BE1027267B1 - Lasermeetsysteem voor nauwkeurige bepaling van tandwiel vervorming - Google Patents

Abstract

Deze uitvinding onthult een apparaat en een werkwijze voor een tot 20 µm nauwkeurig meetsysteem voor tandwielen gebaseerd op lijnlasersensoren die het mogelijk maakt de vervorming van tandwielen, inherent aan het tandwielproductieproces, uit te drukken in vervormingsparameters en het vervormde buitenoppervlak van het tandwiel drie dimensioneel weer te geven via het plotten van de gemeten cilindercoördinaten. Het apparaat omvat een frame met basisplaat, een roterend platform, een rotatie mechanisme, een eerste lijnlasersensor voor de horizontale data-acquisitie, een tweede lijnlasersensor voor de verticale data-acquisitie, een XYZ-systeem van lineaire actuatoren voor plaatsing van de eerste lijnlasersensor gevoed door het controlesysteem, een YZ-systeem van lineaire actuatoren voor de plaatsing van de tweede lijnlasersensor gevoed door het controlesysteem, een controle systeem dat het rotatiemechanisme aanstuurt en een datacollectie-, een dataverwerkings- en dataweergave systeem.

Description

Lasermeetsysteem voor nauwkeurige bepaling van tandwiel vervorming BE2019/0086 Gebied van de openbaarmaking Deze openbaarmaking heeft in het algemeen betrekking op een lasermeetsysteem meer bepaald op een lasermeetsysteem voor de nauwkeurige bepaling van de vervorming van een tandwiel, ontstaan tijdens de productie.

Stand der techniek Tandwielen worden in operatie blootgesteld aan een specifieke belasting, waarbij er contact ontstaat tussen het tandwiel en een ander stalen object.

Enkel een materiaal met een harde buitenkant en een taaie binnenkant weerstaat deze specifieke belasting.

Deze materiaaleigenschappen kunnen verkregen worden door een stalen materiaal te cementeren in een cementeeroven en aansluitend bloot te stellen aan een warmtebehandeling.

Door deze behandeling ontstaat er een taaie kern en een geharde buitenlaag.

Een minimale dikte van de geharde buitenlaag is nodig om de optimale werking van het tandwiel te garanderen.

Door deze warmtebehandeling ontstaan er plastische vervormingen.

Deze plastische vervorming van het tandwiel zorgt in operatie voor het optreden van ongebalanceerde krachten en gelinkt hiermee het optreden van vroegtijdig falen.

Deze vervormingen zijn momenteel onvermijdelijk en elk bedrijf dat staal cementeert en warmte behandeld wordt geconfronteerd met deze problematiek.

Momenteel worden de tandwielen groter geproduceerd dan hun uiteindelijke dimensies en ze worden langer dan nodig in de cementeeroven geplaatst.

Dit alles om voldoende marge te hebben wanneer de onvermijdelijke correcties moeten uitgevoerd worden op de tandwielen.

Soms zijn correcties zelfs niet meer mogelijk en belandt het tandwiel bij het metaalafval.

De vervormingen zorgen dus voor een hogere productiekost, door verlies van tijd, energie en materiaal.

Een nauwkeurige bepaling van de vervormingen van tandwielen na het productieproces kan twee voordelen opleveren.

Ten eerste kan het onderzoek naar de parameters, zowel met betrekking tot het productieproces, het tandwielmateriaal als de tandwielgeometrie, die verantwoordelijk zijn voor de plastische vervorming via beschikbare nauwkeurige data worden gevoerd.

Dit zou leiden tot een optimalisatie van het tandwielproductieproces.

Ten tweede zou de nauwkeurige bepaling van de tandwielvervorming in het huidige productieproces leiden tot een verhoogd inzicht in de uit te voeren correcties bij vervorming.

Beide voordelen kunnen leiden tot minder over-dimensionering en kortere cementeringstijden, met behoud van een optimaal eindproduct.

Momenteel zijn er meetsystemen voor tandwielen op de markt, maar die zijn niet toegespitst op het nauwkeurig meten van vervormingen en vervormingsparameters.

