DE69619806T2

DE69619806T2 - Digitale bilderfassung der kontaktmuster von verzahnungen

Info

Publication number: DE69619806T2
Application number: DE69619806T
Authority: DE
Inventors: Hermann J Stadtfeld; Swanger, Jr
Original assignee: Gleason Works
Current assignee: Gleason Works
Priority date: 1995-05-03
Filing date: 1996-04-24
Publication date: 2002-11-14
Anticipated expiration: 2016-04-25
Also published as: CA2216959A1; JPH10510628A; US5610994A; CA2216959C; DE69619806D1; WO1996035108A1; EP0824679A1; ATE214478T1; CN1096607C; AU690028B2; KR100262900B1; BR9608254A; CN1179210A; KR19990007790A; JP3076374B2; AU5572796A; EP0824679B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft das Testen von Zahnrädern, um Kontaktmuster zu bestimmen, und insbesondere ein Verfahren zur Darstellung von Zahnkontaktmustern durch digitale Bildgebung.
Das gemeinsame Laufenlassen eines in Eingriff stehenden Paars Kegelräder oder Hypoidkegelräder zu Testzwecken, um ihre Laufeigenschaften und/oder den Zahnlagerkontakt zu bestimmen, ist auf dem Gebiet der Zahnradforschung allgemein bekannt. Maschinen zur Durchführung dieser Tests sind ebenfalls bekannt und allgemein in US-Patent 3.795.143 (Deprez et al.) beschrieben.
Bei der Untersuchung von Kegel- oder Hypoidkegelrädern zwecks Bestimmung des Kontaktmusters zwischen den Zähnen des Zahnradpaars ist es üblich, die Zahnflächen eines Elements des Paars, üblicherweise das Großradelement, mit einer Markierungsverbindung zu überziehen und dann das Paar gemeinsam unter einer leichten Last laufen zu lassen. Die Markierungsmasse wird von den Bereichen der Großradzahnfläche, die mit den Zahnflächen des zusammenpassenden Ritzelelements in Kontakt kommen, entfernt, was zu einem Kontaktmuster oder "Fußabdruck" führt, der auf den Zahnflächen des Großrads zu sehen ist.
Bei der Bewertung der Kontaktmuster auf Zahnflächen entspricht es der Praxis, das Muster auf jedem Zahn visuell zu kontrollieren, um zu eruieren, ob ein Werkstück angenommen oder zurückgewiesen werden soff. Wenn ermittelt wird, dass Kontaktmuster außerhalb der erwünschten Position liegen, erfolgen Einstellungen der relativen Positionen des Zahnradpaars, die zu den erwünschten Kontaktmustern führen.
Abgesehen davon, dass die Sichtkontrolle zeitaufwändig ist, ist die Vorgangsweise insofern nicht immer präzise, als die relative Position der Augen des Betrachters von Zahnrad zu Zahnrad wahrscheinlich unterschiedlich ist. Somit werden Zahnkontaktmuster von einem etwas unterschiedlichen Ursprungspunkt aus bewertet. Es liegt in der Natur des menschlichen Auges, ein Kontaktmuster so zu bewerten, als wäre die Zahnfläche flach, obwohl die Zahnflächen von Kegelrädern und Hypoidkegelrädern in Wirklichkeit sowohl im Profil als auch in Längsrichtung üblicherweise gekrümmt sind, was zur weiteren visuellen Verzerrung des betrachteten Kontaktmusters beiträgt.
Es wurden Versuche unternommen, die visuelle Kontrolle von Kontaktmustern durch den Menschen durch eine elektronische Erfassung eines Zahnkontaktmusters zu ersetzen. Eine solche Vorgangsweise ist in US-Patent 5.373.735 (Gutman) beschrieben, worin ein Stroboskoplicht und eine Videokamera mit ladungsgekoppelter Schaltung (CCD) zeitlich auf die Drehung eines Zahnradelements abgestimmt sind, um individuelle Kontaktmuster aufeinander folgender Zähne zu erfassen, während sich das Zahnradelement dreht. Die Bilder werden in einem Computer zwecks Analyse digitalisiert und gespeichert und können einzeln angezeigt oder zu einer Gruppe überlagert werden, um die Veränderungen im Kontaktmuster von Zahn zu Zahn zu veranschaulichen.
Eine weitere Technik zur Bewertung von Zahnradzahn-Kontaktmustern ist in JP-A-04- 36632 (Mazda Motor Corporation) beschrieben. Diese Offenbarung lehrt das Beschichten der Zahnflächen mit einer Art Farbsubstanz und das Betrachten der bemalten Zahnflächen mit einer CCD-Kamera sowie das Speichern der Bilder in einem Computer. Das Zahnradpaar wird gemeinsam laufen gelassen, und die Zahnflächen werden wieder mit der Videokamera betrachtet, um einen weiteren Bildersatz zu erhalten. Das gefärbte Bild jedes Zahns nach dem gemeinsamen Laufenlassen des Zahnradpaars wird dann vom jeweils vor dem Laufenlassen erhaltenen gefärbten Bild subtrahiert. Was bleibt ist die Veranschaulichung des Kontaktmusters.
