KR20160134839A - 기어의 치면 상의 접촉 패턴의 정량 분석용 테스트 유닛, 정량 분석 방법 및 그 테스트 유닛의 사용 - Google Patents

기어의 치면 상의 접촉 패턴의 정량 분석용 테스트 유닛, 정량 분석 방법 및 그 테스트 유닛의 사용 Download PDF

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Abstract

접촉 패턴의 정량 분석을 위한 테스트 유닛 및 정량 분석을 위한 방법이 제공된다. 상기 테스트 유닛은 기어의 치면 상에 접촉 패턴 페인트의 이미지를 캡처하기 위한 광전자 센서를 포함한다. 또한, 상기 테스트 유닛은 제어 유닛을 포함하는데, 제어 유닛은 치면을 가로지르는 접촉 패턴 페인트의 광학적 변수의 제1 분포를 결정하고 저장한다. 이는 기어의 테스팅에 앞서 캡처된다. 치면이 테스트 하중에 노출된 후에, 제2 이미지가 캡처되고 광학적 변수의 제2 분포가 결정된다. 상기 제어 유닛은 광학적 변수의 제1 및 제2 분포 간의 편차를 결정하는 것에 의해 치면 상의 접촉 패턴의 정량 분석을 수행하도록 구성된다.

Description

기어의 치면 상의 접촉 패턴의 정량 분석용 테스트 유닛, 정량 분석 방법 및 그 테스트 유닛의 사용 {TEST UNIT FOR QUANTITATIVE ANALYSIS OF A CONTACT PATTERN ON A TOOTH SURFACE OF A GEAR, METHOD FOR QUANTITATIVE ANALYSIS AND USE OF THE TEST UNIT}
본 발명은 기어의 치면(tooth surface), 특히 풍력 발전기에 있는 기어의 치면 상의 접촉 패턴의 정량 분석을 위한 테스트 유닛에 관한 것이다. 본 발명은 또한 기어의 치면 상의 접촉 패턴의 정량 분석을 위한 방법에 관한 것이다. 더욱이, 본 발명은 풍력 발전기의 기어의 치면 상의 접촉 패턴의 정량 분석을 위한 테스트 유닛의 사용에 관한 것이다.
일반적으로, 기어들에 있는 치면들은 전체 이뿌리면(tooth flank)에서 서로 접촉하지 않는다. 공동동작하는 치면들 간의 접촉 영역의 결정을 위하여, 테스트하는 것에 앞서 오일-저항성 컬러 페인트인, 접촉 패턴 페인트가 치면 상에 도포된다. 이어서 기어가 테스트 하중에 노출된다. 접촉 패턴 페인트는 인가되는 힘에 기인하여 벗겨지고 부분적인 페인트를 지지하는 이뿌리면 상의 결과적인 접촉 패턴은 이후에 시각적으로 검사된다. 일반적으로, 접촉 패턴은 정량적인 시각적 검사로 분석되는데, 이는 주로 경험적인 전문 지식을 기초로 한다.
기어 패턴에서 컨택 영역들과 비컨택 영역들 간의 경계의 보다 정밀한 결정을 위해, US　2010/0158349　A1에 개시된 기어 검사 시스템은 컬러 카메라를 적용한다. 이것은 이뿌리면의 이미지를 캡처한다. 프레임에서, 픽셀들의 색 값은 이뿌리면을 가로지르는 미리 정해진 라인을 따라 결정된다. 이러한 픽셀들에 대한 색 값들은 상기 라인 상에 있는 픽셀들의 위치의 함수로서 플롯화된다. 이후 경사법이 커브에 있는 최대 기울기의 포인트들을 찾기 위해 활용된다. 상기 방법은 접촉 영역의 경계들이 이러한 최대 기울기의 포인트들로 식별될 수 있다는 가정에 기초한다. 그러나, 접촉 패턴의 분석은 접촉 영역의 경계들의 보다 정밀한 영역에는 제한된다.
치면 상의 접촉 패턴의 정량 분석을 위한 테스트 유닛을 제공하는 것이 본 발명의 목적이다. 또한, 치면 상의 접촉 패턴의 정량 분석을 위한 방법을 제공하는 것이 본 발명의 목적이다. 테스트 유닛의 유리한 사용을 제공하는 것이 본 발명의 또 다른 목적이다.