Vervormingsparameters zijn scalaire waarden die de aard en de grootte van vervormingen karakteriseren.

Ze meten bijvoorbeeld

; . ; . ; . . N E2019/0086 de uitgemiddelde binnen- en buitendiameter van het tandwiel en detecteren hierdoor bijvoorbeeld niet de mogelijke excentriciteit en coniciteit van het tandwiel.

De onderhavige uitvinding beschrijft een meetsysteem voor tandwielen die gebruik maakt van lijnlasersensoren. Deze sensoren meten nauwkeurig het volledige buitenste oppervlak van het tandwiel op in cilindercoördinaten. Deze opgemeten cilindercoördinaten worden omgezet in de volgende vervormingsparameters: excentriciteit, coniciteit en vlakheid van het bovenvlak.

Korte beschrijving van de uitvinding Deze uitvinding onthult een apparaat en een werkwijze voor een tot 20 um nauwkeurig meetsysteem voor tandwielen gebaseerd op laserlijnsensoren die het mogelijk maakt de vervorming van tandwielen, veroorzaakt door het tandwielproductieproces, uit te drukken in vervormingsparameters en het vervormde buitenoppervlak van het tandwiel drie dimensioneel weer te geven.

Het lasermeetsysteem voor het nauwkeurig bepalen van de vervorming van tandwielen volgend de onderhavige uitvinding wordt gekenmerkt door het omvatten van: een frame met basisplaat, een roterend platform, een rotatie mechanisme, een eerste lijnlasersensor voor de horizontale data- acquisitie, een tweede lijnlasersensor voor de verticale data-acquisitie, een XYZ-systeem van lineaire actuatoren voor plaatsing van de eerste lijnlasersensor gevoed door het controlesysteem in het XYZ- ruimte, een YZ-systeem van lineaire actuatoren voor de plaatsing van de tweede lijnlasersensor gevoed door het controlesysteem in het YZ-vlak bevestigd aan het bovenvlak van het frame op een vaste positie in de X-richting boven het rotatiecentrum van het roterend platform, een controle systeem dat het rotatiemechanisme aanstuurt en een datacollectie-, een dataverwerkings- en dataweergave systeem.

Het frame met basisplaat dient ter bevestiging en ondersteuning van het rotatieplatform en het YZ-en XYZ- systeem van actuatoren.

Bij voorkeur bevat het roterend platform een elektromagnetisch mechanisme in staat om elektromagnetische kracht te generen na plaatsing van het tandwiel. Het roterend platform is in staat te roteren door aandrijving van het rotatie mechanisme. Het rotatie mechanisme wordt gekenmerkt door een hoekverplaatsingssensor en een servoaandrijfsysteem.

De eerste lijnlasersensor zorgt, na positionering, voor de horizontale nauwkeurige data-acquisitie en meet stapsgewijs tot op 20 um nauwkeurig de afstand tussen zichzelf en de volledige buitenomtrek van het 360° roterende tandwiel.

De tweede lijnlasersensor zorgt, na positionering, voor de verticale nauwkeurige data-acquisitie er £2019/0086 meet stapsgewijs tot op 20 um nauwkeurig de afstand tussen zichzelf en het bovenvlak van het 360° roterende tandwiel, Het XYZ-systeem van lineaire actuatoren voor de positionering van de eerste lijnlasersensor aangedreven door het controlesysteem in de XYZ-ruimte zorgt ervoor dat de lijnlasersensor zich op de geschikte positie bevindt tijdens de horizontale data-acquisitie. Dit houdt in dat de lijnlasersensor zich op de gepast werkafstand, afhankelijk van het type lijnlasersensor, tot de buitenomtrek van het roterende tandwiel moet bevinden om data-acquisitie mogelijk te maken, deze beweging vindt plaats in de Y-richting. Ook moet de lijnlasersensor in de X-richting gealigneerd zijn met het rotatiecentrum van het roterend platform. De hoogte van de lijnlasersensor, in de Z-richting, wordt stapsgewijs gewijzigd vanaf het grondviak van het tandwiel tussen elke 360° rotatie om data-acquisitie van de volledige buitenomtrek van het tandwiel mogelijk te maken.

