BR102014010808A2

BR102014010808A2 - Dispositivo para determinar a localização de elementos mecânicos

Info

Publication number: BR102014010808A2
Application number: BRBR102014010808-4A
Authority: BR
Inventors: Roland Hoelzl
Original assignee: Busch Dieter & Co Prueftech
Priority date: 2013-05-06
Filing date: 2014-05-05
Publication date: 2014-12-23
Also published as: US20140327761A1; MX338030B; IN2014MU01520A; CN104142132A; RU2014117572A; CA2848879A1; KR20140131865A; JP2014219393A; US9506746B2; EP2801788A1; SG10201401467VA; EP2801788B1; DE102013007662A1; MX2014005445A

Abstract

DISPOSITIVO PARA DETERMINAR A LOCALIZAÇÃO DE ELEMENTOS MECANICOS A invenção refere-se a um dispositivo para determinar a localização de um primeiro elemento mecânico (10) e um segundo elemento mecânico (12) um em relação ao outro, tendo uma primeira unidade de medição (14) para se posicionar no primeiro elemento mecânico, uma segunda unidade de medição (18) para se posicionar no segundo elemento mecânico e uma unidade de análise (22), em que a primeira unidade de medição tem meios (24) para produzir pelo menos um pacote de feixe de luz (28, 30), uma superficie de dispersão (34) para dispersar a luz (WV, PV) que incide na superficie de dispersão e uma câmera (36) para gravar imagens da superficie de dispersão, em que a segunda unidade de medição tem uma disposição de refletor (38), que é voltada para a primeira unidade de medição quando as unidades de medição são posicionadas no respectivo elemento mecânico de modo a refletir o pacote de feixe de luz (28', 28") sobre a superficie de dispersão, e em que a unidade de análise é projetada para determinar, a partir de dados de imagem fornecidos pela câmera, a posição de incidência do pacote de feixe de luz, refletido na disposição de refletor, na superficie de dispersão e a partir da mesma a localização do primeiro elemento mecânico e do segundo elemento mecânico um em relação ao outro

Description

“DISPOSITIVO PARA DETERMINAR A LOCALIZAÇÃO DE ELEMENTOS MECÂNICOS” [0001] A invenção refere-se a um dispositivo para determinar a localização de um primeiro elemento mecânico e um segundo elemento mecânico um em relação ao outro, com uma primeira unidade de medição para se posicionar no primeiro elemento mecânico e uma segunda unidade de medição para se posicionar no segundo elemento mecânico bem como uma unidade de análise. [0002] Tal dispositivo pode ser projetado, por exemplo, para determinar o alinhamento de dois eixos, um em relação ao outro. [0003] Tipicamente, no caso de tais dispositivos de medição de alinhamento, pelo menos uma das duas unidades de medição tem uma fonte de luz para produzir um feixe de luz cujo ponto de incidência em um ou uma pluralidade de detectores na outra unidade de medição ou em um detector na unidade de medição dotada da fonte de luz é determinado, com a outra unidade de medição refletindo de volta o feixe de luz no último caso. Tipicamente, para a determinação do alinhamento dos eixos um em relação ao outro, a localização do ponto de incidência do feixe de luz é determinada em uma pluralidade de posições de ângulo de rotação, para o propósito das unidades de medição serem deslocadas ao longo das superfícies periféricas dos eixos ou os eixos são girados junto com as unidades de medição posicionadas nas superfícies periféricas. [0004] São descritos nos documentos n° DE 33 20 163 Al e n° DE 39 11 307 Al os dispositivos de medição de alinhamento de eixo nos quais a primeira unidade de medição emite um feixe de luz, que é refletido de volta a partir de um prisma de espelho da segunda unidade de medição sobre um detector óptico da primeira unidade de medição. [0005] É descrito, no documento n° DE 33 35 336 Al, um dispositivo de medição de alinhamento de eixo no qual tanto a primeira unidade de medição quanto a segunda unidade de medição emitem, cada uma, um feixe de luz e, cada uma, tem um detector óptico, com o respectivo feixe de luz sendo direcionado sobre o detector da outra unidade de medição. [0006] Um dispositivo de medição de alinhamento de eixo que opera de acordo com esse princípio também é descrito no documento n° U.S. 6.873.931 Bl, com as duas unidades de medição sendo dotadas, cada uma, de dois sensores de aceleração biaxiais para detectar automaticamente o ângulo de rotação do eixo. [0007] É conhecido, a partir do documento n° DE 38 14 466 Al um dispositivo de medição de alinhamento de