본 발명의 일 양태에 있어서, 기어의 치면 상의 접촉 패턴의 정량 분석을 위한 테스트 유닛이 제공된다. 상기 테스트 유닛은 풍력 발전기에 있는 기어의 검사에 특히 적합하다. 상기 테스트 유닛은 접촉 패턴 페인트의 이미지를 캡처하기 위한 광전자 센서를 포함하는데, 이는 기어의 치면 상에 위치한다. 또한, 상기 테스트 유닛은 제어 유닛을 포함한다. 이것은 치면을 가로지르는 접촉 패턴 페인트의 광학적 변수의 제1 분포를 결정하고 저장하도록 구성된다. 이것은 제1 캡처 이미지를 분석하는 것에 의해 수행된다. 상기 광학적 변수의 제1 분포는 치면이 테스트 하중에 노출되기 전에 얻어진다. 치면이 테스트 하중에 노출된 이후, 제어 유닛에 의해 치면을 가로지르는 접촉 패턴 페인트의 광학적 변수의 제2 분포가 결정되고 저장된다. 이 제2 분포는 치면의 제2 이미지를 분석하는 것에 의해 결정되는데, 이는 테스트 런 이후에 캡처된다. 이에 더하여, 상기 제어 유닛은 접촉 패턴의 정량 분석을 수행하도록 구성된다. 이 분석은 치면을 가로지르는 접촉 패턴 페인트의 광학적 변수의 제1 및 제2 분포 간의 편차를 기초로 한다.
즉, 광학적 변수의 제1 분포는 참조 측정값의 역할을 한다. 광학적 변수의 제2 분포는 초기 참조 측정값의 관점으로 평가된다. 이러한 교정에 기인하여, 정성 분석 뿐만 아니라 정량 분석이 수행될 수 있다. 벗겨진 접촉 패턴 페인트의 양은 정량화되거나 적어도 추산될 수 있다.
광학적 변수의 국부적인 값, 예를 들어 접촉 패턴 페인트의 색 강도는 특정 영역에 있는 치면 상에 인가되는 하중에 의해 변화된다. 접촉 패턴의 정량 분석에 기인하여, 치면을 가로지르는 하중 분포가 결정될 수 있다.
본 발명의 양태들에 따른 테스트 유닛은 풍력 발전기에 있는 기어들의 검사에 특히 유리하다. 이러한 기어들은 실험실 조건이 아닌 현장에서 종종 검사된다. 이러한 환경 하에서, 높은 균질도로 접촉 패턴 페인트를 도포하는 것은 거의 불가능하다. 반면, 접촉 패턴 페인트가 약간 불균질하게 도포되는 것은 보다 현실적이고, 즉 그것의 두께는 아마도 치면을 가로지르면서 다를 것이다.
치면이 테스트 하중에 노출된 이후에 단지 접촉 패턴 페인트를 검사하는 전통적인 테스트 유닛들은 초기 불균질성 때문에, 에러들에 대하여 보상하기 어렵다. 특히, 이는 실험실 바깥에서 수행되는 테스트에 적용된다.
그러나, 본 발명의 양태들에 따른 테스트 유닛은 교정된 측정을 수행한다. 이것은 에러들이 더 적게 발생할 뿐만 아니라 접촉 패턴 페인트의 벗겨진 양이 결정되는 것을 가능하게 한다. 이는 접촉 패턴의 정확한 정량 분석으로 이어진다.
본 발명의 실시예에 따르면, 광전자 센서는 치면의 이미지를 캡처하도록 구성되는 카메라, 특히 디지털 카메라이다. 광전자 센서는 컬러 센서, 특히 컬러 카메라가 될 수 있다. 이것은 치면의 컬러 이미지들을 캡처하도록 구성된다. 얻어진 광학적 변수는 예를 들어: 접촉 패턴 페인트의 색상, 색 강도, 색조 또는 밝기가 될 수 있다. 또한 광학적 변수는 접촉 패턴 페인트의 색상, 색 강도, 색조 또는 밝기 중 2개 이상의 조합이 될 수 있다.
