Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überwachen wenigstens eines Zahnrades eines im Betrieb befindlichen Getriebes.The invention relates to a method for monitoring at least one gear of a gear in operation.
Ein Verfahren zum Überwachen des ordnungsgemäßen Zustandes einer Kammplatte bei einem Personenbeförderungsband ist aus WO 2007/031106 A1 bekannt. Bei diesem Verfahren werden repetitiv Bilder der Kammplatte aufgenommen und mit einem Referenzbild korreliert, um Störungen wie durch das Bild durchlaufende Personen oder Objekte zu eliminieren. Durch Autokorrelation werden die aufgenommen Bilder dahingehend ausgewertet, ob der Zustand der Zahnplatte ordnungsgemäß ist oder nicht.A method for monitoring the proper condition of a comb plate in a passenger conveyor is off WO 2007/031106 A1 known. In this method, repetitive images of the comb plate are taken and correlated with a reference image to eliminate disturbances such as people or objects passing through the image. By autocorrelation, the recorded images are evaluated to determine whether the condition of the tooth plate is correct or not.
Aus DE 10 2007 024 868 A1 ist ein Verfahren zum Überwachen einer Beobachtungsszene bekannt, bei dem durch Mittelfristbeobachtung und/oder Langfristbeobachtung der Beobachtungsszene ein Szenenreferenzbild erzeugt wird. Zum Erzeugen des Szenenreferenzbildes erfolgt eine statistische Auswertung der zeitlichen Signaländerungen in verschiedenen Regionen des Bildes und der anschließenden Klassifikation der entsprechenden Regionen, um beispielsweise sich häufende bewegende Objekte im Szenenhintergrund wie Blätter im Wind zu eliminieren. Mit diesem Szenenreferenzbild werden dann aktuelle Bilder verglichen, um beispielsweise nicht in dem Szenenreferenzbild vorhandene Objekt zu detektieren.Out DE 10 2007 024 868 A1 For example, a method for monitoring an observation scene is known in which a scene reference image is generated by medium-term observation and / or long-term observation of the observation scene. To generate the scene reference image, a statistical evaluation of the temporal signal changes in different regions of the image and the subsequent classification of the corresponding regions is carried out in order, for example, to eliminate heaps of moving objects in the scene background such as leaves in the wind. With this scene reference image then current images are compared, for example, to detect not existing in the scene reference image object.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Überwachen wenigstens eines Zahnrades eines im Betrieb befindlichen Getriebes anzugeben, um potentielle Störbereiche wie Risse, Brüche, Zonen übermäßigen Verschleißes oder Oberflächendeformationen zu erkennen.The invention has for its object to provide a method for monitoring at least one gear of an operating gear in order to detect potential interference areas such as cracks, fractures, zones of excessive wear or surface deformations.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren gelöst, das die Merkmale des Patentanspruches 1 umfasst.This object is achieved by a method comprising the features of claim 1.
Dadurch, dass bei dem erfindungsgemäßen Verfahren für eine Anzahl von charakteristischen Stellungen aus mehreren Betriebsbildern ein Mittelungsreferenzbild erzeugt wird, lassen sich in Abhängigkeit des jeweiligen Betriebszustandes unterschiedlich fluktuierende Strukturen wie strömende Ölfilme eliminieren, um durch Erzeugen eines Differenzbildes aus einem Mittelungsreferenzbild und aus wenigstens einem Betriebsbild bei einander entsprechenden Stellungen das Zahnrad zuverlässig auf potentielle Störbereiche überwachen zu können.Because an averaging reference image is generated in the method according to the invention for a number of characteristic positions from a plurality of operating images, differently fluctuating structures such as flowing oil films can be eliminated depending on the respective operating state to assist in generating a difference image from an averaging reference image and from at least one operating image mutually corresponding positions to be able to reliably monitor the gear for potential interference areas.
Zweckmäßige Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles mit Bezug auf die Figuren der Zeichnung.Advantageous embodiments and advantages of the invention are the subject of the following description of an embodiment with reference to the figures of the drawing.
Es zeigen:Show it:
1 in einer geschnittenen Teilansicht ein Getriebe mit einem Bildaufnahmemodul, das zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens dient, 1 3 is a partial sectional view of a transmission with an image acquisition module which is used to carry out the method according to the invention;
2 in einem ausschnittsweisen Längsschnitt in einem Teilbereich die Anordnung gemäß 1, 2 in a partial longitudinal section in a partial region, the arrangement according to 1 .
