[发明专利]一种摆线齿轮磨床在机非接触式工件轮廓检测系统与方法

权利要求书

1.一种摆线齿轮磨床在机非接触式工件轮廓检测系统，其特征在于，包括：机床转台(8)、机床床身(7)、CCD相机(3)、远心镜头(2)、投影机(4)、机床控制系统(6)、上位机(5)，所述机床转台(8)安装在底部机床床身(7)上，工件(1)通过中心定位孔装夹在机床转台(8)上；所述CCD相机(3)和投影仪(4)固定在左侧机床床身(7)上；所述机床控制系统(6)与所述机床转台(8)电路连接，用于控制转台转动，以测量不同位置下的工件轮廓；所述CCD相机(3)与上位机(5)电路相连，用于将拍摄的图像传输到上位机(5)进行处理。

2.根据权利要求1所述的摆线齿轮磨床在机非接触式工件轮廓检测系统，其特征在于，所述工件(1)为回转体类零件，所述工件(1)的中心线与机床转台(8)的旋转中心线重合。

3.根据权利要求1所述的摆线齿轮磨床在机非接触式工件轮廓检测系统，其特征在于，所述CCD相机(3)光轴、投影机(4)的光轴和工件(1)的旋转中心线均位于XOZ平面内，且所述投影机(4)的轴线与工件(1)的中心线在XOZ平面内垂直，所述CCD相机(3)的轴线与投影机(4)的轴线在XOZ平面内的夹角为α，夹角α可变。

4.一种摆线齿轮磨床在机非接触式工件轮廓检测方法，基于如权利要求1至3中任一项所述的在机非接触式轮廓检测系统，其特征在于，包括步骤：

步骤1、工件加工完成后，对在机非接触式轮廓检测系统进行标定；

步骤2、投影条纹至所需测量的工件轮廓表面，拍摄不同位置下的工件轮廓条纹图像并传输至上位机处理得到所有位置下的实际工件轮廓信息；

步骤3、上位机对不同位置下的所有实际工件轮廓信息进行拼接，得到工件的整体轮廓数据；

步骤4、通过整体轮廓数据计算出工件轮廓误差，并与技术要求进行对比。

5.根据权利要求4所述的在机非接触式轮廓检测方法，其特征在于：步骤1中，标定包括确定工件、CCD相机(3)和投影机(4)的空间相对位置关系；标定出CCD相机(3)的内外参数，得到像素距离与实际物理距离之间的关系。

6.根据权利要求4所述的在机非接触式轮廓检测方法，其特征在于：所述的步骤2具体包括：

步骤21、将条纹投影到当前工件所要检测表面，投影条纹所在的平面位置距工件上表面的高度为h，h的值为齿厚的1/3-1/2；然后进行工件轮廓条纹图像的拍摄，所获得的条纹图像通过串口传至上位机，在上位机进行处理，得到当前位置下的实际工件轮廓信息；

步骤22、测量完当前位置下的数据后，通过机床控制系统(6)控制机床转台(8)转动N为摆线齿轮齿数，重复步骤21，直到获得所有位置下工件的实际工件轮廓信息。

7.根据权利要求4所述的在机非接触式轮廓检测方法，其特征在于：步骤2中，拍摄不同位置下的工件轮廓条纹图像时，前后图像存在条纹冗余。

8.根据权利要求4所述的在机非接触式轮廓检测方法，其特征在于：所述上位机由工件轮廓条纹图像处理得到工件轮廓信息时，采用相移法或者激光三角法。

9.根据权利要求4所述的在机非接触式轮廓检测方法，其特征在于：步骤3中，所述上位机对不同位置下的所有实际工件轮廓信息进行拼接时采用多组条纹数据，并采用最小二乘法减小误差。

10.根据权利要求4所述的在机非接触式轮廓检测方法，其特征在于，所述步骤4具体包括：

步骤41、根据工件的CAD图形，得到所加工工件的理论轮廓数据，将所述理论轮廓数据传输到上位机当中；

步骤42、将实际工件的轮廓数据与所述理论轮廓数据进行对比分析，判断实际生产所加工的轮廓数据误差是否达到要求，所述轮廓数据误差根据工件技术要求不同包括齿圈径向圆跳动公差、齿距累积公差、齿廓公差和齿向公差；

步骤43、如果已达要求，则停止加工，将工件拆卸下来；反之，则再对工件进行加工，直到满足工件要求为止。