유리하게는, 테스트 하중에 기인한 접촉 패턴 페인트의 변화는 광학적 변수를 형성하는 다양한 변수들 또는 심지어 서로 다른 변수들의 조합을 이용하여 분석될 수 있다. 치면 상에 인가되는 하중는 접촉 패턴 페인트의 각각의 변수에 다양한 영향을 미칠 수 있다. 예를 들어, 테스트 런 동안, 페인트의 색상이 그것의 색조 또는 밝기보다 더 늦게 변할 수 있다. 광학적 변수를 정의하기 위한 넓은 변수 공간은 상세한 분석을 가능하게 한다. 광학적 변수는 두어 변수들 중 적절한 변수를 선택하는 것에 의해 기어의 개별적 요구들 및 테스트 런에 맞춰질 수 있다.
본 발명의 대안적인 실시예에서, 광전자 센서는 그레이스케일(grayscale) 센서이고, 특히 흑백 카메라이다. 이것은 치면의 그레이스케일 이미지들을 캡처하도록 구성된다. 특히, 광학적 변수는 접촉 패턴 페인트의 밝기이다. 기어 테스트에서 특정한 요구들에 따라, 컬러 카메라 또는 그레이스케일 카메라 중 하나가 최선이 될 수 있다. 예를 들어, 접촉 패턴 페인트의 밝기가 최선의 또는 적어도 충분한 광학적 변수가 되는 것으로 드러날 때, 흑백 카메라가 일반적으로 더 나은 공간 해상도를 제공하기 때문에, 흑백 카메라가 컬러 카메라보다 우수하다. 또한, 유사한 성능 특성을 갖는 컬러 카메라와 비교할 때, 흑백 카메라가 보다 경제적이다.
특히, 테스트 유닛은 예를 들어 카메라가 내장된 모바일 폰 또는 핸드헬드 휴대용 장치와 같은 휴대용 또는 모바일 유닛이다. 이는 풍력 발전기에 있는 기어들의 현장에서의 테스팅에 특히 적합하게 만들어 준다.
본 발명의 다른 유리한 실시예에서, 상기 제어 유닛은 치면을 가로지르는 면 하중(face load) 분포를 결정하도록 추가로 구성된다. 이는 치면을 가로지르는 광학적 변수의 제1 및 제2 분포 간의 편차를 분석하는 것에 의해 수행된다. 광학적 변수의 분포는 2차원 분포가 될 수 있다. 예를 들어, 면 하중의 값은 하나 이상의 변수들에 있어서의 변화에 거의 비례하는 것으로 고려될 수 있다. 색상 또는 밝기의 높은 편차는 예를 들어 높은 면 하중을 나타낼 수 있다. 이상적인 상황에서, 색상 또는 밝기의 상대적인 변화는 캡처된 프레임의 각각의 개별 픽셀로 알려진다. 이 복수의 상대적인 값들은 제1 및 제2 프레임 간의 비교로부터 결정된다. 특정한 면 하중 값은 광학적 변수의 변화에 대한 값들을 이용하여 연산될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에서, 면 하중 팩터는 치면을 가로지르는 광학적 변수의 제1 및 제2 분포 간의 편차를 분석하는 것에 의해 계산될 수 있다. 면 하중 팩터는 일반적으로 국부적인 최대 선 하중(linear load)이 치면을 가로지르는 평균 선 하중으로 나누어진 것으로 정의된다. 광학적 변수의 변화가 하중에 적어도 실질적으로 비례한다는 가정에 기초하여, 면 하중 팩터는 광학적 변수의 국부적인 최대 변화를 결정하고 이 값을 치면을 가로지르는 광학적 변수의 평균 값으로 나누는 것에 의해 연산될 수 있다. 면 하중 팩터에서 고려되는 선 하중에 대한 연산의 제한을 위하여, 광학적 변수의 값들은 치면 상의 미리 정해진 라인을 따라 고려될 수 있다.
본 발명의 다른 양태에 있어서, 기어의 치면 상의 접촉 패턴의 정량 분석 방법이 제공된다. 상기 방법은 풍력 발전기의 기어의 치면 상의 접촉 패턴의 분석에 특히 적합하다. 우선, 접촉 패턴 페인트가 기어의 치면 상에 도포된다. 이어서, 치면의 이미지가 캡처된다. 이 이미지에서, 치면을 가로지르는 접촉 패턴 페인트의 광학적 변수의 제1 분포가 결정되고 분포에 대한 데이터가 저장된다. 이어서, 기어의 테스트가 수행되는데, 치면은 테스트 하중에 노출된다. 기어 테스트에 이어서, 치면의 제2 이미지가 캡처되고 광학적 변수의 제2 분포가 결정된다. 이 제2 분포 또한 저장된다. 치면을 가로지르는 접촉 패턴 페인트의 광학적 변수의 제1 및 제2 분포 간의 편차를 분석하는 것에 의해 접촉 패턴의 정량 분석이 수행된다.
