一種基于機(jī)器視覺引導(dǎo)的激光齒輪倒角輪廓測量儀的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于齒輪倒角輪廓測量技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種基于機(jī)器視覺引導(dǎo)的激光齒輪倒角輪廓測量儀。
【背景技術(shù)】
[0002]倒角齒輪是汽車、工程機(jī)械等變速箱中必備的核心部件之一，是實(shí)現(xiàn)換擋導(dǎo)向和運(yùn)動傳遞的元件，起降低沖擊振動的作用。目前倒角的形狀主要有:平面尖角、弧面倒角、尖拱圓角和非對稱倒角等。汽車變速箱根據(jù)不同工況需要切換檔位實(shí)現(xiàn)變速，每次切換就是配對齒輪的脫離和重新嚙合的過程，未經(jīng)倒角的齒輪在切換檔位時，配對齒輪之間容易發(fā)生沖擊和碰撞，而且重新嚙合困難。倒角的形態(tài)和加工精度直接影響到變速箱的嚙合傳動性能，對于倒角齒輪而言，待測量的結(jié)構(gòu)主要為齒端上的倒角，由于受到被測倒角所在截面相對位置的限制，目前還沒有一種很好的測量方法能夠較方便地實(shí)現(xiàn)齒端上倒角輪廓的參數(shù)測量。
[0003]目前各種類型的倒角齒輪件的內(nèi)、外齒端面倒角輪廓的尺寸和形位公差的測量主要采用輪廓測量儀來進(jìn)行。輪廓測量儀的測量原理是:傳感器的探針與工件的被測輪廓的表面接觸，驅(qū)動器以恒定的速度帶動傳感器沿測量方向運(yùn)動，使探針在工件表面上勻速滑行，驅(qū)動器行進(jìn)一個采樣間隔的同時，傳感器記錄下表面輪廓點(diǎn)縱坐標(biāo)并將其轉(zhuǎn)換成電信號輸入計算機(jī)。這類輪廓測量儀的測量方式是接觸式測量，在測量過程中傳感器探針必須與被測輪廓的表面相接觸，由于傳感器探針的硬度高，極可能劃傷被測工件的表面，長期測量后探針頭部也會磨損；此外，由于受到臂長的限制，輪廓測量儀很難獲取到完整的輪廓邊緣數(shù)據(jù)，致使所測得的輪廓數(shù)據(jù)的完整性受到影響。
[0004]在評價齒輪倒角質(zhì)量時，一般需要對每個倒角進(jìn)行多截面測量。專利號為:2011102364117，名稱為“齒輪倒角激光測量儀”的專利公開的技術(shù)方案可以測量一個齒的多個截面，但必須根據(jù)齒輪內(nèi)孔的直徑選配相應(yīng)的芯軸，并依靠轉(zhuǎn)臺和定位夾具才能實(shí)現(xiàn)齒輪的定位；在一個齒的多個截面測量完成后，需根據(jù)齒輪齒數(shù)的奇偶調(diào)節(jié)卡具，以便被測齒能夠定位在測量傳感器的下方，才可以進(jìn)行下一個齒的多個截面的倒角輪廓測量，在工件重新裝卡過程中，人為因素會影響測量精度，同時，在重復(fù)測量過程中測量數(shù)值的穩(wěn)定性也受到影響。
[0005]由于傳統(tǒng)輪廓測量儀在齒輪倒角檢測時存在的上述問題，倒角齒輪生產(chǎn)廠家對專用型齒輪倒角輪廓測量儀有著迫切的需求。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]本實(shí)用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種采用非接觸式測量、測量精確、制造成本低的基于機(jī)器視覺引導(dǎo)的激光齒輪倒角輪廓測量儀及其測量方法，尤其適合變速箱齒輪倒角輪廓的測量。
[0007]本實(shí)用新型的技術(shù)方案是:一種基于機(jī)器視覺引導(dǎo)的激光齒輪倒角輪廓測量儀，包括機(jī)器視覺標(biāo)定裝置、測量工作臺、齒輪倒角輪廓測量裝置和數(shù)據(jù)采集處理裝置，
[0008]所述機(jī)器視覺標(biāo)定裝置，包括光源組件，所述光源組件設(shè)于測量工作臺上，測量工作臺一側(cè)設(shè)有Z軸調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，所述Z軸調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)一端設(shè)有工業(yè)相機(jī)，所述工業(yè)相機(jī)通過USB數(shù)據(jù)線接口連接到數(shù)據(jù)采集處理裝置，
[0009]所述輪廓采集處理裝置，包括設(shè)于測量工作臺一側(cè)的X-Y移動平臺，所述X-Y移動平臺上連接有Z軸調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，所述Z軸調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)上設(shè)有激光位移傳感器，激光位移傳感器通過數(shù)據(jù)線與數(shù)據(jù)采集處理裝置相連。
