回差是表征精密减速器性能的关键指标, 其定义貌似简单, 但蕴含了复杂的测量及评价问题, 本文从静态测量和动态测量两个方面论述了当前精密减速器的回差测量原理和方法, 对比分析了各种测量方法的异同和优缺点, 分析了当前工业领域常用的评价方法, 指出评价方法的不同是造成评价结果差异的重要原因。最后指出, 建立精密减速器综合性能动态测量系统是适应工业需求的必然趋势, 同时当前亟需建立一套完整的精密减速器回差测试规范及评价标准。

研究了齿轮误差三维评定方法, 以消除测量仪器定位误差对齿轮误差评定的影响, 提高齿轮测量仪器的测量精度。分析了传统齿轮二维评定方法的弊端, 提出将齿轮误差评定从二维评定模式转变为三维评定模式。该评定模式不再要求齿轮各项误差测量点位于特征面内, 实现了三维空间内的齿轮误差测量与评定。为提高齿轮三维误差评定算法的效率, 通过螺旋降维方法将三维数据降至二维数据, 再对二维测量数据进行各项误差的评定。以特大型齿轮激光跟踪在位测量系统作为实验对象, 对4级标准齿轮的齿廓误差进行了测量, 并与传统的齿轮二维误差评定方法以及德国ZEISS公司InvolutePro软件的评定结果进行了对比。结果表明: 传统齿轮二维误差评定方法有较大误差, 三维齿廓评定方法与德国ZEISS公司InvolutePro软件评定结果一致, 精度达到0.1 μm, 证明了提出的齿廓误差三维评定方法完全正确, 可以消除仪器定位误差对测量结果的影响, 提高了测量仪器的测量精度。

为了实现特大型齿轮精密测量, 介绍了作者提出的特大型齿轮激光跟踪在位测量原理, 重点阐述了其中的几项关键技术。特大型齿轮激光跟踪在位测量系统整合了激光跟踪仪的大尺寸测量能力和三坐标测量机的高精度, 采用激光跟踪仪建立齿轮工件坐标系和三维测量平台坐标系, 通过激光跟踪仪坐标系将齿轮工件坐标系与三维测量平台坐标系关联起来, 并建立了相应坐标系的拟合模型及算法。同时, 建立了三维测量平台的姿态调整模型, 通过姿态调整机构完成了三维测量平台的姿态调整, 进而确保三维测量平台与齿轮轴线的位置关系满足要求。最后, 给出了该在位测量系统的实测结果。实验结果表明: 特大型齿轮激光跟踪在位测量系统原理正确可行, 满足6级以下特大型齿轮的精密测量。

本文以过渡区域的阈值分割算法为基础,提出了实现该算法的阈值自适应计算方法。这种非交互方法避免了图像分割中人工干预阈值的选择,同时能够有效获取接触斑点的理想数字边缘。在接触斑点真彩色图像的256色灰度化预处理过程中,根据数理统计思想,针对具体真彩色图像,实现了三原色系数的自适应计算,所获得的预处理效果为后续的图像分割提供了完整的图像信息。实验表明,本文所发展的锥齿轮接触斑点的数字边缘提取方法,具有良好的适用性和针对性。