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1、中国机械工程第18卷第16期2007年8月下半月图像识别技术在螺旋锥齿轮接触区分析中的应用王延忠张国钢张俐雷震天北京航空航天大学,北京,100083摘要:提出了应用图像识别技术对轮齿接触迹进行自动识别和切齿修正的方法,建立了螺旋锥齿轮图像识别检测系统。首先采用图像识别方法对轮齿接触区图像进行了预处理,得到了接触区边缘轮廓;接着对接触区边缘轮廓进行了离散与拟合,得到了实际的接触迹图像;最后通过实际接触迹与理论接触迹的逼近,求得了小轮机床调整参数的修正量。关键词:图像识别;螺旋锥齿轮;接触迹;传动误差中图分类号:TH132文章编号:1004)132X(2007)16)1984)05
2、ApplicationofImageRecognitiontotheAnalysisofSpiralBevelGear.sContactRegionsWangYanzhongZhangGuogangZhangLiLeiZhentianBeihangUniversity,Beijing,100083Abstract:Awayofautomaticrecognitionandcuttingmodificationofcontacttrailwasproposed.Asystemforimagerecognitionandidentificationwasestablished,pr
3、ovidinganeffectivewaytoachieveautomaticanaly-sisandmodification.Therealbearingcontactwiththemethodofimagerecognitionwaspreprocessed,andtheimageofthebearingcontactprofilewasattained.Then,theimageofthebearingcontactprofilewasdispersedandfitted,andtherealcontacttrailwasgenerated.Finally,whenthe
4、theoreticcontacttrailisapproximatedascloselyaspossiblebytherealcontacttrail,themodificationsofmachine-settingsofpinionareevaluated.Keywords:imagerecognition;spiralbevelgear;contactingtrack;kinematicerror0引言1轮齿接触区的图像处理齿面接触区形状和接触迹走向的分析判定是鉴别齿轮加工质量、预测齿轮传动性能的重要手段齿轮图像处理就是以轮齿接触区为目标,把图和依据。目前螺旋锥齿轮的设计
5、只考虑了齿面上像分割成像素小区域,用一个整数来描述每个像素一点的法矢和曲率,这不能保证整个接触区的法矢的灰度值,将接触区的模拟图像转化为数字图像,和曲率都满足要求,那么实际加工时需对齿面接触再用规定算法对轮齿数字图像进行分析,提取图像区进行数次修正,而这个过程非常麻烦,没有扎实中的特征信息的一种方法。图1为螺旋锥齿轮齿的理论基础和丰富的实践经验,要加工出一对理想面接触区图像处理流程图。的螺旋锥齿轮副是很困难的。Gleason公司提出的TCA技术在很大程度上缩短了螺旋锥齿轮的调整加工周期,但是这种方法也只是理论分析,并不能反映实际齿面的啮合情况。计算机视觉技术的不断发展,使其在齿
6、轮接触区检测中的应用成为可图1接触区图像处理流程图能。国外很多专家在20世纪90年代初就开始研1.1滤波预处理究实际齿面点数据的获取和实际齿面点数据与齿图像的边缘和变化剧烈的部分在频域上表现[1,2]面加工参数修正的关系。目前,国内已经展开出高频特性,而变化平缓的部分则表现出低频特了相关的理论研究,并取得了一定的进展。性。在频域上对图像进行滤波处理的方法主要有笔者采用计算机视觉技术来处理螺旋锥齿轮高通滤波、低通滤波和中值滤波。由于图像在数字轮齿接触区的形状、大小及走向,并对轮齿接触区化过程中混入的噪声主要是高频噪声,而图像边缘轮廓进行特征提取,接着对轮齿接触区轮廓加以分也具有高
7、频特性,因此齿轮啮合迹图像在频域上的析判别,从而得到小轮切齿调整参数的修正值。处理受到了限制。为了更好地突出啮合迹和齿面边缘,须进行边收稿日期:2006)06)13缘锐化的滤波。图像锐化有多种方法,本文采用微基金项目:国家自然科学基金/航空科学基金联合资助项目分法。图像的灰度函数f(x,y)在点(x,y)处的梯(10377003)#1984#图像识别技术在螺旋锥齿轮接触区分析中的应用)))王延忠张国钢张俐等度是一个矢量,定义梯度为的一个点表示瞬时接触椭圆的中心,而一族接触椭G(x,y)=[5
