CN113587846A - 一种基于坐标变换原理的小模数齿形检测方法 - Google Patents

一种基于坐标变换原理的小模数齿形检测方法 Download PDF

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杨聪彬
郭庆旭
刘志峰
赵永胜
张涛
程强
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Abstract

本发明公开了一种基于坐标变换原理的小模数齿形检测方法，该方法首先建立以精度转台为中心的初始坐标系，通过2D轮廓仪与精密转台转动速率来实现齿廓点位置的标定，但由于齿形曲率等特点，导致齿廓有部分测量点缺失，从而只获得不完整的初齿廓模型；然后，通过调节2D轮廓仪与转台之间的相对位置，得到不同位置条件下柔轮齿廓点数据；最后，建立2D轮廓仪与精密转台之间的对应函数关系，将不同位置下的齿廓点数据坐标转换为初始坐标系中，从而得到缺失的齿廓测量数据，获得完整齿形，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。

Description

一种基于坐标变换原理的小模数齿形检测方法
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，特别是涉及一种基于坐标变换原理的小模数齿形检测方法。
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。但由于小模数齿形一些特殊结构，其曲率较大，导致测量过程中存在缺失齿廓点。
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，通过对不同位置下的齿形进行测量与数据之间的转换，提出一种基于坐标变换原理的小模数齿形检测方法。
本发明所采取的技术方案是：
一种基于坐标变换原理的小模数齿形检测方法，其特征在于包含以下步骤：
步骤一：将标准件置于转台中心的盲孔中，调节2D轮廓仪位置，使激光测距仪尽量在转台中心面上，调节滚珠丝杠使转台位于激光测距仪的测量范围内。微调激光测距仪，使光线通过标准件的中心线。并以转台中心为圆点，2D轮廓仪激光发射点为X轴，建立垂直与水平面的初始空间坐标系O。
步骤二：驱动精密转台均匀分度旋转，同时采集转角与2D轮廓仪的距离量，通过标定2D轮廓仪位置与转台中心轴线的距离，实现精密转台转角与微小齿轮廓半径的一一对应，得到不完整齿形数据。
步骤三：通过传感器底座下方角度微调旋钮，以转台中心为圆点，半径不变，调节2D轮廓仪与X轴角度位置，使其光点可以测量到上次缺失的齿廓测量点，获得不同位置状态下的齿形轮廓数据。
步骤四：基于空间坐标变换原理，建立2D轮廓仪与精密转台之间的对应函数关系，将不同位置下的齿廓点数据坐标转换为初始坐标系O中，对数据进行剪裁、拼接得到缺失的齿廓点数据，进而获得完整齿形。如仍缺失点数据，则重复步骤三。
所述的一种基于坐标变换原理的小模数齿形检测方法中，其特征还在于：所述2D轮廓仪底座具有水平面角度微调节功能，即以转台中心为圆点，以初始2D轮廓仪与圆点的距离为半径，进行微调节。其调节最小精度为0.05°。
所述的一种基于坐标变换原理的小模数齿形检测方法中，其特征还在于：所述的2D轮廓仪与精密转台之间的对应函数关系是指在步骤三2D轮廓仪调整后位置，以转台中心为圆点，2D轮廓仪发射点为X轴，建立空间坐标系O1，并基于坐标变换原理，将坐标系O1下测量点转换至初始坐标系O下所建立的数学函数f(θ)：
X＝f(θ)*X1
本发明具有的优点和积极效果是：本发明通过调节2D轮廓仪与转台之间的相对位置，得到不同位置条件下柔轮齿廓点数据，建立2D轮廓仪与精密转台之间的对应函数关系，将不同位置下的齿廓点数据坐标转换为初始坐标系中，从而得到缺失的齿廓测量数据获得完整齿形，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基于坐标变换原理的小模数齿形检测方法流程图；
图2初始空间坐标系；
其中，1起始2D轮廓仪，2被测小模数齿轮，3调整后2D轮廓仪，XYZ为初始空间坐标系O，X1Y1Z1为调整后空间坐标系O1。
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，一种基于坐标变换原理的小模数齿形检测方法包含以下步骤：
步骤一：将标准件置于转台中心的盲孔中，调节2D轮廓仪位置，使激光测距仪尽量在转台中心面上，调节滚珠丝杠使转台位于激光测距仪的测量范围内。微调激光测距仪，使光线通过标准件的中心线。并以转台中心为圆点，2D轮廓仪激光发射点为X轴，建立垂直与水平面的初始空间坐标系O，如图2所示。
步骤二：驱动精密转台均匀分度旋转，同时采集转角与2D轮廓仪的距离量，通过标定2D轮廓仪位置与转台中心轴线的距离，实现精密转台转角与微小齿轮廓半径的一一对应，得到不完整齿形数据。
步骤三：通过传感器底座下方角度微调旋钮，以转台中心为圆点，半径不变，调节2D轮廓仪与X轴角度位置，使其光点可以测量到上次缺失的齿廓测量点，获得不同位置状态下的齿形轮廓数据。
步骤四：基于空间坐标变换原理，建立2D轮廓仪与精密转台之间的对应函数关系，将不同位置下的齿廓点数据坐标转换为初始坐标系O中，对数据进行剪裁、拼接得到缺失的齿廓点数据，进而获得完整齿形。如仍缺失点数据，则重复步骤三。
利用权利要求1所述的一种基于坐标变换原理的小模数齿形检测方法中，其特征还在于：所述2D轮廓仪底座具有水平面角度微调节功能，即以转台中心为圆点，以初始2D轮廓仪与圆点的距离为半径，进行微调节。其调节最小精度为0.05°。
利用权利要求2所述的一种基于坐标变换原理的小模数齿形检测方法中，其特征还在于：所述的2D轮廓仪与精密转台之间的对应函数关系是指在步骤三2D轮廓仪调整后位置，以转台中心为圆点，2D轮廓仪发射点为X轴，建立空间坐标系O1，如图2所示。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下所建立的数学函数f(θ)：
X＝f(θ)*X1
本发明具有的优点和积极效果是：本发明通过调节2D轮廓仪与转台之间的相对位置，得到不同位置条件下柔轮齿廓点数据，建立2D轮廓仪与精密转台之间的对应函数关系，将不同位置下的齿廓点数据坐标转换为初始坐标系中，从而得到缺失的齿廓测量数据获得完整齿形，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。

