阅读说明：本技术 一种安装偏心工况下小模数齿轮齿廓检测方法 (Method for detecting tooth profile of small-module gear under eccentric installation working condition ) 是由 杨聪彬 郭庆旭 刘志峰 赵永胜 张彩霞 程强 于 2021-08-01 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种安装偏心工况下小模数齿轮齿廓检测方法,该方法建立以测量转台为中心的初始坐标系O-(1),并利用三维扫描仪获取齿轮上端面完整数据参数；并提取齿轮中心孔边缘数据,进行优化拟合,获得在初始坐标系下中心孔轮廓及齿轮中心坐标；最后,建立以齿轮中心为坐标原点的中心坐标系O,提取齿轮齿廓边缘数据,并基于坐标变换原理将该数据转换至中心坐标系中,获得以齿轮中心为原点的完成齿轮轮廓数据。解决了小模数齿轮测量过程中因安装误差等机械误差导致的测量误差问题,为小模数齿形实际齿廓表征以奠定了理论和实验基础。(The invention discloses a method for detecting tooth profile of a small-module gear under an eccentric installation working condition, which establishes an initial coordinate system O taking a measuring turntable as a center 1 Acquiring complete data parameters of the upper end face of the gear by using a three-dimensional scanner; extracting edge data of a central hole of the gear, and performing optimization fitting to obtain the profile of the central hole and the central coordinate of the gear in an initial coordinate system; and finally, establishing a central coordinate system O taking the gear center as a coordinate origin, extracting gear tooth profile edge data, and converting the data into the central coordinate system based on a coordinate transformation principle to obtain finished gear profile data taking the gear center as the origin. The problem of measurement errors caused by mechanical errors such as installation errors and the like in the measurement process of the small-modulus gear is solved, and theoretical and experimental bases are laid for the representation of the actual tooth profile of the small-modulus tooth profile.)

一种安装偏心工况下小模数齿轮齿廓检测方法

技术领域

本发明涉及小模数齿轮的设计与制造领域技术领域，特别是涉及一种安装偏心工况下小模数齿轮齿廓检测方法。

背景技术

小模数齿轮齿形检测一般采用传统的三坐标探头接触式检测过程，需要定制专用的超小型检测探头和专用软件，软硬件的定制费用昂贵且测量周期时间较长。采用激光位移传感器的非接触式测量技术是目前小模数齿轮检测、复杂齿面检测以及精密位移检测的先进手段。但由于小模数齿形在检测过程中会存在一定的安装误差，导致测量结果存在误差。

发明内容

本发明目的是：为获得小模数齿轮实际加工完成的齿廓数据，解决安装误差对测量结果的影响，通过计算齿轮中心的坐标，提出一种安装偏心工况下小模数齿轮齿廓检测方法。

本发明所采取的技术方案是：

一种安装偏心工况下小模数齿轮齿廓检测方法，其特征在于包含以下步骤：

步骤一：将齿轮置于测量系统中，调节三维扫描仪位置与参数，测量齿轮端面完整数据，并以转台中心为圆点，建立平行于水平面的初始坐标系x₁o₁y₁。

步骤二：提取齿轮中心孔边缘数组I，并利用matlab等数据处理软件，将该数据进行拟合，获得齿轮中心孔轮廓模型，并可求得齿轮中心点坐标O₁(x,y)。

步骤三：提取齿轮齿廓边缘数组M，并利用matlab等数据处理软件，将该数据进行拟合，获得初始坐标系O下得齿轮齿廓。

步骤四：建立以齿轮中心为坐标原点的中心坐标系xoy，将初始坐标系下的齿廓点数据坐标转换为中心坐标系中，即可获得以齿轮为原点的完整齿形。

采用数据拟合方法需进行优化，其步骤如下：1)设置优化的初始步长L。2)计算x_i,y_i的偏导数并对偏导数向量规范化。3)若损失函数连续减小，则认为步长过小，L*1.5。若损失函数出现振荡，则认为步长过大，L*0.5。4)重复步骤(2)、(3)直至损失函数足够小。定义各点对应坐标作为各点实际坐标拟合算法的起始值，对各测量点、站点坐标的进行上述优化步骤，可得到最终测量点、站点的坐标和实际坐标的拟合值。

齿轮中心为坐标原点的中心坐标系，基于坐标变换原理，将坐标系O₁下测量点转换至初始坐标系O，(X_i,Y_i)为实际齿轮轮廓点坐标：

本发明具有的优点和积极效果是：本发明通过提取齿轮中心孔边缘数据，获得中心孔轮廓参数及齿轮中心坐标，并提取齿轮齿廓边缘数据；基于坐标变换原理将该数据转换至以齿轮中心为原点的中心坐标系中，获得完成齿轮轮廓数据。

本发明为小模数齿形实际齿廓表征以奠定了理论和实验基础。

附图说明

图1安装偏心工况下小模数齿轮齿廓检测方法流程图；

图2小模数齿轮示意图；

其中，1齿轮基圆，2齿轮内孔边缘，O为理论齿轮中心，O₁实际齿轮中心。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

如图1所示，一种安装偏心工况下小模数齿轮齿廓检测方法，其特征在于包含以下步骤：

将齿轮置于测量系统中，调节三维扫描仪位置与参数，测量齿轮端面完整数据，并以转台中心为圆点，建立平行于水平面的初始坐标系x₁o₁y₁。

步骤二：提取齿轮中心孔边缘数组I，并利用matlab等数据处理软件，将该数据进行拟合，获得齿轮中心孔轮廓模型，并可求得齿轮中心点坐标O₁(x,y)。

步骤三：提取齿轮齿廓边缘数组M，并利用matlab等数据处理软件，将该数据进行拟合，获得初始坐标系O下得齿轮齿廓。

步骤四：建立以齿轮中心为坐标原点的中心坐标系xoy，将初始坐标系下的齿廓点数据坐标转换为中心坐标系中，即可获得以齿轮为原点的完整齿形。

采用数据拟合方法需进行优化，其步骤如下：1)设置优化的初始步长L。2)计算x_i,y_i的偏导数并对偏导数向量规范化。3)若损失函数连续减小，则认为步长过小，L*1.5。若损失函数出现振荡，则认为步长过大，L*0.5。4)重复步骤(2)、(3)直至损失函数足够小。定义各点对应坐标作为各点实际坐标拟合算法的起始值，对各测量点、站点坐标的进行上述优化步骤，可得到最终测量点、站点的坐标和实际坐标的拟合值。

齿轮中心为坐标原点的中心坐标系，基于坐标变换原理，将坐标系O₁下测量点转换至初始坐标系O，(X_i,Y_i)为实际齿轮轮廓点坐标：

本发明具有的优点和积极效果是：本发明通过提取齿轮中心孔边缘数据，获得中心孔轮廓参数及齿轮中心坐标，并提取齿轮齿廓边缘数据；基于坐标变换原理将该数据转换至以齿轮中心为原点的中心坐标系中，获得完成齿轮轮廓数据。

本发明为小模数齿形实际齿廓表征以奠定了理论和实验基础。