KR100373010B1

KR100373010B1 - 치차 마모량 측정장치

Info

Publication number: KR100373010B1
Application number: KR10-2000-0034142A
Authority: KR
Inventors: 박동석
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2000-06-21
Filing date: 2000-06-21
Publication date: 2003-02-25
Also published as: KR20010114081A

Abstract

연속파 아르곤 레이저를 물체 표면에 비추면 결상 중앙에 불규칙적으로 다양한 크기와 밝기의 형태로 얼룩 무늬가 발생되고 물체의 변형에 따라 얼룩이 변하는 성질을 이용한 이 에스 피 아이(ESPI; electronic speckle pattern interferometry)기법으로 치차 마모량을 측정에 적용하여 치차 각부의 마모량 및 마모 형태를 측정할 수 있게;

레이저 장치와,

빛을 굴절시키게 배치 설치되는 반사부재와,

상기 반사부재를 통해 전달된 광원을 확대 조사하면서 다시 직선 조사하게 설치된 렌즈부재와,

상기 렌즈부재에 의해 조사되는 빛을 분할하여 치차면에 조사되게 설치되는 분할 반사부재와,

상기 치차면의 밝기와 크기의 변화를 분석하게 설치되는 화상 처리장치를 포함하여 이루어지는 치차 마모량 측정장치를 제공하는데 있다.

Description

치차 마모량 측정장치{GEAR TOOTH ABRASION MEASURING SYSTEM}

본 발명은 치차 마모량 측정장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 연속파 아르곤 레이저를 물체 표면에 비추면 결상 중앙에 불규칙적으로 다양한 크기와 밝기의 형태로 얼룩이 발생되고 물체의 변형에 따라 얼룩이 변하는 성질을 이용한 이 에스 피 아이(ESPI; electronic speckle pattern interferometry)기법으로 치차 마모량을 측정에 적용하여 치차 각부의 마모량 및 마모 형태를 측정할 수 있게 한 치차 마모량 측정장치에 관한 것이다.

도1은 종래기술에 따른 오버 핀 다이어메터 측정법을 도시한 도면으로, 시험 전후 기어에 대해 기어(2) 양끝에 핀이나 볼(4)을 설치하여 그 거리를 측정하는 방법이다.

초기 기어(2)의 오버 핀 다이어메터 값 대비 시험 후 마모된 기어의 오버 핀다이어메터 값은 당연히 감소될 것이며, 이 변화값으로 기어 마모량을 측정하는 방법이나 이 방법의 경우 한 점에서만의 데이터를 나타낼 수 있다.

상기한 오버 핀 다이어메터 값의 감소된 변화 값을 이용 기어 마모량을 측정하지만 한점에서만 데이터의 검출이 이루어지기 때문에 기어 치차 표면의 전반적인 마모 수준 및 각각의 절대 마모량 측정이 불가하게 되는 문제점이 있다.

따라서 본 발명은 앞에서 언급한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명의 목적은 연속파 아르곤 레이저를 물체 표면에 비추면 결상 중앙에 불규칙적으로 다양한 크기와 밝기의 형태로 얼룩 무늬가 발생되고 물체의 변형에 따라 얼룩이 변하는 성질을 이용한 이 에스 피 아이(ESPI; electronic speckle pattern interferometry)기법으로 치차 마모량을 측정에 적용하여 치차 각부의 마모량 및 마모 형태를 측정할 수 있게 한 치차 마모량 측정장치를 제공하는데 있다.

도 1은 종래기술에 따른 오버 핀 다이어메터 측정법을 도시한 도면.

도 2는 본 발명에 따른 치차 마모량 측정장치를 도시한 도면.

도 3은 본 발명에 따른 스팩클 패턴(speckle pattern)을 도시한 도면.

이를 실현하기 위한 본 발명은

레이저 장치와,

빛을 굴절시키게 배치 설치되는 반사부재와,

상기 렌즈부재에 의해 조사되는 빛을 분할하여 치차면에 조사되게 설치되는분할 반사부재와,

이하, 본 발명의 바람직한 구성 및 작용을 첨부한 도면에 의거하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도2는 본 발명에 따른 치차 마모량 측정장치를 도시한 도면으로, 도3은 본 발명에 따른 스팩클 패턴을 도시한 도면이다.

치차 마모량 측정장치(12)는 레이저 장치(14), 반사부재(16), 렌즈부재(18), 분할 반사부재(20), 화상 처리장치(22)로 구성되어 이루어지고 있다.