Het YZ-systeem van lineaire actuatoren voor de positionering van de tweede lijnlasersensor aangedreven door het controlesysteem in het YZ-vlak zorgt ervoor dat de lijniasersensor zich op de geschikte positie bevindt tijdens de verticale data-acquisitie. Dit houdt in dat de lijnlasersensor zich op de gepaste werkafstand, afhankelijk van het type lijnlasersensor, tot het bovenvlak van het roterende tandwiel moet bevinden om data-acquisitie mogelijk te maken, deze beweging vindt plaats in de Z- richting. De beweging van de tweede lijnlasersensor in de Y-richting wordt stapsgewijs gewijzigd over de volledige diameter van het bovenvlak van het tandwiel tussen elke 360° rotatie om data-acquisitie van het volledige bovenvlak van het tandwiel mogelijk te maken. De stapgrootte in de Y-richting is afhankelijk van de lijnlengte van de lijnlasersensor en de overlap die nodig is tussen de verschillende opeenvolgende verticale metingen om een nauwkeurige beschrijving van het vervormde bovenvlak van het tandwiel te bekomen, vrij van fouten ontstaan door ruis in de lijnlasersensoren en fouten door de beperkte resolutie van de actuatoren.

Het controlesysteem in de XYZ-ruimte die de actuatoren van de eerste lijnlasersensor aanstuurt bevat drie aan te sturen posities. De positie in de Y-richting. De bepaling van deze waarde gebeurt tijdens een eerste ruwe dimensioneringsstap. De bepaling van de positie in de X-richting gebeurt tijdens de kalibratiestap. De positie in de Z-richting wordt bepaald op basis van volgende: de waarde opgemeten tijdens de eerste ruwe dimensioneringsstap, de lijnlengte van de lijnlasersensor en de overlap die nodig is tussen de verschillende opeenvolgende horizontale metingen om een nauwkeurige beschrijving van het vervormde buitenoppervlak van het tandwiel te bekomen, vrij van fouten ontstaan door ruis in de lijnlasersensor en fouten door de beperkte resolutie van de actuator.

Het controlesysteem in de YZ-ruimte die de actuatoren van de tweede lijnlasersensor aanstuurt bevEE 07 9/0086 twee aan te sturen posities. De positie in de Z-richting. De bepaling van deze waarde gebeurt tijdens een eerste ruwe dimensioneringsstap. De positie in de Y-richting wordt bepaald op basis van volgende: de waarde opgemeten tijdens de eerste ruwe dimensioneringsstap, de lijnlengte van de lijnlasersensor en de overlap die nodig is tussen de verschillende opeenvolgende verticale metingen om een nauwkeurige beschrijving van het vervormde bovenvlak van het tandwiel te bekomen, vrij van fouten ontstaan door ruis in de lijnlasersensor en fouten door de beperkte resolutie van de actuator. Bij de kalibratiestap wordt, voordat het tandwiel aanwezig is op het roterend platform, de parameter voor de positionering van de eerste lijnsensor in de X-richting vastgelegd. Deze parameter is de exacte positie in de X-richting waarop de eerste lijnsensor gealigneerd is met het rotatiecentrum van het roterend platform.

De eerste ruwe dimensioneringsstap dient om de ruwe dimensies van het tandwiel te kennen en op deze manier de Y-positie en de Z-positie van respectievelijk de eerste en de tweede lijnlasersensor te bekomen, zodat de sensoren zonder botsingen het tandwiel kunnen naderen tot op de gepaste werkkastand, afhankelijk van het type lijnlasersensor, nodig voor een correcte data-acquisitie. Ook wordt er via de eerste ruwe dimensioneringsstap de posities bepaald van de stapsgewijs bewegende actuatoren in de Z-richting voor de eerste lijnlasersensor en in de Y-richting voor de tweede lijnlasersensor. De eerste ruwe dimensioneringsstap kan manueel gebeuren door middel van het opmeten van het tandwiel en deze dimensies in te geven in het controle systeem van de actuatoren.

