用于齿轮的齿面上的接触图案的定量分析的测试单元、用于定量分析的方法和测试单元的使用技术

提供了用于接触图案的定量分析的测试单元和用于定量分析的方法。所述测试单元包括用于采集齿轮的齿面上的接触图案油漆的图像的光电子传感器。此外，测试单元包括控制单元，其被配置成根据第一图像来确定并存储跨齿面的接触图案油漆的光学参数的第一分布。该第一图像是在齿轮的测试之前采集的。在齿面被暴露于测试负荷之后，采集第二图像并确定光学参数的第二分布。控制单元被配置成通过确定光学参数的第一分布和第二分布之间的偏差来执行齿面上的接触图案的定量分析。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于齿轮的齿面上的接触图案的定量分析的测试单元、用于定量分析的方法和测试单元的使用
本专利技术涉及一种用于齿轮(特别是风力发电机中的齿轮)的齿面上的接触图案的定量分析的测试单元。本专利技术还涉及一种用于齿轮的齿面上的接触图案的定量分析的方法。此外，本专利技术涉及用于风力发电机的齿轮的齿面上的接触图案的定量分析的测试单元的使用。
技术介绍
一般地，齿轮中的齿面并不在整个齿侧面处相互接触。为了确定合作齿面之间的接触面积，在测试之前在齿面上施加接触图案油漆，其为耐油的有色油漆。齿轮随后被暴露于测试负荷。接触图案油漆由于承载部分油漆的齿侧面上的施加的力和结果得到的接触图案(其随后被目测检查)而被磨损。通常，在定量目测检查中分析接触图案，这主要是基于凭经验的专业知识。为了更精确地确定齿轮图案中的接触面积与非接触面积之间的边界，在文献US2010/0158349A1中公开的齿轮检查系统应用彩色相机。这采集齿侧面的图像。在各帧中，沿着跨齿侧面的预定线确定像素的色值。用于这些像素的色值作为所述线上的像素的位置的函数被绘图。然后利用梯度方法来找到曲线中的最大斜率的点。本方法基于这样的假设，即可以用最大斜率的这些点来识别接触面积的边界。然而，接触图案的分析局限于接触面积的边界的更精确局部化。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于齿面上的接触图案的定量分析的测试单元。此外，本专利技术的目的是提供一种用于齿面上的接触图案的定量分析的方法。本专利技术的另一目的是提供测试单元的有利使用。在本专利技术的一个方面，提供了一种用于齿轮的齿面上的接触图案的定量分析的测试单元。该测试单元特别适合于风力发电机中的齿轮的检查。该测试单元包括用于采集存在于齿轮的齿面上的接触图案油漆的图像的光电子传感器。此外，该测试单元包括控制单元。其被配置成用于确定并存储跨齿面的接触图案油漆的光学参数的第一分布。这是通过分析第一采集图像而执行的。光学参数的第一分布是在齿面被暴露于测试负荷之前获取的。在齿面被暴露于测试负荷之后，由控制单元确定并存储跨齿面的接触图案油漆的光学参数的第二分布。此第二分布是通过分析在测试运行之后采集的齿面的第二图像而确定的。除此之外，控制单元被配置成执行接触图案的定量分析。此分析是基于跨齿面的接触图案油漆的光学参数的第一分布和第二分布之间的偏差。换言之，光学参数的第一分布充当参考测量。鉴于此初始参考测量来评估光学参数的第二分布。由于此校准，可以不仅执行定性分析，而且执行定量分析。可以量化或至少估计磨损接触图案油漆的量。光学参数(例如接触图案油漆的色彩强度)的局部值随在特定区域中在齿面上施加的负荷而变。由于接触图案油漆的定量分析，可以确定跨齿面的负荷分布。根据本专利技术的各方面的测试单元对于风力发电机中的齿轮的检查而言是特别有利的。