eixo no qual a primeira unidade de medição emite um feixe de luz, que incide em dois detectores ópticos da segunda unidade de medição, que são dispostos um atrás do outro na direção axial. [0008] É conhecido, a partir do documento n° WO 03/067187 Al, um dispositivo de medição de alinhamento de eixo no qual a primeira unidade de medição emite um feixe em formato de leque, que incide em dois detectores ópticos da segunda unidade de medição, que são dispostos um atrás do outro na direção axial. [0009] É conhecido, a partir do documento n° WO 00/28275 Al, um dispositivo de medição de alinhamento de eixo no qual duas unidades de medição são presas em um lado frontal de cada um dos dois eixos, com a primeira unidade de medição emitindo um feixe de luz em formato de leque, que incide lateralmente em três pinos de marcador dispostos em um plano do segundo dispositivo de medição. [0010] É descrito, no documento n° EP 0 962 746 A2, um dispositivo de medição de alinhamento de eixo no qual a primeira unidade tem uma fonte para um feixe de luz em uma primeira coloração, um divisor de feixe e um detector CCD sensível à cor e a segunda unidade tem uma fonte para um feixe de luz em uma segunda coloração e um separador de cor (divisor de feixe de seleção de cor), que esta refletindo para a primeira coloração e transmitindo para a segunda coloração, com a fonte de luz da segunda unidade sendo disposta atrás do separador de cor conforme visto a partir da primeira unidade, e a fonte de luz da primeira unidade é disposta atrás do divisor de feixe conforme visto a partir da segunda unidade. O feixe de luz emitido a partir da primeira unidade inicialmente passa através do divisor de feixe da primeira unidade e é, então, refletido no separador de cor da segunda unidade, com esse feixe refletido sendo refletido, por sua vez, no divisor de feixe da primeira unidade de modo a alcançar o detector. O feixe de luz da segunda unidade inicialmente passa através do separador de cor da segunda unidade e é refletido pelo divisor de feixe da primeira unidade sobre o detector. [0011] É descrito, no documento n° EP 2 093 537 Al, um dispositivo de medição de alinhamento de eixo no qual a primeira unidade de medição emite um feixe de luz em leque para fora, que incide em dois detectores de faixa óptica da segunda unidade de medição, que são dispostos separados lateralmente e um paralelo ao outro, com a direção no sentido de comprimento dos detectores sendo disposta perpendicularmente ao plano em leque do feixe de luz. [0012] Para todos os dispositivos de medição de alinhamento de eixo avaliados no presente documento, o ponto de incidência de um feixe de luz em uma superfície de detector é determinado e analisado em cada caso. [0013] É conhecido, a partir do documento n° DE 40 41 723 Al, um dispositivo para determinar a posição de um ponto de medição relativo a um ponto de referência para guiar ou controlar o avanço de uma cavidade, sendo que o dito dispositivo tem uma pluralidade de estações de medição, que são dispostas na cavidade ou na cabeça da cavidade e cada uma das quais tem uma câmera com uma marcação, sendo que cada câmera registra a marcação da câmera adjacente ou estação de medição. [0014] É conhecido, a partir do documento n° WO 2010/042039 Al, um dispositivo de medição de alinhamento de eixo no qual cada uma das duas unidades de medição é dotada de uma câmera disposta em um alojamento, sendo que o lado do alojamento é voltado para a outra unidade dotada de um padrão óptico, que é gravado pela câmera que se situa de modo oposto. O lado do alojamento dotado do padrão é fornecido, em cada caso, com uma abertura, através da qual o padrão que se situa de modo oposto é imageado. Em um modelo alternativo, uma das duas unidades é fornecida somente com uma câmera, mas não com um padrão, enquanto a outra unidade não tem uma câmera, mas é dotada de um padrão tridimensional. [0015] É descrito, no documento n° EP 1 211 480 A2, um dispositivo de medição de alinhamento de eixo no qual a primeira unidade de medição é dotada de uma fonte de luz, que direciona um feixe de luz sobre a segunda unidade de medição, que é dotada de uma tela fosca; sendo que o lado da tela fosca que se volta para longe da primeira unidade de medição é imageado por meio de óptica apropriada sobre um detector de imagem que também forma uma parte da segunda unidade de medição. [0016] É descrito, nos documentos n° DE 