특히, 이미지를 캡처하는 단계는 치면의 디지털 이미지의 캡처를 포함한다. 캡처 이미지는 컬러 이미지 또는 그레이스케일 이미지가 될 수 있다. 컬러 이미지가 캡처될 때, 광학적 변수는 접촉 패턴 페인트의 색상, 색 강도, 색조 또는 밝기가 될 수 있다. 그러나, 광학적 변수는 또한 접촉 패턴 페인트의 색상, 색 강도, 색조 및/또는 밝기 중 2 이상의 조합이 될 수 있다. 그레이스케일 이미지가 캡처될 때, 광학적 변수는 접촉 패턴 페인트의 밝기이다.
이에 더하여, 본 발명의 양태들에 따른 방법은 치면을 가로지르는 정량적 면 하중의 결정을 포함한다. 이는 특히 치면을 가로지르는 2차원 분포인, 광학적 변수의 제1 및 제2 분포 간의 편차로부터 연산된다. 또한, 면 하중 팩터는 광학적 변수의 제1 및 제2 분포 간의 편차로부터 결정될 수 있다.
테스트 유닛에 대하여 이미 언급된 동일한 또는 유사한 장점들은 동일한 또는 유사한 방식으로 본 발명의 양태들에 따른 방법에 적용되고 따라서 반복되지 않는다.
본 발명의 또 다른 양태에 있어서, 풍력 발전기의 기어의 치면 상의 접촉 패턴의 정량 분석을 위한 테스트 유닛의 사용이 제공된다. 사실에 기인하여, 테스트 유닛은 교정된 측정을 수행한다; 이것은 풍력 발전기에서 테스트를 수행하는데 특히 적합하다. 테스트는 전형적으로 실험실 환경에서 수행되지 않고 테스트 유닛은 특히 도포된 접촉 패턴 페인트의 불균질성을 보상할 수 있다. 테스트 유닛의 사용의 추가의 장점들은 테스트 유닛의 설명으로부터 도출되고 반복되지 않을 것이다.
본 발명의 양태들, 실시예들 및/또는 단계들은 유리하게는 모바일 장치 상에 저장된 컴퓨터 프로그램의 형태로 실행될 수 있다. 본 발명은 따라서 또한 본 발명의 양태들 및 특징들을 실행하는 컴퓨터 프로그램 제품을 제공한다. 이러한 컴퓨터 프로그램은 일반적으로 어플리케이션(짧게: "앱")으로 언급된다. 각각의 앱은 모바일 및/또는 휴대용 장치 상에 다운로드되고 저장될 수 있다. 휴대용 장치는 이후 본 발명의 위에 설명된 양태들 및 실시예들을 수행하기 위하여 앱에 의해 구성될 수 있다. 이는 현장에서의 테스팅에 특히 유리하다.
본 발명의 추가의 양태들 및 특징들은 첨부된 도면을 참조로 이하의 본 발명의 바람직한 실시예들의 설명으로부터 도출된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 테스트 유닛을 나타내는 개략도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른, 치면 상의 접촉 패턴 페인트의 정량 분석을 나타내는 순서도이다.
도 1의 개략도에서, 기어(6)의 치면(4) 상에 접촉 패턴의 정량 분석을 위한 테스트 유닛(2)이 있다. 단지 도면의 단순화를 위하여, 기어(6)의 단지 일부가 도 1에 도시되어 있다. 특히, 기어(6)는 풍력 발전기의 부분을 형성한다.
테스트 유닛(2)는 치면들(4) 상에 도포되는 접촉 패턴 페인트의 이미지를 캡처하기 위한 광전자 센서(8)를 포함한다. 특히, 광전자 센서(8)는 카메라, 예를 들어 치면(4)의 디지털 이미지들을 캡처하도록 구성되는 디지털 카메라이다. 광전자 센서(8)는 컬러 센서 또는 그레이스케일 센서 중 하나가 될 수 있다. 예를 들어, 치면(4)의 디지털 컬러 이미지들 또는 디지털 그레이스케일 이미지들 중 하나를 캡처하도록 구성되는 디지털 컬러 카메라 또는 흑백 카메라가 적용될 수 있다.
