專利名稱：用于利用熱成像預(yù)測(cè)旋轉(zhuǎn)機(jī)器的零件上的故障的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種方法和系統(tǒng)，其借助熱成像用于識(shí)別錯(cuò)定向和預(yù)測(cè)旋轉(zhuǎn)機(jī)器和其零件上的故障。
背景技術(shù)：
已知不同的方法用于預(yù)測(cè)旋轉(zhuǎn)機(jī)器和其零件(例如軸承)和電機(jī)的定向的故障。最簡(jiǎn)單的是可視檢查，其中查找明顯的損傷。這種損傷是燃油或潤(rùn)滑油泄漏或可見(jiàn)的裂縫。在可視檢查中還控制存儲(chǔ)油箱的液位，以及過(guò)濾器中材料的聚集。
由部分利用聽筒實(shí)施的聲學(xué)檢查進(jìn)行振動(dòng)分析。在此利用麥克風(fēng)或加速計(jì)接收振動(dòng)信號(hào)。多數(shù)情況下壓電傳感器用作加速計(jì)，所述壓電傳感器今天也實(shí)施為MEMS組件。由加速計(jì)的加速度信號(hào)可以通過(guò)單倍或雙倍的集成獲取振動(dòng)速度或移動(dòng)的信號(hào)。因此聲學(xué)檢查的原始頻率范圍由可聽到的部分?jǐn)U展到超聲波。此外可以通過(guò)電子再處理在分析振動(dòng)測(cè)量的數(shù)據(jù)時(shí)使用數(shù)學(xué)和數(shù)字方法，例如傅里葉分析。
另一方法是燃油分析。由于一方面需要取出油樣，另一方面必須向?qū)嶒?yàn)室發(fā)送該油樣，而這意味著需要消耗更多時(shí)間，因此盡管該方法期相對(duì)有效，但其消耗較高。
實(shí)踐中越來(lái)越多使用的另一方法是熱成像。在此利用紅外攝像機(jī)拍攝感興趣的機(jī)器零件的圖像。通常這些圖像還與可視光譜區(qū)域中拍攝的影像重疊，所述影像由類似或相同的透視角度攝取，其中例如紅外攝像機(jī)和用于可視光譜區(qū)域的攝像機(jī)集成在外殼內(nèi)。相應(yīng)的在US2009/0010635中描述了這樣一種攝像機(jī)，其利用了重疊來(lái)自可視和紅外光譜區(qū)域的圖像的技術(shù)。為觀察者保留所述拍攝的分析，該觀察者經(jīng)常被限制于找到紅外圖像中特別突出的溫度值。這種方法有助于例如快速定位熱運(yùn)行的軸承或由于錯(cuò)定向而變熱的離合器并采取措施。但是這種變熱零件的定位只有在人類觀察者將變熱的零件正確地分配至紅外圖像中時(shí)才有可能。因此US7，706，596在第5欄第54-60行提到對(duì)于紅外圖像的分析觀察者必須具備某種技能(“ ski 11”)，這是必須的。
在專利US7，528，372中描述了機(jī)械分析紅外圖像的替代方案。其中也提到了將紅外圖像和可視光譜區(qū)域中的影像進(jìn)行重疊。利用計(jì)算機(jī)實(shí)施熱成像拍攝的比較在通常概念中被稱為“熱性能算法(thermal performancealgorithm)”。這種算法的具體實(shí)施形式不再贅述。
這種算法可以用于以較大時(shí)間間隔拍攝的熱成像拍攝，例如新機(jī)器的圖像和同一臺(tái)新機(jī)器在較長(zhǎng)運(yùn)行之后的圖像。實(shí)施這種算法時(shí)的問(wèn)題在于機(jī)器中的環(huán)境條件，例如車間的溫度會(huì)發(fā)生變化。其它問(wèn)題在于運(yùn)行條件的變化，其因機(jī)器的不同運(yùn)行狀態(tài)而產(chǎn)生，或者例如在由電機(jī)驅(qū)動(dòng)的泵送中因待傳輸?shù)慕橘|(zhì)的溫度發(fā)生變化而產(chǎn)生。
當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)行初始啟動(dòng)或維護(hù)時(shí)，人為造成待評(píng)價(jià)機(jī)器系統(tǒng)的全負(fù)荷，然后拍攝熱成像圖像，這通常也是有利的。為了在稍后時(shí)刻檢查機(jī)器，再次人為產(chǎn)生全負(fù)荷并拍攝熱成像圖像。然后由有經(jīng)驗(yàn)的檢查者比較這兩個(gè)熱成像圖像。這種方法由于人為導(dǎo)致了全負(fù)荷并且觀察者不是不受限地可使用的而費(fèi)用較高且可信度較低。是否和在多大長(zhǎng)程度上正確地考慮參數(shù)，例如環(huán)境參數(shù)或傳輸?shù)慕橘|(zhì)的量和/或溫度取決于觀察者的經(jīng)驗(yàn)和能力。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種方法和系統(tǒng)，其可以比較旋轉(zhuǎn)機(jī)器的零件的紅外圖像，所述機(jī)器在不同時(shí)刻被拍攝并且提供用于實(shí)施的具體算法。
