[发明专利]基于计算机视觉的谐波齿轮传动啮合特性测试系统及方法

权利要求书

1.基于计算机视觉的谐波齿轮传动啮合特性测试系统，其特征在于包括：设置在光学平台上的谐波传动系统和图像采集系统；

所述谐波传动系统包括：伺服电机、伺服电机支架、第一联轴器、谐波减速器、谐波减速器支架、第二联轴器、磁粉制动器和磁粉制动器支架；所述伺服电机安装在所述伺服电机支架的一端，所述伺服电机的电机轴的一端与所述第一联轴器的一端连接；所述谐波减速器安装在所述谐波减速器支架上，所述谐波减速器的一端连接所述第一联轴器的另一端，所述谐波减速器的另一端连接所述第二联轴器的一端；所述磁粉制动器安装在所述磁粉制动器支架上，所述磁粉制动器的一端连接所述第二联轴器的另一端；即所述伺服电机通过所述第一联轴器与所述谐波减速器连接，所述谐波减速器通过所述第二联轴器与所述磁粉制动器连接；所述伺服电机支架、谐波减速器支架和磁粉制动器支架设置在所述光学平台上；

所述图像采集系统包括：光源、光束转折器上反射镜、光束转折器上反射镜镜架、光束转折器下反射镜、光束转折器下反射镜镜架、光束转折器立柱、高速摄像机、摄像机升降台、镜头和镜头支架；所述光束转折器上反射镜安装在所述光束转折器上反射镜镜架的下端，所述光束转折器上反射镜镜架通过螺栓固定在光束转折器立柱上；所述光束转折器下反射镜安装在所述光束转折器下反射镜镜架的上端，所述光束转折器下反射镜镜架通过螺栓固定在光束转折器立柱上；所述光束转折器上反射镜镜架和所述光束转折器下反射镜镜架均可绕所述光束转折器立柱转动，从而带动安装在其中的所述光束转折器上反射镜和所述光束转折器下反射镜绕所述光束转折器立柱转动；所述高速摄像机通过螺栓固定在所述摄像机升降台上，所述镜头固定在所述镜头支架上；所述光束转折器立柱、摄像机升降台和所述镜头支架设置在所述光学平台上。

2.根据权利要求1所述的基于计算机视觉的谐波齿轮传动啮合特性测试系统，其特征在于：所述光束转折器立柱通过螺栓与所述光学平台固定；所述摄像机升降台通过螺栓与所述光学平台固定；所述镜头支架通过螺栓与所述光学平台固定。

3.根据权利要求2所述的基于计算机视觉的谐波齿轮传动啮合特性测试系统，其特征在于：所述伺服电机、第一联轴器、谐波减速器、第二联轴器和磁粉制动器的轴线相互重合。

4.根据权利要求1所述的基于计算机视觉的谐波齿轮传动啮合特性测试系统，其特征在于：所述光束转折器上反射镜还可绕所述光束转折器上反射镜镜架转动，所述光束转折器下反射镜还可绕所述光束转折器下反射镜镜架转动；通过调整所述光束转折器上反射镜镜架和所述光束转折器下反射镜镜架的紧固螺栓，改变所述光束转折器上反射镜镜架和所述光束转折器下反射镜镜架在所述光束转折器立柱上的位置，保证从所述光束转折器下反射镜中观察到谐波减速器局部的啮合齿对。

5.根据权利要求4所述的基于计算机视觉的谐波齿轮传动啮合特性测试系统，其特征在于：调整所述摄像机升降台的高度和位置，使所述高速摄像机与所述镜头的光轴重合；调整所述光束转折器上反射镜镜架的位置，使所述高速摄像机和所述光束转折器上反射镜的光轴重合。

6.根据权利要求1所述的基于计算机视觉的谐波齿轮传动啮合特性测试系统，其特征在于：保证所述高速摄像机的光轴与所述谐波传动系统的轴线垂直；调整所述光源的两个激光头的位置，使其平行于所述光学平台，并分别从所述光束转折器立柱的两侧照射到所述谐波减速器局部的啮合区域，使所述光束转折器下反射镜中呈现清晰的啮合图像。

7.应用权利要求1所述的基于计算机视觉的谐波齿轮传动啮合特性测试系统的测试方法，所述测试方法包括准备阶段和测试阶段；

所述准备阶段具体包括以下步骤：

1)调整谐波传动系统中的所述伺服电机、谐波减速器和磁粉制动器的位置，使其轴线重合；

2)调整图像采集系统中的所述光束转折器上反射镜、光束转折器下反射镜、高速摄像机和镜头的位置，通过旋转所述光束转折器下反射镜镜架和所述光束转折器下反射镜，调整所述光束转折器下反射镜镜架的高度，使所述光束转折器下反射镜对准所述谐波减速器的某一个轮齿啮合区域；调整所述光束转折器上反射镜镜架的位置，使所述光束转折器上反射镜与所述光束转折器下反射镜的光轴重合；调整所述摄像机升降台和所述镜头支架的高度，使所述高速摄像机与镜头的光轴重合，并通过所述光束转折器上反射镜的圆心；

3)调整图像采集系统中所述光源的位置，使所述光源的两个激光头平行于所述光学平台，并分别从所述光束转折器立柱的两侧照射到所述谐波减速器局部的啮合区域，使所述光束转折器下反射镜中呈现清晰的啮合图像；

所述测试阶段具体包括以下步骤：

1)设置所述伺服电机和磁粉制动器的参数，使所述谐波减速器正常工作；

2)开启所述高速摄像机，并在计算机上打开配套的软件，保证两者的连接；

3)打开所述光源，调节至合适光强并照射在所述谐波减速器的轮齿啮合区域，经所述光束转折器下反射镜和所述光束转折器上反射镜的反射以及所述镜头的放大作用后，通过所述高速摄像机录制该工况下谐波减速器的完整啮合过程，录制完毕后关闭所述高速摄像机；

4)改变所述磁粉制动器和所述伺服电机的参数，重复上述测试阶段步骤2)和步骤3)。