比較廣泛的有單盤式、圓盤式漸開逡逑線測量儀。單盤式漸開線測量儀的測量原理即為漸開線的展成原理，此類儀器較逡逑２逡逑

逡逑多，如哈爾濱量具刃具廠的３０３Ａ測量儀器（如圖１．２所示）、德國的Ｃａｒｌ邋Ｍａｒｈ逡逑８８９等Ｗ。圓盤杠桿式漸開線測量儀的測量原理為用一直尺滾壓在齒輪的基圓盤逡逑上，直尺棱邊上的每個點都可以描出漸開線，直尺上固定表面接觸測量系統(tǒng)用來逡逑接收齒面的偏差［５］，屬于此類型的齒輪測量儀有德國的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、德國克林倍爾ＰＦＳ－６００型等漸開線儀逡逑器，可以準確地測量齒面粗糙度。逡逑用普通的輪廓儀可以測量齒寬方向的粗糙度，但粗糙度需垂直于表面紋理進逡逑行測量，即需在齒廓方向進行測量，便會因齒側(cè)表面彎曲而不便于測量。ＪＢ－４Ｃ粗逡逑糙度儀需將觸針壓在被測表面，測量齒輪齒面粗糙度時，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試樣齒輪齒面進行粗糙度測量，作為下一步基于形狀特征的測量算法的逡逑基準

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本文編號：2740072