該目的通過(guò)根據(jù)權(quán)利要求1的方法和根據(jù)權(quán)利要求14的系統(tǒng)得以實(shí)現(xiàn)。從屬權(quán)利要求的內(nèi)容是各種有利的設(shè)計(jì)方案。特別是該目的可以這樣實(shí)現(xiàn)，即利用紅外攝像機(jī)在圖像中獲取參考狀態(tài)并且另一方面比較特定運(yùn)行持續(xù)時(shí)間之后拍攝的圖像與該參考圖像。在此這種比較并非由觀察者進(jìn)行而是由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行。
通?？梢栽跇?gòu)造機(jī)器時(shí)識(shí)別出在隨后的運(yùn)行中承受特別的負(fù)荷并且因此必須進(jìn)行細(xì)心監(jiān)視的位置或零件。此外在運(yùn)行機(jī)器時(shí)經(jīng)常在特定零件中一再出現(xiàn)問(wèn)題，這表明該單個(gè)零件需要進(jìn)行特別的監(jiān)視。這些零件的實(shí)例是離合器或滾動(dòng)軸承，例如用于軸的滾動(dòng)軸承。
離合器通常用于電機(jī)和由該電機(jī)驅(qū)動(dòng)的機(jī)器零件(例如風(fēng)扇或用于傳輸流體介質(zhì)的泵)之間。在此電機(jī)相對(duì)于泵或風(fēng)扇的幾何定向?qū)﹄x合器和與離合器連接的軸的軸承的負(fù)荷而言具有重要作用。當(dāng)電機(jī)相對(duì)于泵或風(fēng)扇的相對(duì)定向未能正確實(shí)施或在運(yùn)行時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)兩個(gè)零件的移動(dòng)時(shí)，這可能在長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)不會(huì)被注意到并且導(dǎo)致災(zāi)難性損傷。以規(guī)定的時(shí)間間隔在機(jī)器上設(shè)置定向設(shè)備相對(duì)成本較高，因?yàn)檫@在正常情況下只能在設(shè)備靜止?fàn)顟B(tài)下實(shí)現(xiàn)。對(duì)旋轉(zhuǎn)的離合器的幾何定向狀態(tài)的持續(xù)監(jiān)控由于設(shè)置了定向設(shè)備而變得困難，因?yàn)檫@種設(shè)置僅能在不活動(dòng)的機(jī)器零件中實(shí)現(xiàn)。為了避免為檢查定向狀態(tài)所需要的機(jī)器靜止?fàn)顟B(tài)的高成本，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施熱成像拍攝。錯(cuò)定向顯示為熱成像圖像中離合器區(qū)域變熱。
本發(fā)明的主題在于使用機(jī)器，即使用計(jì)算機(jī)分析單個(gè)零件的不同變熱，其中考慮在相應(yīng)零件的溫度下具有不同運(yùn)行參數(shù)或不同環(huán)境條件的多種影響。為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，在啟動(dòng)新機(jī)器之后或成功維護(hù)之后拍攝至少一個(gè)熱成像圖像，該熱成像圖像用作參考。在選擇視圖時(shí)需要注意，承受特別的負(fù)荷的零件是可視的，例如上述離合器或軸承。基于機(jī)器的構(gòu)造或基于以前維護(hù)該機(jī)器或相同類型的其它機(jī)器的經(jīng)驗(yàn)而確定該視圖。在確定該視圖時(shí)，該機(jī)器或其零件的制造者提供熱模擬的數(shù)據(jù)以供使用是有利的，該熱模擬尤其是經(jīng)常在系列產(chǎn)品中實(shí)施。可以有必要在頂蓋或外殼中設(shè)置鉆孔，從而可以在機(jī)器上設(shè)置可以與用于可視光譜區(qū)域的攝像機(jī)一起設(shè)置在外殼中的熱成像攝像機(jī)的一個(gè)或多個(gè)鏡頭，進(jìn)而可以拍攝選擇的視圖。如果其可以不妨礙運(yùn)行，則在確定視圖后在為該視圖選擇的攝像機(jī)的位置上設(shè)置用于攝像機(jī)的固定裝置也是具有優(yōu)點(diǎn)的。由此可以確保一直為拍攝選擇相同的位置。
選擇視圖之后，在參考圖像中識(shí)別熱源和熱沉。熱沉例如是基座或在各個(gè)視圖中可視的物體，其與環(huán)境溫度具有緊密的關(guān)系。在通風(fēng)裝置中其例如也可以是傳輸?shù)牧黧w介質(zhì)。也可以在對(duì)攝像機(jī)可視的區(qū)域內(nèi)設(shè)置標(biāo)記或標(biāo)識(shí)牌，其在圖像內(nèi)可顯示為例如與環(huán)境溫度相關(guān)的物體。與環(huán)境溫度密切相關(guān)且可以用作參考的物體的可視的圖像區(qū)域被稱為冷位置。