레이저 장치(14)는 빛을 조사하는 장치이다.

반사부재(16)는 빛을 굴절시키게 배치 설치되는 미러로, 레이저 장치(14)와 일직선상에 배치되는 제1미러(24)와, 이 제1미러(24)로부터 수직선상에 일정 간격을 두면서 렌즈부재(18)와 일직선상에 위치하게 되는 제2미러(26)를 설치하여 이루어지고 있다.

렌즈부재(18)는 반사부재(16)를 통해 전달된 빛을 확대 조사하면서 다시 직선 조사하게 설치되고 있다.

렌즈부재(18)는 제2미러(26)와 동일 선상에 설치되어 빛을 확산시키게 형성된 대물렌즈(28)와, 이 대물렌즈(28)에 의한 빛의 조사 방향인 전면에 빛의 확산을 유도하게 형성한 핀홀(30)과, 이 핀홀(30)을 통과하여 확산된 빛을 분할 반사부재(20)에 직진 상태로 전달하게 직진형 렌즈(32)을 설치하여 이루어지고 있다.

분할 반사부재(20)는 렌즈부재(18)에 의해 조사되는 빛을 분할하여 치차면(34)에 조사되게 설치되고 있다.

분할 반사부재(20)는 렌즈부재(18)의 전면에 일정 각도로 빛이 양측 방향으로 굴절되게 설치한 분할미러(36)와, 이 분할미러(36)의 양측에 배치되어 각각 치차면(34)으로 빛이 굴절되게 하는 복수개의 굴절미러(38)를 두고 있다.

분할미러(36)는 렌즈부재(18)의 수평선을 기준으로 하여 일측 방향으로 수직 굴절되게 각도를 갖는 제1분할미러(40)와, 상기 제1분할미러(40)에 대칭하게 배치되어 타측 방향으로 수직 굴절되게 각도를 갖는 제2분할미러(42)로 이루어지고 있다.

굴절미러(38)는 제1분할미러(40)에 의해 굴절된 빛을 치차면(34)에 도달하게 설치된 제1굴절미러(44)와, 상기 제1굴절미러(44)의 타측에 제2분할미러(42)에 의해 굴절된 빛을 치차면(34)에 도달하게 설치된 제2굴절미러(46)를 포함하여 이루어지고 있다.

화상 처리장치(22)는 치차면의 얼룩무늬 밝기와 크기 변화를 분석하게 설치하고 있다.

화상 처리장치는 분할미러(36)와 치차 사이에 치차면(34)을 비추게 설치한 수렴렌즈(48)와, 이 수렴렌즈(48)의 일측에 치차면(34)을 비추게 일정 각도로 설치된 감지미러(50)와, 이 감지미러(50)와의 사이에 설치된 홀(52)을 통해 광도차를 캡쳐하게 설치된 카메라 장치(54)와, 이 카메라 장치(54)에 연결 설치되어 포토 분석 소프트웨어를 이용 분석하는 컴퓨터(56)를 포함하여 이루어지고 있다.

그리고 스팩클 패턴(speckle pattern)은의 확률 함수로 나타내어지는 밝기 분포를 가지며, P(I): 어떤 밝기 명암 I와 평균 밝기 { I}_{0 } 사이에서 스팩클 패턴을 갖는 밝기 정도를 나타내고 있다.

간단히 다시말해 본 발명은 동일 치차에 대해 마모 변형전의 스팩클 패턴과 내구 시험후 마모 변형된 스팩클 패턴을 분석하여 그 광도차를 화상 처리장치를 이용해 분석하므로서 이의 변위 변화(즉 마모량)를 환산 측정하는 것이다.

상기한 바와 같이 이루어지는 본 발명의 작용은 치차의 마모량을 측정하기 위하여 레이저 장치(14)를 작동시켜 레이저 광원인 빛을 발생시킨다.

상기 빛은 제1,2미러(24)(26)에 의해 굴절되어 렌즈부재(18)의 대물렌즈(28)에 도달한 후 핀홀(30)을 통해 빛은 부채골 모양으로 확산된다.

상기 빛은 직진형 렌즈(32)에 도달한 한 후 확산되지 않고 일정 직경을 갖는 굵기로 형성되어 분할 반사부재(20)에 이르게 된다.

분할 반사부재(20)의 분할미러(36)중 제1분할미러(40)를 통해 제1굴절미러(44)에 도달한 빛은 굴절되어 치차의 치차면(34)에 도달하게 된다.

