[发明专利]一种基于齿轮箱的齿面在线监测成像装置和控制方法

权利要求书

1.一种基于齿轮箱的齿面在线监测成像装置，其特征在于，包括高速相机(1)、中继相机(2)、高精度靶标(3)和齿轮箱(8)，所述齿轮箱(8)的顶部设有玻璃视窗(5)和高压气吹枪(5)，所述高压气吹枪(5)经输气软管(6)与高压气泵(7)连接，所述高速相机(1)和中继相机(2)设于齿轮箱(8)的顶部上方，所述高精度靶标(3)设于中继相机(2)的视场内，所述中继相机(2)获取高精度靶标(3)的图像，所述高速相机(1)通过玻璃视窗(4)获取齿面图像。

2.根据权利要求1所述的一种基于齿轮箱的齿面在线监测成像装置，其特征在于，所述高速相机(1)、中继相机(2)与齿轮箱(8)之间的位置相对固定。

3.根据权利要求1所述的一种基于齿轮箱的齿面在线监测成像装置，其特征在于，所述高速相机(1)获取的齿面图像包括齿轮运动状态和齿面形貌。

4.根据权利要求1所述的一种基于齿轮箱的齿面在线监测成像装置，其特征在于，所述高压气吹枪(5)设于齿轮箱(8)的内部且位于玻璃视窗(4)的下方。

5.根据权利要求4所述的一种基于齿轮箱的齿面在线监测成像装置，其特征在于，所述齿轮箱(8)的顶部设有两个贯穿孔，所述高压气吹枪(5)的数量为两个，所述输气软管(6)穿过贯穿孔与高压气吹枪(5)连接。

6.一种使用权利要求1～5任一所述的基于齿轮箱的齿面在线监测成像装置的控制方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

S1、根据齿轮箱型号和所监测齿面的大小，确定高速相机(1)的型号和镜头参数；

S2、以高精度靶标(3)作为标定物，获取高速相机(1)以及中继相机(2)的内参、外参、畸变系数和转换矩阵；

S3、在齿轮箱(8)还未开始工作时，采集非工作状态下齿轮箱(8)的齿面图像；

S4、在齿轮箱(8)工作时，控制高压气泵(7)开始工作，去除玻璃视窗(4)和齿轮箱(8)的齿面之间的油雾，同时高速相机(1)采集齿轮箱的齿面图像。

7.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，所述步骤S1中高速曝光时间内齿轮运动距离小于高速相机(1)的单位像素。

8.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括以下步骤：

S21、调整标定物高精度靶标(3)的位置，控制高速相机(1)和中继相机(2)分别采集多个方向的图像；

S22、从采集的多个方向的图像中检测出特征点；

S23、根据特征点估算理想无畸变的情况下高速相机(1)与中继相机(2)的内参和外参；

S24、通过最小二乘法估算存在径向畸变下的畸变系数，通过极大似然法提升标定精度；

S25、获取高速相机(1)与中继相机(2)之间的转换矩阵。

9.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，所述步骤S3还包括调整高速相机(1)的拍摄角度，其中高速相机(1)和中继相机(2)固定连接，相对位置保持不变，固定连接的方式包括通过相机支架进行连接。

10.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，所述步骤S4具体包括以下步骤：

S41、根据实际使用情况进行调节高压气吹枪(5)喷出的高压气体的方向与高压气泵(7)的工作功率，直到高速相机(1)成像视场内不存在油雾遮挡、齿轮箱(8)齿面上不存在油污为止；

S42、根据中继相机(2)拍摄的高精度靶标图像修正高速相机(1)在拍摄图像过程中所受到的外部扰动影响，最终得到齿轮箱(8)的齿面图像。