3 in einem Schnitt durch die Anordnung gemäß 1 die Ansicht auf ein Triggerrad, 3 in a section through the arrangement according to 1 the view on a trigger wheel,
4 in einer perspektivischen Detailansicht einen Ausschnitt aus einem zu überwachenden Zahnrad mit anschaulich dargestellten typischen Störbereichen, 4 in a perspective detail view of a section of a monitored gear with clearly illustrated typical Störbereichen,
5 in einem Blockschaubild den Aufbau einer Vorrichtung zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens, die selbst wiederum Bestandteil der hiermit offenbarten Erfindung ist, 5 1 is a block diagram of the structure of an apparatus for carrying out the method according to the invention, which in turn is itself part of the invention disclosed herein,
6 in einem Blockschaubild den Ablauf zum Erzeugen eines Differenzbildes, 6 in a block diagram the procedure for generating a difference image,
7 in einer anschaulichen Darstellung die zeitliche Entwicklung eines Störbereiches und der zugehörigen Differenzbilder, 7 in an illustrative representation the temporal development of an interference region and the associated difference images,
8 in einem Blockschaubild den Ablauf beim Bearbeiten der Differenzbilder, 8th in a block diagram the procedure when editing the difference pictures,
9 den grundsätzlichen Ablauf zum Erzeugen eines Vertrauensbildes auf der Grundlage der zeitlichen Entwicklung eines Störbereiches, 9 the basic procedure for generating a confidence image on the basis of the temporal development of an area of disturbance,
10 in einem Blockschaubild den Ablauf zum Erzeugen eines Vertrauensbildes auf der Grundlage von durch einen Störbereich hervorgerufene Reflektionserscheinungen, 10 in a block diagram the procedure for generating a confidence image on the basis of reflection phenomena caused by an interference region,
11 und 12 in einer schematischen Darstellung die Vorgehensweise zum Identifizieren von Reflektionen, 11 and 12 in a schematic representation of the procedure for identifying reflections,
13 in einem Blockschaubild den Ablauf zum Erzeugen eines Vertrauensbildes auf der Grundlage einer Ähnlichkeitserkennung von Störbereichen über verschiedene Zahnpositionen und 13 in a block diagram the procedure for generating a confidence image based on a similarity detection of interference regions on different tooth positions and
14 und 15 die Vorgehensweise beim Bestimmen von Ähnlichkeiten bei verschiedenen Zahnpositionen. 14 and 15 the procedure for determining similarities in different tooth positions.
1 zeigt in einer geschnittenen Teilansicht ein zu überwachendes Zahnrad 1 eines Getriebes, das drehbar in einem mehrteiligen Getriebegehäuse 2 gelagert ist. In dem Getriebegehäuse 2 ist zum Schmieren des Getriebes im Betrieb ein Schmiermittel wie ein fließfähiges Öl vorhanden, das ein unkontrolliertes, im wesentlichen zufälliges Fließverhalten aufweist. Das Zahnrad 1 verfügt über eine Anzahl von regelmäßig über den Umfang angeordneten Zähnen 3, die jeweils einen radial außen liegenden Zahnkopf 4 und sich beidseitig des Zahnkopfes 4 radial nach innen erstreckende Zahnflanken 5, 6 aufweisen, welche in zwischen den Zähnen 3 liegenden Zahnfüßen 7 zusammenlaufen. 1 shows in a sectional partial view of a gear to be monitored 1 a transmission which is rotatable in a multi-part transmission housing 2 is stored. In the gearbox 2 For lubricating the transmission in operation, a lubricant such as a flowable oil is present, which has an uncontrolled, substantially random flow behavior. The gear 1 has a number of regularly circumferentially spaced teeth 3 , each having a radially outer tooth head 4 and on both sides of the tooth head 4 radially inwardly extending tooth flanks 5 . 6 which are in between the teeth 3 lying tooth roots 7 converge.
An dem Getriebegehäuse 2 ist im Bereich einer Aufnahmeöffnung 8 ein Modulträger 9 angebaut, der ein Bildaufnahmemodul 10 trägt.On the gearbox 2 is in the range of a receiving opening 8th a module carrier 9 grown, which is an image acquisition module 10 wearing.
Das Bildaufnahmemodul 10 ist abschnittsweise in einer dem Zahnrad 1 gegenüber liegenden, von dem Modulträger 9 umschlossenen Modulkammer 11 angeordnet und weist eine Beleuchtungseinheit 12 auf, mit der, wie in 1 durch einen gestrichelten Strahlungskegel 13 angedeutet, der dem Bildaufnahmemodul 10 zugewandte Bereich des Zahnrades 1 durch die Aufnahmeöffnung 8 hindurch mit Beleuchtungsstrahlung beaufschlagbar ist. Von dem Zahnrad 1 rückgeworfene Strahlung beaufschlagt eine zweidimensional auflösende Bildsensoreinheit 14, so dass bei einem im Betrieb befindlichen Getriebe zweidimensionale Bilder des Zahnrades 1 erzeugbar sind. Das Bildaufnahmemodul 10 ist über einen Kabelbaum 15 an eine in 1 nicht dargestellte Steuer- und Auswerteeinheit angeschlossen, mit der das Bildaufnahmemodul 10 zum Aufnehmen und Bereitstellen von Bildern ansteuerbar ist.The image acquisition module 10 is partially in a gear 1 opposite, from the module carrier 9 enclosed module chamber 11 arranged and has a lighting unit 12 on, with, as in 1 through a dashed radiation cone 13 indicated to the image acquisition module 10 facing portion of the gear 1 through the receiving opening 8th can be acted upon by illumination radiation. From the gear 1 reflected radiation impinges on a two-dimensionally resolving image sensor unit 14 such that when the transmission is in operation two-dimensional images of the gear 1 can be generated. The image acquisition module 10 is over a wiring harness 15 to an in 1 not shown control and evaluation unit connected to the image acquisition module 10 can be controlled to record and provide images.
2 zeigt in einem ausschnittsweisen Längsschnitt die Anordnung gemäß 1 im Bereich einer das Zahnrad 1 über ein in einem Lager 16 gelagertes Kupplungsstück 17 antreibenden Antriebswelle 18. Aus 2 ist ersichtlich, dass an der Antriebswelle 18 ein sich in radialer Richtung erstreckendes Triggerrad 19 angebracht ist, das starr mit dem Zahnrad 1 gekoppelt ist. Dem Triggerrad 19 gegenüber liegend ist ein in einem Sensorhalterblock 20, der in dem Getriebegehäuse 2 verankert ist, angebrachter Sensorhalterstreifen 21 angeordnet, der wiederum einen in Bezug auf das Triggerrad 19 radial außenseitig angeordneten Triggersensor 22 und ein radial innenseitig angeordneter Nullstellungssensor 23 angebracht sind. Der Triggersensor 22 und der Nullstellungssensor 23 sind über durch den Sensorhalterblock 20 durchgeführte Sensorleitungen 24, 25 mit der in 2 nicht dargestellten Steuer- und Auswerteeinheit verbunden. 2 shows in a fragmentary longitudinal section of the arrangement according to 1 in the area of a gear 1 about one in a warehouse 16 mounted coupling piece 17 driving drive shaft 18 , Out 2 it can be seen that on the drive shaft 18 a radially extending trigger wheel 19 attached, which is rigid with the gear 1 is coupled. The trigger wheel 19 Opposite is one in a sensor holder block 20 in the gearbox 2 anchored, mounted sensor holder strip 21 arranged, in turn, one in relation to the trigger wheel 19 radially outside arranged trigger sensor 22 and a radially inwardly arranged zero position sensor 23 are attached. The trigger sensor 22 and the zero position sensor 23 are over through the sensor holder block 20 performed sensor lines 24 . 25 with the in 2 not shown control and evaluation unit connected.
3 zeigt die Anordnung gemäß 1 mit Blick auf die dem in der Darstellung gemäß 3 nicht sichtbaren Zahnrad 1 abgewandte Seite des Triggerrades 19. Aus 3 ist ersichtlich, dass das Triggerrad 19 eine Anzahl von regelmäßig angeordneten, radial nach außen überstehenden Referenzgeberzungen 26 aufweist und mit einer zwischen zwei bestimmten Referenzgeberzungen 26 angeordneten, sich gegenüber den Referenzgeberzungen 26 radial nach innen erstreckende Nullgebernut 27 ausgebildet ist. Weiterhin lässt sich 3 entnehmen, dass in Bezug auf die Radialrichtung des Triggerrades 19 der Triggersensor 22 den Referenzgeberzungen 26 gegenüber liegend und der Nullstellungssensor 23 der Nullgebernut 27 gegenüber liegend angeordnet sind. Dadurch ist mit dem Triggersensor 22 bei jedem Vorbeilauf einer Referenzgeberzunge 26 wenigstens ein Triggersignal mit dem Nullstellungssensor 23 bei Vorbeilauf der Nullgebernut 27 wenigstens ein Nullstellungssignal erzeugbar sowie der in 3 nicht dargestellten Steuer- und Auswerteeinheit einspeisbar. 3 shows the arrangement according to 1 in view of the in the representation according to 3 invisible gear 1 opposite side of the trigger wheel 19 , Out 3 it can be seen that the trigger wheel 19 a number of regularly arranged, radially outwardly protruding reference tongues 26 and with one between two specific reference tongues 26 arranged, facing the reference tongues 26 radially inwardly extending Nullgebernut 27 is trained. Furthermore, it is possible 3 infer that with respect to the radial direction of the trigger wheel 19 the trigger sensor 22 the reference tongues 26 opposite and the zero position sensor 23 the Nullgebernut 27 are arranged opposite each other. This is with the trigger sensor 22 every time you pass a reference tongue 26 at least one trigger signal with the zero position sensor 23 Passing the Nullgebernut 27 at least one zero position signal can be generated and the in 3 not shown, control and evaluation unit fed.
Aus den Ausgangssignalen des Triggersensors 22 und des Nullstellungssensors 23 sind mit der Steuer- und Auswerteeinheit absolute Positionsdaten zum eindeutigen Bestimmen der Drehstellung des Zahnrades 1 erzeugbar.From the output signals of the trigger sensor 22 and the zero position sensor 23 are with the control and evaluation unit absolute position data for uniquely determining the rotational position of the gear 1 produced.
