JP6746968B2 - ラジアルころ軸受のスキュー角度計測方法及びラジアルころ軸受のスキュー角度計測装置 - Google Patents
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Description
・画像数(r):撮像装置20の連続撮像回数であり、時刻t(1)〜時刻t(r)の間に撮像された回数に相当する。本実施形態では、例えば100[fp]の撮像スピードの撮像装置に対してr=25と設定したものとする。この場合、撮像装置20は、0.01[sec]毎に25枚の画像を撮像する。各撮像画像は、時刻t(1)〜時刻t(25)のそれぞれのタイミングで撮像される。
・有効輝度値:撮像画像中において、反射光の輝度が高い領域を特定するための輝度の閾値である。有効輝度値よりも高い輝度を有するピクセルが、後述の反射光撮像ピクセルRPXとして定義される。
・分布関数:後述の各反射光仮想ピクセル集合体RBに対応させて仮想点mをばら撒く(後述参照)際の、仮想点mの分布密度を決定するための関数である。本実施形態では、予め設定された広がり幅を有する正規分布の確率密度関数が設定されたものとする。確立密度関数D(x)は、つぎの式(1)で与えられる。
m:次元数。本実施形態では2である。
x:確立変数(m次元ベクトル)。本実施形態では、u軸及びv軸の2次元座標系における各座標位置x=(u,v)を指す(図17参照)。
μ:各確率変数の平均値(m次元ベクトル)。本実施形態では、u軸及びv軸のそれぞれにおいて0であり、μ=(0,0)である。図17においては、原点0の位置が、μ=(0,0)に対応している。
S:分散共分散行列。各確率変数の標準偏差(m次元ベクトル)、及び各確率変数間の相関係数から算出されるものであり、予め設定されている。
・仮想直線算出法:各反射光仮想ピクセル集合体RBに対して仮想点mをばら撒いた後、ばら撒かれた仮想点群の分布傾向を表す仮想直線mLを算出するための算出方法である。本実施形態では、主成分分析が設定されたものとする。
10 照明装置
10J 照明光軸
20 撮像装置
20J 撮像光軸
30 画像処理装置
50 ラジアルころ軸受
50J 軸受回転軸線
60 内輪
62 内輪軌道面
70 外輪
72 外輪軌道面
74 対向面
80 保持器
90,90A ころ
90J 自転軸線
92 転動面
B 仮想ピクセル集合体
EA 仮想拡大領域
F,F2,F3,F[t(s)],F[t(1)] 撮像画像
m 仮想点
mg,mg1,mg2 仮想点群
mL 仮想直線
NPX 反射光非撮像ピクセル
P ころ位置
RA 反射光撮像領域
RPX 反射光撮像ピクセル
RPXA 反射光撮像ピクセル領域
Wa 平行照明光
Wb 反射光
Z1 撮像装置配置ステップ
Z2 照明装置配置ステップ
Z3 軸受回転ステップ
Z4 照明光照射ステップ
Z5a 撮像ステップ
Z5b 撮像画像転送ステップ
Z5c 反射光抽出ステップ
Z5d スキュー角度算出ステップ
θM 測定傾斜角度
θS スキュー角度
θW 正規の傾斜角度
Claims (5)
- 内輪軌道面が形成された円環状の内輪と、
外輪軌道面が形成されて前記内輪と同軸に配置された外輪と、
前記内輪軌道面と前記外輪軌道面との間に形成される環状空間において保持器とともに配設されて自転しながら公転する複数のころと、を有するラジアルころ軸受において、前記ラジアルころ軸受の回転軸線である軸受回転軸線に対する前記ころの自転軸線の正規の傾斜状態からの傾斜のズレであるスキュー角度を測定する、ラジアルころ軸受のスキュー角度測定方法であって、
光を透過する部材で形成された前記外輪と、
照明光軸に平行な照明光である平行照明光を照射する照明装置と、
前記平行照明光の反射光であって撮像光軸と平行な前記反射光のみを取り込むレンズを有する撮像装置と、
前記撮像装置が撮像した撮像画像を処理する画像処理装置と、
前記撮像光軸が前記軸受回転軸線と交差するように前記外輪の径方向外方に配置されているとともに、前記外輪を透過して前記ころの転動面が撮像可能となるように配置された、前記撮像装置と、
互いに交差する前記撮像光軸と前記軸受回転軸線とを含む仮想平面と前記照明光軸とが平行となるように配置されているとともに前記撮像装置に対向する位置の前記ころにおける前記撮像装置の側の転動面に、前記外輪を透過した前記平行照明光が照射されるように配置された、前記照明装置と、を用いて、
前記外輪を固定した状態で前記内輪を前記軸受回転軸線回りに回転させて複数の前記ころを、自転軸線回りに自転させながら、前記軸受回転軸線回りに公転させる、軸受回転ステップと、
前記照明装置から前記平行照明光を照射する、照明光照射ステップと、