광전자 센서(8)는 데이터 링크(12)를 통하여 제어 유닛(10)에 결합된다. 제어 유닛(10) 및 데이터 링크(12) 모두 테스트 유닛(2)의 요구에 가장 잘 맞는, 공통 적용되는 기술적 표준 기술에 따라 구성될 수 있다. 예를 들어, 제어 유닛(10)은 컴퓨터, 마이크로컨트롤러 등이 될 수 있다. 데이터 링크는 예를 들어, USB 또는 FireWire 링크일 수 있다.
특히, 테스트 유닛(2)은 휴대용 유닛이다. 기어들, 예를 들어 풍력 발전기에 설치되는 기어의 현장에서의 테스트를 위하여, 휴대용 유닛은 서비스 기술자들의 필요와 가장 잘 맞는다.
접촉 패턴의 분석은 치면들(4) 상의 접촉 패턴 페인트의 도포로 시작된다. 이것은 기어(6)의 테스트 런에 앞서 수행된다. 접촉 패턴 페인트는 전형적으로 오일-저항성의 깊은 컬러의 페인트이다. 전통적인 접촉 패턴 페인트들이 기어의 테스팅(6)을 위해 도포될 수 있다.
그러나, 테스트 런이 수행되고 기어(6)의 치면들(4)이 테스트 하중에 노출되기 이전에, 치면(4)의 제1 이미지는 광전자 센서(8)를 이용하여 캡처된다. 이미지 데이터는 데이터 링크(12)를 통하여 광전자 센서(8)에서 제어 유닛(10)으로 통신된다.
제어 유닛(10)은 캡처 이미지의 이미지 데이터를 분석하도록 구성된다. 분석은 접촉 패턴 페인트의 다양한 광학적 변수들에 대하여 수행될 수 있다. 적적한 광학적 변수들은 예를 들어: 색상, 색 강도, 색조 또는 밝기일 수 있다. 물론, 이는 컬러 센서를 요구한다. 또한, 광학적 변수는 열거된 변수들의 2 이상의 조합이 될 수 있다. 즉, 광학적 변수는 접촉 패턴 페인트의 색상, 색 강도, 색조 및/또는 밝기 중 2 이상의 조합이 될 수 있다. 그레이스케일 센서가 적용될 때, 광학적 변수는 접촉 패턴 페인트의 밝기일 것이다.
제어 유닛(10)은 치면(4)을 가로지르는 접촉 패턴 페인트의 광학적 변수의 제1 분포를 결정한다. 광학적 변수가 예를 들어 밝기일 때, 치면(4)을 가로지르는 접촉 패턴 페인트의 밝기의 2차원 분포가 결정된다. 이것은 픽셀-바이-픽셀 기반으로 수행될 수 있다. 즉, 제어 유닛(10)은 캡처된 프레임에 있는 각각의 픽셀에 대하여 밝기의 값을 저장한다. 각각의 픽셀은 기어 이의 표면(4) 상의 특정한 포인트 또는 작은 영역에 할당될 수 있다. 즉, 각각의 픽셀은 치면(4) 상의 위치에 대하여 정보를 나타낸다. 개별 픽셀들의 위치는 그것의 밝기 값과 함께 광학적 변수의 2차원 분포 내에서 하나의 단일 좌표를 나타낸다. 단일 프레임 내에 있는 픽셀들의 전체 위치들은 밝기 값과 함께 광학적 변수의 하나의 가능한 2차원 분포를 나타낸다. 유사한 방식으로, 치면(4)을 가로지르는 광학적 변수의 다양한 다른 분포들이 예를 들어 색조 및/또는 색 강도와 같은 하나 이상의 열거된 변수들을 이용하여 생성될 수 있다.
제1 이미지의 획득 및 분석에 이어서, 테스트 런이 수행된다. 기어(6)의 치면(4)은 테스트 하중에 노출된다. 테스팅에 이어서, 제1 이미지가 광전자 센서(8)를 이용하여 캡처된다.
이 제2 이미지는 테스팅에 앞서 수행된 유사한 분석에 대한 데이터 기초를 제공한다. 이것은 제어 유닛(10)에 또한 저장되는 광학적 변수의 제2 분포에서 드러난다. 제1 이미지와 대조적으로, 제2 이미지는 부분적으로 벗겨진 접촉 패턴 페인트의 데이터를 포함한다. 이는 테스트 런에서 인가된 하중에 기인한다.