Ook kan de ruwe dimensionering volautomatische gebeuren in het lasermeetsysteem door een stapsgewijze nadering van de eerste en tweede lijnlasersensor in respectievelijk de Y- en de Z-richting. Het controle systeem dat het rotatiemechanisme aanstuurt bepaalt de rotatiesnelheid van het roterend platform en dus ook de rotatiesnelheid van het tandwiel. Deze rotatiesnelheid wordt bepaald in functie van de lijnbreedte en de snelheid van data-acquisitie van de lijnlasersensoren.

Het datacollectiesysteem ontvangt de afstand tussen beide lijnlasersensoren en het tandwiel op elke gemeten plaats en dat over alle sensoren in de lijnlasersensor. Het samplet de data en stuurt die naar het dataverwerkingssysteem.

Het dataverwerkingsysteem staat in voor het uitmiddelen van mogelijk herhaalde metingen en het uitvoeren van correcties. Deze correcties bestaan uit het wegwerken van ruis van de lijnlasersensoren, fouten door de beperkte resolutie van de actuatoren en een correctie die nodig is door het niet samenvallen van het middelpunt van het tandwiel met het rotatiecentrum van het roterend platform.

Het dataweergavesysteem toont een driedimensionale weergave van het buitenoppervlak van h&1F2019/0086 tandwiel verkregen door het plotten van de gecorrigeerde cilindercoördinaten. Ook worden de vervormingsparameters, coniciteit, excentriciteit en vlakheid van het bovenvlak van het tandwiel, weergegeven. 5 Een methode om het lasermeetsysteem voor nauwkeurige bepaling van tandwiel vervorming te gebruiken bevat de volgende stappen:

1. Uitvoeren van de eerste kalibratiestap waarbij de alignatie plaatsvindt van de eerste lijnlasersensor.

2. Tandwiel manueel op roterend platform plaatsen waarbij ervoor gezorgd moet worden dat rotatiecentrum van het roterend platform samenvalt met middelpunt van het tandwiel. Indien elektromagnetisch platform: bekrachtigen van het platform in ideale tandwielpositie.

3. Ruwe dimensioneringsstap laten uitvoeren door lasermeetsysteem.

4. Ingeven herhalingen en overlap.

5. Automatische positionering van de eerste en tweede lijnsensor door middel van parameters verkregen uit de kalibratiestap en de ruwe dimensioneringsstap.

6. Lasermeetsysteem voert nauwkeurige bepaling van het vervormde tandwieloppervlak uit. Dit door per 360° rotatie van het tandwiel een horizontale en verticale data-acquisitie uit te voeren.

7. Herhaalde metingen uitmiddelen en correctie uitvoeren.

8. Gecorrigeerde data evalueren in het dataweergave systeem, via een drie dimensionale weergave van het vervormde buitenoppervlak van het tandwiel en via het uitlezen van de coniciteit, excentriciteit en de vlakheid van het bovenste vlak.

Figuren Figuur 1 is een schematische weergave van een apparaat voor de nauwkeurige bepaling van de vervorming van een tandwiel met behulp van lijnlasersensoren.

Gedetailleerde beschrijving Met het inzicht de kenmerken van de uitvinding beter aan te tonen, is hierna, als voorbeeld zonder enig beperkend karakter, een voorkeur dragende uitvoeringsvorm beschreven van een apparaat en werkwijze om de vervorming van een tandwiel nauwkeurig te bepalen met behulp vant 201 9/0086 lijnlasersensoren.

Zoals weergegeven in Figuur 1, bestaat het apparaat om met behulp van lijnlasersensoren de vervorming van een tandwiel tot op 20 um nauwkeurigheid op te meten uit volgende componenten: een aluminium frame (1) van 600 bij 400 bij 400 mm? met een aluminium basisplaat (2), een roterend platform met een geintegreerd rotatiemechanisme met hoekverplaatsingssensor en servomotor (3), een eerste lijnlasersensor (4), een tweede lijnlasersensor (5), een XYZ-systeem van actuatoren (6), een YZ systeem van actuatoren (7), een geautomatiseerd controlesysteem voor alle lineaire actuatoren en het rotatiemechanisme van het roterend platform met mogelijkheid tot communicatie tussen gebruiker en controlesysteem, een datacollectie-, een dataverwerkings- en dataweergave systeem, allemaal vervat in een computer (10). De tandwielen, die met deze voorkeur dragende inrichting kunnen opgemeten worden, hebben een diameter van 30mm tot 300mm en een hoogte van 30mm tot 200mm.

