(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211110396.6 (22)申请日 2022.09.13 (71)申请人 南通市中吕齿轮有限公司 地址 226200 江苏省南 通市启东市吕四港 镇开发区88号 (72)发明人 潘志进　 (74)专利代理 机构 北京和信华成知识产权代理 事务所(普通 合伙) 11390 专利代理师 李莹 (51)Int.Cl. G06T 7/00(2017.01) G06T 7/13(2017.01) G06T 7/136(2017.01) G06T 7/73(2017.01) G06T 7/80(2017.01)G06V 10/764(2022.01) G06V 10/774(2022.01) G06N 3/00(2006.01) (54)发明名称 一种齿轮数字化测量评价云方法及系统 (57)摘要 本发明公开了一种齿轮数字化测量评价云 方法及系统， 包括以下步骤： 步骤S1、 利用图像采 集卡采集齿轮测量图像， 获取齿轮测量图像的特 征参数与性能指标； 步骤S2、 根据所述特征参数 与性能指标提取齿廓图像边缘特征， 构建齿廓图 像边缘过渡带； 步骤S3、 利用齿廓图像边缘定位 算法对所述齿廓图像边缘过渡带信号进行判别， 获取齿廓图像边缘失真区域， 对 所述齿廓图像边 缘失真区域进行齿廓图像边缘失真分类； 步骤 S4、 利用向量回归补偿算法对失真区域信号补偿 后， 构建齿廓边缘修正信号进行相对法分度圆齿 距测量， 满足齿廓图像边缘失真信号补偿需求， 解决了边缘失真信号影响相对法分度圆齿距测 量精度的问题， 提高了齿轮 视觉测量精度。 权利要求书4页 说明书9页 附图2页 CN 115205287 A 2022.10.18 CN 115205287 A 1.一种齿轮数字化测量评价云方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 步骤S1、 利用图像采集卡采集齿轮测量图像， 通过相机标定将视觉测量图像的二维平 面信息参数与齿轮的三维立体信息参数相对应， 获取齿轮测量图像的特征参数与性能指 标； 步骤S2、 根据所述特征参数与性能指标提取齿廓图像边缘特征， 将测齿轮测量图像位 置信息与灰度信息的特征级多源数据融合构建齿廓图像边缘过渡带， 并将齿廓图像边缘过 渡带信号 转化为一维信号； 步骤S3、 利用齿廓图像边缘定位算法对所述齿廓图像边缘过渡带信号进行判别， 获取 齿廓图像边缘失真区域， 通过最优分类特征偏二叉树孪生支持向量机多分类算法对所述齿 廓图像边 缘失真区域进行齿廓图像边 缘失真分类； 步骤S4、 利用向量回归补偿算法对失真区域信号补偿后， 构建齿廓边缘修正信号进行 相对法分度圆齿距测量。 2.根据权利要求1所述的一种齿轮数字化测量评价云方法， 其特征在于： 所述步骤S1 中， 所述图像采集卡测量齿轮数据主要由工业CCD相机和双远心镜头共同构成， 所述相机标 定过程主要为 获取系统参数， 根据所述齿轮测量图像创建坐标系， 对齿轮进行定位， 获取齿 轮在空间任意 一点的坐标关系矩阵， 其表达式为： 其中， 表示3×3的旋转矩阵， 表示3×1的平移矩阵， 、 、 表示工业相机 可视区域的图像位置信息， 、 、 表示坐标中的图像坐标； 将所述图像位置信息经透视投影可得图像坐标系， 每个图像均是由二维数组来存储， 数组中具体某一个位置的数值代表着此 处灰度值， 任意一点的坐标在图像物理坐标系和图 像像素坐标系中矩阵形式的关系为： 其中， x、 y表示图像在物理坐标系中的坐标， u、 v表示图像在像素坐标系中的坐标， 、 表示齿轮中心在图像坐标系 、 测量坐标系的原点 坐标。 3.根据权利要求2所述的一种齿轮数字化测量评价云方法， 其特征在于将所述齿轮在 空间任意一点的坐标关系矩阵通过5 ×5大小的卷积窗口对整幅图像进 行漂移， 对图像平滑 滤波获取齿轮测量图像的特 征参数与性能指标。 4.根据权利要求3所述的一种齿轮数字化测量评价云方法， 其特征在于， 在步骤S2中， 采用阈值分割法将齿轮测量图像的灰度值分成不同的类别， 获取齿廓图像边缘定位与特征权　利　要　求　书 1/4 页 2 CN 115205287 A 2数据， 所述阈值分割法具体为： 根据所述齿廓图像边 缘过渡带 灰度范围， 将阈值分割法公式定义 为： 其中， 灰度值g范围设定为20~25之间， 表示灰度最大值， 表示灰度最大小 值， 表示完全去除背景和目标区域的灰度值； 利用双阈值分割法对齿轮测量图像边缘区域的灰度值进行分割后， 获取边缘过渡带特 征数据以及边 缘空间的定位信息 。 5.根据权利要求4所述的一种 齿轮数字化测量评价云方法， 其特征在于， 依据 所述边缘 过渡带特征数据以及边缘空间的定位信息， 将齿轮测 量图像进行径向分割， 建立齿廓边缘 过渡带内像素点法向偏距与极径的映射关系， 将二维齿轮测量图像边缘信号转化为齿廓边 缘法向偏距一维信号， 具体为： 首先， 根据所述齿轮边缘过渡带的灰度图像， 计算边缘过渡带内所有像素点 的图像坐标， 通过以齿轮中心为原点的极坐标变换， 求出过渡带内像素点 对应的极径 与极角 ， 具体表达式为： 其中， 表示齿轮图像 基圆中心极坐标系原点； 其次， 根据极径 大小与已知的齿顶圆、 齿根圆半径相比较， 在其范围内分割出直齿圆 柱齿轮的齿顶区域、 齿根区域、 齿廓区域； 再者， 根据齿廓的边缘过渡带像素点 对应极角 分布范围， 划分齿廓区 域内的各 条齿廓边 缘过渡带； 最后， 将每条齿廓边缘过渡带像素点 按 由小到大的顺序排列， 根据右 齿廓 由小到大的变化趋势、 左齿廓 由大到小的变化趋势， 进行左齿廓或右齿廓的区 分， 获取边 缘过渡带的法向偏距信号 ， 其表达式为： 其中， 表示齿廓图像边缘过渡带内任意像素点 极坐标系下的基圆半 径， 表示齿廓图像边缘过渡带内任意像素点 极坐标系下的初始相位角，权　利　要　求　书 2/4 页 3 CN 115205287 A 3