4 zeigt in einer Detailansicht eine Anzahl von Zähnen 3 des Zahnrades 1 gemäß 1. An den in der Darstellung gemäß 4 sichtbaren Zähnen 3 sind als Störbereiche anschaulich ein Einzelriss 28, ein randseitiger Zahnbruch 29, eine Anzahl von sogenannten ”pittings” in Gestalt von kleinvolumigen Grübchen 30, verhältnismäßig großflächige Verschleißbereiche 31 und ein Rissfeld 32 dargestellt, wie sie typischerweise bei in einem Getriebe hochbelasteten Zahnrädern 1 auftreten können. 4 shows in a detail view a number of teeth 3 of the gear 1 according to 1 , At the in the illustration according to 4 visible teeth 3 are clearly a single tear as Störbereiche 28 , a marginal tooth fracture 29 , a number of so-called "pittings" in the form of small-volume dimples 30 , relatively large wear areas 31 and a crack field 32 represented, as typically in highly loaded gears in a transmission 1 may occur.
5 zeigt in einem Blockschaubild zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens relevante Elemente der in Zusammenhang mit 1 bis 3 erwähnten Steuer- und Auswerteeinheit 33. Die Steuer- und Auswerteeinheit 33 verfügt über eine Positionsbestimmungseinheit 34, die über die Sensorleitungen 24, 25 mit dem in 5 nicht dargestellten Triggersensor 22 und dem Nullstellungssensor 23 verbunden ist. Mit der Positionsbestimmungseinheit 34 ist ein der Stellung des zu überwachenden Zahnrades 1 zugeordneter Stellungswert bestimmbar. 5 shows in a block diagram for performing the method according to the invention relevant elements of associated with 1 to 3 mentioned control and evaluation 33 , The control and evaluation unit 33 has a position determination unit 34 passing over the sensor lines 24 . 25 with the in 5 not shown trigger sensor 22 and the zero position sensor 23 connected is. With the position determination unit 34 is one of the position of the gear to be monitored 1 assigned position value determinable.
Die Positionsbestimmungseinheit 34 ist an einen Kontroller 35 angeschlossen, der über eine bidirektionale Verbindung mit dem Bildaufnahmemodul 10 kommuniziert. Die durch das Bildaufnahmemodul 10 gewonnenen Bilder werden zusammen mit den Stellungswerten einem Einzelbildspeicher 36 zugeführt. Die in dem Einzelbildspeicher 36 abgespeicherten Bilder sind einer Bilddatenbank 37 einspeisbar, die zusammen mit dem Einzelbildspeicher 36 an ein Bildauswertemodul 38 angeschlossen ist.The position determination unit 34 is to a controller 35 connected, via a bidirectional connection with the image acquisition module 10 communicated. The through the image acquisition module 10 obtained images are combined with the position values a frame memory 36 fed. The in the frame memory 36 stored images are an image database 37 feedable together with the frame memory 36 to an image evaluation module 38 connected.
Das Bildauswertemodul 38 wiederum steht mit einem Schadenserkennungsmodul 39 in Verbindung, mit dem, wie weiter unten näher erläutert, mit einer verhältnismäßig hohen Wahrscheinlichkeit vorhandene Schäden detektierbar und einem dem Schadenserkennungsmodul 39 nachgeordneten Ausgabemodul 40 als Schadenswerte einspeisbar sind. The image evaluation module 38 turn stands with a damage detection module 39 in conjunction with which, as explained in more detail below, detectable with a relatively high probability existing damage and the damage detection module 39 downstream output module 40 can be fed as damage values.
6 zeigt in einem Blockschaubild genauer einen Teil des Aufbaus der Bilddatenbank 37 und des Bildauswertemoduls 38. Die Bilddatenbank 37 verfügt über eine Betriebsbilderbank 41, die an den Einzelbildspeicher 36 angeschlossen ist und die von dem Einzelbildspeicher 36 übergebene Betriebsbilder, die zu einer Messserie gehören, abspeichert. An die Betriebsbilderbank 41 ist zum Einen eine Mittelungsbilderbank 42 und zum Anderen eine Variationsbilderbank 43 angeschlossen. In der Mittelungsbilderbank 42 sind die beispielsweise arithmetisch gemittelten Betriebsbilder einer Messserie als Mittelungsbetriebsbilder abspeicherbar, während in der Variationsbilderbank 43 eine statistische Abweichung, beispielsweise die Standardabweichung, der einzelnen Bildpunkte der Betriebsbilder einer Messserie als Variationsbetriebsbilder gegenüber einem in einem zugeordneten Mittelungsbetriebsbild abgespeicherten zugehörigen Mittelwert abspeicherbar sind. 6 shows in a block diagram more precisely part of the structure of the image database 37 and the image evaluation module 38 , The image database 37 has a company picture bank 41 to the frame store 36 is connected and that of the frame memory 36 Transferred operating pictures, which belong to a measuring series, stores. To the company picture bank 41 is on the one hand an averaging picture bank 42 and on the other hand a variation picture bank 43 connected. In the averaging picture bank 42 For example, the arithmetically averaged operating images of a measurement series can be stored as averaging operation images while in the variation image bank 43 a statistical deviation, for example the standard deviation, of the individual image points of the operating images of a measurement series can be stored as variation operating images with respect to an associated mean value stored in an associated averaging operating image.