테스트에 앞서 접촉 패턴 페인트의 특징이 되는 광학적 변수의 제1 분포와, 테스트 이후에 접촉 패턴 페인트의 특징이 되는 광학적 변수의 제2 분포가 이제 이용가능하다. 제어 유닛(10)은 광학적 변수의 제1 및 제2 분포 간의 편차를 연산한다. 다시, 이것은 픽셀-바이-픽셀 기초로 수행될 수 있다. 예를 들어 제1 및 제2 프레임에 있는 대응하는 픽셀들의 밝기에 대한 값들이 감산될 수 있다. 즉, 동일 위치를 갖는 필셀들의 밝기 값들을 감산하는 것에 의해 밝기 차 이미지가 결정된다.
이 차등 그림은 접촉 패턴 페인트의 정량 분석을 위한, 특히 치면(4)을 가로지르는 정량적 하중 분포의 결정을 위한 기초를 제공한다. 즉, 제어 유닛(10)은 광학적 변수의 제1 및 제2 분포 간의 편차로부터 치면(4)을 가로지르는 정량적 하중 분포를 결정하도록 구성된다. 또한, 면 하중 팩터가 결정될 수 있다. 면 하중 팩터의 연산은 아래에서 보다 상세히 설명될 것이다.
제어 유닛의 작동의 위의 개요 모드는 유리하게는 다양한 광학적 변수들에 적용가능하다. 예를 들어, 광학적 변수는 접촉 패턴 페인트의 색상, 색 강도 또는 색조가 될 수 있다. 또한 2 이상의 변수들의 조합이 광학적 변수로 작용할 수 있다. 만약 하나보다 많은 변수가 광학적 변수를 위한 기초를 제공한다면, 상기 광학적 변수를 형성하는 개별 변수들은 또한 가중치로 될 수 있다. 적합한 변수들의 선택은 기어 테스트의 특정한 요구와 환경에 달려 있다. 변수들의 조합 및 가중치는 특정한 요구에 맞춰질 수 있다. 이미 언급한 바와 같이, 광학적 센서(8)는 컬러 센서 또는 그레이스케일 센서가 될 수 있다. 예를 들어 접촉 패턴 페인트의 밝기가 접촉 패턴 페인트의 벗겨짐의 특징이 되도록 하기 위한 적합한 광학적 변수로 드러날 때, 흑백 카메라로 충분하다. 컬러 카메라와 비교할 때, 흑백 카메라는 일반적으로 더 높은 공간 해상도를 제공한다. 이것은 일부 적용들에 유리할 수 있다.
본 발명의 양태들에 따른 테스트 유닛(10)은 테스트 런 동안 치면(4)으로부터 벗겨지는 접촉 패턴 페인트의 양을 결정할 수 있다. 이것은 접촉 패턴 페인트의 초기 분포가 충분히 균질하지 않기 때문에 자명한 특징이 아니다. 단지 참조 측정, 즉 광학적 변수의 제1 분포를 수행함으로써, 분석은 정량 분석이 될 수 있다. 이것은 절대적인 값에 기초하는 것이 아니라 광학적 변수의 교정된 값들에 기초한다. 이러한 타입의 측정으로, 테스팅에 기인하는 접촉 패턴 페인트 상의 영향이 필터링될 수 있다.
교정된 측정은 제어 유닛(10)이 정량 분석을 수행하는 것을 가능하게 한다. 치면(4) 상의 특정 영역 상의 하중이 상기 영역에 있는 접촉 패턴 페인트의 하나 이상의 광학적 변수들의 변화에 실질적으로 비례한다는 가정에 기초하여, 치면(4)을 가로지르는 하중 분포가 결정될 수 있다. 치면(4)의 특정 영역이 높은 하중을 받을 때, 접촉 패턴 페인트는 심하게 벗겨질 것이 예상된다. 이것은 이 특정 영역에서 광학적 변수를 현저히 변화시킬 것이다. 즉, 예를 들어, 밝기에서 높은 변화를 나타내는 영역은 높은 하중에 노출되는 것으로 간주된다.
광학적 변수의 제1 및 제2 분포 간의 차이에 대한 정보를 기초로, 면 하중 팩터가 연산될 수 있다. 일반적으로, 면 하중 팩터는 다음과 같이 정의된다:
Figure pct00001
,
여기서,
Figure pct00002
는 치면을 가로지르는 평균 선 하중이고
Figure pct00003
는 국부적인 최대 선 하중이다.