这些齿轮常常被在现场而不是在实验室条件下检查。在这些情况下，几乎不可能以高超的均匀性施加接触图案油漆。相反地，接触图案油漆被略微不均匀地施加(即其厚度将可能跨齿面改变)将更加切合实际。仅在齿面被暴露于测试负荷之后才检查接触图案油漆的常规测试单元未能补偿由于初始不均匀性而引起的误差。特别地，这适用于在实验室外面执行的测试。然而，根据本专利技术的各方面的测试单元执行已校准测量。这不仅不那么倾向于误差，而且允许确定接触图案油漆的磨损质量。这导致接触图案的实际定量分析。根据本专利技术的实施例，光电子传感器是相机，特别是数字式相机，其被配置成用于采集齿面的图像。光电子传感器可以是色彩传感器，特别是彩色相机。其被配置成采集齿面的彩色图像。获取的光学参数可以是例如：接触图案油漆的色彩、色彩强度、色调或亮度。此外，光学参数可以是接触图案油漆的色彩、色彩强度、色调或亮度中的两者或更多的组合。有利地，可以使用各种参数或者甚至形成光学参数的不同参数的组合来分析由于测试负荷而引起的接触图案油漆的变化。在齿面上施加的负荷可以对接触图案油漆的单独参数具有各种影响。例如，在测试运行期间，油漆的色彩可以比其色调或亮度更缓慢地改变。用于定义光学参数的宽参数空间允许进行详细分析。可以通过选择几个参数中的适当参数来使光学参数适合于齿轮和测试运行的单独要求。在本专利技术的替换实施例中，光电子传感器是灰阶传感器；特别地，其是黑白相机。其被配置成采集齿面的灰阶图像。特别地，光学参数是接触图案油漆的亮度。根据齿轮测试中的特定要求，彩色相机或灰阶相机可以是最佳选择。例如，当接触图案油漆的亮度被证明是最佳或至少充分的光学参数时，黑白相机可以优于彩色相机，以你为其通常提供更好的空间分辨率。此外，当与具有类似性能特性的彩色相机相比时，黑白相机可以更加经济。特别地，测试单元是便携式或移动式单元，例如具有集成相机的移动电话或手持式便携设备。这使得其特别适合于风力发电机中的齿轮的现场测试。在本专利技术的另一有利实施例中，控制单元被进一步配置成确定跨齿面的面负荷分布。这是通过分析跨齿面的接触图案油漆的光学参数的第一分布和第二分布之间的偏差而执行的。光学参数的分布可以是二维分布。例如，可以认为面负荷的值或多或少地与参数中的一个或多个的变化成比例。色彩或亮度的高偏差可以例如指示高面负荷。在理想情况下，色彩或亮度的相对变化对于采集帧的每个单独像素而言是已知的。此多个相对值是根据第一帧和第二帧之间的比较而确定的。可以使用用于光学参数的变化的值来计算面负荷的特定值。在本专利技术的另一实施例中，可以通过分析跨齿面的光学参数的第一分布和第二分布之间的偏差来计算面负荷因数。面负荷因数通常被定义为局部最大线性负荷除以跨齿面的平均线性负荷。基于光学参数的变化至少基本上与负荷成比例的假设，可以通过确定光学参数的局部最大变化并将此值除以跨齿面的光学参数的平均值来计算面负荷因数。针对在面负荷因数中考虑的该计算到线负荷的限制，可以沿着齿面上的预定线考虑光学参数的值。在本专利技术的另一方面，提供了一种用于齿轮的齿面上的接触图案的定量分析的方法。该方法特别适合于分析风力发电机的齿轮的齿面上的接触图案。首先，在齿轮的齿面上施加接触图案油漆。随后，采集齿面的图像。在此图像中，确定跨齿面的接触图案油漆的光学参数的第一分布，并且存储相对于该分布的数据。随后，执行齿轮的测试，其中，齿面被暴露于测试负荷。在齿轮测试之后，采集齿面的第二图像，并且确定光学参数的第二分布。此第二分布也被存储。通过分析跨齿面的接触图案油漆的光学参数的第一分布和第二分布之间的偏差来执行接触图案的定量分析。