【摘 要】
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齿轮作为机械行业最重要的零部件之一,其制造精度影响着传动系统的稳定性和传动特性。针对齿轮的参数测量和误差评定一直是专家学者的研究热点和难点,齿轮误差理论的演变和充实给齿轮误差评定指导了方向,利用相关理论,各种齿轮测量的仪器得以开发和投入使用,比如齿轮测量中心、三坐标测量机等仪器。现有的测量齿轮参数和误差的仪器测量精度高,但是测量效率低下且操作复杂,操作人员需要一定的培训才能掌握,同时齿轮测量仪的成
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齿轮作为机械行业最重要的零部件之一,其制造精度影响着传动系统的稳定性和传动特性。针对齿轮的参数测量和误差评定一直是专家学者的研究热点和难点,齿轮误差理论的演变和充实给齿轮误差评定指导了方向,利用相关理论,各种齿轮测量的仪器得以开发和投入使用,比如齿轮测量中心、三坐标测量机等仪器。现有的测量齿轮参数和误差的仪器测量精度高,但是测量效率低下且操作复杂,操作人员需要一定的培训才能掌握,同时齿轮测量仪的成本普遍较高,体积大不便于移动。针对这些缺点,基于嵌入式平台的机器视觉技术的发展给齿轮参数和误差测量提供了解决方案。本文基于AM5728对齿轮参数和误差提出了视觉测量方法,实现了齿形参数和齿形误差的实时在线测量。首先,搭建了视觉测量系统的软硬件开发平台。用高清工业相机与高清视频处理平台AM5728等硬件搭建图像采集硬件平台。对Camera Link图像采集卡硬件的视频接口处理器（Video Interface Processor,VIP）+Linux视频驱动（Video for linux2,V4L2）框架进行设计,实现视频数据格式从Bayer到BT.1120的转换,针对所使用的嵌入式平台AM5728搭建软件开发环境,包括配置交叉编译环境、移植开源图像处理算法库、交叉编译软件界面开发Qt库。其次,开发了齿轮参数和误差的视觉测量算法和测量软件。针对图像阈值分割时最佳阈值的选取,创新性地提出了融入信息交叉共享的反向引导蝴蝶优化算法并将其用于二维Otsu阈值分割算法中。针对现有的角点检测算法在检测精度和时间复杂度之间难以平衡的缺点提出优化后的角点检测算法,其思想是在全局Harris检测的基础上引入双阈值的判定机制然后进行局部的SUSAN（Smallest Univalue Segment Assimilating Nucleus）检测。对齿轮的渐开线数学模型进行分析,实现齿轮几何参数、任一齿距累积误差、齿距累积总误差、齿廓总误差的视觉测量。利用Qt集成视觉测量算法,设计软件总体架构和各模块的功能实现,以友好的人机交互界面呈现该齿轮参数测量软件。最后,以标准直齿圆柱齿轮为测量对象,通过测得的实验数据并与齿轮测量中心的测量数据进行对比,验证了该齿轮参数视觉测量系统的可行性。
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