對(duì)于熱源，區(qū)分這樣兩種熱源，一種是在出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)特別的變熱應(yīng)該得到監(jiān)控的熱源，另一種是在正常運(yùn)行中具有升高溫度的熱源。在出現(xiàn)問(wèn)題的情況下受到監(jiān)控的熱源被稱為第一熱位置。這種變熱的實(shí)例是電機(jī)損耗、離合器上的摩擦和軸承摩擦。在正常運(yùn)行中出現(xiàn)的熱源與冷位置一樣可以用作參考，被稱為第二熱位置。當(dāng)對(duì)通風(fēng)裝置或泵成像時(shí)，傳輸?shù)牧黧w介質(zhì)既可以是熱源也可以是熱沉。第一熱位置的實(shí)例因此是軸承、離合器和電機(jī)。
在確定熱源和熱沉?xí)r因此需要考慮在圖像中出現(xiàn)的熱源和熱沉之間的熱流。由此，冷位置、第一和第二熱位置隨后借助其所分配的機(jī)器零件而被識(shí)別。如上所述與視圖的確定有關(guān)，在確定冷位置、第一和第二熱位置時(shí)熱模擬是有幫助的。隨后，在參考圖像中和在隨后時(shí)刻拍攝的熱成像圖像中識(shí)別這些位置所分配的像素，這些像素通常會(huì)成為像素組。
根據(jù)本發(fā)明，現(xiàn)在通過(guò)建立在參考圖像中和在稍后的時(shí)刻拍攝的熱成像圖像中相互對(duì)應(yīng)的冷位置的溫度之間的數(shù)學(xué)組合來(lái)在正常化意義上協(xié)商這兩個(gè)圖像之間的關(guān)系。由于沒(méi)有實(shí)施這種正常化，因此直到現(xiàn)在仍需要人類觀察者進(jìn)行分析。當(dāng)例如在隨后時(shí)刻在更高環(huán)境溫度下拍攝的熱成像圖像的所有像素的溫度減少了這樣一個(gè)差額時(shí)，這種正常化以其最簡(jiǎn)單的形式實(shí)現(xiàn)，其中所述差額為在參考圖像中的冷位置和在隨后時(shí)刻拍攝的圖像中的相同冷位置的溫度之間的差額。這種正常化的精確度可以由此提高，即考慮多個(gè)冷位置的溫度，即在所述數(shù)學(xué)組合中采用。此外也可以在數(shù)學(xué)組合中考慮無(wú)論是參考圖像中還是在隨后時(shí)刻拍攝的熱成像圖像中的第二熱位置的溫度。第二熱位置的溫度可以取決于運(yùn)行參數(shù)，如下借助圖1明確所示。


為了圖解，在機(jī)器上分離離合器區(qū)域上的頂蓋并且拍攝兩個(gè)具有較好和較差定向的熱成像圖像。在此原始圖像的色標(biāo)被轉(zhuǎn)換為灰度值，其中白色對(duì)應(yīng)于最高測(cè)量溫度，黑色對(duì)應(yīng)于最低測(cè)量溫度。
圖1包括具有較好定向的熱成像圖像，并用作參考。左邊可以識(shí)別出電機(jī)，右邊是被驅(qū)動(dòng)的泵12或被驅(qū)動(dòng)的風(fēng)扇。在該拍攝中，離合器3不能清除識(shí)別。在包括具有較差定向的熱成像圖像的圖2中，可以清楚地看到所有相關(guān)的零件。電機(jī)的軸安置在軸承I與離合器相對(duì)的一側(cè)，在軸承2中設(shè)置被驅(qū)動(dòng)單元的軸。連接兩個(gè)軸的離合器以附圖標(biāo)記3表/Jn ο具體實(shí)施方式
在承受相對(duì)較小的熱負(fù)荷的底板上標(biāo)有以附圖標(biāo)記4表示的多個(gè)像素。這組像素表示其中存在這樣的溫度的區(qū)域，該溫度略小于環(huán)境溫度或甚至等于環(huán)境空氣的溫度。因此這個(gè)區(qū)域也表示冷位置。圖像背景中的另一冷位置以附圖標(biāo)記13標(biāo)記。在此其例如是空間的壁，在該空間中進(jìn)行測(cè)量。在以6和7標(biāo)記的離合器3的區(qū)域內(nèi)確定多個(gè)像素作為其中在增大的機(jī)械負(fù)荷下出現(xiàn)溫度增高的區(qū)域。這些區(qū)域表示第一熱位置。在軸承I中另一第一熱位置以數(shù)字8標(biāo)記，在軸承2中每個(gè)第一熱位置以數(shù)字5和9標(biāo)記。此外在圖1和圖2中的電機(jī)11上以同樣程度可識(shí)別的另一第二熱位置以附圖標(biāo)記15標(biāo)記。在這個(gè)第二熱位置15上,確定若干像素14作為熱參考位置。這個(gè)熱位置15是電機(jī)11的開口，在這里出現(xiàn)溫度升高。熱位置15的這個(gè)溫度也是電機(jī)11的負(fù)荷狀態(tài)和功率消耗的尺度。因此其可以直接與機(jī)器的運(yùn)行參數(shù)相關(guān)。