Het roterende platform (3) bevindt zich op de aluminium basisplaat (2} en wordt aangedreven door een servomotor.

Het roterend platform kan in het bezit zijn van een elektromagnetische inrichting.

Het te testen tandwiel kan gefixeerd worden op het roterend platform door deze elektromagnetisch kracht.

Het te testen tandwiel roteert synchroon met het roterend platform gedurende het meetproces.

De eerste lijnlasersensor (4) en de tweede lijnlasersensor (5) hebben beide een lijnlengte van 50 mm, een lijnbreedte van 1 um en hebben 100 data-acquisitie punten per lijn.

Andere uitvoeringen van lijnlasersensoren zijn mogelijk.

Het XYZ-systeem van actuatoren (6) die de eerste lijnlasersensor positioneert tijdens de horizontale data-acquisitie bevindt zich, bij het beschrijven van deze specifieke uitvoering, in het XZ vlak, maar ook een positionering in het YZ vlak is mogelijk.

Het YZ-systeem (7) van actuatoren die de tweede lijniasersensor positioneert tijdens de verticale data-acquisitie bevindt zich in het bovenvlak, vlak XY, van het aluminiumframe.

Dit YZ systeem van actuatoren zit gemonteerd op een balken (8) en (9) in het bovenvlak.

Deze balken (8) en (9) zijn bevestigd op vaste X-positie, boven het rotatiepunt van het roterend platform.

Voor het plaatsen van het tandwiel op het roterend platform (3) vindt er een alignering plaats van de eerste lijnlasersensor zodat deze sensor tot op 20 um nauwkeurig wijst naar het rotatiecentrum van het roterend platform (3). Dit is nodig om na de horizontale data-acquisitie een correcte reconstructie te kunnen maken van de buitenste omtrek van het tandwiel.

De alignering gebeurt door middel van het manuaal plaatsen van een naaldvormig voorwerp op een verticale manier, zo dicht mogelijk bij het 701 97/0086 ingeschatte rotatiecentrum van het roterend platform.

Via de eerste lijnlasersensor wordt er gedurende de 360° rotatie van het roterend platform data verzameld en dit bij verschillende X-posities van de eerste lijnsensor.

De Y en Z positie worden zodanig gekozen dat het verzamelen van data mogelijk is, maar blijven constant gedurende de beweging in de X-richting.

Wanneer de opgemeten afstand uitgezet tegenover de rotatiehoek gedurende de 360° rotatie een perfecte sinusfunctie is, is de positie waarbij de eerste lijnlasersensor gealigneerd is met het rotatie centrum van het roterend platform.

Het tandwiel wordt op zodanige wijze manueel op het roteren platform geplaatst dat het rotatie centrum van het roterend platform (3) en het middelpunt van het tandwiel samenvallen.

Daarna volgt een ruwe dimensioneringsstap, waarbij de ruwe dimensies van het tandwiel, diameter en hoogte, tot op 1 mm nauwkeurig worden bepaald, alvorens de nauwkeurige bepaling van de vervorming van het tandwiel plaatsvindt.

Dit is zowel een veiligheidsstap om ervoor te zorgen dat de lijnlasersensoren niet botsen met het tandwiel tijdens de nauwkeurige bepaling van de vervorming, als een stap die de correcte positie van de eerste lijnsensor (4) bepaalt in de Y-richting en de tweede lijnlasersensor (5) in de Z-richting zodat de data-acquisitie kan uitgevoerd worden op de meest gunstige werkafstand voor de lijnlasersensoren.

De meest gunstige werkafstand van de lijnlasersensoren is afhankelijk van het type lijnlasersensoren dat gebruikt wordt en is op voorhand gekend.

Alsook bepaalt de ruwe bepaling van de hoogte en de diameter van het tijdwiel het aantal stappen in de Z-richting van de eerste lijnlasersensor (4) voor de horizontale data-acquisitie en het aantal stappen in de Y richting van de tweede lijnlasersensor (5) voor de verticale data-acquisitie.

