齿轮激光测量技术
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2.2 三大激光测量系统 ➢ 激光全息式测量系统
如:激光全息技术对齿轮的齿面几何形状误差进行测量的系统 激光全息技术其实是一种立体照相技术。
➢ 光学全息过程：一是用干涉方法记录物光波的全部信息；
二是用衍射方法再现物体的光学现象。
光学全息原理简图
2.2 三大激光测量系统 ➢ 激光全息式测量系统
激光器发出的光经扩束、滤波和准直后变为平行光束,入射到分束镜后分 为两束,一束照射测试齿轮齿面,另一束照光测量法简介 激光测量法存在的问题 激光测量法改进思路
总结
2.1 激光测量原理
➢ 通常是指在齿轮的几何尺寸和形状位置精度的测量中,采用了激
光技术,包括采用激光测长系统，激光测量头系统，以及激光全 息式齿轮测量系统等。
➢ 激光三大特性：
特性
单色性好 相干性好 方向性好
激光特性
2.2 三大激光测量系统
➢ 各种齿轮测量仪在当前形势下，不单单需要测量齿轮参数数据，
而且还需要有检测的功能，如生出渐开线样板图，进而利用计 算机系统分析，对加工参数进行调整。
内容提要
背景介绍 激光测量法简介 激光测量法存在的问题 激光测量法改进思路
总结
4.1 改进思路
➢ 激光齿轮测量仪,采用激光全息技术,用光干涉法对被测齿轮的
19
全齿面形状进行精度测量。
激光全息齿面测量系统
4.1 改进思路
➢ 思路：将展成法、激光测量
技术以及计算机分析技术结 合起来，可得渐开线齿廓和 齿面情况
➢ 右图：用于基准传递、渐开
线样板检测的CNC高精度齿 轮测量仪,采用了高精度气 浮主轴,气浮导轨,高精度长、 圆编码器的同时,还采用了 激光测长系统进行齿面精度 检测。
利用激光位移传感器高精度测量圆柱齿轮齿距方法
利用激光位移传感器高精度测量圆柱齿轮齿距方法摘要：齿轮广泛应用于汽车、发动机和航空航天等领域，齿距精度是保证齿轮生产质量的关键。
为了提高圆柱齿轮质量标准和生产工艺,应采用高精度的齿距测量方法。
通过使用非接触式测量技术,精确的圆柱齿轮齿距提高了准确性和多功能性，检查相应齿距的测量方法对于提高效率至关重要。
关键词:激光位移传感器;高精度;测量;圆柱齿轮;齿距激光是一种新型的光源，它与普通光源非常不同。
它利用激发发射原理和激光室的滤波效果,为发射波提供新的特性。
激光检测技术是最先进、应用最广泛的检测技术之一，它可以实现高精度,高效和非接触式在线检测。
一、激光位移传感器的测量原理激光位移传感器利用激光三角测量的原理来测量系统发射的激光束。
聚焦后,它照射被测物体的表面,经漫反射,并使用图像透镜将光线反射到光敏元件的接收表面。
通过将光电转换器转换为电信号,电信号的输出功率仅与测量点的位置相关,当测量点的高度发生变化,图像点的位置发生变化,导致传感器输出信号发生变化。
该传感器可与快速跟踪系统相结合,快速准确地确定表面形状和轮廓。
它克服了接触测试的许多缺点,提高了检测速度,保护了被测部件表面免受划痕,防止了测头变形。
激光束以一定角度聚焦在测量物体表面,然后以不同角度观察物体表面上的激光点。
激光束点在物体表面的位置发生变化,接收到的散射或反射光的角度也发生变化。
CCD或PSD(位置灵敏度检测器)可用于计算激光束点在物体表面的位置。
当物体沿激光线移动时,测量结果会发生变化,因此可以用激光测量物体位移。
二、激光位移传感器的应用研究进展高精度激光位移传感器的主要应用是偏移,间隙,厚度,弯曲,变形,尺寸,公差测量,生产过程质量控制和尺寸检测。
然而,随着计算机技术的发展,科学家们探索了其他更复杂的形状测量方法,通过使用激光位移传感器测量零件上方点的二维坐标。
激光运动传感器使用一维位移平台扫描物体表面,然后处理测量数据以获得物体表面的形状。
大齿轮精度测量技术现状
大齿轮精度测量技术现状
