CN108225188A - 一种rv减速器针齿轮综合误差快速检测装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种RV减速器针齿轮综合误差快速检测装置及方法，包括基座和相机，还包括第一移动单元、第二移动单元和旋转台，相机与第一移动单元连接，旋转台与针齿轮连接；第二移动单元设有由驱动装置驱动或手动驱动可往复运动的定位棒，定位棒被用于间歇的嵌入到针齿轮的齿槽。该视觉定位及检测方法不仅效率高，而且检测精度高，通用性强，可以检测不同尺寸的针齿轮，还能快速批量检测其他圆柱齿轮的综合误差。此外，通过安装两台相机，还可以测量针齿轮的立体形状，得到更全面的被测物体的外形参数。
Description
技术领域
本发明涉及RV减速器齿轮检测领域，具体的为一种RV减速器针齿轮综合误差快速检测装置及方法。
背景技术
减速器是各类机械设备中广泛应用的装置，减速器设计的优劣直接影响机械设备的传动性能。目前，广泛应用的高精度RV机器人减速器、谐波减速器为主，它们共同的特点是小体积、大传动比、高精度、高扭矩。其中谐波的结构比较简单，但是由于柔轮的刚性不足，所以在力矩传输方面表现欠佳。而RV减速器的结构比较复杂，由电机输出轴至输入轴，输入轴再经过减速机构传递至输出部位。在工业机器人领域，RV减速器广泛用于机器人关节的关键功能部件，而针齿轮和针齿轮是RV减速器的核心零件，其制造加工精度直接影响整个RV减速器的传动精度和使用寿命。因此对针齿轮和的综合误差测具有重要意义。目前对针齿轮和针齿轮的误差参数检测设备精度低且检测周期长，不能很好的满足实际工作需要。
发明内容
本发明提供一种RV减速器针齿轮综合误差快速检测装置及方法，解决了对针齿轮的误差参数检测设备精度低且周期长的问题。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种RV减速器针齿轮综合误差快速检测装置，包括基座和相机，还包括第一移动单元、第二移动单元和旋转台，相机与第一移动单元连接，旋转台与针齿轮连接；
第二移动单元设有由驱动装置驱动或手动驱动可往复运动的定位棒，定位棒被用于间歇的嵌入到针齿轮的齿槽。
优选地，第二移动单元包括推杆和电机，电机通过齿轮齿条机构或摩擦轮机构驱动推杆往复运动，推杆的一端连接定位棒；
或者第二移动单元包括推杆和气缸，气缸与推杆的一端连接，驱动推杆往复运动，推杆的一端连接定位棒；
定位棒的外径，与齿槽的内径相同。
优选地，第一移动单元包括立杆、横梁及支撑架，支撑架一端连接相机，另一端相对于横梁移动连接，横梁一端与立杆连接，立杆另一端与基座连接。
优选地，基座上设有第三滑轨，立杆的另一端滑动安装在第三滑轨上。
优选地，立杆为伸缩杆，通过气缸、齿轮齿条机构或螺母丝杠机构调节升降高度。
优选地，旋转台中心设有中心轴，中心轴的锥度为1:1000。
优选地，第一移动单元上设有环状光源，环状光源照射在被测针齿轮的表面；
所述相机的数量为两台。
优选地，旋转台设有用于驱动旋转的伺服电机，伺服电机和第二移动单元的驱动装置与控制装置电连接，当需要控制装置控制驱动装置驱动定位棒与齿槽脱开，控制装置控制伺服电机驱动旋转台转过一个齿。
为解决上述技术问题，本发明所采用的又一技术方案是：一种RV减速器针齿轮综合误差快速检测方法，包括以下步骤：
S1：固定针齿轮和相机，标定针齿轮上表面到相机的中心的距离；
S2：将定位棒嵌入针齿轮的齿槽，确定针齿轮起始位置，然后相机对针齿轮表面拍照；
S3：退出定位棒，旋转针齿轮到预设角度，再将定位棒与针齿轮的齿槽配合，采集针齿轮图像并实时处理数据；
S4：对处理后的图像数据进行拼接及矢量化处理，得到完整的针齿轮图像。
优选地，相机的轴线位于针齿轮齿槽的顶圆与底圆之间；预设角度为针齿轮上的相邻两个齿之间的夹角。