Ein beiden oben beschriebenen Verfahren innewohnendes großes Problem ist das Folgende: Obwohl ein Kontaktmuster für jede Zahnfläche erzeugt wird, steht kein Bezugspunkt zur Verfügung, wenn das Bild betrachtet wird. Anders gesagt wird dem Kontaktbild kein bestimmtes Koordinatensystem (zwei- oder dreidimensional) zugewiesen, wodurch es unmöglich ist, die exakte Position des Kontaktmusters auf der Zahnfläche zu kennen. Das Betrachten des Kontaktmusters reicht nicht aus, wenn es keinen Verweis auf seine Position in Bezug auf die Zahnfläche gibt - obwohl die Form des Kontakts definiert sein kann, ist die Position relativ zu den Grenzen der Zahnfläche unbekannt, weshalb keine vollständige und gründliche Bewertung des Zahnkontaktmusters erfolgen kann.
Ein weiterer Nachteil der obigen Verfahren, z. B. der Sichtkontrolle durch den Menschen, liegt darin, dass das erhaltene Kontaktmuster nicht in einer Form vorliegt, die seinen direkten Vergleich mit idealen Kontaktmustern ermöglicht, die durch Zahnkontaktanalyse- (TCA-) Verfahren erhalten werden. Die Positionierung des Kontaktmusters auf einer für den geeigneten Zahn repräsentativen Oberfläche wird in den obigen Veröffentlichungen nicht erläutert.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Verfahrens zur Bestimmung von Kontaktmustern von Zahnradzahnflächen durch digitale Videobildgebung und das Vorsehen eines präzisen Bezugsrahmens, in dem die erzielten Ergebnisse analysiert werden können.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die gleichzeitige Betrachtung und Analyse von Bilddaten aus einer Vielzahl an Zahnflächen, die im Gegensatz zu Verfahren des Stands der Technik stehen, in denen einzelne Zähne betrachtet werden, um ein konsolidiertes Kontaktmuster zu erhalten, das für die Vielzahl aufeinander folgender Zahnflächen- Kontaktmuster repräsentativ ist.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen eines Kontaktmusters, das für Kontaktmuster auf aufeinander folgenden Zahnradzähnen repräsentativ ist. Das Verfahren umfasst das Bereitstellen eines ersten digitalen Bildes, umfassend eines aus (1) den antriebsseitigen Zahnflankenflächen mit Kontaktmustern einer Vielzahl aufeinander folgender Zahnradzähne oder (2) den frei laufseitigen Zahnflankenflächen mit Kontaktmustern einer Vielzahl aufeinander folgender Zahnräder, sowie das Bereitstellen eines zweiten digitalen Bildes, umfassend eines aus (1) jeweiligen antriebsseitigen theoretisch korrekten Zahnflächen der Vielzahl aufeinander folgender Zahnradzähne oder (2) jeweiligen frei laufseitigen theoretisch korrekten Zahnflächen der gleichen aufeinander folgender Zahnradzähne.
Jede theoretisch korrekte Zahnfläche wird durch ein Matrixgitter, das eine Vielzahl an Gitterelementen umfasst, dargestellt. Die theoretisch korrekten Zahnflächen werden auf jeweiligen Zahnflankenflächen gelegt, die Kontaktmusterbilder umfassen, um die Zahnflankenflächen (und somit auch die Kontaktmusterbilder) kongruent mit den jeweiligen theoretisch korrekten Zahnflächen in Übereinstimmung zu bringen. Die Gitterelemente jeder theoretisch korrekten Zahnfläche, die zumindest einen Teil eines Kontaktmusterbildes enthalten, werden dann identifiziert.
Ein Konsolidierungs-Matrixgitter, das eine Anzahl an Gitterelementen umfasst, die der Anzahl an Gitterelementen in der Gittermatrix der theoretisch korrekten Zahnfläche entspricht, wird bereitgestellt, und es werden Gitterelemente im Konsolidierungs-Matrixgitter, die mit jeweiligen identifizierten Gitterelementen in jedem der theoretisch korrekten Matrixgittern korrespondieren, identifiziert. Die identifizierten Gitterelemente in der Konsolidierungsmatrix stellen ein konsolidiertes Kontaktbild für die aufeinander folgenden Zahnradzähne dar.
Das konsolidierte Kontaktbild in der Konsolidierungsmatrix kann dann in eine axiale Ebenenprojektion umgewandelt werden, die das konsolidierte Kontaktbild veranschaulicht, oder in dreidimensionaler Perspektive dargestellt sein.