大齿轮是复杂机械系统中的重要部件之一，其功能多样，应用广泛，涵盖了化工、航空、船舶、冶金、石化等领域，因此，大齿轮的加工和检测技术一直是人们研究的热点，也是现代工业制造中的难点之一。
随着科技的不断进步和现代机械制造技术的不断发展，越来越多的企业开始注重大齿轮的精度检测技术。
目前，大齿轮的精度测量技术主要包括以下几种：
1. 压力角法
压力角法是常用的测量大齿轮精度的方法之一，其原理是通过测量齿隙和齿厚，在计算机数值模拟的基础上推导出大齿轮的精度参数。
相对于传统的制表法，压力角法具有精度高、速度快、成本低的优点，在大齿轮生产制造中得到了广泛应用。
2. 内径测量法
3. 摆线法
摆线法是基于大齿轮齿形理论推导而来的一种精度测量方式，其原理是通过测量两个摆线齿轮在一段时间内滚动的距离，以此计算出大齿轮转向的误差和偏差。
摆线法具有精度高、重复性好、适用性广的特点，特别适合于生产制造过程中的在线检测。
光学测量法是一种非接触式的大齿轮精度测量方法，其原理是借助激光干涉仪器和光学测量装置对大齿轮表面进行扫描和摄影，以此得到三维立体图像，进而计算和推导出大齿轮的精度参数。
光学测量法具有精度高、可靠性好、适用性广的特点，尤其适用于大型齿轮和高精度齿轮的测量。
总之，大齿轮精度测量技术是一个复杂而高端的领域，在不断的技术创新和科技进步中，不断涌现出新的测量方法和技术手段。
随着企业对大齿轮精度的要求越来越高，精度测量技术也将不断发展完善，不断推动着现代工业制造技术的不断发展。
北京工业大学科技成果——特大型齿轮激光跟踪在位测量系统
北京工业大学科技成果——特大型齿轮激光跟踪在
位测量系统
成果简介
目前国内外主要利用三坐标测量机和齿轮测量中心进行大齿轮的测量，这种仪器可测量的齿轮最大直径不超过5m，且价格昂贵。
本项目利用激光跟踪仪的大尺寸测量和三坐标测量机的高精度测量能力，将两者结合起来，利用激光跟踪仪进行被测齿轮和三坐标测量平台定位，利用三坐标平台完成齿轮特征线高精度测量，研制出可测量外径Ф3000-10000mm、最小模数6mm、精度6-7级及以上，具备测量齿轮几何参数、齿廓、齿向（螺旋线）、接触线、齿厚及齿面拓扑误差等功能的特大型齿轮测量系统，填补了直径达10m的大型齿轮测量空白。
项目获国家发明专利14项，软件著作权7项，发表论文20篇。
系统测量原理
应用简介
所处研发阶段：项目已完成全部研究工作，已开发出测量系统样机。
适合应用领域：航空航天、工程机械、大型机电设备生产企业等。
已有应用情况：已在北方重工集团进行示范应用。
系统实物
轮廓测量
投资规模及效益分析
具备三坐标机生产能力的企业，几乎不要额外的投入，该系统可以满足国内对该类仪器的需求，按年需求量5台，每台售价300万元计算，可实现年销售额1500万元左右。
直齿齿轮的测绘方法
直齿齿轮的测绘方法光电测量法是利用光电子技术测量直齿齿轮的尺寸和形状的一种方法。
该方法主要包括光学测量和光电测量两种方法。
光学测量是利用光学仪器测量直齿齿轮的尺寸和形状。
首先，使用显微镜和光纤测距仪等光学仪器观察和测量齿轮的外径、内径、齿高、齿厚等尺寸，并利用该方法直接测量齿形误差、齿向误差、法兰误差、中心距误差等。
光电测量是通过光电子技术测量直齿齿轮的尺寸和形状。
首先，使用测量机、编码器、光栅尺等光电子仪器观察和测量齿轮的外径、内径、模数、压力角等尺寸，并利用该方法计算齿形误差、齿向误差、法兰误差、中心距误差等。
机械测绘法是利用机械测量仪器测量直齿齿轮的尺寸和形状的一种方法。
该方法主要包括制面测量法、镜像测量法和三坐标测量法等。
制面测量法是通过制作满足特定要求的齿轮模板和制面样板，将其与待测齿轮进行比对，通过对比得出齿轮的尺寸和形状。
这种方法一般适用于小型齿轮的测量。
镜像测量法是通过齿轮的镜像与标准镜像进行比对，从而测量齿轮的尺寸和形状。
该方法主要适用于大型齿轮的测量。
三坐标测量法是利用三坐标测量仪测量直齿齿轮的三维坐标数据，并通过数学模型计算齿轮的尺寸和形状。