면 하중 팩터는 단위가 없다. 이것은 평균 선 하중과 국부적인 최대 선 하중 간의 관계로부터 연산된다. 하중은 예를 들어 색상 또는 밝기 값과 같은 광학적 변수의 변화에 거의 비례한다는 위에 언급된 가정과 함께 시작하는 것은 스케일 팩터로 곱해지는 치면(4) 상의 국부적인 하중을 동일하게 할 것이다. 치면(4)을 가로지르는 미리 정해진 라인을 따라 광학적 변수를 분석하는 것에 의해, 이 특정한 라인을 따라 평균 선 하중에 비례하는 값이 연산될 수 있다. 유사하게, (동일한 스케일 팩터로 곱해진) 국부적인 최대 선 하중의 값이 광학적 변수의 편차로부터 결정될 수 있다. 면 하중 팩터가 위의 식을 이용하여 결정될 때, 스케일 팩터는 상쇄된다.
도 2에, 본 발명의 실시예에 따른, 기어(6) 내에 있는 치면 상의 접촉 패턴의 정량 분석을 위한 방법을 나타내는 순서도가 있다.
상기 방법의 시작(단계(S0)은 기어(6)의 이뿌리면들 또는 치면들(4) 상에 접촉 패턴 페인트의 도포이다(단계 S1). 이어서 치면(4)의 제1 이미지가 캡처된다(단계 S2). 이미지 데이터는 광전자 센서(8)로부터 데이터 링크(12)를 통하여 제어 유닛(10)으로 통신된다. 접촉 패턴 페인트의 광학적 변수, 예를 들어 밝기 또는 색상의 제1 2차원 분포가 결정된다(단계 S3). 광학적 변수의 이 제1 분포가 저장된다(단계 S4). 이어서, 테스트 런이 수행된다. 기어(6)의 치면들(4)은 테스트 하중에 노출된다(단계 S5). 테스트 런 이후, 치면(4)의 제2 이미지가 광전자 센서(8)을 이용하여 캡처된다(단계 S6). 이 이미지 데이터는 다시 데이터 링크(12)를 통하여 제어 유닛(10)으로 통신된다. 광학적 변수의 제2 2차원 분포가 결정된다(단계 S7). 이것은 제어 유닛(10)에 저장된다(단계 S8). 이어서, 테스팅 전후의 접촉 패턴 페인트의 특징이 되는 광학적 변수의 제1 및 제2 분포가 비교된다(단계 S9). 광학적 변수의 제1 및 제2 2차원 분포 간의 편차는 접촉 패턴의 정량 분석을 위한 기초를 제공한다(단계 S10). 예를 들어, 치면(4)을 가로지르는 하중 분포 또는 면 하중 팩터가 연산될 수 있다(단계 S10). 추가의 측정이 요구되지 않는다면, 상기 방법은 단계 11에서 중단된다.
비록 본 발명이 구체적인 실시예들을 참조로 여기에서 설명되었지만, 이러한 실시예들에 제한되지 않으며, 청구된 바와 같은 본 발명의 범주 내에 있는 당업자들에게 의심없이 추가의 대안들이 발생할 것이다.

Claims (15)

  1. 기어의 치면 상의 접촉 패턴의 정량 분석을 위한 테스트 유닛, 특히 풍력 발전기의 기어를 위한 테스트 유닛으로서, 상기 테스트 유닛은
    a) 기어의 치면의 접촉 패턴 페인트의 이미지를 캡처하기 위한 광전자 센서,
    b) 상기 치면이 테스트 하중에 노출되기 이전에 캡처되는 제1 이미지로부터 상기 치면을 가로지르는 접촉 패턴 페인트의 광학적 변수의 제1 분포를 결정하고 저장하고, 상기 치면이 테스트 하중에 노출된 후에 캡처되는 제2 이미지로부터 치면을 가로지르는 접촉 패턴 페인트의 광학적 변수의 제2 분포를 결정하고 저장하도록 구성되는, 제어 유닛을 포함하고,
    c) 상기 제어 유닛은 상기 치면을 가로지르는 접촉 패턴 페인트의 광학적 변수의 제1 및 제2 분포 간의 편차를 결정하는 것에 의해 상기 치면 상의 접촉 패턴의 정량 분석을 수행하도록 추가로 구성되는 것을 특징으로 하는, 테스트 유닛.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 광전자 센서는 상기 치면의 이미지를 캡처하도록 구성되는 카메라, 특히 디지털 카메라인, 테스트 유닛.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 광전자 센서는 상기 치면의 컬러 이미지를 캡처하도록 구성되는 컬러 센서, 특히 컬러 카메라이고, 상기 광학적 변수는 상기 접촉 패턴 페인트의 색상, 색 강도, 색조 또는 밝기이거나 상기 광학적 변수는 상기 접촉 패턴 페인트의 색상, 색 강도, 색조 또는 밝기 중 2 이상의 조합인, 테스트 유닛.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 광전자 센서는 상기 치면의 그레이스케일 이미지를 캡처하도록 구성되는 그레이스케일 센서, 특히 흑백 카메라이고, 상기 광학적 변수는 상기 접촉 패턴 페인트의 밝기인, 테스트 유닛.