在熱成像攝像機(jī)的鏡頭中設(shè)置十字準(zhǔn)線，該十字準(zhǔn)線在拍攝中可見(jiàn)并且以附圖標(biāo)記10標(biāo)記。利用該十字準(zhǔn)線測(cè)定兩個(gè)軸的連接線。該十字準(zhǔn)線的垂直線通過(guò)紅外攝像機(jī)的取景器在離合器的中間線上定向。也可以根據(jù)攝像機(jī)的實(shí)施設(shè)置成不采用十字準(zhǔn)線而在攝像機(jī)的取景器和影像中看見(jiàn)另一瞄準(zhǔn)標(biāo)記。
因此可以例如在攝像機(jī)外殼內(nèi)設(shè)置激光器，其發(fā)射方向?qū)?yīng)于攝像機(jī)的鏡頭的視向。利用該激光器可以為用戶預(yù)先給定以激光束瞄準(zhǔn)機(jī)器上的特定標(biāo)記點(diǎn)。通過(guò)這種瞄準(zhǔn)標(biāo)記一方面可以快速地目視檢查是否找到了用于拍攝的正確位置，并且另一方面當(dāng)瞄準(zhǔn)標(biāo)記在對(duì)象上處于正確位置上時(shí)可以在重疊時(shí)簡(jiǎn)化單個(gè)圖像的分配，在進(jìn)行分析時(shí)既可用于人類觀察者也可用于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，特別是考慮到所需的存儲(chǔ)空間和所需的計(jì)算成本。
圖1和圖2的比較示出由于錯(cuò)定向使得離合器3和其與兩個(gè)軸的連接變熱。此外還可以清楚地看到泵12以及兩個(gè)軸承I和2變熱。現(xiàn)在為了可以數(shù)字分析這兩個(gè)圖像，確定不同的興趣區(qū)域，所述圖像有利地以數(shù)字影像提供。在此首先在兩個(gè)圖像中識(shí)別的冷位置4用作參考。在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中確定圖2的被稱為為第一熱成像圖像的熱成像圖像中的冷位置4的溫度。當(dāng)其未在之前的時(shí)刻實(shí)施時(shí)，同樣確定用作參考的圖1的熱成像圖像中的冷位置4的溫度?，F(xiàn)在借助于這兩個(gè)溫度的數(shù)學(xué)組合可以相對(duì)于圖1進(jìn)行圖2的正常化。因此圖2的所有像素的溫度可以減去圖1中的冷位置4和圖2中的冷位置4之間的溫差而變化。這個(gè)溫差因此實(shí)現(xiàn)了圖1和圖2的溫度的均衡。作為這種正?；慕Y(jié)果，當(dāng)其處于可對(duì)比狀態(tài)并且不承受特別的負(fù)荷時(shí)，圖2中可見(jiàn)的機(jī)器零件與圖1中相同的機(jī)器零件具有相同的溫度。
當(dāng)確定至少一個(gè)其他冷位置13時(shí)，可以在數(shù)學(xué)組合中算出多個(gè)冷位置上的溫差的平均數(shù)。此外有意義的是，還設(shè)置一個(gè)或多個(gè)第二熱位置15作為參考。由這個(gè)或這些參考出發(fā)，現(xiàn)在借助一種數(shù)學(xué)方法實(shí)施在隨后時(shí)刻拍攝的圖2的熱成像圖像和圖1的參考圖像之間的比較。
根據(jù)本發(fā)明，在不同時(shí)間不同環(huán)境條件和運(yùn)行條件下拍攝的熱成像圖像的這種正?；谟?jì)算機(jī)系統(tǒng)中實(shí)施。一方面可以將熱成像圖像和必要時(shí)來(lái)自可視光譜區(qū)域的圖像由攝像機(jī)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)中，該計(jì)算機(jī)也可以是膝上型電腦，筆記本電腦，手持設(shè)備或移動(dòng)電話。另一方面該計(jì)算機(jī)也可以集成在相應(yīng)的攝像機(jī)系統(tǒng)中。在此該攝像機(jī)系統(tǒng)僅可以包括紅外攝像機(jī)。但是也有可能該攝像機(jī)系統(tǒng)既包括紅外攝像機(jī)也包括用于可視光譜區(qū)域的攝像機(jī)。
根據(jù)本發(fā)明這個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)配置有其中存儲(chǔ)熱成像圖像的數(shù)據(jù)庫(kù)。在這個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)中也接收其它數(shù)據(jù)。來(lái)自可視光譜區(qū)域的圖像、機(jī)器和其零件的運(yùn)行參數(shù)、環(huán)境溫度和機(jī)器和其零件的代碼屬于這些數(shù)據(jù)。與這些數(shù)據(jù)和圖像一起，也存儲(chǔ)獲得這些數(shù)據(jù)的時(shí)刻。