Die Auswahl des Mittelungsbetriebsbildes und des Variationsbetriebsbildes wenigstens einer Messserie zum Bereitstellen wenigstens eines Mittelungsreferenzbildes und wenigstens eines Variationsreferenzbildes aus vorhandenen Mittelungsbetriebsbildern beziehungsweise Variationsbetriebsbildern erfolgt über eine Referenzauswahleinheit 44, die an die Betriebsbilderbank 41 angeschlossen ist. Nach Sichtung der Mittelungsbetriebsbilder und Variationsbetriebsbilder vorzugsweise mehrerer Messserien mit Kriterien wie insbesondere aufgrund Vorerfahrungen eines Benutzers im Wesentlichen artefaktefreie Mittelungsbetriebsbilder sowie verhältnismäßig geringe Abweichungen in den Variationsbetriebsbildern von dem zugehörigen Mittelungsbetriebs werden bestimmte Mittelungsbetriebsbilder und Variationsbetriebsbilder als Mittelungsreferenzbilder und Variationsreferenzbilder gekennzeichnet.The selection of the averaging operation image and the variation operation image of at least one measurement series for providing at least one averaging reference image and at least one variation reference image from existing averaging operation images or variation operation images takes place via a reference selection unit 44 to the company picture bank 41 connected. After reviewing the averaging operation images and variation operation images preferably of a plurality of measurement series with criteria such as, in particular, prior art user-free averaging operation averaging images and relatively small deviations in the variation operation images from the associated averaging operation, specific averaging operation images and variation operation images are designated as averaging reference images and variation reference images.
Das Bildauswertemodul 38 vertilgt über eine Differenzbilderzeugungseinheit 45, die an die Betriebsbilderbank 41, die Mittelungsbilderbank 42 und die Variationsbilderbank 43 angeschlossen ist. Mit der Differenzbilderzeugungseinheit 45 ist aus den gemittelten Betriebsbildern einer Messserie und einem Mittelungsreferenzbild aus der Mittelungsbilderbank 42 durch Subtraktion der Bildpunkte ein Differenzbild erzeugbar, das unter Berücksichtigung der Abweichungen aus den Variationsreferenzbildern 43 dahingehend gewichtet wird, dass in dem Mittelungsreferenzbild Bereiche mit einer relativ hohen Abweichung eines Mittelungsreferenzbildes geringer und Bereiche mit einer verhältnismäßig niedrigen Abweichung stärker gerichtet werden, um die Aussagekraft der Differenzbilder zu erhöhen.The image evaluation module 38 destroyed by a difference image generation unit 45 to the company picture bank 41 , the averaging picture bank 42 and the variation picture bank 43 connected. With the difference image generation unit 45 is from the averaged operational images of a measurement series and an averaging reference image from the averaging image bank 42 By subtracting the pixels, a difference image can be generated, taking into account the deviations from the variation reference images 43 is weighted such that in the averaging reference image regions with a relatively high deviation of an averaging reference image are directed to a lesser extent and regions with a relatively low deviation are directed to increase the significance of the difference images.
Bei einer nicht dargestellten Weiterbildung ist vorgesehen, dass aus einer Anzahl von Betriebsbildern durch Mittelung ein Metabetriebsbild erzeugt wird, das als Betriebsbild zum Erzeugen des Differenzbildes verwendet wird.In a further embodiment, not shown, it is provided that a meta-mode image is generated from a number of operating images by averaging, which is used as a working image for generating the difference image.
Die von der Differenzbilderzeugungseinheit 45 erzeugten Differenzbilder sind einer Differenzbilderbank 46 des Bildauswertemoduls 38 einspeisbar.The difference image generation unit 45 generated difference images are a difference image bank 46 of the image evaluation module 38 fed.
7 zeigt ein Mittelungsreferenzbild 47 des Zahnrades 1 zu einem Zeitpunkt T0, an dem das Zahnrad 1 in einem ordnungsgemäßen Zustand ist. Aus 7 ist ersichtlich, dass das Mittelungsreferenzbild 47 weitgehend frei von beispielsweise durch einen Ölfilm hervorgerufenen zeitlich fluktuierenden Schlieren ist, die sich bei einer ausreichend hohen Anzahl von Betriebsbildern, die dem Mittelungsreferenzbild 47 zugrundegelegt worden sind und durch stärkere Gewichtung von zeitlich eher konstanten Signalen deutlich verringert haben. 7 shows an averaging reference image 47 of the gear 1 at a time T 0 at which the gear 1 is in a proper condition. Out 7 it can be seen that the averaging reference image 47 is largely free from, for example, caused by an oil film temporally fluctuating streaks, resulting in a sufficiently high number of operational images that the averaging reference image 47 and have significantly reduced by stronger weighting of temporally more constant signals.