  5. 제1항 내지 제4항 중 한 항에 있어서,
    상기 제어 유닛은 상기 광학적 변수의 제1 및 제2 분포 간의 편차로부터 상기 치면을 가로지르는 면 하중 분포를 결정하도록 추가로 구성되는, 테스트 유닛.
  6. 제1항 내지 제5항 중 한 항에 있어서,
    상기 제어 유닛은 상기 광학적 변수의 제1 및 제2 분포 간의 편차로부터 상기 치면의 면 하중 팩터를 결정하도록 추가로 구성되는, 테스트 유닛.
  7. 제1항 내지 제6항 중 한 항에 있어서,
    상기 테스트 유닛은 휴대용 장치인, 테스트 유닛.
  8. 기어의 치면, 특히 풍력 발전기의 기어의 치면 상의 접촉 패턴의 정량 분석을 위한 방법으로서, 상기 방법은
    a) 기어의 치면 상에 접촉 패턴 페인트를 도포하는 단계,
    b) 치면의 제1 이미지를 캡처하는 단계,
    c) 상기 제1 이미지로부터, 치면을 가로지르는 상기 접촉 패턴 페인트의 광학적 변수의 제1 분포를 결정하고 저장하는 단계,
    d) 상기 치면이 테스트 하중에 노출되어, 기어의 테스트를 수행하는 단계,
    e) 상기 치면의 제2 이미지를 후속 캡처하는 단계,
    f) 상기 제2 이미지로부터, 상기 치면을 가로지르는 접촉 패턴 페인트의 광학적 변수의 제2 분포를 결정하는 단계를 포함하고,
    상기 방법은
    g) 상기 치면을 가로지르는 접촉 패턴 페인트의 광학적 변수의 제1 및 제2 분포 간의 편차를 결정하는 것에 의해 치면 상의 접촉 패턴의 정량 분석을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 이미지를 캡처하는 단계는 상기 치면의 디지털 이미지의 캡처를 포함하는, 방법.
  10. 제8항 또는 제9항에 있어서,
    상기 캡처 이미지는 컬러 이미지이고, 상기 광학적 변수는 접촉 패턴 페인트의 색상, 색 강도, 색조 또는 밝기이거나 상기 광학적 변수는 접촉 패턴 페인트의 색상, 색 강도, 색조 또는 밝기 중 2 이상의 조합인, 방법.
  11. 제8항 또는 제9항에 있어서,
    상기 캡처 이미지는 그레이스케일 이미지이고 상기 광학적 변수는 접촉 패턴 페인트의 밝기인, 방법.
  12. 제8항 내지 제11항 중 한 항에 있어서,
    상기 정량 분석을 수행하는 단계는 광학적 변수의 제1 및 제2 분포 간의 편차로부터 치면을 가로지르는 면 하중을 결정하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  13. 제8항 내지 제12항 중 한 항에 있어서,
    상기 정량 분석을 수행하는 단계는 광학적 변수의 제1 및 제2 2차원 분포 간의 편차로부터 면 하중 팩터를 결정하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  14. 제8항 내지 제13항 중 한 항에 따른 방법을 수행하도록 구성되는 휴대용 또는 모바일 장치.
  15. 풍력 발전기의 기어의 치면 상의 접촉 패턴의 정량 분석을 위한 제1항 내지 제7항 중 한 항에 따른 테스트 유닛의 사용.
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