Kurze Beschreibung der Abbildungen

Fig. 1 zeigt den Bilddatenfluss für antriebsseitige und freilaufseitige Zahnflächen- Kontaktmuster für das Zahnradelement eines Hypoidkegelradpaars.
Fig. 2 zeigt ein Videobild einer Vielzahl aufeinander folgender Zahnflächen mit Kontaktmustern von der Freilaufseite des Ringzahnradelements von Fig. 1.
Fig. 3 ist eine theoretisch korrekte Darstellung der Vielzahl an Zahnflächen von Fig. 2, wobei jede Zahnfläche in einem Gittermustr dargestellt ist.
Fig. 4 veranschaulicht die Positionierung des Videobild-Kontaktmusters von Fig. 2, das an die korrespondierenden theoretisch korrekten Zahnflächen von Fig. 3 angrenzt.
Fig. 5 veranschaulicht die theoretisch korrekten Zahnflächen von Fig. 3, die kongruent mit den Videobild-Zahnflächen von Fig. 2 gepaart sind.
Fig. 6 ist eine digitale Darstellung von Fig. 5. aus der die Kontaktmuster von Fig. 2 auf den Zahnflächengittern von Fig. 3 ersichtlich sind.
Fig. 7a, 7b, 7c und 7d sind eine binäre Darstellung des Zahnkontakts für jede Zahnfläche von Fig. 6.
Fig. 8 ist eine nummerische Konsolidierung der Kontaktmuster der Fig. 7a-7d.
Fig. 9 zeigt ein digitales Bild von Fig. 8.
Fig. 10 zeigt eine axiale Ebenenprojektion des Kontaktmusters von Fig. 9.
Fig. 11 veranschaulicht das Kontaktmuster von Fig. 10, das modifiziert ist, um scharfe Ecken zu entfernen.
Fig. 12 ist ein ideales frei laufseitiges Zahnkontaktmuster, das durch Zahnkontakt- Analyseverfahren für eine Zahnfläche auf dem Zahnradelement von Fig. 1 erhalten wurde.