前記撮像装置にて、当該撮像装置に対向している位置にある前記ころを、当該ころの転動面における前記平行照明光の前記反射光であって前記外輪を透過してきた前記反射光とともに撮像して撮像画像を取得する、撮像ステップと、
前記撮像画像を前記撮像装置から前記画像処理装置に転送する、撮像画像転送ステップと、
前記画像処理装置にて、転送された前記撮像画像中の前記ころの転動面に線状となって撮像されている前記反射光を抽出する、反射光抽出ステップと、
前記画像処理装置にて、抽出した前記反射光の位置と前記軸受回転軸線の位置との距離に基づいたころ位置と、前記軸受回転軸線に対する前記反射光の傾斜角度である測定傾斜角度と、前記ころ位置に対する正規の傾斜角度と、に基づいて、前記スキュー角度を求める、スキュー角度算出ステップと、を有する、
ラジアルころ軸受のスキュー角度測定方法。 - 請求項1に記載のラジアルころ軸受のスキュー角度測定方法であって、
前記外輪における前記撮像装置に対
向する部位を、前記撮像光軸に対して直交する平面状に形成する、
ラジアルころ軸受のスキュー角度測定方法。 - 請求項1または2に記載のラジアルころ軸受のスキュー角度測定方法であって、
さらに、前記撮像光軸が前記軸受回転軸線と直交するように前記撮像装置を配置する、撮像装置配置ステップを有する、
ラジアルころ軸受のスキュー角度測定方法。 - 請求項1〜3のいずれか一項に記載のラジアルころ軸受のスキュー角度測定方法であって、
前記撮像画像中のピクセルである実ピクセルには、前記反射光が撮像された反射光撮像ピクセルと、前記反射光が撮像されていない反射光非撮像ピクセルと、が有り、
前記スキュー角度算出ステップにおいて、
前記撮像画像中から、全ての前記反射光撮像ピクセルを含む反射光撮像領域を抽出し、
前記反射光撮像領域を予め設定した倍率で拡大した仮想拡大領域を用意し、
前記仮想拡大領域にて、前記反射光撮像領域内の各実ピクセルを、複数のピクセルにて構成された仮想ピクセル集合体に置き換え、
それぞれの前記反射光撮像ピクセルに対して、当該反射光撮像ピクセルにて検出された輝度値に応じた数の仮想点を有する仮想点群を、それぞれ用意し、
用意したそれぞれの前記仮想点群を、前記仮想拡大領域内でバラ撒き、バラ撒きの際は、それぞれの前記仮想点群の各仮想点を、当該仮想点群に対応する前記反射光撮像ピクセルを置き換えた前記仮想ピクセル集合体の中心から予め設定した広がり幅を有する予め設定した分布関数に基づいた分布密度となるように、前記仮想ピクセル集合体の中心から放射状にバラ撒き、
全ての前記反射光撮像ピクセルに対応する前記仮想点群を、前記仮想拡大領域内にバラ撒いた後、バラ撒かれた複数の前記仮想点に基づいた仮想直線を求め、求めた前記仮想直線を、前記反射光が抽出された前記ころの自転軸とみなし、前記軸受回転軸線に対する前記仮想直線の傾斜角度を、前記測定傾斜角度として求め、
特定の前記ころに関して、それぞれの前記ころ位置における前記測定傾斜角度を求めた後、それぞれの前記ころ位置と、それぞれの前記ころ位置に対応する前記測定傾斜角度と、に基づいた回帰線を求め、それぞれの前記ころ位置に対する前記回帰線の値を、それぞれの前記ころ位置における前記正規の傾斜角度とみなし、
それぞれの前記ころ位置に対して、前記正規の傾斜角度と前記測定傾斜角度との差を前記スキュー角度とする、
ラジアルころ軸受のスキュー角度測定方法。 - 内輪軌道面が形成された円環状の内輪と、
外輪軌道面が形成されて前記内輪と同軸に配置された外輪と、
前記内輪軌道面と前記外輪軌道面との間に形成される環状空間において保持器とともに配設されて自転しながら公転する複数のころと、を有するラジアルころ軸受において、前記ラジアルころ軸受の回転軸線である軸受回転軸線に対する前記ころの自転軸線の正規の傾斜状態からの傾斜のズレであるスキュー角度を測定する、ラジアルころ軸受のスキュー角度測定装置であって、
照明光軸に平行な照明光である平行照明光を照射する照明装置と、
前記平行照明光の反射光であって撮像光軸と平行な前記反射光のみを取り込むレンズを有する撮像装置と、
前記撮像装置が撮像した撮像画像であって前記撮像装置から転送された前記撮像画像中の前記ころの転動面に線状となって撮像されている前記反射光を抽出し、かつ、抽出した前記反射光の位置と前記軸受回転軸線の位置との距離に基づいたころ位置と、前記軸受回転軸線に対する前記反射光の傾斜角度である測定傾斜角度と、前記ころ位置に対する正規の理想傾斜角度と、に基づいて、前記スキュー角度を求める、画像処理装置と、を有する、ラジアルころ軸受のスキュー角度測定装置。
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