Weiterhin ist in 7 ein erstes Mittelungsbetriebsbild 48 dargestellt, das zu einem Zeitpunkt T1 aufgenommen worden ist, zu dem an einer Zahnflanke 5 ein schematisch dargestellter Störbereich 49 erkennbar ist. Weiterhin ist ein zweites Mittelungsbetriebsbild 50 zu einem Zeitpunkt Tn-1 und ein drittes Mittelungsbetriebsbild 51 zu einem Zeitpunkt Tn dargestellt, bei denen die Größe des Störbereiches 49 gegenüber der Größe des Störbereiches 49 zum Zeitpunkt T1 deutlich zugenommen hat.Furthermore, in 7 a first averaging image 48 represented at a time T 1 , to which at a tooth flank 5 a schematically illustrated Störbereich 49 is recognizable. Furthermore, a second averaging operation picture 50 at a time T n-1 and a third averaging operation picture 51 shown at a time T n , where the size of the Störbereiches 49 against the size of the Störbereiches 49 at the time T 1 has increased significantly.
Überdies ist in 7 ein erstes Differenzbild 52 dargestellt, das durch Subtraktion des Mittelungsreferenzbildes 47 von dem ersten Mittelungsbetriebsbild 48 gewonnen worden ist und die Entwicklung des Störbereiches 49 über den Zeitraum ΔT1 = T1 – T0 zeigt. Entsprechend stellt ein zweites Differenzbild 53 die zeitliche Entwicklung des Störbereiches 49 über den Zeitraum ΔTn-1 = Tn-1 – T0 und ein drittes Differenzbild 54 die zeitliche Entwicklung des Störbereiches 49 in dem Zeitraum ΔTn = Tn – T0 dar. Das Mittelungsreferenzbild 47 und die Mittelungsbetriebsbild 48, 50, 51 sind dabei jeweils in der gleichen Stellung des Zahnrades 1 und somit bei einander entsprechenden charakteristischen Betriebszuständen aufgenommen.Moreover, in 7 a first difference image 52 represented by subtraction of the averaging reference image 47 from the first averaging image 48 has been won and the development of the Störbereiches 49 over the period Δ T1 = T 1 - T 0 shows. Accordingly, a second difference image 53 the temporal development of the Störbereiches 49 over the period ΔTn-1 = T n-1 -T 0 and a third difference image 54 the temporal development of the Störbereiches 49 in the period ΔTn = T n -T 0. The averaging reference image 47 and the averaging mode image 48 . 50 . 51 are each in the same position of the gear 1 and thus recorded at corresponding characteristic operating conditions.
8 zeigt in einem Blockschaubild einen weiteren Teil des Bildauswertemoduls 38 der Erfindung zum Bestimmen des Vertrauensgrades von Differenzbildern 52, 53, 54. Aus 8 ist ersichtlich, dass der Differenzbilderbank 46 eine Anzahl von Vertrauensberechnungseinheiten 55, 56, 57 nachgeschaltet sind, die den Vertrauensgrad der in den in der Differenzbilderbank 46 gespeicherten Differenzbilder 52, 53, 54 enthaltenen Signale als einzelne Vertrauensbilder bestimmen. Die Vertrauensbilder geben für jeden Bildpunkt einen zwischen 0 und 1 liegenden Vertrauenswert an, der aus weiter unten näher erläuterten Vertrauenswertberechnungsverfahren ermittelt worden ist und den Vertrauenswert von den in einzelnen Bildbereichen der Differenzbilder vorhandenen Signale angibt. 8th shows in a block diagram another part of the image evaluation module 38 of the invention for determining the degree of confidence of difference images 52 . 53 . 54 , Out 8th it can be seen that the difference image bank 46 a number of trust calculation units 55 . 56 . 57 are downstream, the degree of confidence in the in the difference image bank 46 stored difference images 52 . 53 . 54 determine signals contained as individual confidence images. The confidence images indicate, for each pixel, a confidence value lying between 0 and 1, which has been determined from the confidence-value calculation method explained in more detail below and indicates the confidence value of the signals present in individual image areas of the difference images.
Den Vertrauensberechnungseinheiten 55, 56, 57 ist eine Überlagerungseinheit 58 nachgeordnet, die die aus den Vertrauensberechnungseinheiten 55, 56, 57 gewonnenen Vertrauensbilder überlagert und einer Gesamtvertrauensberechnungseinheit 59 einspeist, mit der ein Gesamtvertrauensbild bestimmbar ist.The trust calculation units 55 . 56 . 57 is an overlay unit 58 subordinate to those from the trust calculation units 55 . 56 . 57 superimposed confidence images and a total trust calculation unit 59 with which an overall image of trust can be determined.