本发明提供的一种RV减速器针齿轮综合误差快速检测装置及方法，通过第一移动单元调整相机的坐标、通过第二移动单元来定位被测针齿轮每次旋转的精确角度来实现相机对吧被测针齿轮的精确标定，然后通过机器视觉系统来获取针齿轮的图像，并对获取的图像进行图像处理分析，最后得到该针齿轮的对称度、周节误差、针齿轮内径及齿顶同轴度等综合性能参数。该视觉检测方法不仅效率高，而且检测精度高，通用性强，可以检测不同尺寸的针齿轮，还能快速批量检测其他圆柱齿轮的综合误差。此外，通过安装两台相机，还可以测量针齿轮的立体形状，得到更全面的被测物体的外形参数。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
图1为本发明的一种RV减速器针齿轮综合误差快速检测装置主视图；
图2为本发明的一种RV减速器针齿轮综合误差快速检测装置俯视图；
图3为本发明的一种RV减速器针齿轮综合误差快速检测装置左视图；
图4为本发明的一种RV减速器针齿轮综合误差快速检测方法流程图。
图中：基座1，伺服电机2，旋转台3，针齿轮4，相机5，电机6，第一滑轨7，凸台8，中心轴9，立杆10，环状光源11，推杆12，定位棒13，支撑架14，摩擦轮15，第二滑轨16，第三滑轨17。
具体实施方式
实施例1：
如图1和图2所示，一种RV减速器针齿轮综合误差快速检测装置，包括基座1、针齿轮4和相机5，还包括第一移动单元、第二移动单元和旋转台3，相机5与第一移动单元连接，旋转台3与针齿轮4连接；第二移动单元设有由驱动装置驱动或手动驱动可往复运动的定位棒13，定位棒13被用于间歇的嵌入到针齿轮4的齿槽。由此结构可知，在xyz坐标系内，第一移动单元带动相机5在xy平面内移动，具体地，在本实施例中第一移动单元带动相机5沿着y轴运动，将相机5对准针齿轮4的齿，优选地，将相机5的轴线对准针齿轮4的齿槽的顶圆与底圆之间的区域，以便拍照时得到最清晰的针齿轮齿廓照片，因为针齿轮在啮合运动时主要起传递扭矩的接触部位位于分度圆上，分度圆位于齿顶圆和齿底圆之间。将针齿轮安装在旋转台3上，旋转台3带动针齿轮4旋转，通过第二移动单元带动定位棒13使其嵌入到与针齿轮4的齿槽，然后确定针齿轮4的初始测量位置，在此位置通过相机5对针齿轮4进行拍照，然后退出定位棒13，将针齿轮4旋转一个预设角度，具体地，该预设角度为相邻两个齿之间的夹角，再通过驱动装置驱动或手动驱动定位棒13与针齿轮4的齿槽进行配合，以此来对每次旋转的角度进行进一步修正，这样便保证了每次刚好旋转一个齿，通过上方固定的相机5来拍照，如此往复，这样便可得到每个齿的清晰照片。其中，定位棒13与针齿轮4的材料一样，且完全啮合，通过啮合来定位每次旋转的角度。
优选地方案，如图3所述，第二移动单元包括推杆12和电机6，电机6通过齿轮齿条机构或摩擦轮机构驱动推杆12往复运动，推杆12的一端连接定位棒13；或者所述第二移动单元包括推杆12和气缸，气缸与推杆12的一端连接，驱动推杆12往复运动，推杆12的一端连接定位棒13；所述的定位棒13的外径，与齿槽的内径相同。由此结构可知，电机6带动推杆12前进和后退，进而实现定位棒13与针齿轮4的配合与分离。具体地，如图3所示，电机6输出轴连接摩擦轮15，摩擦轮15压在推杆12上，推杆12位于第二滑轨16内，通过摩擦轮15的摩擦力带动推杆12在第二滑轨16内前后滑动。其中，电机6和推杆12都位于凸台8上，这样便保证了推杆12将定位棒13与针齿轮4啮合。
优选地方案，第一移动单元包括立杆10、横梁7及支撑架14，支撑架14一端连接相机5，另一端相对于横梁7移动，横梁7一端与立杆10连接，立杆10另一端与基座1连接。由此结构可知，立杆10与基座1垂直，横梁7处于水平状态且与x轴平行，相机5在横梁7上移动即沿着x轴移动，相机5的镜头始终保持水平，且与被测针齿轮4的表面平行，这样便可以对针齿轮4的齿轮边缘拍照，也方便取下拆装相机5。具体地，相机5在横梁7上的轨道内滑动，由于摩擦力的存在，这样便可保证相机5移动后保持不动。
