[发明专利]拖拉机传动系锥齿轮齿面接触印痕数据获取装置与方法

权利要求书

1.一种拖拉机传动系锥齿轮齿面接触印痕数据获取装置，其特征在于：包括支持部分、图像采集部分和控制及处理部分；

控制及处理部分包括安装在外壳内的两个驱动电机、数据采集卡和计算机，两个驱动电机靠近布置；

支持部分包括两个半环形的支架(5)，两个支架(5)一端分别固定连接到控制及处理部分的两个驱动电机的输出轴上，两个支架(5)在驱动电机带动下相接形成完整圆环或者呈开口角度的对称布置；

图像采集部分包括相机(1)、光源(6)和凹面镜(4)；光源(6)布置在两个支架(5)的内侧柱面，并且沿周向间隔均布，相机(1)和凹面镜(4)布置在两个支架(5)的侧方且相向布置，相机(1)经数据采集卡和计算机连接；

所述相机(1)和凹面镜(4)的光轴重合且平行于两个支架(5)构成的平面，相向布置在两个支架(5)之间的两侧，相机(1)镜头朝向凹面镜(4)的镜面；

所述相机(1)的焦距等于相机镜头沿光轴到凹面镜中心距离的二分之一，所述凹面镜(4)焦距等于相机镜头沿光轴到凹面镜中心距离的四分之一；

两个支架(5)形成对称布置，将被测锥齿轮放置在两个支架(5)的侧方且位于相机(1)和凹面镜(4)之间，被测锥齿轮的齿顶圆表面与相机(1)或者凹面镜(4)的光轴相切，且切点位于相机镜头沿光轴到凹面镜中心连线的中点位置。

2.一种拖拉机传动系锥齿轮齿面接触印痕数据判断识别方法，所述方法依托于权利要求1所述装置，其特征在于包括以下步骤：

1)通过控制及处理部分控制两个支架(5)形成对称布置，将被测锥齿轮放置在两个支架(5)的侧方且位于相机(1)和凹面镜(4)之间，被测锥齿轮的齿顶圆表面与相机(1)或者凹面镜(4)的光轴相切，且切点位于相机镜头沿光轴到凹面镜中心连线的中点位置；

2)通过控制及处理部分控制开启光源(6)，通过相机(1)采集被测锥齿轮的齿面接触印痕图像；

3)控制及处理部分对采集到的每个齿面接触印痕图像进行处理提取特征数据，获得被测锥齿轮的识别结果。

3.根据权利要求2述的一种拖拉机传动系锥齿轮齿面接触印痕数据获取方法，其特征在于：所述的相机(1)采集到的齿面接触印痕图像包括齿两侧的齿面。

4.根据权利要求2所述的一种拖拉机传动系锥齿轮齿面接触印痕数据获取方法，其特征在于：所述步骤3)中，将齿面接触印痕图像等分为上半部分的子图像和下半部分的子图像，然后：

3.1)图像预处理：首先对子图像G(m,n)依次进行中值滤波处理、图像锐化和图像二值化后，获得处理后图像G₃(m,n)；

3.2)印痕区域和齿廓区域分割：

将处理后图像G₃(m,n)采用边缘检测算法进行检测获得图像中的齿廓和印痕轮廓，齿廓和印痕轮廓均由一系列轮廓上的像素点构成，齿廓的两侧中一侧齿高小于另一侧的齿高，以齿高小的作为齿廓小端；计算齿廓总长度a和印痕在齿长方向的长度l3，计算印痕轮廓到齿廓小端的最小距离作为第一距离l1，印痕轮廓到齿廓齿顶的最小距离作为第二距离l2；

3.3)锥齿轮参数标定测量：

采用以下公式计算出距离L1、距离L2和比值B：

其中，L1表示实际啮合印痕到锥齿轮的齿廓小端的距离，L2表示实际啮合印痕到锥齿轮的齿顶面的距离，B表示印痕总长度与齿廓总长度的比值；x、y分别表示相机视场的长和宽，P、Q分别表示相机所采集到的图像的横向、纵向长度；

3.4)对于与齿两侧的齿面对应的两幅子图像，均采用上述步骤3.1)～3.3)获得距离L1、距离L2和比值B，取两幅子图像的同一参数平均值为L1′，L2′，B′，然后采用以下方式判断获得被测锥齿轮是否合格的结果：

若同时满足2mm≤L1′≤4mm、0.8mm≤L2′≤1.6mm和B′≥2/3，则被测锥齿轮的齿面啮合符合要求，产品合格。