Deze ruwe dimensioneringsstap kan volautomatisch gebeuren in het lasermeetsysteem en wel op de volgende manier.

Tijdens de rotatie van het tandwiel, op het roterend platform (3) vindt er een stapsgewijze nadering plaats van de eerste (4) en tweede lijnlasersensor (5) in respectievelijk de Y- en de Z- richting waar er bij elke stapsgewijze Y- en Z- nadering een lijnlasersensor meting gebeurt over de volledige respectievelijke Z- en Y- richting.

Bij de eerste lijnlasersensor (4) is de X-positie bepaald door de kalibratiestap zoals hierboven beschreven, bij de tweede lijnsensor (5) is de X-positie inherent aan het design van het frame (1). De nadering vindt stapsgewijs plaats en de grootte van deze stappen is afhankelijk van de op voorhand gekende meest gunstige werkafstand van de lijnlasersensoren.

Wanneer de lijnlasersensoren een signaal opvangen en dus de afstand tussen het tandwiel en zichzelf kunnen bepalen, wordt de sensor gepositioneerd op de meest gunstige werkafstand voor een data- acquisitie.

Nu scant de eerste lijnlasersensor (4) in de Z- richting en de tweede lijnlasersensor (5) in de Y-richting de volledige richting af en bepaalt zo de ruwe dimensies van het tandwiel.

Wanneer deze volautomatische ruwe bepaling van het buitenoppervlak van het tandwiel een aaneensluitend buitenoppervlak vormt, wordt er besloten dat het gaat om een tandwiel zonder naaf en wordt dé--019/0086 nauwkeurige bepaling van de vervorming van het tandwieloppervlak uitgevoerd op een vaste positie in de Y-richting van de eerste lijnsensor (4) en de Z-richting van de tweede lijnsensor (5). Wanneer de ruwe bepaling van het buitenoppervlak van het tandwiel geen aaneensluitend buitenoppervlak vormt, wordt er besloten dat het gaat om een tandwiel met naaf, en wordt er een volautomatische reconstructie gedaan van het buitenoppervlak gedaan.

Deze parameters worden gebruikt voor het volautomatisch aansturen van de Y- en de Z- positie van de eerste en de tweede lijnlasersensor tijdens de data-acquisitie.

Na de kalibratiestap en ruwe dimensioneringsstap hebben de controlesystemen van de XYZ- en YZ- actuatoren alle informatie om de actuatoren van de lijnlasersensoren correct te positioneren voor de start van de data-acquisitie.

Bij de start wordt de positie van de eerste lijnlasersensor (4) in de X-positie bepaald door de kalibratiestap, de Y-positie door de ruwe dimensioneringsstap, bij een tandwiel met naaf gaat dit over een Y-positie in functie van de Z-positionering, en de Z-positie door de positie van het bovenvlak van het roterend platform.

De startpositie van de tweede lijnlasersensor (5) is in de X- positie bepaald door de bevestiging aan de balken (8) en (9) van het frame (1), in de Z-richting door de ruwe dimensioneringsstap, bij een tandwiel met een naaf gaat dit over een Z-positie in functie van de Y-positionering en in de Y-richting door de ruwe dimensioneringsstap.

In de Y-richting start de data- acquisitie bij de uiterste rand van het tandwiel.

Na input van de lijnbreedte (in deze specifieke beschrijving 1 um) en de snelheid van data-acquisitie, eigen aan het type lijnlasersensor, definieert het controlesysteem de rotatiesnelheid van het roterend platform.

Voor de data-acquisitie start wordt volgende input gegeven aan het lasermeetsysteem via de computer (10). Aantal herhalingen en overlap met lengte van overlap.

Een herhaling is het uitvoeren van een data-acquisitie door een lijnlasersensor op vaste Z-positie door de eerste lijnlasersensor en vaste Y-positie door de tweede lijnlasersensor gedurende meerdere 360° rotaties.

Er is overlap bij twee opeenvolgende lijnlasersensor data-acquisities.

Een overlap in Z-richting voor de eerste lijnlasersensor, een overlap in Y-richting voor de tweede lijniasersensor.

