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[0019]上述各实施例中，在模拟齿6上，与被测齿轮2接触的一侧设置成与被测齿轮2相同的渐开线表面，模拟齿6的另一侧为平面，该平面与被测齿轮2不接触;模拟齿6的底端为棱形，以防止遮挡图像传递系统3的光路。整个模拟齿6的体积为被测齿轮单齿体积的1/3。
[0020]上述各实施例中，L型转动轴7的B端与电磁铁8相对并具有一定的间隙。
[0021]上述各实施例中，图像传递系统3包括卤素灯11、准直透镜12、反射棱镜13和楔形棱镜14。齒素灯11提供的照明光经过准直透镜12准直后到达反射棱镜13，反射棱镜13将照明光反射至楔形棱镜14。楔形棱镜14设置在被测齿轮2与模拟齿6之间，反射棱镜13反射至的照明光经楔形棱镜14传输至啮合面；同时，楔形棱镜14为成像设备4提供拍摄光路，即将啮合面的图像经反射棱镜13透射传输至成像设备4。
[0022]其中，在楔形棱镜14一侧，位于模拟齿6和被测齿轮2的啮合面位置处还设置有标定模板15，利用标定模板15对图像传递系统3进行标定。
[0023]上述各实施例中，成像设备4采用远心镜头的双工业CCD相机，用于采集图像传递系统3传递出来的啮合面立体图像。
[0024]本实用新型还提供一种齿轮啮合面三维微应变场的数字图像测量方法，该方法采用齿轮动态加载机构模拟齿轮实际工作情况下的受力过程，通过基于棱镜的图像传递系统将齿轮啮合面图像传递至成像设备，并经过数字图像处理系统得到齿轮啮合面在不同啮合力作用下的三维微应变场的演变过程。其包括以下步骤:
[0025](I)在被测齿轮2的啮合表面喷涂随机散斑或者进行喷丸处理，然后将被测齿轮2和齿轮动态加载机构I上的模拟齿6啮合。
[0026](2)校准图像传递系统3。开启卤素灯11，利用标定模板15对卤素灯11、准直透镜12、反射棱镜13和楔形棱镜14进行标定，使齿轮啮合面的图像传递至双工业CCD相机4，从而获取双工业CCD相机4参数以及楔形棱镜14、反射棱镜13对成像影响的标定参数；
[0027](3)通过齿轮动态加载机构I中的电磁铁控制器9启动电磁铁8，使L型转动轴7的B端受力，并将所受的力传递至A端的模拟齿6，从而带动模拟齿6与被测齿轮2啮合，使被测齿轮2受到恒定啮合力，同时开启双工业CCD照相机4采集序列立体图像，并将序列立体图像传输至数字图像处理系统5内进行存储；
[0028]其中，通过齿轮动态加载机构I中的电磁铁控制器9改变电磁铁8的通电电流大小和通电频率，使传递到模拟齿6的受力发生改变，即通过改变电流大小来模拟被测齿轮2啮合受力大小，通过改变电流通断频率来模拟被测齿轮2在不同转速下的啮合受力，以实现模拟被测齿轮2的实际工作状况；
[0029](4)提取数字图像处理系统5中的序列立体图像的不变特征，采用数字图像相关方法(DIC)进行数字图像相关匹配运算，最后结合步骤(2)中获取的标定参数，计算并输出测量结果，得到被测齿轮2啮合面在不同啮合力作用下的三维微应变场的演变过程。
[0030]上述各实施例仅用于说明本实用新型，各部件的结构、尺寸、设置位置及形状都是可以有所变化的，在本实用新型技术方案的基础上，凡根据本实用新型原理对个别部件进行的改进和等同变换，均不应排除在本实用新型的保护范围之外。
【主权项】
