未知参数小模数齿轮齿距和齿廓偏差视觉测量

汤洁; 刘小兵; 李睿

doi:10.37188/OPE.20212901.0100

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未知参数小模数齿轮齿距和齿廓偏差视觉测量

微纳技术与精密机械 | 更新时间：2021-02-04

- 未知参数小模数齿轮齿距和齿廓偏差视觉测量
- Vision measurement of pitch and profile deviations for small modulus gears with unknown parameters
- 光学精密工程 2021年29卷第1期页码：100-109
- 作者机构：
  
  北京工业大学北京市精密测控技术与仪器工程技术研究中心，北京 100124
- 作者简介：
  
  [ "汤　洁（1975-），女，江苏射阳人，博士，副教授，1998年于东南大学获得学士学位，2009年于北京工业大学获得博士学位，主要从事精密测试技术及仪器、齿轮测量技术及仪器方面的研究。E-mail： tangjie@bjut.edu.cn" ]
  [ "刘小兵（1995-），男，河南周口人，硕士研究生，2017年于安阳工学院获得学士学位，2020年于北京工业大学获得硕士学位，主要从事精密测试技术及仪器的研究。E-mail：liuxiaobing@emails.bjut.edu.cn" ]
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金重点项目资助(51635001)
- DOI：10.37188/OPE.20212901.0100
  中图分类号： TH132.41
- 收稿日期：2020-06-22，
  
  修回日期：2020-08-14，
  
  纸质出版日期：2021-01-15
- 稿件说明：
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汤洁,刘小兵,李睿.未知参数小模数齿轮齿距和齿廓偏差视觉测量[J].光学精密工程,2021,29(01):100-109.

TANG Jie,LIU Xiao-bing,LI Rui.Vision measurement of pitch and profile deviations for small modulus gears with unknown parameters[J].Optics and Precision Engineering,2021,29(01):100-109.
汤洁,刘小兵,李睿.未知参数小模数齿轮齿距和齿廓偏差视觉测量[J].光学精密工程,2021,29(01):100-109. DOI： 10.37188/OPE.20212901.0100.

TANG Jie,LIU Xiao-bing,LI Rui.Vision measurement of pitch and profile deviations for small modulus gears with unknown parameters[J].Optics and Precision Engineering,2021,29(01):100-109. DOI： 10.37188/OPE.20212901.0100.

摘要

小模数齿轮齿槽间隙小，接触式测量难度高，且易损坏测头，本文主要研究基于视觉的未知参数小模数齿轮的齿距偏差和齿廓偏差测量。基于亚像素数字图像处理技术定位齿轮测量基准，即齿轮几何中心，并测量得到齿数、模数、齿顶圆直径和齿根圆直径；依据齿轮精度标准ISO1328-1：2013中偏差项目定义，给出了基于视觉测量的齿轮齿距偏差和齿廓偏差评定方法，开发了小模数齿轮视觉测量数据处理软件。对模数为0.5 mm的渐开线圆柱直齿轮进行了齿距和齿廓偏差视觉测量试验，并与齿轮测量中心的测量结果对比，左右齿面测量结果的绝对误差最大为4 μm，最小为1 μm，评定齿轮精度等级均为8级。本文给出的未知参数小模数齿轮视觉测量系统和偏差评定方法可在一定范围内用于小模数齿轮测量。

Abstract

Using contact measurements for small modulus gears is difficult owing to the limited tooth spaces. This work focuses on the vision measurement of small modulus gears with unknown parameters. Based on the sub-pixel technique used in digital image processing， the gear measurement datum， which is the geometric center of the gear， is located. Thereafter， the tooth number， modulus， diameter of the tooth addendum circle， and diameter of the tooth dedendum circle are calculated. According to the definition of gear accuracy in ISO 1328-1：2013， this study introduces an evaluation method and a measurement process for gear pitch deviations and profile deviations based on visual measurements， and an evaluation software is developed. A visual measurement test on the pitch and profile deviations of involute cylindrical spur gears with a modulus of 0.5 mm was carried out， and the results were compared with those from a gear measurement center. The comparison indicated that the absolute error in the left and right tooth surface measurements had a maximum value of 4 μm and a minimum value of 1 μm； the gear accuracy for both cases was judged to be grade 8. This vision measurement system can be used for small modulus gears within a certain range.

关键词

Keywords

references

石照耀，费业泰，谢华锟．齿轮测量技术100年——回顾与展望［J］．中国工程科学， 2003 ， 5 （ 9 ）： 13 - 17 .

SHI ZH Y ， FEI Y T ， XIE H K . 100 years of gear measurement technology——Review & Prospect ［J］. Engineering Science ， 2003 ， 5 （ 9 ）： 13 - 17 . （in Chinese）

GOCH G . Gear metrology ［J］. CIRP Annals-Manufacturing Technology ， 2003 ， 52 （ 2 ）： 659 - 695 .

TANG J ， JIA J Q ， FANG Z Q ， et al . . Development of a gear measuring device using DFRP method ［J］. Precision Engineering ， 2016 ， 45 ： 153 - 159 .

石照耀，林虎，林家春，等 . 大齿轮测量：现状与趋势［J］. 机械工程学报， 2013 ， 49 （ 10 ）： 35 - 44 .