优选地方案，基座1上设有第三滑轨17，立杆10的另一端滑动安装在第三滑轨17上。由此结构可知，立杆10带动相机5沿着y轴方向移动，配合相机5的x轴方向移动，便可移动相机5到xy平面内的任一个坐标点。
优选地方案，立杆10为伸缩杆，通过气缸、齿轮齿条机构或螺母丝杠机构调节升降高度。由此结构可知，立杆10沿着z轴方向伸长或缩短，以此来调节相机5与针齿轮4表面的距离，实现相机5的对焦，选取最合适的位置拍出清晰的照片。
优选地方案，旋转台3中心设有中心轴9，中心轴9的锥度为1:1000。由此结构可知，旋转台的中心轴的锥度为1:1000，这样保证了针齿轮的中心与旋转台的中心的重合度小于或等于0.001。
优选地方案，第一移动单元上设有环状光源11，环状光源11照射在被测针齿轮4的表面；相机5的数量为两台。由此结构可知，在拍照前，用环状光源11照射针齿轮4的被测表面，环状光源11能够凸显物体表面不平整处，克服针齿轮4的表面反光造成的干扰，比传统光源更均匀的照亮针齿轮4的表面，提高了机器视觉的准确性和重现性。此外，两台相机同时拍摄一个对象，便可形成双目立体视觉系统，通过立体标定还能进一步得到三维结构参数。
优选地方案，旋转台3与伺服电机2连接，伺服电机2和第二移动单元的驱动装置与控制装置电连接，当需要控制装置控制驱动装置驱动定位棒13与齿槽脱开，控制装置控制伺服电机驱动旋转台3转过一个齿。由此结构可知，伺服电机2每次旋转一个预设角度后，在定位棒13的修正下，将此修正后的角度反馈给伺服电机2，伺服电机2根据修正的角度做相应调整，消除累计误差。
本发明提供的一种RV减速器针齿轮综合误差快速检测装置及方法，通过第一移动单元调整相机的坐标、通过第二移动单元来定位被测针齿轮每次旋转的精确角度来实现相机对吧被测针齿轮的精确标定，然后通过机器视觉系统来获取针齿轮的图像，并对获取的图像进行图像处理分析，最后得到该针齿轮的对称度、周节误差、针齿轮内径及齿顶同轴度等综合性能参数。该视觉检测方法不仅效率高，而且检测精度高，通用性强，可以检测不同尺寸的针齿轮，还能快速批量检测其他圆柱齿轮的综合误差。此外，通过安装两台相机，还可以测量针齿轮的立体形状，得到更全面的被测物体的外形参数。
实施例2：
一种RV减速器针齿轮综合误差快速检测方法，该方法能通过实施例1中的装置实现，如图4所示，具体包括以下步骤：
S1：固定针齿轮4和相机5，标定针齿轮4上表面的中心到相机5的中心的距离；
S2：将定位棒13与针齿轮4的齿槽配合，确定针齿轮4起始位置，然后相机5对针齿轮4表面拍照；
S3：退出定位棒13，旋转针齿轮4到预设角度，再将定位棒13与针齿轮4的齿槽配合，采集针齿轮图像并实时处理数据；
S4：对处理后的图像数据进行拼接及矢量化处理，得到完整的针齿轮图像；
本实施例的一种RV减速器针齿轮综合误差快速检测方法，该检测方法通过实施例1中的任一一种RV减速器针齿轮综合误差快速检测装置都能实现，通过上述方法，可以快速批量检测同样型号的针齿轮的对称度、周节误差、针齿轮内径、齿顶同轴度，当检测完一个时，拆下针齿轮，将下一个针齿轮装上，不用重新定位，缩短了周期，提高了工作效率。
其中，图像采集卡采集相机5的照片，然后将照片传输至上位机，上位机对采集到的图像进行存储和处理，具体地，上位机为电脑，在电脑上对所有图像进行完整拼接及矢量化处理，最后得到针齿轮的完整图像。
优选地，相机5的轴线位于针齿轮4齿槽的顶圆与底圆之间；预设角度为针齿轮4上的相邻两个齿之间的夹角。由此结构可知，将相机5的轴线对准针齿轮4的齿槽的顶圆与底圆之间的区域，以便拍照时得到最清晰的针齿轮齿廓照片，因为针齿轮在啮合运动时主要起传递扭矩的接触部位位于分度圆上，分度圆位于齿顶圆和齿底圆之间。
