曹鹏勇， 王建文， 程敏杰

(华东理工大学机械与动力工程学院， 上海 200237)

齿轮是实现机械传动的重要零部件之一，而齿轮的齿廓偏差是判断齿轮运动平稳性的直接因素。故针对如何提高产品齿轮的检测和加工制造精度的研究具有非常重要的意义[1]。传统的齿轮偏差测量方法为接触式测量，该方法测量效率低，价格成本高，存在主观误差且会对齿轮齿面造成一定损伤。如文献[2]采用三坐标测量仪来获取齿廓坐标，并进行齿廓拟合求出齿廓偏差，操作复杂、效率低且成本高。

现提出一种新的齿廓偏差的非接触测量方法：通过机器视觉的手段采集齿轮图像，采用Zernike矩亚像素边缘检测算法[3]获得清晰的亚像素级齿轮边缘，并分割、采集齿轮的齿廓数据获得参考点云。结合反求工程的思想，以实测齿轮的各项设计参数为基础并依据渐开线的形成原理来构建齿轮的理论模型[4]，获得齿轮的参考点云数据，建立齿轮的反求数字化模型[5]。将获得齿轮的目标点云和参考点云数据后，通过二维迭代最近点(iterative closest point, ICP)算法[6]进行点云数据配准，最终获得齿轮的齿廓偏差，最后通过齿廓目标点云和参考点云偏差对比计算，验证所提齿轮齿廓测量方法的正确性。

1 参考点云数据采集

标准齿轮数字模型是以待测齿轮为基础构建的齿轮模型。模型构建的目的是与后续机器视觉获得的点云数据进行对比和配准，进而获得齿轮的齿廓偏差，依此来评价上述测量方法的可行性和准确性。……