特别地，采集图像的步骤包括采集齿面的数字图像。采集到的图像可以是彩色图像或灰阶图像。当采集到彩色图像时，光学参数可以是接触图案油漆的色彩、色彩强度、色调或亮度。然而，光学参数还可以是接触图案油漆的色彩、色彩强度、色调和/或亮度中的两个或更多的组合。当采集到灰阶图像时，光学参数是接触图案油漆的亮度。除此之外，根据本专利技术的各方面的方法可以包括跨齿面的定量面负荷分布的确定。这是根据光学参数的第一分布和第二分布(其特别地是跨齿面的二维分布)之间的偏差而计算的。此外，可以根据光学参数的第一分布和第二分布之间的偏差来确定面负荷因数。相对于测试单元已提到的相同或类似优点以相同或类似的方式适用于根据本专利技术的各方面的方法，并且因此不进行重复。在本专利技术的另一方面，提供了用于风力发电机的齿轮的齿面本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于齿轮的齿面上的接触图案的定量分析的测试单元，特别是用于风力涡轮机的齿轮的测试单元，其中所述测试单元包括：a)光电子传感器，其用于采集齿轮的齿面上的接触图案油漆的图像，b)控制单元，其被配置成用于根据在齿面被暴露于测试负荷之前采集的第一图像来确定并存储跨齿面的接触图案油漆的光学参数的第一分布，并且用于根据在齿面被暴露于测试负荷之后采集的第二图像来确定并存储跨齿面的接触图案油漆的光学参数的第二分布，其特征在于c)所述控制单元进一步被配置成通过确定跨齿面的接触图案油漆的光学参数的第一分布和第二分布之间的偏差来执行齿面上的接触图案的定量分析。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.03.20 EP 14160930.51.一种用于齿轮的齿面上的接触图案的定量分析的测试单元，特别是用于风力涡轮机的齿轮的测试单元，其中所述测试单元包括：a)光电子传感器，其用于采集齿轮的齿面上的接触图案油漆的图像，b)控制单元，其被配置成用于根据在齿面被暴露于测试负荷之前采集的第一图像来确定并存储跨齿面的接触图案油漆的光学参数的第一分布，并且用于根据在齿面被暴露于测试负荷之后采集的第二图像来确定并存储跨齿面的接触图案油漆的光学参数的第二分布，其特征在于c)所述控制单元进一步被配置成通过确定跨齿面的接触图案油漆的光学参数的第一分布和第二分布之间的偏差来执行齿面上的接触图案的定量分析。2.根据权利要求1所述的测试单元，其中，所述光电子传感器是相机，特别是数字式相机，其被配置成用于采集齿面的图像。3.根据权利要求1或2所述的测试单元，其中，所述光电子传感器是彩色传感器，特别是彩色相机，其被配置成采集齿面的彩色图像，并且其中，所述光学参数是接触图案油漆的色彩、色彩强度、色调或亮度，或者所述光学参数是接触图案油漆的色彩、色彩强度、色调或亮度中的两个或更多的组合。4.根据权利要求1或2所述的测试单元，其中，所述光电子传感器是灰阶传感器，特别是黑白相机，其被配置成采集齿面的灰阶图像，并且其中，所述光学参数是接触图案油漆的亮度。5.根据前述权利要求中的任一项所述的测试单元，其中，所述控制单元进一步被配置成根据光学参数的第一分布和第二分布之间的偏差来确定跨齿面的面负荷分布。6.根据前述权利要求中的任一项所述的测试单元，其中，所述控制单元进一步被配置成根据光学参数的第一分布和第二分布之间的偏差来确...

【专利技术属性】
技术研发人员：萨梅尔·姆塔尤韦格，
申请(专利权)人：艾德温股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE