BR102013029828A2

BR102013029828A2 - Dispositivo e método para determinar a posição de dois eixos acoplados com relação um aos outros

Info

Publication number: BR102013029828A2
Application number: BRBR102013029828-0A
Authority: BR
Inventors: Gianluca Canu; Bernhard Glaser; Volker Konetschny; Martin Wegener
Original assignee: Busch Dieter & Co Prueftech
Priority date: 2012-11-19
Filing date: 2013-11-19
Publication date: 2014-09-23
Also published as: UA110377C2; RU2590533C2; CA2833383C; JP2014102251A; EP2733459B1; CN103822595B; RU2013151306A; DE102012022487A1; CA2833383A1; MX2013013471A; US9146101B2; CN103822595A; US20140139823A1; JP6220243B2; EP2733459A1

Abstract

1/1 RESUMO A invenção refere-se a um dispositivo para determinar a posição de um primeiro eixo (10) e de um segundo eixo (12) que é unida ao primeiro eixo por meio de um acoplamento (14), com relação um ao outro, possuindo uma primeira unidade de medição sendo colocada sobre uma superfície circunferencial do primeiro eixo e uma segunda unidade de medição sendo colocada sobre uma superfície circunferencial do segundo eixo, em que pelo menos uma das duas unidades de medição tem meios (20) para produzir pelo menos um grupo de feixe de luz (22) e pelo menos uma das duas unidades de medição tem meios de detecção (24, 25, 26) a fim de detectar a posição de impacto do grupo de feixe de luz sobre pelo menos uma área de detecção (24, 25, 26), sendo que pelo menos uma das duas unidades de medição é fornecida com pelo menos um sensor (28) para detectar o ângulo de rotação dos eixos, em que a respectiva posição do ângulo de rotação, velocidade angular, e aceleração angular dos eixos são determinadas a partir dos dados do sensor em uma pluralidade de posições medidas, sendo que uma classificação de qualidade dos dados associados deve ser executada para cada posição medida individual com base nos critérios predeterminados, e em que os dados de uma posição medida são excluídos de serem levados em consideração apenas para determinar o deslocamento do eixo ou são levados em consideração apenas com menor ponderação se a avaliação da qualidade desses dados encontra-se abaixo um limite.

Description

DISPOSITIVO E MÉTODO PARA DETERMINAR A POSIÇÃO DE DOIS EIXOS ACOPLADOS COM RELAÇÃO UM AOS OUTROS

A invenção refere-se a um dispositivo e método para determinar a posição de um primeiro eixo e de um segundo eixo que é unido ao primeiro eixo por meio de um acoplamento, com relação um ao outro, tendo uma primeira unidade de medição sendo colocada sobre uma superfície circunferencial do primeiro eixo e uma segunda unidade de medição sendo colocada sobre uma superfície circunferencial do segundo eixo. Pelo menos uma das duas unidades de medição tem meios para produzir pelo menos um grupo de feixe de luz, e pelo menos uma das duas unidades de medição tem meios de detecção para detectar os dados relativos à posição de impacto do grupo de feixe de luz sobre pelo menos uma área de detecção. Além disso, pelo menos uma das duas unidades de medição é fornecida com pelo menos um sensor para detectar o ângulo de rotação do eixo. O deslocamento paralelo, bem como o deslocamento angular horizontal ou vertical dos dois eixos, pode ser determinado a partir das posições de impacto do grupo de feixe de luz determinadas em uma pluralidade de posições medidas, isto é, em uma pluralidade de posições de ângulo de rotação, isto sendo realizado tipicamente pelo ajuste da curva.

Um visão geral de tais dispositivos de medição de alinhamento de eixo pode ser encontrada na US 6.434.849 BI, por exemplo, com uma análise de dados por meio de ajuste da curva para uma elipse também sendo descrita.

São descritos nas DE 33 20 163 Al e DE 39 11 307 Al dispositivos de medição de alinhamento de eixo nos quais a primeira unidade de medição emite um feixe de luz, que é refletido de volta por um prisma de espelho da segunda unidade de medição sobre um detector ótico biaxial da primeira unidade de medição. Um dispositivo de medição de alinhamento de eixo no qual a primeira unidade de medição emite um feixe de luz é Conhecido a partir da DE 38 14 466 Al, o qual incide sobre dois sensores óticos biaxiais da segunda unidade de medição que estão dispostos em sucessão ótica na direção axial.

É descrito em DE 33 35 336 Al um dispositivo de medição de alinhamento

de eixo no qual tanto a primeira e quanto a segunda unidade de medição cada emite um feixe de luz e tem um detector ótico biaxial, com o feixe de luz que é direcionado, em cada caso sobre o detector da outra unidade de medição. Um dispositivo de medição de alinhamento de eixo que opera de acordo com este ío princípio também é descrito em US 6.873.931 BI, por meio do qual as unidades de medição são cada uma delas fornecida com dois sensores de aceleração biaxiais para detectar automaticamente o ângulo de rotação do eixo.

É descrito na EP 2 093 537 Al um dispositivo de medição no qual a primeira unidade de medição emite um feixe de luz ventilado, o qual incide sobre 15 dois detectores de tira óticos da segunda unidade de medição, estes detectores sendo dispostos com um afastamento lateral paralelo entre si, com a direção longitudinal dos detectores sendo disposta perpendicularmente ao plano do ventilador do feixe de luz; não somente a determinação do alinhamento dos eixos com relação um ao outro, mas também a determinação da peça de acoplamento é 20 descrito.

É conhecido a partir da WO 2010/042309 Al um dispositivo de medição de alinhamento de eixo no qual cada uma das duas unidades de medição é fornecida com uma câmara disposta em um invólucro, com o lado do invólucro de frente para a outra unidade sendo fornecido com um padrão ótico que é registrado pela 25 câmara situada no lado oposto. Aqui, o lado do invólucro fornecido com o padrão é fornecido com uma abertura em cada caso, através do qual o padrão inverso é fotografado. Em uma modalidade alternativa, uma das duas unidades é fornecida somente com uma câmera, mas não com um padrão, enquanto que a outra unidade não tem câmera, mas é fornecida com um padrão tridimensional.

É descrito na EP 1 211 480 A2 um dispositivo de medição de alinhamento 5 de eixo no qual a primeira unidade de medição é fornecida com uma fonte de luz, que direciona um feixe de luz sobre a segunda unidade de medição fornecida com uma tela fosca; o lado da tela fosca de costas a partir da primeira unidade de medição é fotografado em um detector de imagem, da mesma forma constituindo uma parte da segunda unidade de medição, por meio de óticas apropriadas.

ío É descrito na US 6.981.333 B2 como as vibrações que ocorrem durante a

medição são determinadas por meio de sensores giroscópicos quando o alinhamento dos eixos é medido, de modo a evitar na medida do possível, leituras erradas da medição de alinhamento devido a essas vibrações.

É descrito na US 5.980.094 um método de medição de alinhamento de eixo no qual, como na DE 33 35 336 Al, as duas unidades de medição direcionam um feixe de luz sobre um detector ótico biaxial da outra respectiva unidade de medição, com o componente radial do ponto de impacto do feixe de luz sendo plotado versus o ângulo de rotação para a análise dos dados para cada um dos dois detectores e uma curva de seno sendo ajustada para os dados de medição em cada caso. Neste caso, um fator de confiança, baseado no número de pontos medidos e a distribuição angular dos pontos medidos, é determinado para o conjunto de dados que está sendo determinado e analisado. Propõe-se ainda neste caso eliminar os pontos de dados suspeitos do conjunto determinado de dados, quer manualmente ou automaticamente, com um novo ajuste de curva, em seguida, sendo feito com base no conjunto de dados que foi reduzido deste modo e com isso verificar se o fator de confiança aumentou devido à redução no conjunto de dados. No entanto, não é mencionado como os pontos de dados suspeitos podem ser identificados, além do fator de confiança sendo aumentado através da eliminação dos pontos de dados suspeitos. Um método de alinhamento semelhante é descrito na US 5,263,261.

O problema da presente invenção é criar um dispositivo de medição de

alinhamento de eixo e um método de medição de alinhamento de eixo por meio do qual é permitida uma medição especialmente simples e confiável.

Este problema é resolvido de acordo com a invenção por um dispositivo de acordo com a reivindicação 1 e um método de acordo com a reivindicação 28. ío Na solução de acordo com a invenção, é vantajoso executar uma classificação de qualidade dos dados associados para cada posição medida individual com base na velocidade angular e aceleração angular, a diferença entre o componente tangencial da posição de impacto e a posição de impacto da posição medida anterior, em relação ao intervalo de tempo a partir da posição medida anterior, e o grau de desvio da posição de impacto de uma curva ajustada para pelo menos uma parte da posição de impacto determinada; e os dados de uma posição medida são excluídos da consideração para determinar o deslocamento do eixo, se a classificação de qualidade destes dados está abaixo de um valor limiar; e dados de medições confiáveis podem ser determinados de uma maneira simples e eliminados, se necessário, a fim de aumentar a confiabilidade do deslocamento do eixo determinado.

As modalidades preferidas da invenção resultam a partir das reivindicações dependentes.

Exemplos da invenção serão descritos a seguir, com base nos desenhos anexos, em que: Figura 1: apresenta uma vista lateral esquemática de um dispositivo de alinhamento de eixo de acordo com a invenção de acordo com um primeiro exemplo;

Figura 2: apresenta uma vista em perspectiva esquemática de um exemplo de uma unidade de medição com dois detectores óticos, que podem ser usados no dispositivo de acordo com a Figura 1;

Figuras 3A e 3B: apresenta uma ilustração esquemática das posições de impacto do feixe de luz em um dispositivo de acordo com a Figura 1 para deslocamento paralelo ou deslocamento angular vertical de dois eixos;

ío Figura 4: apresenta uma ilustração das posições de impacto do feixe de luz

do dispositivo da Figura 1 para uma rotação completa dos eixos durante a medição para uma medição relativamente confiável;

Figura 5: apresenta uma vista similar a Figura 4, com uma medição menos confiável sendo ilustrada;

Figura 6: apresenta uma vista similar a Figura 4, com a medição sendo

realizada apenas sobre uma parte de uma rotação completa do eixo;

Figura 7: apresenta uma ilustração das análises da curva determinada durante uma medição de acordo com as Figuras. 4 a 6;

Figuras 8 A e 8B: apresentam um exemplo prático de pontos medidos do tipo mostrado nas Figuras 4 a 7, com os pontos medidos sendo mostrados com a curva ajustada (Figura 8A); o desvio percentual de cada ponto medido a partir da curva ajustada na Figura 8A é mostrado como uma função do ângulo de rotação na Figura 8B;

Figuras 9A e 9B: apresentam uma vista similar a Figura 8A ou 8B, com outro exemplo sendo ilustrado; Figura 10: apresenta uma vista similar a Figura 1, com um método de medição alternativo sendo ilustrado esquematicamente; e

Figura 11: apresenta uma vista similar a Figura 1, com outro método de medição alternativo sendo ilustrado esquematicamente.

É mostrado esquematicamente na Figura 1 um dispositivo por meio do qual

o alinhamento de um primeiro eixo 10 com relação a um segundo eixo 12, que é unido ao primeiro eixo por meio de um acoplamento 14, pode ser determinado. Os dois eixos 10, 12 são dispostos em sucessão nivelada. O dispositivo compreende uma primeira unidade de medição 16, que pode ser anexada firmemente a uma ío superfície circunferencial do primeiro eixo 10, e uma segunda unidade de medição

18, que pode ser anexada firmemente a uma superfície circunferencial do segundo eixo 12. A primeira unidade de medição 16 tem uma fonte de luz a laser 20 para produzir um feixe de luz ou grupo de feixe de luz 22, que é direcionado sobre a segunda unidade de medição 18. A segunda unidade de medição 18 tem duas áreas 15 de detecção 24 e 26, as quais estão dispostas em sucessão de deslocamento na direção axial e cada uma das quais tipicamente é formada por um detector ótico biaxial. A fim de determinar o deslocamento dos dois eixos 10 e 12 em relação uns aos outros, os eixos são girados em conjunto em torno dos seus eixos (com, em regra, somente um dos dois eixos sendo acionados); neste processo, as posições de 20 impacto do feixe de luz 22 nas duas áreas de detector 24 e 26 são detectadas em uma pluralidade de posições medidas, cada uma das quais corresponde a uma posição de ângulo de rotação específica. No exemplo mostrado, o componente radial é rotulado Y ou Y' e o componente tangencial X ou X'.

A segunda unidade de medição 18 ainda tem pelo menos um sensor 28, que é adequado para detectar o ângulo de rotação da segunda unidade de medição 18- e daí o ângulo de rotação dos eixos 10 e 12 - assim como a velocidade angular e aceleração angular. O que se trata aqui é, vantajosamente, pelo menos, um acelerômetro biaxial ou, pelo menos, um giroscópio, com o sensor sendo projetado com vantagem, em ambos os casos, como um componente de MEMS. A determinação precisa do ângulo de rotação por meio de dois sensores de 5 acelerômetro biaxial é descrita na US 6.873.931 BI, por exemplo. A segunda unidade de medição 18 ainda tem uma unidade de análise 30, que é fornecida com os dados do sensor 28 e os dados dos sensores óticos 24 e 26 a fim de analisar esses dados e finalmente determinar o deslocamento do eixo.

Um exemplo dos meios pelos quais as áreas de detecção dispostas em ío sucessão oticamente podem ser realizados são mostrados na Figura 2, este princípio deve ser descrito em detalhe no documento DE 38 14 466 Al. Neste caso, a segunda unidade de medição 18 é fornecida com uma lente 32, um divisor de feixe 34 e um espelho 36, com o feixe 22, entre a lente 32 e colidindo com o divisor de feixe 34, onde uma parte do feixe 22 é transmitida como feixe 22', e 15 colide com o primeiro detector 24, enquanto que uma parte 22" do feixe 22 é refletida a partir do divisor de feixe 34 para o espelho 36 e, a partir daí, para o segundo detector 26. No exemplo mostrado neste caso, as duas áreas de detecção

24 e 26 estão espacialmente deslocadas não axialmente, mas radialmente (ou tangencialmente) em relação umas às outras, enquanto que a segunda área de 20 detector 26 é oticamente (ou quase) disposta axialmente deslocada por trás da área do detector 24, por causa do efeito do divisor de feixe 34 e o espelho 36 (ou seja, os pontos de impacto dos feixes parciais 22', 22" são tais que as duas áreas de detecção 24 e 26 estão dispostas em sucessão axial).

A fim de determinar a posição de impacto do feixe de luz 22 sobre a primeira área do detector 24 ou da segunda área de detector 26, é possível realizar um cálculo de centro de gravidade no caso em que o ponto de luz estende-se por uma pluralidade de pixels do detector. Tal definição da posição de impacto pode ser aplicada quer já no próprio detector, ou então na unidade de análise 30 .

É ilustrado esquematicamente nas Figuras 3A e 3B o efeito de um deslocamento vertical paralelo ou um deslocamento angular vertical dos eixos IOe 12 em relação uns aos outros em termos da posição de impacto sobre o primeiro detector 24 e o segundo detector 26, com a migração das posições de impacto durante uma revolução dos eixos 10, 12, sendo mostrado em cada caso.

É ilustrada na FIGURA 4 a migração das posições de impacto durante uma rotação de um eixo, para o caso geral, isto é, quando tanto um deslocamento ío paralelo, bem como um deslocamento angular vertical e horizontal existir. Neste caso, um círculo resulta em cada uma das duas áreas de detecção. Para a determinação do deslocamento do eixo, os dados relativos às posições de impacto são geralmente representados, de tal maneira que o componente radial da posição de impacto na área do detector 24 (rotulado Yl no exemplo) que se encontra mais perto da fonte de luz é representado graficamente em uma direção, enquanto que a diferença entre os componentes radiais das posições de impacto na primeira área do sensor 24 e a segunda área do sensor 26 é traçada na outra direção (rotulada "Y1 - Y2" no exemplo). Em geral, e no caso ideal, os pontos medidos representados nesta forma recaem sobre uma elipse, que é parametrizada com o ângulo de rotação do eixo. No exemplo mostrado na FIGURA 4, os ápices da elipse correspondem neste caso às posições de doze horas, seis horas, três horas e nove horas das unidades de medição no curso de uma rotação dos eixos (no caso geral, no entanto, estas posições não coincidem com os ápices da elipse). Os parâmetros da elipse procurada são normalmente determinados por meio de ajuste de curva para os pontos medidos. O deslocamento paralelo, o deslocamento angular vertical e o deslocamento angular horizontal dos eixos podem então ser determinados a partir da forma da elipse determinada desta forma, como é indicado na Figura 7. Neste aspecto, é feita referência à DE 39 11 307 Al por meio de exemplo.

Na prática, no entanto, os pontos de medição não se encontram exatamente sobre uma curva elíptica, porque vários erros de medição podem conduzir a um 5 desvio correspondente. Um problema encontrado, neste contexto, encontra-se, por exemplo, na peça de acoplamento 14, que está fundamentalmente sempre presente em maior ou menor grau e que leva ao fato de que os dois eixos 10, 12 não se encontram rigidamente acoplados durante a rotação, de modo que, quando o eixo 10 é acionado, por exemplo, o eixo 12 roda não na totalidade ou mais devagar do ío que o eixo 10, no início do movimento de rotação. Isto leva a um deslocamento das unidades de medição 16, 18 na direção tangencial em relação uns ao outros, que também influencia a componente radial do ponto de impacto do feixe de luz 22 sobre as áreas de detector 24, 26. Uma forte aceleração angular, por exemplo, também pode levar a um deslocamento tangencial entre o eixo e a unidade de 15 medição associada, bem como a uma rotação relativa dos dois eixos, devido à elasticidade ou inércia das unidades de medição 16, 18. Uma conexão não-ideal, isto é, muito rígida, entre a respectiva unidade de medição, e o eixo também pode levar a desvios nas posições de impacto.

É mostrada na Figura 5 um exemplo de uma medição não- ideal, para a qual os pontos de medição individuais desviam, em parte substancialmente, a partir da elipse ajustada aos pontos medidos.

Como uma regra, quanto maior for o desvio padrão dos pontos medidos a partir da elipse ajustada, mais confiável é o resultado do ajuste da curva e, portanto, a determinação do desvio do eixo.

A confiabilidade do ajuste de curva pode ser aumentada através da

realização de uma avaliação de qualidade dos pontos medidos individuais com base em determinados critérios e não levando em consideração de modo algum os pontos medidos com uma má classificação de qualidade ou levando-os em consideração apenas com uma pequena ponderação na análise, isto é, no ajuste da curva. Os seguintes critérios podem ser empregados na avaliação da qualidade dos pontos individuais (cada um dos quais corresponde a uma posição específica 5 medida): velocidade angular e aceleração angular; diferença entre o componente tangencial da posição de impacto ou posições de impacto e o componente tangencial da posição de impacto ou posições de impacto da posição medida anterior, em relação ao intervalo de tempo a partir da posição medida anterior; grau de desvio da posição de impacto ou do ponto medido de uma curva ajustada para 10 pelo menos uma parte dos pontos medidos determinados; intensidade da vibração durante a medição, mudança na aceleração angular; intervalo de tempo entre a posição medida e um ponto de tempo de referência do movimento de rotação, com o ponto de tempo de referência correspondente ao início do movimento de rotação, por exemplo, o sensor 28, fornecido para detectar o ângulo de rotação, é 15 vantajosamente concebido para detectar a intensidade da vibração, e em particular, um sensor do acelerômetro é especialmente bem adequado no presente caso. Quanto maior for a intensidade de vibração de um ponto medido, pior ele é avaliado.

Além disso, quanto mais próximo um ponto medido situa-se no início do movimento de rotação, pior pode ser classificado, porque, quando os eixos 10, 12 são iniciados, a peça no acoplamento, por exemplo, desempenha um papel especialmente grande e, como conseqüência, os resultados da medição podem ser correspondentemente degradados.

Quanto maior a aceleração angular, ou a alteração da aceleração angular, pior é a classificação de um ponto medido, porque, a uma aceleração elevada ou uma forte mudança na aceleração, há um grande risco, especialmente de obtenção de valores medidos errados devido efeitos inerciais. Uma velocidade angular mais elevada também leva a uma classificação pior da posição medida.

De forma vantajosa, maior será a diferença entre o componente tangencial da posição de impacto e o componente tangencial da posição de impacto da 5 posição medida anterior, em relação ao intervalo de tempo a partir da posição medida anterior, quanto pior a classificação de uma posição medida, porque isto é uma indicação de uma velocidade angular diferente dos dois eixos no momento da medição e pode degradar fortemente o resultado da medição.

Embora, como regra, isso irá aumentar a confiabilidade da determinação do 10 deslocamento do eixo, as posições medidas fundamentalmente não precisam passar através de uma rotação completa dos eixos 10, 12. Em vez disso, também pode ser suficiente realizar as medições sobre somente uma rotação parcial dos eixos 10, 12, por extrapolação sobre o intervalo de ângulo de rotação restante, por assim dizer, é possível por meio do ajuste da curva. Um exemplo disto é mostrado na Figura 6, 15 onde apenas uma faixa de ângulo de rotação de 100° foi atravessada.

Neste caso, depois de percorrer um determinado número de posições medidas, isto é, depois de percorrer uma determinada faixa de ângulos, uma classificação de qualidade geral dos dados das posições medidas percorridas até este ponto, pode ser executada com base nas posições individuais medidas. Ao fazer isso, um ajuste 20 da curva, com base nas posições medidas percorridas até este ponto, também pode ser realizado, e uma mensagem sobre a qualidade geral determinada pode ser exibida.

Por exemplo, a classificação geral de qualidade pode ocorrer através de uma média adequada dos índices de qualidade individuais. Neste caso, um valor limiar para a qualidade geral da medição também pode ser fixo e, em seguida, dependendo de se qualidade geral determinada já atingiu este valor limiar, ou não, uma mensagem que a medição pode ser terminada neste momento, ou que a medição ainda precisa ser continuada pode ser exibida, de modo a atingir uma qualidade adequada. Quando, durante a medição ao longo de 90°, por exemplo, só as posições medidas relativamente pobres estão presentes (por exemplo, em 5 conseqüência de uma peça grande de acoplamento e/ou um movimento de rotação que seja muito brusco), a unidade de análise 30 irá decidir que as medições ainda precisam ser continuadas. Se, por outro lado, já existem muitos pontos medidos bons, a medição pode ser encerrada.

Em adição à sua classificação de qualidade das posições individuais medidas, a ío distribuição das posições medidas ao longo do ângulo de rotação e o número das posições medidas também podem ser incluídos na classificação da qualidade geral. Deste modo, uma distribuição uniforme sobre o ângulo de rotação, bem como um grande número de posições medidas levam a uma maior classificação de qualidade.

O desvio dos pontos medidos individuais da curva ajustada, isto é, o desvio padrão do ajuste, também pode ser levado em consideração na determinação da qualidade geral.

É mostrado nas Figuras 8A e 8B outro exemplo de uma análise dos valores medidos com os pontos medidos errados, em que, na elipse traçada, foram levados em conta apenas os valores medidos cujo desvio era, no máximo, 5% (círculos 20 cheios) de uma elipse ajustada para todos os pontos medidos para ajuste da curva, enquanto que os valores medidos com um maior desvio (círculos abertos) não foram levados em consideração para o ajuste (a elipse obtida pelo ajuste de todos os pontos de medição está ilustrada na Figura 8A com uma linha tracejada).

Um exemplo semelhante é mostrado nas Figuras 9A e 9B.

Como já mencionado, o sensor 28 para o ângulo de rotação pode ser pelo

menos um sensor de acelerômetro biaxial. No entanto, a fim de aumentar a precisão da detecção do ângulo, dois sensores de acelerômetro deste tipo, também podem ser fornecidos.