또, 제2분할미러(42)를 통해 제2굴절미러(46)에 도달한 빛 또한 굴절되어 치차의 치차면(34)에 도달하게 되면 화상 처리장치(22)를 작동시켜 촬영하여 캡처 처리한다.

즉, 치차의 치차면(34)에 도달한 빛에 의해 발생하는 광도차를 수렴렌즈(48)와 감지렌즈(50)를 통해 홀(52)을 통과하여 비쳐지는 측정전의 스팩클 패턴을 카메라 장치(54)를 이용 캡쳐하여 컴퓨터(56)에 저장하게 한다.

그리고 나서 내구 시험이나 강성 시험후의 동일 치차의 치차면(34)을 다시 상기한 방법으로 카메라 장치(54)를 통해 캡쳐한 후 스팩클 패턴의 변화에 대한 광도차를 포토 분석 프로그램을 이용 분석한다.

따라서 스팩클 패턴의 변화에 의한 치차의 치차면 변화를 시험 전,후의 위상차(즉, 마모량)로 나타낼 수 있게 된다.

다시말해 비접촉식 측정방법으로 시험품에 대한 사전 처리 작업없이 시험품 변위량 및 형상을 측정할 수 있는 장점이 있다.

따라서 정확한 치차 마모량 및 마모부를 측정할 수 있으며, 이를 통해 목표 수명 대비 기어 피로 수명의 상관관계를 규정할 수 있어 기어에 대한 최적 설계를 도모할 수 있는 효과가 있다.

Claims

삭제
레이저 장치와;

빛을 굴절시키게 배치 설치되는 미러로, 상기 레이저 장치와 일직선상에 배치되는 제1미러와, 상기 제1미러로부터 수직선상에 일정 간격을 두면서 위치되는 제2미러를 포함한 반사부재와;

상기 제2미러와 일직선상에 위치하며, 상기 제2미러를 통해 전달된 광원을 확대 조사하면서 다시 직선 조사하게 설치된 렌즈부재와;

상기 렌즈부재에 의해 조사되는 빛을 분할하여 치차면에 조사되게 설치되는 분할 반사부재와,

상기 치차면의 밝기와 크기의 변화를 분석하게 설치되는 화상 처리장치를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 치차 마모량 측정장치.
제2항에 있어서, 상기 렌즈부재는

상기 제2미러와 동일 선상에 설치되어 빛을 확산시키게 형성된 대물렌즈와;

상기 대물렌즈에 의한 빛의 조사 방향인 전면에 빛의 확산을 유도하게 형성한 핀홀과;

상기 핀홀을 통과하여 확산된 빛을 분할 반사부재에 직진 상태로 전달하게 설치되는 직진형 렌즈를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 치차 마모량 측정장치.
제2항에 있어서, 상기 분할 반사부재는

상기 렌즈부재의 전면에 일정 각도로 빛이 양측 방향으로 굴절되게 설치한 분할미러와;

상기 분할미러의 양측에 배치되어 각각 치차면으로 빛이 굴절되게 하는 복수개의 굴절미러를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 치차 마모량 측정장치.
제4항에 있어서, 상기 분할미러는

상기 렌즈부재의 수평선을 기준으로 하여 일측 방향으로 수직 굴절되게 각도를 갖는 제1분할미러와;

상기 제1분할미러에 대칭하게 배치되어 타측 방향으로 수직 굴절되는 각도로 설치되는 제2분할미러를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 치차 마모량 측정장치.
제5항에 있어서, 상기 굴절미러는

상기 제1분할미러에 의해 굴절된 빛을 치차면에 도달하게 설치된 제1굴절미러와;

상기 제1굴절미러의 타측에서 제2분할미러에 의해 굴절된 빛을 치차면에 도달하게 설치된 제2굴절미러를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 치차 마모량 측정장치.
제2항에 있어서, 상기 화상 처리장치는

상기 분할미러와 치차 사이에 치차면을 비추게 설치한 수렴렌즈와;

상기 수렴렌즈의 일측에 치차면을 비추게 일정 각도로 설치된 감지미러와;

상기 감지미러와의 사이에 설치된 홀을 통해 광도차를 캡쳐하게 설치된 카메라 장치와;

상기 카메라 장치에 연결 설치되어 포토 분석 소프트웨어를 이용 분석하는 컴퓨터를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 치차 마모량 측정장치.