该方法适用于任何尺寸的齿轮测绘。
数值测绘法是利用计算机辅助设计和制造技术测绘直齿齿轮的尺寸和形状。
该方法主要包括数值测绘仪器和软件的应用。
通过计算机图形处理和模拟仿真，可以准确快速地测绘齿轮的尺寸和形状。
总之，直齿齿轮的测绘方法有光电测量法、机械测绘法和数值测绘法等多种方法，可以根据需要选择合适的方法进行测绘。
大齿轮精度测量技术现状
大齿轮精度测量技术现状【摘要】大齿轮在机械领域具有重要作用，其精度测量技术的发展一直备受关注。
本文从激光干涉测量技术、光学投影仪、数控量测系统、图像处理技术和机器学习等方面，探讨了它们在大齿轮精度测量中的应用。
这些技术的结合使得大齿轮的精度测量更加准确和高效。
文章还分析了大齿轮精度测量技术的发展趋势、面临的挑战以及应用前景。
可以预见，随着技术的不断进步和创新，大齿轮精度测量技术将更好地应用于工程实践中，为机械制造领域带来更大的发展和进步。
【关键词】大齿轮、精度测量、技术、现状、激光干涉测量、光学投影仪、数控量测系统、图像处理技术、机器学习、发展趋势、挑战、应用前景1. 引言1.1 大齿轮精度测量技术现状大齿轮是工程机械中常见的零部件，其精度对机械设备的性能和使用寿命有着重要影响。
大齿轮精度测量技术的发展也备受关注。
随着科技的不断发展，大齿轮精度测量技术也在不断创新和改进，以满足不同领域对大齿轮精度的需求。
大齿轮精度测量技术现状涵盖了多种领域，比如激光干涉测量技术、光学投影仪、数控量测系统、图像处理技术和机器学习等。
这些技术在大齿轮精度测量中发挥着不同的作用，为大齿轮制造和使用提供了更高效、更精准的解决方案。
在本文中，将详细探讨这些大齿轮精度测量技术的应用情况，分析其特点和优势。
通过对这些技术的研究和总结，可以更好地了解大齿轮精度测量技术现状，为未来的发展和应用提供参考。
是一个不断进步的领域，相信随着技术的不断创新，大齿轮精度的测量和控制会变得更加精准和高效。
2. 正文2.1 激光干涉测量技术在大齿轮精度测量中的应用激光干涉测量技术在大齿轮精度测量中起着至关重要的作用。
通过激光干涉仪器可以实现对大齿轮的高精度测量，从而确保齿轮的制造质量和性能。
激光干涉测量技术的应用可以帮助测量齿轮的几何参数，如齿距、齿厚、齿顶高、齿根圆直径等，同时还可以检测齿轮的表面质量和平整度。
在大齿轮的生产过程中，激光干涉测量技术可以用来验证大齿轮的加工精度，检测齿面形状的误差，以及评估齿轮的整体运转性能。
特大型齿轮激光跟踪在位测量原理及关键技术
（ １ ． Ｃｏ ｌ ｌ ｅ ｇ ｅ ｏ ＿ ， Ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ Ｅｎ ｇｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ａ ｎ ｄ Ａｐ ｐｌ ｉ ｅ ｄ Ｅｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎ ｉ ｃ ｓ Ｔｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ Ｙ，
Ｂｅ ｉ ｊ ｉ ｎ ｇ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｔｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ，Ｂｅ ｉ ｊ ｉ ｎ ｇ １ ０ ０ １ ２ ４ ，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ；
特 大 型 齿轮 激 光 跟踪 在 位 测量 原 理及 关 键 技术
石照耀 ， 张 白 ， 林 家春 ， 魏华亮。 ， 陈显 民
（ １ ． 北京工业大学 机械与应用电子技术学院， 北京 １ ０ ０ １ ２ ４ ； ２ ． 哈尔滨量具刃具集团有限责任公司， 黑龙江 哈尔滨 １ ５ ０ ０ ４ ０ ）
