DE102020205138B4

DE102020205138B4 - Computerimplementiertes Verfahren zur Ermittlung von Ölleckagen an einem Objekt sowie Datenverarbeitungssystem und Computerprogrammprodukt zur Ausführung

Info

Publication number: DE102020205138B4
Application number: DE102020205138.0A
Authority: DE
Inventors: Armin Lauer; Michael Laux
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2020-04-23
Filing date: 2020-04-23
Publication date: 2023-02-02
Anticipated expiration: 2040-04-24
Also published as: DE102020205138A1

Abstract

Computerimplementiertes Verfahren zur Ermittlung von Ölleckagen an einem Objekt (101, 105), mit den Schritten- Anfertigen eines Bilds des Objekts (101, 105); und- Klassifizierung durch Vergleich des Bilds mit Referenzbildern; wobei jedem Referenzbild eine von zwei Klassen zugeordnet ist; dadurch gekennzeichnet,dassein Bereich des Bildes, der ein Öl-Staubgemisch abbildet, anhand von Farb- und/oder Helligkeitsunterschieden identifiziert wird; wobeider identifizierte Bereich mit den Referenzbildern verglichen wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach Anspruch 1 und ein Datenverarbeitungssystem nach Anspruch 4 und ein Computerprogrammprodukt nach Anspruch 5.
Aus dem Stand der Technik sind automatische Diagnosesysteme für Ölleckagen bekannt. Ein solches beschreibt etwa die Druckschrift WO 2015 143 569 A1 . Hier wird ein bildbasiertes System beschrieben, das Bilder einer potenziellen Deckstelle hinsichtlich Farbänderungen über die Zeit analysiert. Bei den Bildern handelt es sich um Bilder einer herkömmlichen Kamera, das heißt um Bilder aus dem Spektrum des sichtbaren Lichts. Nachteilig bei diesem System ist die Abhängigkeit von Störgrößen. Insbesondere Streulicht, das von außen einfällt oder Verschmutzungen können das System beeinträchtigen. In dem implementierten Algorithmus findet keine Bewertung statt. Daher ist externes Domänenwissen erforderlich.
US 2019/0339159 A1 bezieht sich auf die Detektion von Ölleckagen in einem Leitungssystem. Das Leitungssystem wird mittels Bildsensoren überwacht. Die von den Bildsensoren aufgenommen Bilder werden computergestützt auf mögliche Leckagen überprüft.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Erkennung von Ölleckagen zu verbessern. Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren nach Anspruch 1, ein Datenverarbeitungssystem nach Anspruch 4 und ein Computerprogrammprodukt nach Anspruch 5.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren handelt es sich um ein computerimplementiertes Verfahren. Es dient zur Ermittlung von Ölleckagen an einem Objekt, etwa an einem Getriebe oder an einem Motor. Um Ölleckagen zu erkennen, wird gemäß dem Verfahren zunächst ein Bild mindestens eines Teils des Objekts angefertigt. Dies impliziert, dass ein oder mehrere Sensoren zum Anfertigen des Bildes so ausgerichtet wurden, dass sie potenzielle Leckagestellen an dem Objekt erfassen. Das Bild wird mittels der Sensoren angefertigt.
