[发明专利]一种非接触激光精密检测圆柱齿轮齿廓径向偏心的方法

权利要求书

1.一种非接触激光精密检测圆柱齿轮齿廓径向偏心的方法，通过建立数值优化模型计算得到激光位移传感器(1)的最佳安装位置A和安装角度由激光位移传感器(1)发出的光线打在被测齿轮(2)的齿廓上，被测齿轮(2)随着回转中心O′匀速旋转，继而测得被测齿轮(2)单侧齿廓各个被测点到激光位移传感器(1)激光发出点O点的距离，调整激光位移传感器(1)的安装位置，控制被测齿轮(2)随着回转中心O′匀速旋转，同理即可测的被测齿轮(2)另一侧齿廓上各个被测点到激光位移传感器(1)激光发出点O点的距离，再将激光位移传感器(1)两个姿态下测得的数据融合，根据激光位移传感器(1)与被测齿轮(2)之间的几何关系，对融合后的测量数据进行处理：利用最小二乘线性回归，得到被测齿轮齿廓径向偏心量及初始偏心角度的初值；再利用雅可比梯度矩阵迭代循环逼近，求解得到被测齿轮(2)的径向偏心量e以及初始偏心角β₀的精确值。

2.根据权利要求1所述的一种非接触激光精密检测圆柱齿轮齿廓径向偏心的方法，其特征在于：根据激光位移传感器的量程、激光光线与齿廓法线夹角、测量数据距量程中值的平均绝对值偏差、测量装置空间布局的紧凑度、测量装置的偏心适用度等因素对激光位移传感器的安装位置和安装角度进行优化设计，通过建立数值优化模型公式(1)求解得到最佳的激光位移传感器(1)的安装位置A和安装角度

其中，p_N＝N_L/N表征数据可用率(N_L为满足测量数据点L_k∈[L_a,L_b]的总个数，N总测点数)，表征数据在量程范围和半径区间的覆盖度为齿顶圆半径r_a所对应的测距，为基圆半径r_b所对应的测距)，表征测量装置的偏心适用度(r_m＝(r_a+r_b)/2)，表征数据距量程中值(L_a+L_b)/2的平均绝对值偏差，1-sin(ξ_m)表征数据测量平均垂直程度(为测量平均夹角)，1-|cos(γ_m)|表征测量装置空间布局的紧凑度(cos(γ_m)＝(L_m²+r_m²-A²)/(2L_mr_m)为中间圆r_m＝(r_a+r_b)/2对应△OPO'中OP与PO'间∠γ_m的余弦值，其中

3.根据权利要求1所述的一种非接触激光精密检测圆柱齿轮齿廓径向偏心的方法，其特征在于：根据激光位移传感器(1)最佳安装位置A和安装角度安装激光位移传感器(1)，使被测齿轮(2)随着回转中心O′匀速旋转，进而测得被测齿轮(2)单侧齿廓的数据，改变激光位移传感器(1)的安装角度为再次使被测齿轮(2)随着回转中心O′匀速旋转，继而测得被测齿轮(2)另一侧齿廓的数据，再将激光位移传感器(1)在两个姿态下测得的数据进行融合。

4.根据权利要求1所述的一种非接触激光精密检测圆柱齿轮齿廓径向偏心的方法，其特征在于：根据激光位移传感器(1)与被测齿轮(2)的几何关系进行推导得到(2)式，

引入同偏心下半径为r_p等效圆，r_p²＝r_b²[1+tan²(α)]，则有，

采用循环迭代方式，翻新e估计值，循环收敛后，最终获得e和β₀初值。