101 43 812A1 en° DE 101 17 390 Al um dispositivo de medição de alinhamento de eixo no qual a primeira unidade de medição tem uma fonte de luz para produzir um feixe em leque para fora e a segunda unidade de medição que se situa de modo oposto tem um sistema óptico parcialmente refletivo com uma tela fosca posterior e uma câmera, que grava o lado da tela fosca que se volta para longe da primeira unidade de medição com um ponto de luz primário do feixe que se aproxima diretamente da fonte de luz e com um ponto de luz secundário do feixe refletido a partir do sistema óptico parcialmente refletivo da segunda unidade de medição e um refletor no lado frontal da primeira unidade de medição. [0017] Um receptor de laser com câmera para medição de máquina é disponível junto à companhia Wente CamSorik GmbH, 38108 Braunschweig, Alemanha, sob a denominação comercial LaserTrac. [0018] O problema da presente invenção é criar um dispositivo para determinar a localização de dois elementos mecânicos um em relação ao outro, em particular, para a medição de alinhamento de eixo, sendo que o modelo do dito dispositivo é especialmente simples, flexível e de baixo custo. Um problema adicional da invenção é criar um método correspondente. [0019] Esse problema é solucionado de acordo com a invenção por um dispositivo de acordo com a reivindicação 1 e a reivindicação 7 bem como por um método de acordo com a reivindicação 26. [0020] Na solução, de acordo com a invenção, é vantajoso que, através do uso de uma câmera e uma superfície de dispersão que é imageada na câmera, em vez de usar um detector óptico no qual o pacote de feixe de luz refletido incide diretamente, um sistema especialmente simples e flexível pode ser realizado. Em particular, é possível usar como a câmera um produto produzido em massa projetado para usuários finais, tais como, por exemplo, uma câmera fotográfica ou um telefone inteligente, que pode ser obtido a custo relativamente baixo ou já estão disponíveis de alguma forma para o usuário por outras razões. [0021] Preferencialmente, o dispositivo é projetado de modo que a câmera seja direcionada sobre o lado da superfície de dispersão voltado para a disposição de refletor. [0022] De acordo com uma modalidade da invenção, a câmera pode se mover livremente em relação às duas unidades de medição e pode ser usada de um modo que as mãos fiquem livres, por exemplo, a fim de imagear a superfície de dispersão sobre a câmera. De acordo com uma modalidade alternativa, a câmera pode ser projetada como parte da unidade de medição, que também tem meios para produzir o pacote de feixe de luz, ou a mesma pode ser presa a essa unidade de medição. [0023] As modalidades preferenciais da invenção decorrem a partir das reivindicações dependentes. [0024] A invenção será explicada mais detalhadamente abaixo com base dos desenhos anexos. São mostrados: A Figura 1 é uma vista lateral levemente em perspectiva de um primeiro exemplo de um dispositivo de determinação de localização, de acordo com a invenção; A Figura 2 é uma vista frontal da superfície de dispersão do dispositivo da Figura 1; A Figura 3 é uma vista em perspectiva da unidade de medição do dispositivo da Figura 1, dotada da superfície de dispersão, em uso prático; A Figura 4 é uma vista lateral esquemática de outra modalidade de um dispositivo de determinação de localização; e A Figura 5 é uma ilustração esquemática de como o teorema de intercepção pode ser usado para corrigir uma distorção perspectiva da imagem da superfície de dispersão na câmera; e A Figura 6 é um exemplo de uma superfície de dispersão dotada de quatro códigos QR. [0025] E mostrado, nas Figuras 1 a 3, um primeiro exemplo de um dispositivo, de acordo com a invenção, para determinar o alinhamento de um primeiro eixo 10 de uma máquina (não mostrado) e um segundo eixo 12 de uma máquina (não mostrado) um em relação ao outro. O dispositivo compreende uma primeira unidade de medição 14 com um elemento 16 para se posicionar em uma superfície periférica do primeiro eixo 10 bem como uma segunda unidade de medição 18 com um elemento 20 para se posicionar na superfície periférica do segundo eixo 12. [0026] Os dois eixos 10 e 12 são dispostos consecutivamente o mais alinhado possível em relação a um eixo geométrico de referência 26, sendo que o dispositivo tem as duas unidades de medição 14, 18 que servem para determinar qualquer deslocamento angular e/ou