Durch Vergleich des angefertigten Bildes mit einem Musterkatalog, das heißt mit mehreren Referenzbildern, erfolgt eine Klassifizierung. Jedem Referenzbild des Musterkatalogs ist eine von zwei Klassen zugeordnet. Entsprechend wird auch durch die Klassifizierung dem Bild eine dieser zwei Klassen zugeordnet. Die Klassifizierung erfolgt derart, dass die Zuordnung der Klasse zu dem angefertigten Bild den Zuordnungen der Klassen zu den Referenzbildern möglichst genau entspricht. Die Erfindung ist geeignet, bereits im Versuchs- oder Entwicklungsstadium die Öldichtigkeit nicht nur am Getriebe, sondern auch am Motor, an Kolben oder sonstigen ölhaltenden Systemen zu validieren.
Vorzugsweise beinhaltet eine erste der zwei Klassen Bilder bzw. Referenzbilder, die mindestens eine Ölleckage zeigen. Eine zweite der zwei Klassen beinhaltet Bilder bzw. Referenzbilder von Objekten, die als dicht bzw. leckagefrei gewertet werden.
Erfindungsgemäß wird in dem angefertigten Bild des Objekts - sofern vorhanden - ein Öl-Staubgemisch identifiziert. Die Identifizierung des Öl-Staubgemisches erfolgt anhand von Farb- und/oder Helligkeitsunterschieden in dem angefertigten Bild. Dies ist möglich, da ein Bereich mit einem Öl-Staubgemisch gewöhnlich dunkler erscheint als ein umgebender Bereich, der keine Öl-Kontamination aufweist.
Der weiterbildungsgemäß identifizierte Bereich wird schließlich mit den Referenzbildern verglichen. Dadurch, dass sich der Vergleich auf den identifizierten Bereich beschränkt, verbessert sich die Genauigkeit und Effizienz des Verfahrens. Eine weitergehende Verbesserung wird erreicht, indem auch in den Referenzbildern - sofern vorhanden - Öl-Staubgemische anhand von Farb- und/oder Helligkeitsunterschieden identifiziert werden. In diesem Fall erfolgt die Klassifizierung durch Vergleich der jeweils identifizierten Bereiche.
In einer darüber hinaus bevorzugten Weiterbildung wird das Bild mittels eines IR-Sensors (Infrarotsensor) angefertigt. Insbesondere kann es sich um eine IR-Kamera handeln. Entsprechend handelt es sich bei den Referenzbildern bevorzugt um Infrarotbilder, d.h. um Bilder, die mittels eines IR-Sensors angefertigt wurden. Die Verwendung von Infrarotbildern hat den Vorteil, dass zusätzliche Störgrößen wie Licht, Staub und Nässe erkannt und in der Analyse kompensiert werden können.
Bevorzugt ist das Verfahren mit einem KI-Algorithmus (Algorithmus, der den Verfahren der künstlichen Intelligenz zuzurechnen ist) weitergebildet. Als KI-Algorithmus kommt etwa ein neuronales Netz oder ein stochastischer Algorithmus zum Einsatz. Weiterbildungsgemäß erfolgt die oben beschriebene Klassifizierung mittels des KI-Algorithmus. Trainiert wird der Algorithmus auf den Referenzbildern. Dies bedeutet, dass die Referenzbilder als Trainingsdaten für den Algorithmus verwendet werden.
Ein erfindungsgemäßes Datenverarbeitungssystem ist angepasst, das erfindungsgemäße Verfahren oder eine bevorzugte Weiterbildung auszuführen.
Ein erfindungsgemäßes Computerprogramm ist ausgebildet, auf einem Datenverarbeitungssystem ausgeführt zu werden. Bei der Ausführung veranlasst das Computerprogrammprodukt das Datenverarbeitungssystem zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens oder einer bevorzugten Weiterbildung.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt. Im Einzelnen zeigt:

1 eine Achse; und
2 ein Ablaufdiagramm.

In 1 ist eine Achse 101 eines Zugs dargestellt, die auf einem Gleis 103 abrollt. Die Achse 101 weist ein Getriebe 105 auf. Dieses ist als achsreitendes Getriebe ausgeführt. Dies bedeutet, dass die Achse 101 durch das Getriebe 105 hindurchführt. Die Austrittsstellen der Achse 101 aus dem Getriebe 105 sind mit Dichtungen versehen. Hier besteht die Gefahr eines Austritts von Öl.
Um die Austrittsstellen der Achse 101 auf Dichtheit zu überprüfen, ist eine optische Kamera 107 vorgesehen. Diese kann zugfest, an dem Gleis 103 oder an sonstigen ortsfesten Gegenständen angebracht sein. Die Kamera 107 erfasst das Getriebe 105 und nimmt Bilder der Austrittsstellen auf. Durch Vergleich mit Referenzbildern lassen sich eventuelle Leckagen an den Austrittsstellen der Achse 101 automatisiert detektieren.
Das Flussdiagramm eines entsprechenden Algorithmus ist in 2 dargestellt. Das Flussdiagramm umfasst die folgenden Elemente:

- Operation 201: Getriebe mittels Lidar-, IR-Kamera aufnehmen, Dichtbereich identifizieren.
- Operation 203: Bereich mit Dichtsystem identifizieren, Aufnahmen nach CAD-Angaben normieren.
- Operation 205: Bereich mit Öl-Staubgemisch erkennbar anhand von Farbunterschieden zwischen Gehäuse und Ölnebelniederschlag.
- Verzweigung 207: Identifikation nach farblicher Abgrenzung möglich?
- Unterprogramm 209: Keine Auswertung möglich, keine Auffälligkeit feststellbar. Dieses Unterprogramm wird ausgeführt, wenn eine Identifikation nach farblicher Abgrenzung nicht möglich ist.
- Unterprogramm 211: Ermittlung der kontaminierten Fläche und Speicherung von Kennwerten. Dieses Unterprogramm wird ausgeführt, wenn eine Identifikation nach farblicher Abgrenzung möglich ist.

Das Unterprogramm 211 umfasst die folgenden Elemente:

- Operation 213: Vergleich mit den Bildern des Musterkatalogs.
- Verzweigung 215: Reflexionsgrad gering (diffus). Wenn der Reflexionsgrad gering ist, wird die Operation 217 ausgeführt. Ist der Reflexionsgrad nicht gering, wird die Operation 219 ausgeführt.
- Operation 217: Einordnung der Kennwerte in eine Bewertungsgruppe - dicht.
- Operation 219: Einordnung der Kennwerte in eine Bewertungsgruppe - undicht.
- Operation 221: Reflexionsgrad hoch (glänzend).
- Verzweigung 223: Reflexionsfläche groß? Ist die Reflexionsfläche groß, wird die Operation 225 ausgeführt. Ist die Reflexionsfläche nicht groß, wird die Operation 227 ausgeführt.
- Operation 225: Leckage-Fließkanalbildung. Dies tritt im Fall einer größeren Ölundichtigkeit (Ölfluss) auf.
- Operation 227: Tropfenbildung. Dies ist charakteristisch für eine geringe Ölundichtigkeit (Tropfen). Eine wesentliche Unterscheidung einer gegebenen Leckage ist die Öltropfen- vs. Ölkanalausbildung.
- Terminator 229: Leckage melden.
- Terminator 231: Leckage melden.
- Unterprogramm 235: keine Leckage.
- Operation 237: fixe Speicherung der Kennwerte, in Musterkatalog ablegen, Messzähler hochschreiben.

Bezugszeichenliste

101: Achse
103: Gleis
105: Getriebe
107: Kamera
201: Operation
203: Operation
205: Operation
207: Verzweigung
209: Keine Auswertung möglich, keine Auffälligkeit feststellbar.
211: Unterprogramm
213: Operation
215: Verzweigung
217: Operation
219: Operation
221: Operation
223: Verzweigung
225: Operation
227: Operation
229: Terminator
231: Terminator
235: Unterprogramm
227: Operation

Claims

Computerimplementiertes Verfahren zur Ermittlung von Ölleckagen an einem Objekt (101, 105), mit den Schritten - Anfertigen eines Bilds des Objekts (101, 105); und - Klassifizierung durch Vergleich des Bilds mit Referenzbildern; wobei jedem Referenzbild eine von zwei Klassen zugeordnet ist; dadurch gekennzeichnet, dass ein Bereich des Bildes, der ein Öl-Staubgemisch abbildet, anhand von Farb- und/oder Helligkeitsunterschieden identifiziert wird; wobei der identifizierte Bereich mit den Referenzbildern verglichen wird.
Verfahren nach Anspruch 1; dadurch gekennzeichnet, dass das Bild mittels mindestens eines IR-Sensors angefertigt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche; dadurch gekennzeichnet, dass die Klassifizierung mittels eines KI-Algorithmus erfolgt, der auf den Referenzbildern trainiert wurde.
Datenverarbeitungssystem, das angepasst ist, ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche auszuführen.
Computerprogrammprodukt, das ausgebildet ist, bei Ausführung durch ein Datenverarbeitungssystem diese zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3 zu veranlassen.