Wie aus 8 ersichtlich ist, werden dem Schadenserkennungsmodul 39 das Gesamtvertrauensbild aus der Gesamtvertrauensberechnungseinheit 59 und ein in einem Momentandifferenzbildspeicher 60 abgelegtes aktuelles Differenzbild eingespeist, so dass mit dem Schadenserkennungsmodul 39 die in den Differenzbildern enthaltenen Bereiche hohen Vertrauens für das Vorliegen eines Störbereiches 49 mit dem aktuellen Differenzbild verglichen werden und bei Überschreiten einer vorbestimmten Schwelle über das Ausgabemodul 40 beispielsweise ein Alarm oder eine Störungsmeldung ausgegeben wird.How out 8th can be seen, the damage detection module 39 the overall trust image from the total trust calculation unit 59 and a in a current difference frame memory 60 fed current difference image, so that with the damage detection module 39 the areas of high confidence contained in the difference images for the presence of a Störbereiches 49 be compared with the current difference image and when exceeding a predetermined threshold on the output module 40 For example, an alarm or a fault message is issued.
9 zeigt in einem Blockschaubild die Arbeitsweise einer ersten Vertrauensberechnungseinheit 55, die darin besteht, dass durch Bestimmen von über eine Anzahl von Differenzbildern 52, 53, 54 zeitlich gleich gebliebenen Bereichen ein Vertrauensbild 61 erzeugt wird, in dem in dem Überlagerungsbereich der Störbereiche 49 in allen Differenzbildern 52, 53, 54 ein hoher Vertrauensbereich 62 enthalten ist. 9 shows in a block diagram the operation of a first trust calculation unit 55 in that by determining over a number of difference images 52 . 53 . 54 In terms of time remaining the same, a picture of trust 61 is generated, in which in the overlay region of the interference regions 49 in all the difference pictures 52 . 53 . 54 a high confidence level 62 is included.
10 zeigt in einem Blockschaubild die Arbeitsweise einer zweiten Vertrauensberechnungseinheit 56, bei der aus einem einzigen Differenzbild für einen Zeitraum ΔTj durch Vergleich von an einander gegenüber liegenden Zahnflanken 5, 6 benachbarter Zähne 3 auftretende, geometrisch einander ähnliche Realstrukturen 63, 64 zu Vertrauensbereichen 62 in einem Vertrauensbild 61 ausgewertet werden, um sie von Artefakten 65 zu unterscheiden. 10 shows in a block diagram the operation of a second trust calculation unit 56 in which, from a single differential image for a period of time ΔTj, by comparison of opposing tooth flanks 5 . 6 neighboring teeth 3 occurring, geometrically similar to each other real structures 63 . 64 to trust areas 62 in a confidence picture 61 Be evaluated to remove them from artifacts 65 to distinguish.
11 zeigt die Vorgehensweise der zweiten Vertrauensberechnungseinheit 56 zum Bestimmen der Ähnlichkeit von an einander gegenüber liegenden Zahnflanken 5, 6 benachbarter Zähne 3 auftretenden Realstrukturen 63, 64. Hierfür wird auf jede Zahnflanke 5, 6 beispielsweise ein optisch erzeugtes Gitternetz 66, 67 gelegt, die als Referenzsysteme zum Bestimmen von durch Reflexion ineinander übergehende Realstrukturen 63, 64 dienen. So ist in 11 gezeigt, wie beispielsweise die Lage von jeweils zwei Punkten 68, 69, 70, 71 auf jedem Gitternetz 66, 67, die auf einer Umfangslinie 72 liegen, eindeutig in einander überführt werden. 11 shows the procedure of the second trust calculation unit 56 for determining the similarity of opposing tooth flanks 5 . 6 neighboring teeth 3 occurring real structures 63 . 64 , This is done on every tooth flank 5 . 6 For example, an optically generated grid 66 . 67 which are used as reference systems for determining real structures merging by reflection 63 . 64 serve. So is in 11 shown, such as the location of two points 68 . 69 . 70 . 71 on every grid 66 . 67 that are on a perimeter line 72 lie clearly in one another.