單個(gè)熱成像圖像的借助相應(yīng)的參考的正?；鶕?jù)本發(fā)明通過(guò)這些位置的溫度的數(shù)學(xué)組合進(jìn)行協(xié)商。在最簡(jiǎn)單的情況下，該數(shù)學(xué)組合是減法，其中減去圖1和圖2中的冷位置4的溫差。
當(dāng)在參考圖像中還確定第二熱位置作為參考時(shí)，得到包括分別在圖1和圖2中的第二熱位置的溫差和分別在圖1和圖2中的冷位置的溫差的有意義的數(shù)學(xué)組合。這些溫差的商現(xiàn)在可以被正?；綀D2中的冷位置，即參考的溫度。
同樣可以在圖1和圖2的每個(gè)圖像中為每個(gè)圖像各自確定第二熱位置和冷位置之間的溫差并形成溫差的商。可以再次對(duì)圖2中的冷位置的溫度進(jìn)行正?；?。
在本發(fā)明的一種設(shè)計(jì)方案中，圖1中在隨后時(shí)刻拍攝的圖像通過(guò)數(shù)學(xué)組合在每個(gè)單個(gè)像素中被正?；絽⒖紙D像上。
在本發(fā)明的一種特別有利的設(shè)計(jì)方案中，僅針對(duì)例如在確定視圖時(shí)一起選擇的已選區(qū)域進(jìn)行這種正常化。
通過(guò)形成各個(gè)溫度之間的差和商，數(shù)學(xué)組合中的其它關(guān)系也是有意義的。在此環(huán)境溫度和這個(gè)或這些冷位置之間的函數(shù)相關(guān)性是具有優(yōu)點(diǎn)的。當(dāng)在數(shù)學(xué)組合中采用第二熱位置的溫度與機(jī)器的一個(gè)或多個(gè)運(yùn)行參數(shù)之間的函數(shù)相關(guān)性時(shí)也是有利的。這種函數(shù)相關(guān)性例如存在于熱位置15的溫度和電機(jī)11的功率消耗之間。其它函數(shù)相關(guān)性例如涉及電機(jī)11或泵2的轉(zhuǎn)數(shù)以及由泵2傳輸?shù)慕橘|(zhì)的溫度和/或量。同樣地，成像表面的發(fā)射率自然可以影響觀察到的溫度并且在數(shù)學(xué)組合中得到考慮。這種發(fā)射率例如會(huì)因被觀察零件上的沉積物而發(fā)生變化。
前述文本中提到了關(guān)于運(yùn)行參數(shù)的實(shí)例，例如電機(jī)的功率消耗。不言自明的是，這種功率消耗僅是多個(gè)可能的運(yùn)行參數(shù)的一個(gè)實(shí)例，例如也可以是上述傳輸介質(zhì)的溫度。對(duì)于導(dǎo)電元件，例如保險(xiǎn)裝置，這種參數(shù)可以是電流消耗。在活動(dòng)的機(jī)器元件中，潤(rùn)滑油的現(xiàn)有量是另一參數(shù)。同樣上述離合器和軸承僅為機(jī)器零件的示例。
現(xiàn)在有意義的是，對(duì)具有多個(gè)存儲(chǔ)的熱成像圖像和從屬的運(yùn)行參數(shù)的數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行分析，從而可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)找到運(yùn)行參數(shù)與存儲(chǔ)的冷/或熱位置的溫度之間的相互關(guān)系。此外還可以在存在缺陷或錯(cuò)定向時(shí)，在去除該缺陷或錯(cuò)定向之前和之后各拍攝一個(gè)熱成像圖像，存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中并且隨后與從屬的運(yùn)行參數(shù)相關(guān)聯(lián)。該分析的結(jié)果現(xiàn)在存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中。因此在運(yùn)行時(shí)間出現(xiàn)大量數(shù)據(jù)庫(kù)，其可以在存在新拍攝的熱成像圖像時(shí)說(shuō)明是否存在損傷，如果是，該損傷屬于什么類型，或者是否會(huì)導(dǎo)致新的損傷和/或新的錯(cuò)定向。由此可以將本發(fā)明結(jié)合到預(yù)測(cè)性維護(hù)計(jì)劃中。此外可以簡(jiǎn)化該維護(hù)計(jì)劃中的診斷措施，因?yàn)闊岢上衽臄z可以很快并很簡(jiǎn)單地創(chuàng)建，而振動(dòng)測(cè)量和其分析或機(jī)器零件的新定向于是僅在熱成像圖像中出現(xiàn)異常時(shí)才必須實(shí)施。
