基于圖像處理的異形擺線輪齒廓提取方法

摘" 要：異形擺線輪齒廓提取是擺線針輪減速器設計和幾何建模的難點，無法通過傳統擺線輪數學公式進行齒廓設計和數據點的提取。該文通過切削加工模擬的方法得到銑削刀具運動軌跡包絡圖，采用圖像處理的方法對銑削刀具運動軌跡包絡圖進行齒廓提取。這種方法大大提高異形擺線輪齒廓的獲取效率，且通用性好。

關鍵詞：擺線輪；齒廓設計；圖像處理；輪廓提取；掩膜

中圖分類號：TH132.4 文獻標志碼：A" " " " " 文章編號：2095-2945（2023）28-00１９-0５

Abstract： Tooth profile extraction of special cycloid gear is a difficult point in the design and geometric modeling of cycloid pin gear reducer. It is impossible to design the special cycloidal gear profile and extract data points through the traditional mathematical formula. This paper obtains the envelope diagram of milling tool motion trajectory through cutting simulation， and extract the tooth profile from the envelope map of milling tool motion trajectory using image processing methods. This method greatly improves the efficiency of obtaining the tooth profile of special cycloidal gears， with good universality.

Keywords： cycloidal wheel; profile design; image processing; contour extraction; mask

RV減速器是工業機器人的核心傳動部件，是在傳統擺線針輪、行星齒輪傳動裝置基礎上發展起來的一種適用于高精度傳動的新型傳動裝置[1]。擺線輪具有傳動精度高、抗沖擊、承載力大等優點，廣泛應用于機器人高精密傳動場合[2]。

傳統擺線輪偏心量E通常屬于小偏心量，即Elt;R1/N（R1為針齒分布圓半徑，N為針齒數），當Egt;R1/N時，屬于異形擺線輪。傳統擺線輪易于設計與加工，但是異形擺線輪會使嚙合接觸面積變大、貼合度好，從而實現傳動更為平穩且對加工誤差的容許度也更佳。傳統擺線輪齒廓可通過數學式直接獲取，但是異形擺線輪齒廓為非封閉曲線，無法直接由數學式得到，但是可以從虛擬銑削刀具運動軌跡包絡圖中提取異形擺線輪的齒廓。

本文提出了基于OpenCV的圖像處理技術提取異形擺線輪齒廓的方法，該方法對虛擬銑削刀具運動軌跡包絡圖進行預處理，提取異形擺線輪齒廓的離散點，利用掩膜處理和輪廓提取得到坐標軸輪廓，通過異形擺線輪齒廓與坐標軸輪廓的對應關系計算異形擺線輪齒廓的實際坐標值。……