Considerando que, no exemplo da modalidade até agora descrita, apenas a segunda unidade de medição é fornecida com um sensor para a determinação do ângulo de rotação, duas unidades de medição, cada uma com pelo menos um ângulo de rotação do sensor, também pode ser fornecida, em conformidade com uma modalidade alternativa (como um sensor de ângulo de rotação adicional da primeira unidade de medição 16 é indicado por 38 na Figura I). Neste caso, um link de dados entre a primeira e a segunda unidade de medição 16, 18 tem que ser ío fornecido a fim de que a unidade de análise 30 seja capaz de levar em consideração todos os sensores do ângulo de rotação que estão presentes. Ao fazer isso, a diferença entre a posição do ângulo de rotação determinada por meio da primeira unidade de medição 16 e a posição do ângulo de rotação determinada por meio da segunda unidade de medição 18, em seguida, pode ser determinada a fim de determinar a partir dela a peça de acoplamento e levar a última em consideração na avaliação da qualidade das posições individuais medidas e/ou a classificação geral de qualidade.

Como já foi mencionado, a determinação das posições de impacto do grupo de feixe de luz 22 pode ocorrer em cada caso, por meio de um detector ótico 20 biaxial. Alternativamente, no entanto, é fundamentalmente possível criar uma área de detecção, isto é, a área na qual o grupo de feixe de luz colide, como uma área de dispersão ou tela fosca, com a área de detecção sendo então fotografada com uma câmara, a qual, no caso de uma área de dispersão, é direcionada para o lado da área de dispersão que está virada para o sentido de impacto do grupo de feixe de luz, e, 25 no caso de uma tela fosca, é direcionada para o lado da tela fosca que fica virado para fora a partir da direção do impacto do grupo de feixe de luz. A determinação da posição de impacto ocorre então por meio de processamento de imagem.

O tipo proposto de pré-processamento dos dados medidos, por meio de avaliação da qualidade das posições medidas individuais também é fundamentalmente aplicável a outros métodos de medição do alinhamento do eixo ótico.

É assim mostrado na Figura 10, por exemplo, um método em que a unidade de medição 18 inclui tanto a fonte de luz 20, e também um detector ótico biaxial

25, enquanto que a segunda unidade de medição tem um arranjo de refletor 40 de ío modo a refletir o feixe de luz 22 emitido a partir da primeira unidade de medição 20 sobre a área do detector 25. Neste caso, o componente Y radial e o componente tangencial X da posição do impacto do grupo de feixe de luz refletido 22' na área de detector 25 são usados para ajuste de curva, com uma elipse, resultando mais uma vez.

Tipicamente, o arranjo de refletor 40 tem duas áreas de reflexão 42 e 44

dispostas em ângulo reto entre si, cada uma das quais reflete o feixe que colide 22 em sucessão, de modo a desviá-lo de volta para a área do detector 25, as duas áreas 42, 44 estão dispostas em um ângulo de cerca de 45° com a vertical, neste caso e se estendem na direção tangencial. O arranjo de refletor 40 pode ser concebido, neste 20 caso, como mostrado na Figura 10, tal como um tipo de espelho, ou pode ser concebido como um prisma, em especial, como um prisma Porro ou como um prisma triplo. Tal sistema é descrito na DE 39 11 307 Al, por exemplo.

Outro método de medição alternativo é mostrado na Figura 11, onde cada uma das duas unidades de medição 16, 18 é fornecida com uma respectiva fonte de luz 20 e o respectivo detector ótico biaxial 25. Neste caso, a fonte de luz 20 da primeira unidade de medição 16 é direcionada no detector 25 da segunda unidade de medição 18 e a fonte de luz 20 da segunda unidade de medição 18 é direcionada no detector 25 da primeira unidade de medição 16. A análise dos pontos medidos ocorre, neste caso, de um modo semelhante ao princípio de acordo com as Figuras

1 a 7, ou seja, o componente radial do ponto de impacto sobre um dos dois detectores é representado em função da diferença entre os componentes radiais dos pontos de impacto sobre os dois detectores, os pontos são, portanto, representados graficamente, em seguida, aplicados a uma elipse.