本发明提供的一种RV减速器针齿轮综合误差快速检测装置及方法，通过第一移动单元调整相机的坐标、通过第二移动单元来定位被测针齿轮每次旋转的精确角度来实现相机对吧被测针齿轮的精确标定，然后通过机器视觉系统来获取针齿轮的图像，并对获取的图像进行图像处理分析，最后得到该针齿轮的对称度、周节误差、针齿轮内径及齿顶同轴度等综合性能参数。该视觉检测方法不仅效率高，而且检测精度高，通用性强，可以检测不同尺寸的针齿轮，还能快速批量检测其他圆柱齿轮的综合误差。此外，通过安装两台相机，还可以测量针齿轮的立体形状，得到更全面的被测物体的外形参数。
上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种RV减速器针齿轮综合误差快速检测装置，包括基座（1）和相机（5），其特征在于：还包括第一移动单元、第二移动单元和旋转台（3），相机（5）与第一移动单元连接，旋转台（3）与针齿轮（4）连接；
第二移动单元设有由驱动装置驱动或手动驱动可往复运动的定位棒（13），定位棒（13）被用于间歇的嵌入到针齿轮（4）的齿槽。
2.根据权利要求1所述的一种RV减速器针齿轮综合误差快速检测装置，其特征在于：所述第二移动单元包括推杆（12）和电机（6），电机（6）通过齿轮齿条机构或摩擦轮机构驱动推杆（12）往复运动，推杆（12）的一端连接定位棒（13）；
或者所述第二移动单元包括推杆（12）和气缸，气缸与推杆（12）的一端连接，驱动推杆（12）往复运动，推杆（12）的一端连接定位棒（13）；
所述的定位棒（13）的外径，与齿槽的内径相同。
3.根据权利要求1所述的一种RV减速器针齿轮综合误差快速检测装置，其特征在于：所述第一移动单元包括立杆（10）、横梁（7）及支撑架（14），支撑架（14）一端连接相机（5），另一端相对于横梁（7）移动连接，横梁（7）一端与立杆（10）连接，立杆（10）另一端与基座（1）连接。
4.根据权利要求3所述的一种RV减速器针齿轮综合误差快速检测装置，其特征在于：所述基座（1）上设有第三滑轨（17），立杆（10）的另一端滑动安装在第三滑轨（17）上。
5.根据权利要求3所述的一种RV减速器针齿轮综合误差快速检测装置，其特征在于：所述立杆（10）为伸缩杆，通过气缸、齿轮齿条机构或螺母丝杠机构调节升降高度。
6.根据权利要求1所述的一种RV减速器针齿轮综合误差快速检测装置，其特征在于：所述旋转台（3）中心设有中心轴（9），中心轴（9）的锥度为1:1000。
7.根据权利要求1所述的一种RV减速器针齿轮综合误差快速检测装置，其特征在于：所述第一移动单元上设有环状光源（11），环状光源（11）照射在被测针齿轮（4）的表面；
所述相机（5）的数量为两台。
8.根据权利要求1所述的一种RV减速器针齿轮综合误差快速检测装置，其特征在于：所述的旋转台（3）设有用于驱动旋转的伺服电机（2），伺服电机（2）和第二移动单元的驱动装置与控制装置电连接，当需要控制装置控制驱动装置驱动定位棒（13）与齿槽脱开，控制装置控制伺服电机驱动旋转台（3）转过一个齿。
9.一种RV减速器针齿轮综合误差快速检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：固定针齿轮（4）和相机（5），标定针齿轮（4）上表面到相机（5）的中心的距离；
S2：将定位棒（13）嵌入针齿轮（4）的齿槽，确定针齿轮（4）起始位置，然后相机（5）对针齿轮（4）表面拍照；
S3：退出定位棒（13），旋转针齿轮（4）到预设角度，再将定位棒（13）与针齿轮（4）的齿槽配合，采集针齿轮图像并实时处理数据；
S4：对处理后的图像数据进行拼接及矢量化处理，得到完整的针齿轮图像。
10.根据权利要求9所述的一种RV减速器针齿轮综合误差快速检测方法，其特征在于；
所述相机（5）的轴线位于针齿轮（4）齿槽的顶圆与底圆之间；
所述预设角度为针齿轮（4）上的相邻两个齿之间的夹角。
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