Claims (3)

1.一种基于坐标变换原理的小模数齿形检测方法，其特征在于：包含以下步骤：
步骤一：将标准件置于转台中心的盲孔中，调节2D轮廓仪位置，使激光测距仪尽量在转台中心面上，调节滚珠丝杠使转台位于激光测距仪的测量范围内；微调激光测距仪，使光线通过标准件的中心线；并以转台中心为圆点，2D轮廓仪激光发射点为X轴，建立垂直与水平面的初始空间坐标系O；
步骤二：驱动精密转台均匀分度旋转，同时采集转角与2D轮廓仪的距离量，通过标定2D轮廓仪位置与转台中心轴线的距离，实现精密转台转角与微小齿轮廓半径的一一对应，得到不完整齿形数据；
步骤三：通过传感器底座下方角度微调旋钮，以转台中心为圆点，半径不变，调节2D轮廓仪与X轴角度位置，使其光点能够测量到上次缺失的齿廓测量点，获得不同位置状态下的齿形轮廓数据；
步骤四：基于空间坐标变换原理，建立2D轮廓仪与精密转台之间的对应函数关系，将不同位置下的齿廓点数据坐标转换为初始坐标系O中，对数据进行剪裁、拼接得到缺失的齿廓点数据，进而获得完整齿形；如仍缺失点数据，则重复步骤三。
2.利用权利要求1所述的一种基于坐标变换原理的小模数齿形检测方法中，其特征还在于：所述2D轮廓仪底座具有水平面角度微调节功能，即以转台中心为圆点，以初始2D轮廓仪与圆点的距离为半径，进行微调节；其调节最小精度为0.05°。
3.利用权利要求2所述的一种基于坐标变换原理的小模数齿形检测方法中，其特征还在于：所述的2D轮廓仪与精密转台之间的对应函数关系是指在步骤三中2D轮廓仪调整后位置，以转台中心为圆点，2D轮廓仪发射点为X轴，建立空间坐标系O1，并基于坐标变换原理，将坐标系O1下测量点转换至初始坐标系O下所建立的数学函数f(θ)：
X＝f(θ)*X1。
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