Ausführliche Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen

Es folgt eine Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Abbildungen, worin ähnliche Merkmale mit gleichen Bezugszahlen versehen sind.
Fig. 1 veranschaulicht den Bilddatenfluss der Erfindung, worin ein Paar Hypoidkegelräder, umfassend ein Großradelement 2 und ein Ritzelelement 4, relativ zueinander in Eingriffsposition angeordnet sind (so wie man es in einer Prüfvorrichtung sehen würde). Für die Zwecke der Erfindung kann die Prüfvorrichtung jede Maschine sein, die in der Lage ist, ein Zahnradpaar in Eingriffsbeziehung zueinander laufen zu lassen und sichtbare Kontaktmuster auf den Zahnflächen zumindest eines Elements des Paars zu erzeugen. Maschinen dieser Art sind allgemein bekannt und stehen problemlos zur Verfügung. Weitere Verweise auf bestimmte Prüfmaschinen oder deren Komponenten entfallen, da sie für ein vollständiges Verständnis der Erfindung wohl nicht erforderlich sind.
Man beachte, dass die Erfindung zwar unter Bezugnahme auf freilaufseitige Zahnflächen und Kontaktmuster erläutert wird, die folgende Beschreibung aber ebenso auf antriebsseitige Zahnflächen und Kontaktmuster anwendbar wäre.
Vorzugsweise werden Zahnflächen, die Kontaktbilder von der Antriebsseite und der Freilaufseite des Ringzahnrads 2 umfassen, durch jeweilige individuelle Videokameras 6, 8 erfasst, die man üblicherweise als Kameras mit ladungsgekoppelter Schaltung (CCD) bezeichnet. Im Allgemeinen besteht ein Bild aus 320 · 240 Pixeln für jede Kamera. Bilder aus den Kameras werden dem Computer wie z. B. einem Personal Computer (PC) zugeleitet, der einen auf dem Gebiet der Erfindung bekannten Bildprozessor 10 zur Digitalisierung von Bildern aus den Kameras 6 und 8 sowie ein Bilddaten-Berechnungsmittel 12 umfasst, das die Position und Form des Kontakts definiert und das tatsächliche Kontaktmuster auf einem Monitor anzeigt.
Fig. 2 zeigt ein digitalisiertes Videobild einer Mehrzahl aufeinander folgender Zahnflächen-Kontaktmuster 14 von der Freilaufseite des Ringzahnradelements 2. In einer gegenüber dem Stand der Technik modifizierten Weise erfasst die Erfindung jeweils mehr als ein Zahnflächen-Kontaktmuster, vorzugsweise jeweils drei oder vier aufeinander folgende Zahnflächen-Kontaktmuster. Fig. 2 zeigt vier aufeinander folgende Zahnflächen-Kontaktmuster 16, 18, 20 und 22. Aufgrund dieser Tatsache bietet das Verfahren der Erfindung die gleichzeitige Sicht auf aufeinander folgende Kontaktmuster von einem einzelnen fix positionierten Bezugspunkt, der deutlich mehr Information liefert als die einzeln betrachteten Zahnflächen des Stands der Technik. Ferner übersteigt die Sicht auf aufeinander folgende Zahnkontaktflächen von einem einzigen Punkt aus die Fähigkeiten menschlicher Sichtkontrolle, da durch das menschliche Auge mehrere Zahnflächen nicht leicht gleichzeitig beobachtet werden können, ohne den Kopf oder die Augen zu bewegen, was zu unterschiedlichen Bezugspunkten führt.
Eine der Unzulänglichkeiten der Testverfahren des Stands der Technik ist das Unvermögen, Kontaktbilddaten innerhalb der definierten und korrekt dimensionierten Zahnflächengrenzen darzustellen und zu analysieren. Die Erfindung spricht dieses Problem an, indem sie einen Bezugsrahmen vorsieht, in dem der tatsächliche Zahnkontakt präzise dargestellt werden kann. Fig. 3 zeigt eine theoretisch korrekte Darstellung eines Zahnradsegments 24, das sich im Koordinatensystem 26 befindet, wobei das Zahnradsegment eine Vielzahl aufeinander folgender Zahnflächen 28, 30, 32 und 34 besitzt. Die Oberfläche jedes Zahns ist in ein Gittermuster eingeteilt, das weiter unten näher erläutert wird. Die Anzahl theoretisch korrekter Zahnflächen des Segments 24 entspricht der gleichen Anzahl an Zähnen, die von der Kamera 8 betrachtet werden (siehe Fig. 2). Die Zahnflächen des Zahnradsegments 24 stellen die theoretisch korrekte Form für die Oberflächen der Zähne des Zahnradelements dar, das von den Kameras 6 oder 8 betrachtet wird.
Das Zahnradsegment 24 wird anhand zusammenfassender Information betreffend die Zahnradkonstruktion erhalten, welche Information in bekannter Weise genutzt wird, um Maschinen-Grundeinstellungen für die Zahnrad-Fertigungsverfahren zu ermitteln. Es folgt ein Beispiel für solche zusammenfassenden Konstruktionsinformationen:
Anzahl an Großradzähnen 35
Anzahl an Ritzelzähnen 13
Spiralwinkel 30º
Druckwinkel 20º
Spiralrichtung des Ritzels (links oder rechts) Linksrichtung (LH)
Stirnflächenbreite 32,0 mm
Mittelringzahnrad-Durchmesser 138,6 mm
Radius zum Flankenmittelpunkt 95,34 mm
Fußhöhenfaktor 0,150
Zahnradsatz-wellenwinkel 90º
Hypoidoffset 0,0 mm
Schneidmesserradius 75,0 mm
Schneidverfahren Erzeugen
Anhand dieser Konstruktions-Grundinformation werden mittels T2000 oder CAGE Software (im Handel bei The Gleason Works erhältlich) die folgenden Daten erfasst:
Die Maschinen-Grundeinstellungen beschreiben die relative Bewegung zwischen einem Werkzeug und einem Werkstück, um die erwünschten Zahnflächen zu bilden. Der bestimmte relative Weg des Werkzeugs und Werkstücks beschreibt somit eine theoretische Zahnfläche, die den Output der oben angeführten Software darstellt (siehe Fig. 3).
The theoretisch korrekten Zahnflächen von Fig. 3, die sich an definierten Punkten im Koordinatensystem 26 befinden, weisen auf den Vorteil hin, im Vorhinein zu wissen, wie die Zahnform des abgebildeten Objekts (Fig. 2 beispielsweise) aussehen muss, was neue Perspektiven der Zahnkontakterkennung eröffnet.
Während des Einrichtens einer Prüfmaschine wird ein geeignetes erzeugtes Zahnsegment 24 auf einem Monitor angezeigt. Die Kamera (6 oder 8) wird eingeschaltet und eingestellt, eine Vielzahl (z. B. vier) aufeinander folgende frei laufseitige oder antriebsseitige Zahnflächen 14 eines Elements des Zahnradpaars, wie z. B. des Ringzahnrads 2, anzuzeigen. Die Maschinenbedienperson betätigt die Kamera solcherart, dass das digitalisierte Videobild 14 mit dem theoretischen Segmentbild 24 (siehe Fig. 4) annähernd in Übereinstimmung gebracht werden kann. Dieser Schritt versetzt die Bedienperson in die Lage, das Videobild anfangs zu positionieren und die Vergrößerung der Kamera einzustellen, wenn eine deutliche Differenz zwischen dem theoretischen Segment 24 und dem Videobild 14 erkannt wird.
Der nächste Schritt im Verfahren der Erfindung ist die kongruente Angleichung zwischen dem theoretischen Segment 24 und dem Videobild 14. Dieser Vorgang erfolgt durch Drehen (Pfeil 36) des theoretischen Zahnsegments relativ zum Videobild um und/oder entlang der Achsen X, Y und Z sowie Einstellen der Vergrößerung des Videobilds, um die theoretischen Zahnflächen über die Kontaktbilder zu legen und somit die in Fig. 5 gezeigte kongruente Angleichungsposition zu erhalten. Das iterative Angleichungsverfahren wird vom Computer durchgeführt und ist wie folgt definiert:
1. Lineare Bewegungen entlang der X-, Y- und Z-Achsen dienen dazu, eine symmetrische übereinander gelegte Konfiguration zwischen realen (Video) und theoretischen Segmenten zu erzielen;
2. Drehungen um X- und Y-Achsen werden ausgeführt, um eine symmetrische Vorder- Hinter-Beziehung zwischen realen und theoretischen Segmenten zu schaffen;
3. Eine Drehung um die Z-Achse folgt danach, um Schlitze und Zähne zwischen den realen und theoretischen Segmenten übereinzustimmen;
4. Die Vergrößerung des realen Bilds wird verändert, um eine bessere Anpassung zwischen den realen und theoretischen Segmenten zu erreichen;
5. Schritte 1-4 werden wiederholt, wenn nach wie vor eine Fehlausrichtung zwischen realen und theoretischen Segmenten besteht.
Durch Angleichen des theoretischen Segments mit dem realen, auf Video abgebildeten Segment wird ein Koordinatensystem für das reale Segment geschaffen, da das Videobild nun das gleiche Koordinatensystem wie jenes des theoretischen Segments annimmt. Da die Zahnflächen des theoretischen Segments präzise bekannt sind, sind die Position und Dimensionen der jeweiligen Zahnflächen-Kontaktmuster nunmehr ebenso präzise bekannt. Im Vergleich dazu ist gemäß dem Stand der Technik das Koordinatensystem eines auf Video abgebildeten Kontaktmusters durch die manuell eingerichtete Position der Kamerastellung definiert.