２ ．Ｈａ ｒ ｂ ｉ ｎ Ｍｅ ａ ｓ ｕ ｒ ｉ ｎ ｇ ＆ Ｃｕ ｔ ｔ ｉ ｎ ｇ Ｔｏ ｏ ｌ Ｇｒ ｏ ｕ ｐ Ｃ ｏ ． ，Ｌｔ ｄ ． ，Ｈ ａ ｒ ｂ ｉ ｎ １ ５ ０ ０ ４ ０，（ Ｔ ｈ ｉ ｎ ａ ） ＊Ｃ ｏ ｒ ｊ ｒ ｒ Ｊ ｇ ａ ｕ ｔ ｈ ｏ ｒ ，Ｅ － ｍａ ｉ ｌ ： ｚ ｈ ａ ｎ ｇ ｂ ａ ｉ ６ ４ ０ ２＠ １ ６ ３ ． ｃ ｏ ｉ ｎ
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｔｏ ｐ ｅ ｒ ｆ ｏ ｒ ｍ ｐ ｒ ｅ ｃ ｉ ｓ ｅ ｍｅ ａ ｓ ｕｒ ｅ ｍｅ ｎｔ ｏ ｎ ｍｅ ｇａ ｇ ｅ ａ ｒ ｓ ，ｔ ｈｅ ｐ ｒ ｉ ｎｃ ｉ ｐ ｌ ｅ ｏ ｆ ｍｅ ｇ ａ ～ ｇｅ ａ ｒ ｉ ｎ — ｓ ｉ ｔ ｅ ｍｅ ａ ｓ ｕｒ ｅ —
第 ２ １ 卷
第 ９期
光 学 精 密 工 程
齿轮测量技术
齿轮测量技术随着我国汽车摩托车制造业的迅速发展，汽摩齿轮制造业也得到了空前快速的发展。
尽快成为汽摩齿轮的全球制造与供应基地，是我国齿轮制造业的总体发展战略，并已经成为我国众多齿轮制造商的共识。
航空航天工业的崛起、造船业的兴盛、机械装备制造业的复苏以及IT行业的快速发展，都对齿轮制造业提出了更高的要求，也提供了前所未有的机遇。
无论是国有企业、股份公司还是民营企业，齿轮制造商在扩大齿轮产量、品种的同时，更加注重提高齿轮制造质量。
为此，最近几年来在引进技术、购置设备、更新工艺、加强信息化管理等技术改造和技术升级方面进行了大量的投入；强化并提高齿轮制造全过程的测量与监控技术水平获得了空前的重视，并成为确保齿轮质量的一个关键。
开发具有自主知识产权的齿轮测量技术和仪器，满足我国齿轮制造质量检测的迫切需要，提高国产齿轮仪器在国内市场的占有率，是我国齿轮测量仪器制造业当前所面临的一项重要而紧迫的任务。
（1）齿轮单项几何形状误差测量技术它采用坐标式几何解析测量法，将齿轮作为一个具有复杂形状的几何实体，在所建立的测量坐标系（直角坐标系、极坐标系或圆柱坐标系）上，按照设计几何参数对齿轮齿面的几何形状偏差进行测量。
测量方式主要有两种：离散坐标点测量方式和连续几何轨迹点扫描（如展成）测量方式。
所测得的齿轮误差是被测齿轮齿面上被测点的实际位置坐标（实际轨迹或形状）和按设计参数所建立的理想齿轮齿面上相应点的理论位置坐标（理论轨迹或形状）之间的差异，通常也就是和几何坐标式齿轮测量仪器对应测量运动所形成的测量轨迹之间的差异。
测量的误差项目是齿轮的单项几何偏差，以齿廓、齿向和齿距等三项基本偏差为主。
近年来由于坐标测量技术、传感器技术、计算机技术的发展，尤其是数据处理软件功能的增强，三维齿面形貌偏差、分解齿轮单项几何偏差和频谱分析等误差项目的测量得到了推广。
单项几何偏差测量的优点是便于对齿轮（尤其是首件）加工质量进行分析和诊断、对机床加工工艺参数进行再调整；仪器可借助于样板进行校正，实现基准的传递。
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齿轮双面啮合仪
运动齿轮整体误差曲线
1.2
齿轮测量技术新进 展
此外，在仪器测量形态和检测系统方面 , 现代齿轮测量技术 还有如下两方面的进展：
齿轮在机测量技术
KAPP公司的在机测量仪
日本京都大学渐开线测量仪
内容提要
背景介绍
激光测量法简介
激光测量法存在的问题
激光测量法改进思路
总结
2.1
激光测量原 理
齿轮测量— 激光测量法
内容提要
背景介绍激光测量法简介 Nhomakorabea激光测量法存在的问题
激光测量法改进思路
总结
1.1
现代测量技术
齿轮单项几何形状误差测量技术
现代测量技术
齿轮综合误差测量技术 齿轮整体误差测量技术
1.1
现代测量技术
齿轮单项几何形状误差测量技术