deslocamento paralelo em relação ao eixo geométrico de referência 26 ou um em relação ao outro. Tipicamente, o dispositivo também compreende meios para exibir o resultado em relação ao deslocamento angular ou deslocamento paralelo (não ilustrado nas Figuras). [0027] A primeira unidade de medição 14 compreende uma fonte de luz 24 para produzir um pacote de feixe de luz 28, um colimador (não ilustrado) para colimar o pacote de feixe de luz 28, uma superfície de dispersão 34 e uma câmera 36 para obter fotografias da superfície de dispersão 34. [0028] A câmera 36 tem óptica 35 a fim de imagear a superfície de dispersão 34 sobre um sensor de câmera (não ilustrado). A câmera 36 pode ser presa a um ângulo lateral de modo oblíquo à superfície de dispersão 34, por exemplo, de modo a não impedir a incidência de um feixe de luz refletido na segunda unidade de medição 18, pelo menos na região central da superfície de dispersão 34. [0029] A superfície de dispersão 34 é voltada para a segunda unidade de medição 18 quando as duas unidades de medição 14, 18 são situadas em uma posição de medição. A fonte de luz 24 pode ser disposta atrás da superfície de dispersão 34 conforme vista a partir da segunda unidade de medição 18, por exemplo, e o pacote de feixe de luz 28 pode radiar através de uma abertura correspondente na superfície de dispersão 34. [0030] A segunda unidade de medição 18 tem uma disposição de refletor 38, que tem uma superfície frontal 40 voltada para a primeira unidade de medição 14 e uma primeira superfície posterior 42 bem como uma segunda superfície posterior 44, sendo que as superfícies posteriores 42, 44 são dispostas em um ângulo, tipicamente um ângulo reto uma em relação à outra e formando entre as mesmas, desse modo, uma extremidade de cobertura 46; nos exemplos mostrados, a disposição de refletor é projetada como um prisma denominado prisma Porro (também denominado um “prisma de cobertura”), com as duas faces laterais paralelas do prisma sendo formadas por triângulos de ângulo reto congruentes, que são unidos pelas faces de divisa que se situam de modo perpendicular às faces de triangulares. A extremidade de cobertura 46 é essencialmente tangencial às superfícies periféricas dos eixos 10, 12. [0031] A superfície frontal 40 é projetada como uma superfície parcialmente refletiva para o pacote de feixe de luz 28, com uma primeira parte 28’ do pacote de feixe de luz sendo refletida pela superfície frontal 40 na direção da superfície de dispersão 34, enquanto uma segunda parte 28" do pacote de feixe de luz 28 é transmitida através da superfície frontal 40 na direção da primeira superfície posterior 42 de modo a ser refletida na primeira superfície posterior 42 em direção à segunda superfície posterior 44 e a partir da mesma através da superfície frontal 40 na direção da superfície de dispersão 34. [0032] No exemplo da Figura 1 e Figura 2, os pontos de incidência (ou seja, os pontos de luz) do pacote de feixe de luz 28’ ou 28" na superfície de dispersão 34 são classificados WV ou PV, respectivamente. Preferencialmente, a refletividade da superfície frontal 40 para o pacote de feixe de luz 28 é escolhida de modo que as intensidades dos dois pacotes de feixe de luz refletidos 28' e 28" difiram, como um resultado das quais os dois pontos de incidência WV e PV podem ser distinguidos na superfície de dispersão 34. [0033] De acordo com uma modalidade modificada, a disposição das Figuras 1 e 2 pode ser equipada com uma fonte de luz 24, que, além do primeiro pacote de feixe de luz 28, pode emitir um segundo pacote de feixe de luz 30 (ilustrado através de uma linha pontilhada na Figura 1), com os dois pacotes de feixe de luz 28, 30 sendo radiados essencialmente na mesma direção, mas diferindo de modo espectral (por exemplo, a fonte de luz 24 pode ser projetada como um laser diodo de onda dupla, que emite um pacote de feixe de luz a cerca de 660 nm na região vermelha e um pacote de feixe de luz a cerca de 780 nm na região infravermelha; altemativamente, o fonte de luz 24 também pode ter dois laser diodos de coloração diferente). [0034] Nesse caso, a superfície frontal 40 da disposição de refletor 38 é projetada como um separador de cor, com a mesma sendo possível projetar para ser mais fortemente refletivo para o primeiro pacote de feixe de luz 28 do que para o segundo pacote de feixe de luz 30 e correspondentemente mais fortemente transmitido para o