[0010]進(jìn)一步，所述光源組件包括LED光源，測量工作臺內(nèi)設(shè)有一個可以放置LED光源的固定平面，當(dāng)拍攝齒輪的圖像時，根據(jù)需要可為系統(tǒng)環(huán)境提供光照，所述固定平面對邊設(shè)有LED電源線引出孔，所述標(biāo)定板位于LED電源線引出孔的上表面。
[0011]進(jìn)一步，所述測量工作臺相鄰的兩邊設(shè)有與之連為一體、且垂直于測量工作臺的限位擋塊，所述測量工作臺上設(shè)有與之大小相同的標(biāo)定板，所述標(biāo)定板從兩個方向靠緊兩個限位擋塊實(shí)現(xiàn)精確定位，所述標(biāo)定板中間區(qū)域設(shè)有黑白相間的方格，方格交點(diǎn)即標(biāo)定點(diǎn)。
[0012]進(jìn)一步，X-Y移動平臺的伺服驅(qū)動電機(jī)通過控制電纜與驅(qū)動控制器連接，驅(qū)動控制器通過數(shù)據(jù)線和數(shù)據(jù)采集處理裝置連接。
[0013]進(jìn)一步，所述數(shù)據(jù)采集處理裝置還與打印輸出設(shè)備相連。
[0014]進(jìn)一步，所述測量工作臺和X-Y移動平臺均固定在大理石底座上，所述X-Y移動平臺包括X軸導(dǎo)軌和Y軸導(dǎo)軌，所述X軸導(dǎo)軌固定在大理石底座上，且X軸導(dǎo)軌上方接觸設(shè)有X軸滑塊，所述X軸導(dǎo)軌內(nèi)設(shè)有與X軸滑塊接觸的X軸光柵尺，所述Y軸導(dǎo)軌與X軸滑塊固定連接，且Y軸導(dǎo)軌上方接觸設(shè)有Y軸滑塊，所述Y軸導(dǎo)軌內(nèi)設(shè)有與Y軸滑塊接觸的Y軸光柵尺，所述X軸移動平臺和Y軸移動平臺兩者之間相互正交。
[0015]進(jìn)一步，所述X軸滑塊和Y軸滑塊分別與伺服驅(qū)動電機(jī)連接，通過螺紋傳動，帶動X軸移動平臺和Y軸移動平臺移動，所述伺服驅(qū)動電機(jī)與驅(qū)動控制器連接，驅(qū)動控制器通過數(shù)據(jù)線和數(shù)據(jù)采集處理裝置連接。
[0016]進(jìn)一步，所述Z軸調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，包括立柱，所述立柱上連接有橫臂，所述立柱與橫臂通過齒輪齒條結(jié)構(gòu)上下移動。
[0017]本實(shí)用新型具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是:1、本實(shí)用新型整體結(jié)構(gòu)清晰，制造成本較低，采用機(jī)器視覺引導(dǎo)、定位和非接觸式的測量方法，具有智能化、可視化、高精度無損檢測等優(yōu)點(diǎn)；
[0018]2、本實(shí)用新型采用了工業(yè)相機(jī)和標(biāo)定板等視覺組件實(shí)現(xiàn)平面標(biāo)定，對被測齒輪進(jìn)行準(zhǔn)確定位，替代了傳統(tǒng)的齒輪卡具，避免了人為操作的誤差因素；激光位移傳感器的測量值可直接作為被掃描截面上各測量點(diǎn)的Z方向坐標(biāo)值，避免了系統(tǒng)誤差，明顯提高了測量精度。
[0019]3、本實(shí)用新型可自動檢測待測齒輪的中心，實(shí)現(xiàn)以該中心為基準(zhǔn)的齒輪倒角輪廓的多截面連續(xù)測量；驅(qū)動方式采用二維運(yùn)動方式替代傳統(tǒng)測量儀的一維運(yùn)動方式，可以實(shí)現(xiàn)齒輪倒角的一次設(shè)置-多截面測量，且各截面和測量起始點(diǎn)定位準(zhǔn)確，消除了人為操作因素對測量結(jié)果的影響。
【附圖說明】
[0020]圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖
[0021]圖2是本實(shí)用新型的大理石底座和測量工作臺結(jié)構(gòu)示意圖
[0022]圖3是本實(shí)用新型的測量工作臺俯視圖
[0023]圖中:
[0024]1、測量工作臺 2、立柱3、橫臂
[0025]4、工業(yè)相機(jī) 5、限位擋塊6、激光位移傳感器
[0026]7、橫臂 8、固定平面9、手輪調(diào)節(jié)裝置
[0027]10、伺服驅(qū)動電機(jī) 11、大理石底座12、Y軸導(dǎo)軌
[0028]13、Y軸光柵尺 14、X軸光柵尺15、X軸導(dǎo)軌
[0029]16、標(biāo)定板靶標(biāo)區(qū) 17、標(biāo)定板18、數(shù)據(jù)采集處理裝置
[0030]19、驅(qū)動控制器 20、LED電源線引出孔21、打印輸出設(shè)備
【具體實(shí)施方式】
[0031]如圖1-3所示，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是:一種基于機(jī)器視覺引導(dǎo)的激光齒輪倒角輪廓測量儀，包括機(jī)器視覺標(biāo)定