基于数字成像机理的齿轮疲劳试验方法研究

来源：机床与液压杂志2022年第12期北京时间：

作者：陈兴彬，曹伟，闵新和，李妮妮，肖舜仁，张鹏

单位：广州机械科学研究院有限公司,华南理工大学机械与汽车工程学院,中汽检测技术有限公司；广州机械科学研究院有限公司,中汽检测技术有限公司；广州机械科学研究院有限公司,中汽检测技术有限公司；广州机械科学研究院有限公司,中汽检测技术有限公司；华南理工大学机械与汽车工程学院；广州机械科学研究院有限公司,中汽检测技术有限公司

摘要：由于齿轮副啮合接触和内封装等特点，其疲劳强度的检测存在较大限制，尤其是对疲劳裂纹、轮齿折断等疲劳失效状态的监测大多采取间隔停机并拆解后检视的方式。整个过程耗时耗力，容易因人工主观判断和经验差异造成观测误差，而且无法感知齿轮早期疲劳阶段的微动疲劳特征。为此，基于双目视觉技术和数字图像相关理论提出一种面向齿轮疲劳强度试验的非接触式检测方法。通过双电机对拖驱动的方式搭建包含双目摄像头的减速机试验台，在齿轮上预制作高质量散斑进行疲劳试验，应用双目视觉方法采集全寿命周期的疲劳特征图像。通过图像匹配算法搜索跟踪轮齿上的目标区域，并分析计算得到区域内数据点的位移及应变等信息。结果表明：所提方法可以在无须拆装的情况下，实时在线监控齿轮疲劳试验过程并准确识别早期微小裂纹等疲劳失效特征，具有检测精度高、抗干扰能力强的特点，有利于提高试验效率，降低成本。

关键词：齿轮疲劳试验;数字图像相关法;非接触检测;数字散斑

基金资助：国家自然科学基金青年基金项目（52105148）;广东省科技基础条件建设项目（2018B030323027）；国家重点研发计划项目（2017YFB1301400）；广州机械科学研究院有限公司博士后专项（1014300036）