1.一种齿轮啮合面三维微应变场的数字图像测量装置，其特征在于:所述装置包括齿轮动态加载机构、被测齿轮、图像传递系统、成像设备和数字图像处理系统;所述齿轮动态加载机构与所述被测齿轮啮合接触形成啮合面，在所述齿轮动态加载机构和被测齿轮之间设置有所述图像传递系统，所述图像传递系统将啮合面的清晰图像传递至所述成像设备；所述成像设备通过所述图像传递系统将采集到的啮合面立体图像输送至所述数字图像处理系统； 所述齿轮动态加载机构包括模拟齿、L型转动轴、电磁铁、电磁铁控制器和支撑结构;所述被测齿轮与所述模拟齿啮合，所述模拟齿固定在所述L型传动轴的一端，所述L型传动轴的另一端设置有所述电磁铁，所述电磁铁与所述电磁铁控制器电连接;所述L型传动轴中部与所述支撑结构活动连接。2.如权利要求1所述的一种齿轮啮合面三维微应变场的数字图像测量装置，其特征在于:在所述模拟齿上，与所述被测齿轮接触的一侧设置成与所述被测齿轮相同的渐开线表面，所述模拟齿的另一侧为平面;所述模拟齿的底端为棱形。3.如权利要求1所述的一种齿轮啮合面三维微应变场的数字图像测量装置，其特征在于:所述模拟齿的体积为所述被测齿轮单齿体积的1/3。4.如权利要求2所述的一种齿轮啮合面三维微应变场的数字图像测量装置，其特征在于:所述模拟齿的体积为所述被测齿轮单齿体积的1/3。5.如权利要求1至4任一项所述的一种齿轮啮合面三维微应变场的数字图像测量装置，其特征在于:所述图像传递系统包括齒素灯、准直透镜、反射棱镜和楔形棱镜;所述齒素灯提供的照明光经过所述准直透镜准直后到达所述反射棱镜，所述反射棱镜将照明光反射至所述楔形棱镜;所述楔形棱镜设置在所述被测齿轮与所述模拟齿之间，所述反射棱镜反射至的照明光经所述楔形棱镜传输至啮合面;所述楔形棱镜将啮合面的图像经所述反射棱镜透射传输至所述成像设备。6.如权利要求5所述的一种齿轮啮合面三维微应变场的数字图像测量装置，其特征在于:所述楔形棱镜一侧，位于所述模拟齿和被测齿轮的啮合面位置处还设置有标定模板。7.如权利要求1至4、6任一项所述的一种齿轮啮合面三维微应变场的数字图像测量装置，其特征在于:所述成像设备采用远心镜头的双工业CCD相机。8.如权利要求5所述的一种齿轮啮合面三维微应变场的数字图像测量装置，其特征在于:所述成像设备采用远心镜头的双工业C⑶相机。
【专利摘要】本实用新型涉及一种齿轮啮合面三维微应变场的数字图像测量装置，其包括齿轮动态加载机构，齿轮动态加载机构与被测齿轮啮合接触形成啮合面，在齿轮动态加载机构和被测齿轮之间设置有图像传递系统，图像传递系统将啮合面的清晰图像传递至成像设备；成像设备通过图像传递系统将采集到的啮合面立体图像输送至数字图像处理系统；齿轮动态加载机构包括模拟齿、L型转动轴、电磁铁、电磁铁控制器和支撑结构；被测齿轮与模拟齿啮合，模拟齿固定在L型传动轴的一端，L型传动轴的另一端设置有电磁铁，电磁铁与电磁铁控制器电连接；L型传动轴中部与支撑结构活动连接。本实用新型光路简单、对环境要求较低、具有非接触和全场测量等优点，可以广泛应用于机械测试领域。
【IPC分类】G01B11/16
【公开号】CN205333023
【申请号】CN201620017509
【发明人】任彬, 王伟明, 马增强, 杨绍普, 欧阳慧泉, 沈晓彦
【申请人】石家庄铁道大学
【公开日】2016年6月22日
【申请日】2016年1月11日