Die Bildpixel innerhalb des Zahnkontaktmusters werden einem Oberflächengitter von z. B. 10 · 24 Elementen auf einem jeweiligen theoretischen Zahn zugeordnet. Fig. 3 zeigt ein solches Gitter auf den Oberflächen der theoretischen Zähne. Jedes Gitterelement, das über einem oder mehreren Kontaktpixeln liegt, ist identifiziert und schwarz markiert. Somit kann die Überlagerungskonfiguration von Fig. 5 durch die Gitteranzeige von Fig. 6 dargestellt werden, worin jedes der geschwärzten Gitterelemente mit der Position zumindest eines Kontaktpixels in Fig. 5 korrespondiert. Obwohl zumindest ein Pixel vorzuziehen ist, um jeden auch noch so weichen Kontakt aufzuzeigen, kann ein Algorithmus verwendet werden, der das Pixelminimum einstellt, das für ein beliebiges Gitterelement in jeder erwünschten Intensität erforderlich ist, um das Gitter als Kontakt aufweisend zu markieren. Pixelbereiche können ebenfalls dargestellt sein, wobei jeder Bereich durch eine unterschiedliche Grauschattierung (oder eine unterschiedliche Farbe) gekennzeichnet ist, um Kontaktintensitäten anzuzeigen, z. B. hartes Lager, normales Lager, weiches Lager.
Der in den Zahnflächen-Gittermustern von Fig. 6 beobachtete Kontakt kann auch in einem Array bzw. einer Matrix dargestellt werden (siehe Fig. 7(a)-7(d)). Die Matrizen dieser Abbildungen enthalten ein Feld von Elementen, das jener der theoretischen Zahnflächen der Fig. 3-6 entspricht (z. B. 10 · 24); diese Matrizen C28, C30, C32 und C34 stellen die gleiche Information dar, wie sie in Fig. 6 für die jeweiligen Zahnflächen 28, 30, 32 und 34 aufgezeigt ist, außer dass die geschwärzten Gitterelemente einem Wert von 1 und alle leeren Gitterelemente einem Wert von 0 zugewiesen wurden (als Leerstellen in Fig. 7(a)-7(d) dargestellt). Somit sind Fig. 7(a)-7(d) binäre Repräsentationen des Kontakts von Fig. 2. Man erkennt, dass auf Wunsch die Überlagerung von Fig. 5 leicht direkt in die Matrizen der Fig. 7(a)-7(d) umgewandelt werden kann, indem jedes zumindest ein Kontaktpixel enthaltende Gitterelement mit einem Wert von 1 repräsentiert wird.
Fig. 8 veranschaulicht eine Konsolidierungsmatrix CTotal, die der Summe jedes korrespondierenden Gitterelements der Fig. 7(a)-7(d) entspricht und die Kontaktinformation aller untersuchten und über einem Zahn liegenden Zahnflächen darstellt. Diese Information dient dann dazu, die Konsolidierungsmatrix von Fig. 9 aufzubauen, worin ein Matrixelement in Fig. 9 schwarz ausgefüllt wird, wenn ein korrespondierendes Matrixelement in Fig. 8 einen größeren Wert als 1 aufweist. Natürlich können unterschiedliche Minimalwerte eingestellt oder Matrixelemente mit unterschiedlichen Gesamtwerten durch unterschiedliche Grauschattierungen oder Farben dargestellt sein. Man sollte aber beachten, dass eine höhere Anzahl in einem beliebigen Gitterelement nicht notwendigerweise intensiveren Kontakt bedeutet, da unterschiedliche Zahnflächenflanken in unterschiedlichen Winkeln zur Kamera positioniert sind und daher unterschiedliche Lichtwinkel besitzen.
Das konsolidierte Kontaktmuster von Fig. 9 kann nun in ein Kontaktmuster 40 in einer Zahnprojektion 42 (Fig. 10) umgewandelt werden, die eine Repräsentation des konsolidierten Zahnkontaktmusters in der axialen Ebene 44 von Fig. 3 ist. Jedes Matrixelement von Fig. 9 wird gemäß der nachstehenden Beziehung transformiert:
R = (X² + Y²)1/2 und L = Z
worin:
R = radiale Position des Gitterelements in der axialen Ebene;
X = X-Achsen-Koordinate des Zahnflächen-Gitterelements;
Y = Y-Achsen-Koordinate des Zahnflächen-Gitterelements;
L = axiale Position des Gitterelements in der axialen Ebene;
Z = Z-Achsen-Koordinate des Zahnflächen-Gitterelements.
Die Form der Kontaktmusterrepräsentation von Fig. 10, die wie in Fig. 11 abgerundet sein kann, stimmt mit der Form überein, die man durch die allgemein bekannten Tooth Contact Analysis- (TCA-) Verfahren (Fig. 12) erhält, und bietet einen direkten Vergleich zwischen tatsächlichem Kontakt (Fig. 2) und theoretischem Kontakt (erhalten anhand von TCA-Verfahren).
Statt des Vergleichs der durch die Erfindung erhaltenen tatsächlichen Kontaktmuster mit theoretischen TCA-Kontaktmustern kann das erfindungsgemäße Verfahren dazu dienen, Master-Kontaktmuster aus Master-Zahnradsätzen zu bilden, die dann die Vergleichsdaten für andere Zahnradsätze darstellen.

