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探索研究科学大众·PopularScience2019年3月

齿轮齿廓总偏差视觉测量方法研究

南京斯坦福机械有限公司周证伟

摘要：

针对中小模数齿轮高速、高精度测量困难的问题，文章强度，芯轴上面需要进行标定仪器的绑定，以便最终确定齿轮

的中心物理位置[4]

提出一种基于机器视觉的齿轮齿廓总偏差测量方法。由于齿轮。齿轮图像的后续处理往往需要采用全域

中心位置对齿廓总偏差的影响较为敏感，则通过半径约束的方高斯滤波技术，并且需要注意尽量减少噪声的附加影响。再

法得到较为准确的齿轮中心位置。该测量方法与三坐标测量法次，进行图像的灰度分析，此时可以对齿轮外廓亚像素采取边

得到的测量结果具有高度一致性，齿轮中心位置误差对齿廓总缘定位算法计算。齿轮中心位置的确定需要依据标定仪器圆

偏差的影响较小。采用该测量方法进行测量时，可以准确反映齿盘回转系列图片中的圆孔中心数据。最后，可以据此建立相关

轮的齿廓总偏差，满足测量精度达到微米级的要求。反映总偏差的数学物理模型（结合渐开线性质），以此实现总

关键词：偏差的测定。

齿轮；测量；方法

3齿轮图像处理

3.1噪声处理

1齿轮精度重要性介绍

齿轮作为机械制造业当中的机械设备重要组成部分，被广对于通过相机进行获取的图像需要进行必不可少的噪声

泛应用于各种机械产品中，如航空、船舶、车辆等。当前随着信处理，以此获取最终可以进行偏差分析的齿轮图像。噪声对图

息化技术的不断发展，数字化技术的应用促进了高精度齿轮的像处理结果往往具有十分明显的阻碍作用，噪声往往在图像的

制造进程。齿轮精度的质量要求与齿轮的制造加工方法息息传输、收集过程后产生，为此，相关技术人员需要对收集的齿

相关，同样，齿轮测量也发挥着重要作用。在不同形状的齿轮轮图像进行处理，以此较少噪声对图片的影响。通常而言，高

精度质量控制指标中，齿轮轮廓偏差是主控项目，齿轮偏差主斯噪声往往存在齿轮图像中，为此，这里可以考虑采取高斯滤

要由如下几个主要部分组成，即安装引起的误差、刀具误差、波进行针对性的噪声消除，本文所采用的为5×5形式的高斯滤

机床传动误差等。总体来说，误差主要是由于齿轮加工制造不波进行处理，这不仅能高效、快速地消除噪声，同样有助于维

平稳。就当前而言，相对传统落后的测量方式，如接触测量，是持齿轮外缘轮廓的图像信息质量。

3.2边缘处理

机械制造企业普遍采用的齿轮测量措施，其中比较典型的为

坐标测量方法，作为模型化测量，将相关零件作为一个数学几除了噪声处理外，还需要对收集的图像进行必要的边缘处

何体，并且对渐开线式圆柱形齿轮外廓机型计算机扫描分析，理。图像边缘通常是指图片空间区域内轮廓外缘呈现的灰度集

最终进行理论坐标与实际坐标的误差分析，齿轮轮廓总偏差为合体。就当前的研究现状而言，对灰度集合进行定位的算法有

齿轮被测定范围内的最大、最小偏差的差值[1]很多类别，本文主要采取八邻域追踪算法进行灰度像素的提

。然而这种方法存

在一定的缺陷，如测定时间消耗较长，且对于技术人员来说，取，在此过程中，技术人员首先需要设定灰度阀值，然后在八邻

所消耗的成本较高。除此之外，对齿轮齿廓