[发明专利]一种高精度齿轮齿面光学测量方法

说明书

本发明涉及一种高精度齿轮齿面光学测量方法，是在入射光与测量齿面之间设置多面棱镜，测量时将多面棱镜移动至被测齿面的齿槽内，入射光进入棱镜后，经棱镜反光面反射，投射到被测齿面，摄像机从侧面采集反射镜中被测齿面像的图像数据，从而获得全齿面信息。本发明过在光路中增加棱镜，测量光经反射后可投射到整个被测齿面，同时摄像机可以从棱镜中采集到整个被测齿面像的数据，有效解决了齿面遮挡问题，实现全齿面测量。

技术领域

本发明涉及光学精密测量技术领域，具体涉及一种高精度齿轮齿面光学测量方法。

背景技术

目前，齿轮测量主要采用接触式测头扫描齿面的方法进行。但接触式测量效率低，齿面表述不全面，且测量精度难以进一步提高，无法满足现代齿轮制造业对齿轮测量技术的要求，成为限制齿轮制造技术进步的瓶颈。而光学测量方法具有高效率、高精度、非接触等特点，有望给齿轮测量技术带来革命性的跨越，但目前还无法达到齿面测量的预期精度，其最主要的原因是存在齿面遮挡问题，同时也受测量环境的影响。

齿面遮挡是由于齿轮的结构复杂，在光学测量中，受相邻齿遮挡的影响，测量光无法照射到整个被测齿面或摄像机无法采集全部的齿面数据，从而造成齿面信息的丢失。为避免遮挡，可采用沿齿面正前方大角度进行测量，但该方法因测量光与被测齿面法矢夹角过大，会导致齿面数据提取的准确性下降，甚至无法获取，从而影响测量精度。

齿面高精度光学测量对周围环境比较敏感，尤其在受到空气扰动影响时，测量数据会发生跳动，增加随机误差。因此，如何提高测量系统的抗干扰能力，有效抑制随机误差，提高测量精度，也有待解决。

发明内容

本发明要提供一种高精度齿轮齿面光学测量方法，以克服现有技术存在的因齿面遮挡而造成的问题，同时克服现有技术易受环境因素影响的问题。

为了达到本发明的目的，本发明提供的解决方案是：

一种高精度齿轮齿面光学测量方法，是在入射光与测量齿面之间设置多面棱镜，测量时将多面棱镜移动至被测齿面的齿槽内，入射光进入棱镜后，经棱镜反光面反射，投射到被测齿面，摄像机从侧面采集反射镜中被测齿面像的图像数据，从而获得全齿面信息。

所述多面棱镜是七面棱镜，包括入射面A，涂有反光膜的反光面B，投射光出射面C和数据采集面D；入射面A与数据采集面D成钝角设置，反光面B与出射面C成锐角设置，入射面A、数据采集面D都与出射面C垂直；所述入射光经入射面A直线到达反光面B，反光面B将投射光转向由出射面C射出，投射到被测齿面上，摄像机从数据采集面D采集反光镜中被测齿面像的图像数据。

所述多面棱镜是八面棱镜，包括入射面A，涂有反光膜的反光面B，投射光出射面C，第一数据采集面D和第二数据采集面E；入射面A分别与第一数据采集面D和第二数据采集面E分别成钝角设置，反光面B与出射面C成锐角设置，入射面A、第一数据采集面D、第二数据采集面E分别与出射面C垂直；所述入射光经入射面A到达反光面B，反光面B将投射光转向由出射面C射出，投射到被测齿面上，摄像机分别从第一数据采集面D和第二数据采集面E采集反光镜中被测齿面像的图像数据。

所述多面棱镜是六面棱镜，包括测量面A，涂有反光膜的反光面B，投射光出射面C；测量面A与出射面C垂直，反光面B与出射面C成锐角设置；测量光从测量面A入射，到达反光面B后转向由出射面C射出，投射到被测齿面上，光线经齿面反射后沿相同的路线返回由测量面A射出，摄像机从测量面A采集图像数据。

与现有技术相比，本发明的优点是：

1.通过在光路中增加棱镜，测量光经反射后可投射到整个被测齿面，同时摄像机可以从棱镜中采集到整个被测齿面像的数据，有效解决了齿面遮挡问题，实现全齿面测量。

2.由于本发明减小了测量光与被测齿面法矢间的夹角，增加了齿面数据获取的准确性和可靠性，提高了测量精度。