Claims

1.Dispositivo para determinar a posição de um primeiro eixo (10) e de um segundo eixo (12) que é unido ao primeiro eixo por meio de um acoplamento (14), com relação um ao outro, caracterizado pelo fato de que possui uma primeira unidade de medição sendo colocada sobre uma superfície circunferencial do primeiro eixo, uma segunda unidade de medição sendo colocada sobre uma superfície circunferencial do segundo eixo, assim como uma unidade de análise (30), em que pelo menos uma das duas unidades de medição tem meios (20) para produzir pelo menos um grupo de feixe de luz (22) e pelo menos uma das duas unidades de medição tem meios de detecção (24, 25, 26) para detectar os dados relativos à posição de impacto do feixe de luz sobre pelo menos uma área de detecção (24, 25, 26), em que pelo menos uma das duas unidades de medição é fornecida com pelo menos um sensor (28) para detectar o ângulo de rotação dos eixos, para o qual pelo menos um acelerômetro biaxial ou um giroscópio está envolvido, em que a unidade de análise é projetada para determinar a respectiva posição de ângulo de rotação, velocidade angular, e aceleração angular dos eixos em uma pluralidade de posições medidas a partir dos dados do sensor e para determinar a respectiva posição impacto do feixe de luz em pelo menos uma área de detecção a partir dos dados fornecidos pelos meios de detecção, e para determinar o deslocamento dos eixos a partir de pelo menos uma parte das posições impacto determinadas pelo ajuste da curva, e em que a unidade de análise é ainda projetada para executar uma classificação de qualidade dos dados associados a cada uma das posições individuais medidas com base em, pelo menos, os seguintes critérios: velocidade angular e aceleração angular, diferença entre o componente tangencial da posição(ões) de colisão e o componente tangencial da posição(ões) de impacto da posição anterior medida, em relação ao intervalo de tempo a partir da posição anterior medida, grau de desvio da posição(ões) de impacto de uma curva ajustada para pelo menos uma parte das posições de colisão determinadas, e para excluir os dados de uma posição medida de serem levados em consideração na determinação do deslocamento do eixo ou para levar os dados em consideração apenas com peso reduzido se a classificação de qualidade destes dados estiver abaixo de um valor limite.

2. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que ainda o pelo menos um sensor (28) é projetado para detectar vibrações para cada posição medida, com a respectiva intensidade de vibração sendo utilizada como um critério adicional para a avaliação da qualidade dos dados, uma maior intensidade de vibração levando a uma classificação pior.

3. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que ainda a unidade de análise (30) é projetada para utilizar o intervalo de tempo entre a posição medida e um ponto de referência do tempo de movimento de rotação, como critério adicional para avaliar a qualidade dos dados.

4. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que ainda o ponto de tempo de referência é o início do movimento rotacional, com um maior intervalo entre o começo do movimento de rotação levando a uma melhor avaliação.

5. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que ainda a unidade de análise (30) é projetada para utilizar a mudança de tempo da aceleração angular como um critério adicional na avaliação da qualidade de dados.

6. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que ainda uma mudança de tempo maior da aceleração angular leva a uma classificação pior.

7. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que ainda uma maior velocidade angular leva a uma classificação pior.

8. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que ainda uma maior aceleração angular leva a uma classificação pior.

9. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que ainda uma maior diferença entre o componente tangencial da posição de impacto e a posição de impacto da posição anterior medida, em relação ao intervalo de tempo a partir da posição medida anterior, leva a uma classificação pior.

10. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a9, caracterizado pelo fato de que ainda as posições medidas estão incluídas no ajuste da curva com menor ponderação quanto pior a sua classificação de qualidade.

11. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a10, caracterizado pelo fato de que ainda a unidade de análise (30) é projetada de tal forma que, depois de percorrer um determinado número de posições medidas, uma classificação geral da qualidade dos dados das posições medidas atravessadas até este ponto é executada com base na classificação de qualidade das posições individuais medidas, a fim de realizar um ajuste da curva que se baseia nas posições medidas atravessadas até este ponto, e para emitir uma mensagem sobre a qualidade geral determinada.

12. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que ainda o conteúdo da mensagem é ou o término ou a continuação da medição dependendo se a qualidade geral determinada até aquele ponto tenha atingido ou não um valor limite.

13. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 11 ou 12, caracterizado pelo fato de que ainda a unidade de análise (30) é projetada de tal modo que a distribuição do ângulo de rotação das posições medidas e o número das posições medidas estão incluídos na determinação da qualidade geral.

14. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações Ila .13, caracterizado pelo fato de que ainda o desvio médio das posições de colisão da curva ajustada é incluído na determinação da qualidade geral.

15. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a .14, caracterizado pelo fato de que ainda pelo menos uma das duas unidades de medição é fornecida com dois sensores acelerômetro.

16. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a .15, caracterizado pelo fato de que ainda pelo menos um sensor (30) é um sensor acelerômetro projetado como um componente de MEMS.

17. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a .16, caracterizado pelo fato de que ainda cada uma das duas unidades de medição (16, 18) é fornecida com pelo menos um dos sensores (28, 38), com a unidade de análise (30) sendo projetada para determinar a peça de acoplamento a partir da diferença entre a posição do ângulo de rotação determinada com os dados de pelo menos um sensor da primeira unidade de medição e a posição do ângulo de rotação determinada com os dados de pelo menos um sensor da segunda unidade de medição e para levar essa diferença em consideração na avaliação da qualidade das posições medidas individuais e/ou na avaliação geral da qualidade.

18. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a . 18, caracterizado pelo fato de que ainda o meio de detecção é formado por pelo menos um detector ótico biaxial (24, 25, 26).

19. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a .17, caracterizado pelo fato de que ainda a área de detecção é formada por uma área de espalhamento e o meio de detecção é formado por uma câmera, que faz imagens das laterais da área de espalhamento de frente para o lado de impacto do grupo de feixe de luz.

20. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a .17, caracterizado pelo fato de que ainda a área de detecção é formada por uma tela fosca e o meio de detecção é formado por uma câmara, que faz imagens da lateral da tela fosca em frente do lado de impacto do grupo de feixe de luz.

21. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a .20, caracterizado pelo fato de que ainda a primeira unidade de medição (16) é fornecida com o meio (20) para produzir pelo menos um grupo de feixe de luz (22) e a segunda unidade de medição (18) é fornecida com meios de detecção, com os meios de detecção tendo uma primeira (24) e uma segunda área de detecção (26), a segunda área de detecção sendo deslocada oticamente na direção axial em relação à primeira área de detecção, e as duas áreas de detecção sendo colididas simultaneamente por pelo menos uma parte (22', 22") do grupo de feixe de luz.

22.Dispositivo, de acordo com a reivindicação 21, caracterizado pelo fato de que ainda um divisor de feixe (34) é conectado a montante à primeira área de detecção (24) de modo a direcionar uma parte (22") do grupo de feixe de luz (22) sobre uma segunda área de detecção (26).

23. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 21 ou 22, caracterizado pelo fato de que ainda somente o componente radial da respectiva posição de colisão em cada uma das duas áreas de detecção (24,26) é utilizado para o ajuste da curva.

24.Dispositivo, de acordo com a reivindicação 23, caracterizado pelo fato de que ainda o componente radial da posição de colisão sobre a primeira área de detecção (24) e a diferença entre os componentes radiais das posições de impacto na primeira e segunda áreas de detecção (26) são utilizados para o ajuste da curva.

25.Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a caracterizado pelo fato de que ainda a primeira unidade de medição (16) é fornecida com o meio (20) para produzir pelo menos um grupo de feixe de luz (22) e os meios de detecção (25), com uma segunda unidade de medição (18) tendo um arranjo refletor (40), que fica de frente para uma primeira unidade de medição quando as unidades de medição são colocadas sobre o respectivo eixo (10, 12), de modo a refletir o grupo de feixe de luz sobre uma área de detecção.

26.Dispositivo, de acordo com a reivindicação 25, caracterizado pelo fato de que ainda o componente radial e o componente tangencial da posição de impacto sobre uma área de detecção (25) são utilizados para o ajuste da curva.

27.Dispositivo, de acordo com a reivindicação 25 ou 26, caracterizado pelo fato de que ainda o arranjo refletor (40) é projetado como um prisma, em particular como um prisma de Porro ou como um prisma triplo.

28. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 21 a .27, caracterizado pelo fato de que ainda a curva é uma elipse.

29. Método para determinar a posição de um primeiro eixo (10) e de um segundo eixo (12) que é unido ao primeiro eixo por meio de um acoplamento (14), com relação um ao outro, caracterizado pelo fato de que: uma primeira unidade de medição (16) é colocada sobre uma superfície circunferencial do primeiro eixo e uma segunda unidade de medição (18) é colocada sobre uma superfície circunferencial do segundo eixo, pelo menos um grupo de feixe de luz (22) é produzido por pelo menos uma das duas unidades de medição e é direcionado sobre pelo menos uma área de detecção (24, 25, 26) sobre pelo menos uma das duas unidades de medição, a fim de detectar os dados com relação à posição de colisão do grupo de feixe de luz sobre pelo menos uma área de detecção em uma pluralidade de posições medidas e a fim de detectar os dados com relação ao ângulo de rotação dos eixos em pelo menos uma das duas unidades de medição por meio de pelo menos um sensor (28), que envolve pelo menos um acelerômetro biaxial ou um giroscópio, em que a respectiva posição do ângulo de rotação, velocidade angular, e aceleração angular dos eixos são determinadas a partir dos dados do sensor e a respectiva posição de impacto do grupo de feixe de luz sobre pelo menos uma área de detecção é determinada a partir dos dados da posição de impacto, e o deslocamento dos eixos é determinado a partir de pelo menos uma parte das posições de impacto determinadas pelo ajuste da curva, em que uma classificação de qualidade dos dados associados é realizada em cada uma das posições individuais medidas com base, pelo menos, nos seguintes critérios: velocidade angular e aceleração angular, diferença entre o componente tangencial da posição de impacto e o componente tangencial da posição de impacto da posição anterior medida, em relação ao intervalo de tempo a partir da posição anterior medida, grau de desvio da posição(ões) de impacto de uma curva ajustada para pelo menos uma parte das posições de impacto determinadas, e os dados de uma posição medida são excluídos de serem levados em consideração na determinação do deslocamento do eixo ou são levados em consideração apenas com a ponderação reduzida se a avaliação da qualidade desses dados encontra-se abaixo de um valor limite.