[发明专利]齿轮回转轴线位姿及齿轮轴系装配误差测量的方法和系统

说明书

本申请公开的齿轮回转轴线位姿及齿轮轴系装配误差测量的方法和系统，在齿轮轴系转动状态下，利用立体视觉系统，分别采集目标靶标盘处于至少三个不同位置状态下时，各个第一类标记点的像素坐标；根据目标靶标盘在每个位置状态下至少三个第一类标记点的三维坐标，分别确定目标靶标盘在至少三个不同位置状态下的位姿；根据目标靶标盘在至少三个不同位置状态下的位姿，拟合出与目标靶标盘对应的待测齿轮轴的齿轮回转轴线位姿。本申请以布置在特征上的标记点为测量媒介，其中，特征包括平面特征和齿轮回转轴线特征通过立体视觉三维重建和数学拟合方法，获得相应特征的位姿，进而计算装配误差。

技术领域

本申请涉及齿轮轴系装配技术领域，尤其涉及一种基于立体视觉的齿轮回转轴线位姿的确定方法和系统，以及，一种基于立体视觉的齿轮轴系装配误差测量的方法和系统。

背景技术

对许多机械产品而言，传动装置是保证其运动性能及稳定性的核心组件。在车辆、船舶、工程机械等工业产品中，齿轮传动作为最常见的传动形式，其啮合状态对于产品的性能与可靠性起了至关重要的作用。

齿轮啮合质量要受设计、加工和装配三个阶段因素的综合影响。在设计阶段，国内外学者已经做了很多相关研究，主要包括齿轮副结构的公差分析与优化调整。在加工阶段，随着机械加工技术的持续发展，以及齿面修型技术的应用，目前零件的加工精度已经达到一个较高的水平。然而在装配阶段，齿轮副装配精度对齿轮啮合质量的影响却通常被忽视了，这导致某些情况下实际生产的齿轮啮合质量有较大波动。比如，对于生产批量小、精度要求高的齿轮副而言，其装配过程主要由人工完成，装配质量主要凭借技师的经验来控制，往往导致啮合质量的稳定性难以保障。另外，目前人们对齿轮副装配精度的控制主要体现在齿轮安装距上，即齿轮在轴上的位置，而对齿轮轴系的装配精度考虑较少。实际上，由于轴系安装时存在较多过盈或过渡配合，需要一些敲击、修磨、试配等操作，往往会引入较大的装配误差，因此，控制轴系的装配精度对于保障最终齿轮的啮合质量也是十分重要的。

在齿轮轴系的装配过程中要想对其装配精度进行控制，首先要检测出其实际的装配误差。目前对于轴系装配误差的测量主要采用三坐标测量技术，由于齿轮轴系结构的复杂性与紧凑性，该测量过程复杂且耗时。虽然目前也有一些研究采用了光电自准、激光干涉等非接触测量手段，但这些方法局限性大，技术要求和成本都较高，难以运用于实际生产中。

发明内容

为解决现有技术中对齿轮轴系的装配误差测量困难的技术问题，本申请提一种供齿轮回转轴线位姿及齿轮轴系装配误差测量的方法和系统。

第一方面，本申请提供一种基于立体视觉的齿轮回转轴线位姿的确定方法，包括：

在齿轮轴系转动状态下，利用包括至少两个图像采集器的立体视觉系统，分别采集目标靶标盘处于至少三个不同位置状态下时，各个第一类标记点的像素坐标，其中，所述第一类标记点分布在所述目标靶标盘的盘面上，所述目标靶标盘设置在待测齿轮轴的端面上；

将每个所述第一类标记点的每个像素坐标均转换为世界坐标系中的三维坐标；

根据所述目标靶标盘在每个位置状态下至少三个第一类标记点的三维坐标，分别确定所述目标靶标盘在至少三个不同位置状态下的位姿；

根据所述目标靶标盘在至少三个不同位置状态下的位姿，拟合出与所述目标靶标盘对应的待测齿轮轴的齿轮回转轴线位姿。

可选的，确定所述目标靶标盘在第k个位置状态下的位姿，包括：

计算所述目标靶标盘在第k个位置状态下至少三个第一类标记点的三维坐标的平均值，以所述平均值作为所述目标靶标盘在第k个位置状态下的位姿的中心坐标，其中，所述目标靶标盘在第k个位置状态下的位姿的中心坐标表示为(X_Ck,Y_Ck,Z_Ck)；