當(dāng)在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)圖像時(shí)，這樣處理圖像數(shù)據(jù)是有意義的，即針對(duì)多個(gè)圖像確定觀察者的共同位置。因此這樣校正各個(gè)圖像，使得一直存在在相同的位置上出現(xiàn)相同物體的圖像。因此可以在各個(gè)圖像中在相同位置上定位為冷位置和熱位置而存儲(chǔ)的像素或像素組。因此可以更容易地進(jìn)行數(shù)學(xué)分析。由此也減少了對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)空間的需求。
當(dāng)不同分辨率的圖像相互組合時(shí)，這種存儲(chǔ)類型特別具有優(yōu)點(diǎn)。不同分辨率的圖像可能出現(xiàn)在這樣的情況下:使用不同攝相機(jī)類型用于熱成像圖像時(shí)，或者當(dāng)熱成像攝像機(jī)與用于可視光譜區(qū)域的攝像機(jī)一起使用時(shí)。
沒(méi)有必要將用于熱成像圖像的數(shù)據(jù)庫(kù)安放在攝像機(jī)本身和特定的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，盡管這顯然是本發(fā)明的一種實(shí)施方式。也有可能擴(kuò)展在機(jī)器的控制或多個(gè)機(jī)器的控制臺(tái)上現(xiàn)有的數(shù)據(jù)庫(kù)，從而利用本發(fā)明額外獲得的數(shù)據(jù)可以在此處存儲(chǔ)。本發(fā)明的這種設(shè)計(jì)方案特別具有優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)樵诂F(xiàn)有數(shù)據(jù)庫(kù)中已經(jīng)存儲(chǔ)了運(yùn)行數(shù)據(jù)例如各個(gè)運(yùn)行參數(shù)。所述各個(gè)運(yùn)行參數(shù)例如可以是電機(jī)的電流消耗或泵的轉(zhuǎn)數(shù)。
特別具有優(yōu)點(diǎn)的是，除了紅外圖像外也可以包括可視光譜區(qū)域的這種重疊的圖像，在進(jìn)行正?；笤谟?jì)算機(jī)系統(tǒng)的顯示器上以錯(cuò)誤顏色顯示得以再現(xiàn)。借助數(shù)學(xué)組合產(chǎn)生一個(gè)新的整體圖像。因此顯現(xiàn)需要特別注意，特別是強(qiáng)調(diào)的零件。此外可以使特定零件的溫度偏差與一個(gè)特定類型的缺陷相關(guān)聯(lián)。變熱的離合器結(jié)合變熱的軸承如圖所示明確指出錯(cuò)定向，從而在存在變熱的離合器和變熱的軸承時(shí)，例如可以以文本形式或作為語(yǔ)音輸出進(jìn)行另外的顯示，其指出現(xiàn)在電機(jī)相對(duì)于泵或相對(duì)于電扇的定向應(yīng)該被檢查并且在需要時(shí)被校正。相應(yīng)地，當(dāng)離合器未變熱時(shí)，在軸承變熱的情況下指出突出的軸承損傷的另一顯示或語(yǔ)音輸出也是有意義的。該顯示或語(yǔ)音輸出包括校正指示，其例如可以是潤(rùn)滑油儲(chǔ)備的檢查或要進(jìn)行的振動(dòng)測(cè)量。在第三種情況下，當(dāng)僅有離合器變熱但軸承未變熱時(shí)，非常可能僅在離合器上存在損傷。然后相應(yīng)的顯示或語(yǔ)音輸出推薦在下次機(jī)器停駛時(shí)更換離合器。
本發(fā)明的一種特別的優(yōu)點(diǎn)在于，熱成像圖像和其中以所述方式特別突出故障零件的可視光譜區(qū)域中的圖像的重疊顯示可以實(shí)現(xiàn)機(jī)器狀態(tài)的特別直觀的再現(xiàn)。
基于構(gòu)造數(shù)據(jù)和模擬數(shù)據(jù)，與在構(gòu)造機(jī)器時(shí)風(fēng)扇或泵的制造者在其CAD系統(tǒng)中對(duì)其進(jìn)行確定一樣，也可以在用于拍攝的上述另一視圖確定之后，在預(yù)期的熱成像圖像中確定第一熱位置，并將其連同附屬的機(jī)器零件的代碼一起存儲(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)中。
在本發(fā)明的一種有利設(shè)計(jì)方案中，當(dāng)確定視圖時(shí)識(shí)別所有可見(jiàn)的機(jī)器零件并在數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)附屬的數(shù)據(jù)。因此在分析數(shù)據(jù)庫(kù)和新拍攝的熱成像圖像時(shí)，計(jì)算機(jī)或用于分析的軟件可以借助存儲(chǔ)的機(jī)器零件數(shù)據(jù)當(dāng)新的第一熱位置在熱成像圖像中變得可見(jiàn)時(shí)識(shí)別所涉及的零件，而無(wú)需人類觀察者的介入。