SHI ZH Y ， LIN H ， LIN J CH ， et al . . Current Status and Trends of Large Gears Metrology ［J］. Journal of Mechanical Engineering ， 2013 ， 49 （ 10 ）： 35 - 44 . （in Chinese）

XU B ， ITO S ， SHIMIZU Y ， et al . . Eccentric error compensation for pitch deviation measurement of gears ［J］. Key Engineering Materials ， 2012 ， 523/524 ： 853 - 858 .

支珊，赵文珍，赵文辉，等 . 基于齿轮局部图像的齿距机器视觉测量方法［J］. 仪器仪表学报， 2018 ， 39 （ 2 ）： 225 - 231 .

ZHI SH ， ZHAO W ZH ， ZHAO W H ， et al . . Visual measurement method of pitch machine based on gear local image ［J］. Chinese Journal of Scientific Instrument ， 2018 ， 39 （ 2 ）： 225 - 231 . （in Chinese）

石照耀，张万年，林家春 . 小模数齿轮测量：现状与趋势［J］. 北京工业大学学报， 2008 ， 34 （ 2 ）： 113 - 119 .

SHI ZH Y ， ZHANG W N ， LIN J CH . Present status and trends of measurement technology of fine-pitch gears ［J］. Journal of Beijing University of Technology ， 2008 ， 34 （ 2 ）： 113 - 119 . （in Chinese）

PAHK H J ， HWANG Y M ， LEE I H ， et al .. Vision-based precision inspection system for profile and performance of small and micro gears using the intelligent image processing techniques and virtual master gears ［C］. Process Control and Inspection for Industry. International Society for Optics and Photonics ， 2000 ： 48 - 53 .

DU H ， JIN W ， ZHANG X ， et al .. A method of dimension measurement for spur gear based on machine vision ［C］. Multimedia Signal Processing ， 2011 ： 243 - 246 .

王文成 . 基于机器视觉的齿轮参数测量系统设计［J］. 机械传动， 2011 ， 35 （ 2 ）： 41 - 43 .

WANG W CH . Design of measurement system of gear parameter based on machine version ［J］. Journal of Mechanical Transmission ， 2011 ， 35 （ 2 ）： 41 - 43 . （in Chinese）

刘君，郭晓然，晏克俊 . 基于IMAQ Vision的小模数直齿圆柱齿轮测量方法研究［J］. 仪器仪表学报， 2008 ， 29 （ 5 ）： 1044 - 1048 .

LIU J ， GUO X R ， YAN K J . Study on small modulus spur gear measurement method based on IMAQ Vision measuring ［J］． Chinese Journal of Scientific Instrument ， 2008 ， 29 （ 5 ）： 1044 - 1048 . （in Chinese）

GADELMAWLA E S . Computer vision algorithms for measurement and inspection of spur gears ［J］. Measurement ， 2011 ， 44 （ 9 ）： 1669 - 1678 .

ALI M H ， KUROKAWA S ， ESUGI K . Application of machine vision in improving safety and reliability for gear profile measurement ［J］. Machine Vision and Applications ， 2014 ， 25 （ 6 ）： 1549 - 1559 .

张少军，苟中魁，李庆利，等 . 利用数字图像处理技术测量直齿圆柱齿轮几何尺寸［J］. 光学精密工程， 2004 ， 12 （ 6 ）： 619 - 625 .

ZHANG SH J ， GOU ZH K ， LI Q L ， et al . . Digital image processing technology for spur gear measurement ［J］. Optics and Precision Engineering ， 2004 ， 12 （ 6 ）： 619 - 625 . （in Chinese）

GE D Y ， YAO X F ， LIAN Z T ， et al . . Applications of computer vision in measuring total cumulative pitch deviation of a gear ［J］. Tehnicki Vjesnik Technical Gazette ， 2017 ， 24 （ 1 ）： DOI：10.17559/tv-20160525162728.

王宁，段振云，赵文辉，等 . 齿轮齿廓总偏差视觉测量方法研究［J］. 机械传动， 2017 ， 41 （ 11 ）： 28 - 32 .

WANG N ， DUAN ZH Y ， ZHAO W H ， et al . . Research of the visual measurement method of gear tooth profile total deviation ［J］. Journal of Mechanical Transmission ， 2017 ， 41 （ 11 ）： 28 - 32 . （in Chinese）

ISO 1328-1：2013 Cylindrical gears—ISO system of flank tolerance classification—Part 1： Definitions and allowable values of deviations relevant to flanks of gear teeth ［S］. American National Standards Institute , 2013 .

国家市场监督管理总局，中国国家标准化管理委员会 . 中华人民共和国推荐性国家标准：注射成型塑料圆柱齿轮精度制轮齿同侧齿面偏差和径向综合偏差的定义和允许值 GB/T 38192⁃2019 ［S］. 北京：中国质检出版社， 2019 .

Standardization Administration of the People's Republic of China . National Standard （Recommended） of the People's Republic of China： Injection molding plastic cylindrical gears tolerance classification system—Definitions and allowable values of deviations relevant to flanks of gear teeth & double flank radial composite test GB/T 38192⁃2019 . ［S］. Beijing ： China Quality and Standards Publishing & Media Co. Ltd . （in Chinese）

TANG J ， LIU X B ， CHAI L Y ， et al .. Calibration experiments on a visual measurement system for pinion gears ［C］. American Society of Mechanical Engineers （ASME）， 2019 ， 10 ： 12 - 12 .

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