12 zeigt die Anordnung gemäß 11 in einer gegenüber 11 vergrößerten Darstellung, um zu veranschaulichen, wie zwischen den Linien der Gitternetze 66, 67 liegende Punkte 68, 70 durch längengleiches Verschieben in Richtung einer Gitterlinie eines Gitternetzes 66, 67 entlang einer Flankenparallele 73, 74 und anschließendem entsprechend der Ähnlichkeitstransformation, der auch die Gitternetze 66, 67 unterliegen, entlang einer Umfangslinie 72' von einer Gitterlinie eines Gitternetzes 66 zu der anderen Gitterlinie des anderen Gitternetzes 67 versetzt werden. Somit lassen sich durch Ähnlichkeitstransformation ineinander überführbare Punkte 68, 69, 70, 71 einer Realstruktur 63, 64 zuordnen, wobei die Intensität der Realstrukturen 63, 64 darüber entscheidet, auf welcher Zahnflanke 5, 6 der Störbereich 49 und auf welcher Zahnflanke 5, 6 das Bild des Störbereiches 49 liegt. 12 shows the arrangement according to 11 in one opposite 11 enlarged view to illustrate how between the lines of the grids 66 . 67 lying points 68 . 70 by lengthwise displacement in the direction of a grid line of a grid 66 . 67 along a flank parallel 73 . 74 and then, according to the similarity transformation, the grids too 66 . 67 subject along a circumferential line 72 ' from a grid line of a grid 66 to the other grid line of the other grid 67 be offset. Thus, by similarity transformation can be converted into each other points 68 . 69 . 70 . 71 a real structure 63 . 64 assign the intensity of the real structures 63 . 64 decides on which tooth flank 5 . 6 the Störbereich 49 and on which tooth flank 5 . 6 the picture of the interference area 49 lies.
13 zeigt in einem Blockschaubild die Arbeitsweise der dritten Vertrauensberechnungseinheit 57, die darauf beruht, bei gleichen Zeiträumen ΔTn aber verschiedenen Stellungen des Zahnrades 1 gewonnene Differenzbilder 52, 53, 54 auf über verschiedene Zahnpositionen zueinander ähnliche Störbereiche 49 zu erkennen. Hierzu werden der dritten Vertrauensberechnungseinheit 57 Differenzbilder 52, 53, 54 eingespeist, die zu jeweils gleichen Zeiten Tj aber bei verschiedenen Stellungen des Zahnrades 1 aufgenommen worden sind, so dass der gleiche Störbereich 49 entsprechend der vorbestimmten Abbildungsverhältnisse in den Differenzbildern 52, 53, 54 unter Wahren einer geometrischen Ähnlichkeit an verschiedenen Positionen angeordnet ist. Durch eine nachfolgend näher erläuterte Ähnlichkeitstransformation wird auch hier in einem Vertrauensbild 61 ein Vertrauensbereich 62 erzeugt, der als Referenz für weitere Differenzbilder dient. 13 shows in a block diagram the operation of the third confidence calculation unit 57 , which is based on the same periods Δ Tn but different positions of the gear 1 obtained difference images 52 . 53 . 54 on different tooth locations to each other similar Störbereiche 49 to recognize. For this purpose, the third trust calculation unit 57 difference images 52 . 53 . 54 fed at the same times T j but at different positions of the gear 1 been recorded, so that the same interference area 49 in accordance with the predetermined imaging ratios in the difference images 52 . 53 . 54 is arranged under different geometrical similarities at different positions. By a similarity transformation explained in more detail below is also here in a confidence image 61 a trust area 62 generated, which serves as a reference for further difference images.
14 zeigt das Zahnrad 1 in einer Draufsicht mit nunmehr auf gleichgerichtete Zahnflanken 5 beispielsweise optisch aufprojizierten Gitternetzen 66, 67, die entsprechend der Abbildungsverhältnisse und der Stellung der Zähne 3 entsprechend einer Ähnlichkeitstransformation zueinander ähnlich sind. Entsprechend lassen sich auf Gitterlinien der Gitternetze 66, 67 liegende Punkte 68, 69, 70, 71, die auf einer Umfangslinie 72 liegen, über die Ähnlichkeitstransformation ineinander überführen und somit beispielsweise dem gleichen Störbereich 49 zuordnen. 14 shows the gear 1 in a plan view with now on rectified tooth flanks 5 For example, optically projected lattices 66 . 67 according to the imaging conditions and the position of the teeth 3 are similar to each other according to a similarity transformation. Accordingly, can be on grid lines of the grids 66 . 67 lying points 68 . 69 . 70 . 71 that are on a perimeter line 72 lie about the similarity transformation into each other and thus, for example, the same Störbereich 49 assign.
15 zeigt die Anordnung gemäß 14 in einem gegenüber 14 vergrößerten Maßstab durch Überführen in Zwischenbildpunkte 68', 70', die jeweils auf einer Flankenparallelen 73, 74 liegen, auf Gitterlinien der Gitternetze 66, 67 mit anschließendem Verschieben entlang einer Umfangslinie 72', so dass die realen Bildpunkte 68, 70 wieder auf einer Umfangslinie 72 liegen. 15 shows the arrangement according to 14 in one opposite 14 enlarged scale by transferring to intermediate pixels 68 ' . 70 ' , the each on a flank parallel 73 . 74 lie on grid lines of the grids 66 . 67 with subsequent displacement along a circumferential line 72 ' , so the real pixels 68 . 70 again on a perimeter 72 lie.
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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WO 2007/031106 A1 [0002] WO 2007/031106 A1 [0002]
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DE 102007024868 A1 [0003] DE 102007024868 A1 [0003]