本發(fā)明的一種具有優(yōu)點(diǎn)的應(yīng)用在于熱增長(zhǎng)。正確地定向例如由電機(jī)和泵構(gòu)成的單元一般被視為困難之事，因?yàn)檫@種定向通常在冷狀態(tài)下完成。當(dāng)機(jī)器以升高的電機(jī)和泵的溫度達(dá)到其正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，電機(jī)相對(duì)于泵的相對(duì)定位會(huì)發(fā)生變化，因?yàn)殡姍C(jī)和泵在正常狀態(tài)下承受不同的熱膨脹。現(xiàn)在有利定向狀態(tài)的確定由此簡(jiǎn)化地實(shí)現(xiàn)，即在熱成像圖像中離合器和軸承上升高的溫度變得簡(jiǎn)單可見(jiàn)并且可以進(jìn)行計(jì)算機(jī)分析。因此可以例如在測(cè)試運(yùn)行中由電機(jī)和泵的這種組合的制造者在冷機(jī)器中調(diào)整不同的定向狀態(tài)。在每種定向狀態(tài)下機(jī)器都處于運(yùn)行之中并且進(jìn)行熱成像拍攝。利用本發(fā)明現(xiàn)在可以計(jì)算機(jī)支持地借助熱成像圖像確定提到的定向狀態(tài)，其中離合器和軸承的變熱最小。根據(jù)本發(fā)明，在機(jī)器的最終位置上可以借助熱成像拍攝為特定的運(yùn)行狀態(tài)確定一種定向狀態(tài)，其中離合器和軸承的變熱最小。這種特定運(yùn)行狀態(tài)例如可以是最頻繁出現(xiàn)的狀態(tài)。本發(fā)明也實(shí)現(xiàn)了簡(jiǎn)單地控制實(shí)施定向措施或者在不同運(yùn)行狀態(tài)下比較所述定向狀態(tài)。
在本發(fā)明的另一有意義的設(shè)計(jì)方案中，可以以常規(guī)的時(shí)間間隔例如每小時(shí)一次拍攝各自一個(gè)熱成像圖像。為此熱成像攝像機(jī)可以在拍攝時(shí)刻之間保持在上述固定裝置上。由這樣收集熱成像圖像，現(xiàn)在可以在借助一同存儲(chǔ)的運(yùn)行參數(shù)和拍攝時(shí)刻計(jì)算機(jī)支持地確定臨界狀態(tài)或?qū)⒊霈F(xiàn)的故障。
權(quán)利要求
1.一種通過(guò)分析熱成像圖像確定機(jī)器零件狀態(tài)的方法， 其中比較至少一個(gè)第一熱成像圖像與至少一個(gè)用作參考的另一熱成像圖像， 其中在所述至少一個(gè)第一熱成像圖像和所述至少一個(gè)用作參考的另一熱成像圖像中為每個(gè)至少一個(gè)第一像素或每個(gè)至少一個(gè)第一組像素分配至少一個(gè)冷位置， 其中利用所述所述第一熱成像圖像和所述至少一個(gè)用作參考的另一熱成像圖像中的所述至少一個(gè)冷位置的溫度的數(shù)學(xué)組合的結(jié)果來(lái)實(shí)施所述至少一個(gè)第一熱成像圖像的正?；?， 其中在所述至少一個(gè)第一熱成像圖像正?；螅ㄟ^(guò)與至少一個(gè)用作參考的另一熱成像圖像進(jìn)行比較將至少一個(gè)第二像素或至少一個(gè)第二組像素識(shí)別為至少一個(gè)第一熱位置，該第一熱位置被分配給特定的機(jī)器零件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中針對(duì)為第一熱位置分配的所述至少一個(gè)機(jī)器零件，產(chǎn)生關(guān)于所述機(jī)器零件的狀態(tài)的說(shuō)明。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，其中在所述至少一個(gè)第一熱成像圖像和至少一個(gè)用作參考的另一熱成像圖像中為每個(gè)至少一個(gè)第三像素或每個(gè)至少一個(gè)第三組像素分配至少一個(gè)第二熱位置，該第二熱位置的溫度實(shí)現(xiàn)關(guān)于機(jī)器的運(yùn)行參數(shù)的說(shuō)明，并且其中在所述第一熱成像圖像和所述至少一個(gè)用作參考的另一熱成像圖像中的所述至少一個(gè)冷位置的溫度的數(shù)學(xué)組合中考慮所述至少一個(gè)第二熱位置的溫度。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求之一的方法，其中在所述第一熱成像圖像和所述至少一個(gè)用作參考的另一熱成像圖像中的所述至少一個(gè)冷位置的溫度的數(shù)學(xué)組合中考慮環(huán)境溫度。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求之一的方法，其中在所述數(shù)學(xué)組合中采用所述機(jī)器的運(yùn)行參數(shù)。