Claims

1. Verfahren zum Bestimmen eines Kontaktmusters, das für Kontaktmuster auf aufeinanderfolgenden Zahnradzähnen repräsentativ ist, wobei das Verfahren umfasst:

das Bereitstellen eines ersten digitalen Bildes, umfassend eines aus (1) den antriebsseitigen Zahnflächen mit Kontaktmustern einer Vielzahl aufeinanderfolgender Zahnradzähne, oder (2) den frei laufseitigen Zahnflächen mit Kontaktmustern einer Vielzahl aufeinanderfolgender Zahnräder,

das Bereitstellen eines zweiten digitalen Bildes, umfassend eines aus (1) jeweiligen antriebsseitigen theoretisch korrekten Zahnflächen der Vielzahl aufeinanderfolgender Zahnradzähne oder (2) jeweiligen frei laufseitigen theoretisch korrekten Zahnflächen der Vielzahl aufeinanderfolgender Zahnradzähne,

das Darstellen einer jeden theoretisch korrekten Zahnfläche durch ein Matrixgitter, das eine Vielzahl von Gitterelementen umfasst;

das Darüberlegen der antriebsseitigen oder freilaufseitigen theoretisch korrekten Zahnflächen über die jeweiligen Zahnflächen des ersten Digitalbildes, so dass die Zahnflächen des ersten Bildes kongruent mit dem jeweiligen theoretisch korrekten Zahnflächen zusammenpassen,

das Identifizieren von Gitterelementen einer jeden theoretisch korrekten Zahnfläche, die zumindest einen Abschnitt des Kontaktmuster-Bildes enthalten,

das Bereitstellen eines Konsolidierungsmatrixgitters, das die Vielzahl von Gitterelementen umfasst,

das Identifizieren von Gitterelementen in der Konsolidierungsmatrix, die jeweiligen identifizierten Gitterelementen in jedem der theoretisch korrekten Matrixgitter entsprechen, wobei die identifizierten Gitterelemente in der Konsolidierungsmatrix ein konsolidiertes Kontaktbild für die Vielzahl aufeinanderfolgender Zahnradzähne darstellen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, worin das erste Digitalbild aus einem Videobild transformiert ist.

3. Verfahren nach Anspruch 2, worin das Identifizieren von Gitterelementen einer jeden theoretisch korrekten Zahnfläche das Zuordnen eines Werts zu jedem der identifizierten Raster umfasst.

4. Verfahren nach Anspruch 3, worin für jedes Gitterelement in der Konsolidierungsmatrix das Identifizieren von Gitterelementen in der Konsolidierungsmatrix das Addieren des Werts vom entsprechenden Gitterelement einer jeden theoretisch korrekten Zahnfläche umfasst, um einen Gesamt-Gitterelement-Wert zu ergeben, wobei der Gesamt-Gitterelement-Wert dem jeweiligen Konsolidierungsmatrix- Gitterelement zugeordnet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, worin der Wert, der jedem der identifizierten Gitter zugeordnet ist, gleich 1 ist.

6. Verfahren nach Anspruch 5, worin jedes Gitterelement der Konsolidierungsmatrix, das einen Gesamt-Gitterwert 1 aufweist, auf die gleiche Weise dargestellt wird, und jedes Gitterelement der Konsolidierungsmatrix, das einen Gesamt-Gitterwert < 1 aufweist, auf andere Weise dargestellt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1, weiters umfassend das Transformieren des konsolidierten Kontaktbildes in der Konsolidierungsmatrix in eine Axialebenenprojektion, die das konsolidierte Kontaktbild veranschaulicht.

8. Verfahren nach Anspruch 1, worin die Vielzahl theoretisch korrekter Zahnflächen ein Zahnradsegment umfasst, das in einem definierten Koordinatensystem ausgerichtet ist.

9. Verfahren nach Anspruch 1, worin das erste Digitalbild ein Bild von einem Element eines Master-Zahnradsatzes umfasst.