De lengte van overlap kan gekozen worden.

Na voorgaande stappen start de data-acquisitie.

Per 360° rotatie van het tandwiel wordt er tegelijkertijd één verticale en één horizontale dataset gemeten, tenzij er één of meerdere herhalingen zijn ingevoerd in de computer (10). De eerste lijnlasersensor (4) meet de buitenomtrek van het tandwiel.

Het aantal datasets bij de eerste lijnlasersensor, door stapsgewijze beweging in de Z-richting, wordt bepaal door de hoogte van het tandwiel te delen door de lijnlengte.

Indien er voor overlap is gekozen dan wordt het aantal dataseB 201 9/0086 bekomen door de hoogte van het tandwiel te delen door de lijnlengte met inbegrip van de overlaplengte.

Per hoogte vindt er 1 of indien herhaling, meerdere 360° rotaties plaats.

De tweede lijnlasersensor (5) meet de vlakheid van het bovenste vlak van het tandwiel.

Het aantal datasets in de Y-richting is bepaald door de helft van de diameter van het tandwiel te delen door de lijnlengte.

Indien er voor overlap is gekozen is het aantal datasets in de Y-richting bepaald door de helft van de diameter van het tandwiel gedeeld door de lijnlengte met inbegrip van de overlaplengte.

Per Y-positie vindt er 1 of indien herhaling, meerdere 360° rotaties plaats.

Het datacoliectiesysteem ontvangt afstandsdata tussen de eerste en tweede lijnlasersensor en het gemeten voorwerp en dit voor elke data-acquisitiepunt op beide lijniasersensoren voor elke XYZ positie van beide lijnlasersensoren.

In deze voorkeur dragende uitvoeringsvorm zijn er 100 data- acquisitiepunten per lijnlasersensor.

Bij de kalibratiestap is de gemeten afstand de afstand tussen de eerste lijnlasersensor en het naaldvormig voorwerp.

Bij de ruwe dimensioneringsstap en de nauwkeurige bepaling van de vervorming van het tandwiel is de gemeten afstand de afstand tussen de sensoren, gekarakteriseerd door hun XYZ-positie, en het tandwiel.

De data van het datacollectie systeem wordt doorgestuurd naar het dataverwerkingssyssteem.

Het dataverwerking systeem tijdens de kalibratiestap is verantwoordelijk voor het bepalen van het rotatiepunt van het roterend platform uit de informatie verkregen uit de eerste lijnlasersensor en het terug sturen van deze deze informatie naar het XYZ-controlesysteem.

Het dataverwerking systeem is zowel bij de ruwe dimensioneringsstap als bij de nauwkeurige bepaling van de vervorming van het tandwiel verantwoordelijk voor het omzetten van de afstand tussen sensor en tandwiel naar cilindercoördinaten en dit voor het volledige buitenoppervlak van het tandwiel.

Na de ruwe dimensioneringsstap stuurt het dataverwerkingssysteem de ruwe dimensies van het tandwiel terug naar het XYZ- en YZ-controlesysteem van de lineaire actuatoren.

Bij het opmeten van een tandwiel met naaf gebeurt hier ook de reconstructie van het volledige buitenoppervlak van het tandwiel met naaf.

Na de nauwkeurige meting van de afstand tussen de twee lijnlasersensoren en het volledige buitenoppervlak van het tandwiel, worden er door het dataverwerkingssysteem volgende stappen uitgevoerd.

Eerst worden, indien ervoor gekozen is om herhaalde metingen te meten, de verschillende herhaalde metingen uitgemiddeld.

Daarna volgt er een correctie op de opeenvolgende metingen indien er op overlappende plaatsen is gemeten, de zogeheten overlap.

Via deze overlap wordt een correctie gemaakt van de fouten veroorzaakt door ruis in de lijnlasersensor, alsookeen correctie van fouten door de beperkte resolutie van de actuatoren.