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求之一的方法，其中在將像素或像素組分配至冷位置或熱位置之前，重疊所述第一熱成像圖像和所述至少一個(gè)用作參考的另一熱成像圖像，使得冷位置和熱位置覆蓋在這些圖像上。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其中在重疊所述第一熱成像圖像和所述至少一個(gè)用作參考的另一熱成像圖像時(shí)額外重疊來(lái)自可視光譜區(qū)域的圖像。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7的方法，其中在重疊所述第一熱成像圖像和所述至少一個(gè)用作參考的另一熱成像圖像時(shí)考慮瞄準(zhǔn)標(biāo)記。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其中 利用激光束產(chǎn)生所述瞄準(zhǔn)標(biāo)記。
10.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其中由十字準(zhǔn)線產(chǎn)生所述瞄準(zhǔn)標(biāo)記。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求之一的方法，其中使用使兩個(gè)軸相互連接的離合器和/或滾動(dòng)軸承作為機(jī)器零件。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求之一的方法，其中在數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)用于冷位置和熱位置的參考值、運(yùn)行參數(shù)、環(huán)境溫度和/或每個(gè)機(jī)器零件的狀態(tài)參數(shù)和/或每個(gè)機(jī)器零件的表面的發(fā)射率。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的方法，其中在數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)其它熱成像圖像和來(lái)自可視光譜區(qū)域的圖像。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的方法，其中重疊所述數(shù)學(xué)組合的結(jié)果和在所述數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)的圖像并且為用戶顯示該重疊的結(jié)果作為結(jié)果圖像。
15.用于實(shí)施根據(jù)權(quán)利要求1-14之一所述的方法的系統(tǒng)，包括熱成像攝像機(jī)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、存儲(chǔ)所述熱成像攝像機(jī)的圖像的數(shù)據(jù)庫(kù)、在所述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上執(zhí)行的用于實(shí)施所述數(shù)學(xué)組合的軟件和用于所述數(shù)學(xué)組合的結(jié)果的顯示器。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的系統(tǒng)，包括用于可視光譜區(qū)域的攝像機(jī)。
17.根據(jù)權(quán)利要求15或16的系統(tǒng)，其中所述軟件以重疊多個(gè)熱成像圖像的形式顯示所述數(shù)學(xué)組合的結(jié)果，和/或 在引用權(quán)利要求16時(shí)，與來(lái)自可視光譜區(qū)域的圖像重疊。
全文摘要
本發(fā)明涉及借助熱成像圖像的選擇區(qū)域的溫度的數(shù)學(xué)組合計(jì)算機(jī)支持地識(shí)別機(jī)器零件上的損傷，例如錯(cuò)定向和對(duì)軸承和離合器的機(jī)械損傷。進(jìn)行計(jì)算機(jī)支持的識(shí)別時(shí)可以參考來(lái)自可視光譜區(qū)域的圖像。
文檔編號(hào)G01N25/72GK103140754SQ201180034525
公開日2013年6月5日 申請(qǐng)日期2011年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月13日
發(fā)明者R·霍澤爾 申請(qǐng)人:普樂(lè)福尼克·迪特·布什股份公司