采用坐标式几何解析测量法,将齿轮作为一个具有复杂形状的几何 实体,在所建立的测量坐标系(直角坐标系、极坐标系或圆柱坐标 系)上,按照设计几何参数对齿轮齿面的几何形状偏差进行测量。
思路：将展成法、激光测量
技术以及计算机分析技术结 合起来，可得渐开线齿廓和 齿面情况 右图：用于基准传递、渐开 线样板检测的 CNC 高精度齿 轮测量仪 , 采用了高精度气 浮主轴,气浮导轨,高精度长、 圆编码器的同时 , 还采用了 激光测长系统进行齿面精度 检测。
高精度齿轮测量仪结构简图
内容提要
激光在线测长装置方案
2.2
三大激光测量系 统
激光测量头系统
如:非接触点反射式激光测量头作为齿轮误差的检测传感器 日本AMTEC公司的G3齿轮测量系统，采用的是CONO激光测量头， 齿轮回转，测头位置相应变化测出齿轮的截面形状。
1 两象限光电二极管 2 微调平行平板玻璃 3.10.15 反射镜 4 CCD传感器 5.11 半透反镜 6 精密测量镜头 7 被测自由曲面 8 半导体激光器 9 反射角调节透镜 12 白炽灯 13.14 凹透镜 总体光路布局
而且还需要有检测的功能，如生出渐开线样板图，进而利用计 算机系统分析，对加工参数进行调整。
内容提要
背景介绍
激光测量法简介
激光测量法存在的问题
激光测量法改进思路
总结
4.1
改进思 路
激光齿轮测量仪,采用激光全息技术,用光干涉法对被测齿轮的
全齿面形状进行精度测量。
激光全息齿面测量系统
4.1
改进思 路
背景介绍
激光测量法简介
激光测量法存在的问题
激光测量法改进思路
总结
5 结论
简介了目前的齿轮测量技术 介绍了齿轮激光测量法，并分析了三大激光测量系统以
及一些实例 分析了齿轮激光测量法目前存在的问题 指明了激光测量法的发展新思路，激光测量技术、传统 测量技术以及计算机技术结合起来检测齿轮。
2.2
三大激光测量系 统
激光全息式测量系统
如:激光全息技术对齿轮的齿面几何形状误差进行测量的系统 激光全息技术其实是一种立体照相技术。 光学全息过程：一是用干涉方法记录物光波的全部信息； 二是用衍射方法再现物体的光学现象。
光学全息原理简图
2.2
三大激光测量系 统
激光全息式测量系统
激光器发出的光经扩束、滤波和准直后变为平行光束,入射到分束镜后分 为两束,一束照射测试齿轮齿面,另一束照射参考面,两束光被反射后再经 过分束镜照射CCD摄像机靶面,形成全息记录光路，相机会记录下两幅全息 图样，经过图像处理系统处理可得到测试结果。
数字全息干涉测量光路图
内容提要
背景介绍
激光测量法简介
激光测量法存在的问题
激光测量法改进思路
总结
3.1
存在的问 题
各种齿轮测量仪所测误差或者尺寸过于单一，不够全面，不利
于生产效率的提高。如：激光测长仪只适合测量齿面尺寸精度； 激光测量头只适合测量齿形。
各种齿轮测量仪在当前形势下，不单单需要测量齿轮参数数据，
通常是指在齿轮的几何尺寸和形状位置精度的测量中,采用了激
光技术,包括采用激光测长系统，激光测量头系统，以及激光全 息式齿轮测量系统等。 激光三大特性：
单色性好 特性 相干性好 方向性好
激光特性
2.2
三大激光测量系 统
激光测长系统
如 : 采用双频激光干涉仪作 为齿轮测量仪器的长度基准 或传感器 由于激光是长度溯源基准 , 不少高精度齿轮计量系统或 齿轮测量基准仪器 , 采用激 光测量系统作为其长度坐标 测量系统。
三坐标测量机
G3-System50四轴圆柱坐标测量机
1.1
现代测量技术
齿轮综合误差测量技术
采用啮合滚动式综合测量法 , 把齿轮作 为回转的传动元件 , 在理论安装中心距 下,和测量齿轮啮合滚动,测量其综合偏 差。 齿轮整体误差测量技术 1、用坐标式几何解析法对单项几何精 度测量， 并按齿轮啮合传动顺序和位 置，集成为静态齿轮整体误差曲线； 2、按单面啮合综合测量方式，使用特 殊测量齿轮，采用滚动点扫描测量法对 其测量，得到齿轮运动整体误差曲线。