Het niet samenvallen van het rotatiecentrum van het roterend platform en het rotatiecentrum van het tandwiel wordt gecorrigeerd door een 2019/0086 algoritme dat toegepast wordt op de afstandsdata. Na het doorvoeren van al deze correcties wordt er een gecorrigeerde beschrijving van het vervormde tandwiel bekomen in cilindercoördinaten en dit met een resolutie van 20 um. Volgende vervormingsparameters worden berekend: coniciteit, excentriciteit en vlakheid van het bovenste vlak.

Het dataweergave systeem toont een driedimensionale weergave van het buitenoppervlak van het tandwiel verkregen door het plotten van de gecorrigeerde cilindercoördinaten. Ook worden de vervormingsparameters weergegeven.

Claims (6)

Conclusies BE2019/0086

1. Een lasermeetsysteem voor de nauwkeurige bepaling van de vervorming van een tandwiel bestaat uit een frame met basisplaat, een roterend platform, een rotatie mechanisme, een eerste lijnlasersensor voor de horizontale data-acquisitie, een tweede lijnlasersensor voor de verticale data-acquisitie, een XYZ-systeem van lineaire actuatoren voor plaatsing van de eerste lijnlasersensor gevoed door het controlesysteem in het XYZ-ruimte, een YZ-systeem van lineaire actuatoren voor de plaatsing van de tweede lijnlasersensor gevoed door het controlesysteem in het YZ-vlak bevestigd aan het bovenvlak van het frame op een vaste positie in de X-richting boven het rotatiecentrum van het roterend platform, een controle systeem dat het rotatiemechanisme aanstuurt en een datacollectie-, een dataverwerkings- en dataweergave systeem.

2. De eerste lijnlasersensor, zoals beschreven in claim 1 zorgt, na positionering door het XYZ- systeem van lineaire actuatoren, voor de horizontale data-acquisitie en meet stapsgewijs tot op 20 um nauwkeurige de afstand tussen zichzelf en de volledige buitenomtrek van het 360° roterend tandwiel.

3. jDe tweede lijnlasersensor, zoals beschreven in claim in 1, zorgt na postionering door het YZ- systeem van lineaire actuatoren, voor de verticale data-acquisitie en meet stapsgewijs tot op um nauwkeurig de afstand tussen zichzelf en het bovenvlak van het 360° roterende tandwiel.

20 4. De werkwijze voor het bepalen van de nauwkeurige vervorming van een tandwiel met apparaat beschreven in claim 1 bestaat uit het uitvoeren van de eerste kalibratiestap waarbij de alignering plaatsvindt van de eerste lijnlasersensor, het plaatsen van het tandwiel op het roterend platform plaatsen waarbij ervoor gezorgd moet worden dat het rotatiecentrum van het roterend platform zo goed mogelijk samenvalt met middelpunt van het tandwiel, de automatische uitvoering van de ruwe dimensioneringsstap, ingeven herhalingen en overlap, automatische positionering van de eerste en tweede lijnsensor door midde! van parameters verkregen uit de kalibratiestap en de ruwe dimensioneringsstap, uitvoering van de nauwkeurige bepaling van het vervormd tandwieloppervlak door het lasermeetsysteem, herhaalde metingen uitmiddelen en correcties laten uitvoeren zodat een uitdrukking bekomen wordt van het vervormde buitenste oppervlak van het tandwiel in cilindercoördinaten, en de weergave van de vervorming van het tandwiel in het dataweergave systeem.

5. De uitvoering van de nauwkeurige bepaling van het vervormde tandwieloppervlak zoals beschreven in claim 4 bestaat uit het uitvoeren van een horizontale en verticale data-acquisitie per 360° rotatie van het tandwiel. De horizontale data-acquisitie vindt plaats in de eerst@ 2019/0086 liinsensor op vaste X-positie, vaste Y-positie zoals beschreven in claim 2. De verticale data- acquisitie vindt plaats in de tweede lijnsensor op vaste X-positie, vaste Z-positie zoals beschreven in claim 3 om het volledige bovenvlak te meten.

6. De weergave van de vervorming van het tandwiel in het dataweergave systeem zoals beschreven in claim 4 bestaat uit een weergave van het vervormde buitenoppervlak van het tandwiel en de weergave van volgende vervormingsparameters: coniciteit, excentriciteit en de vlakheid van het bovenste oppervlak.