segundo pacote de feixe de luz 30 do que para o primeiro pacote de feixe de luz 28. O pacote de feixe de luz refletido, classificado 28" na Figura 1, então, corresponde ao segundo pacote de feixe de luz 30 uma vez que o mesmo tiver sido transmitido pela superfície frontal 40 e refletido pelas duas superfícies posteriores 42, 44. O pacote de feixe de luz classificado 28' na Figura 1, então, corresponde ao primeiro pacote de feixe de luz 28 refletido na superfície frontal 40. [0035] Dessa maneira, os dois pontos de incidência WV e PV diferem na composição espectral dos mesmos e podem ser facilmente distinguidos por meio de uma câmera sensível à cor 36. [0036] Para a disposição mostrada nas Figuras 1 e 2, o ponto de incidência WV do pacote de feixe de luz 28’, refletido na superfície frontal 40, é uma medida do deslocamento angular dos dois eixos 10, 12, e o ponto de incidência PV do pacote de feixe de luz 28" refletido nas duas superfícies posteriores 42, 44 é uma medida do deslocamento paralelo dos dois eixos 10, 12. [0037] Atrás da superfície de dispersão 34 (conforme visto a partir da segunda unidade de medição 18), a primeira unidade de medição 14 tem um alojamento 32, que contém a fonte de luz 24 e os equipamentos eletrônicos associados. A fonte de luz 24 preferencialmente é pulsada de um modo randomizado a fim de minimizar qualquer sensibilidade de oscilação. Além disso, o alojamento 32 contém a fonte de alimentação (baterias ou baterias recarregáveis) para a fonte de luz 24 além de equipamentos eletrônicos de gerenciamento de potência adequados. No geral, o alojamento 32 não deve ser apreciavelmente mais espesso do que as hastes de retenção tipicamente fornecidas para a fixação do elemento de posicionamento 16 (não mostrado na Figura 1). [0038] A primeira unidade de medição 14 preferencialmente tem um inclinômetro para determinar o ângulo de inclinação da primeira unidade de medição 14 e, portanto, a posição do ângulo de rotação do eixo 10 dotada da primeira unidade de medição 14. Tal inclinômetro 31 com um visor 33 pode ser integrado no alojamento 32, por exemplo; ver Figuras 1 e 2. Nesse caso, o inclinômetro 31 pode ser projetado, por exemplo, como um inclinômetro MEMS. [0039] A primeira unidade de medição 14 é preferencialmente projetada de modo que o pacote de feixe de luz ou pacotes de feixe de luz 28, 30 sejam direcionados sem interposição de um elemento refletivo sobre a disposição de refletor 38 da segunda unidade de medição 18: ou seja, nenhum elemento refletivo é disposto entre a fonte de luz 24 e a disposição de refletor 38. [0040] De acordo com a Figura 2, a superfície de dispersão 34 é dotada de marcadores de medição 50, que podem ser projetados como cruzamentos, por exemplo, a fim de facilitar a análise das imagens da superfície de dispersão 34 obtidas pela câmera 36. A fim de que as marcações 50 também sejam visíveis nas cercanias mais escuras, é possível fornecer uma fonte de luz externa, por exemplo, tal como um LED 23, na câmera 36. Altemativamente, uma iluminação contraluz 25 da superfície de dispersão 34 pode ser fornecida. Nesse caso, uma lâmina metálica com recortes apropriados pode ser presa de modo adesivo a uma superfície de vidro leitoso (feita de vidro ou plástico), com injeção de luz branca difusa através do alojamento 32. [0041] Preferencialmente, a superfície de dispersão 34 é projetada para ser essencialmente plana. De acordo com as Figuras 1 e 3, a câmera 36 pode ser disposta deslocada lateralmente e inclinada em relação à superfície de dispersão 34. Nesse caso, a câmera 36 também pode ser montada, por exemplo, abaixo no elemento de posicionamento 16 (que pode ser um dispositivo de tensionamento em cadeia, por exemplo). A câmera 36 é orientada nesse caso de modo que a mesma imageia a superfície de dispersão 34 de modo mais completo possível no sensor de câmera, mas os pacotes de feixe de luz refletidos 28’, 28" não são sombreados. Nesse caso, um orifício de luz dispersada (não mostrado) também pode ser fornecido, o qual pode ser usado de modo vantajoso também para estabilização mecânica da câmera 36 e da superfície de dispersão 34. [0042] A câmera 36 pode ser projetada, por exemplo, como uma câmera compacta ou como um telefone inteligente ou câmera de telefone móvel. Preferencialmente, a óptica 35 envolve uma lente fixa, porque tal lente é mais estável do que uma lente de zoom. Preferencialmente, a resolução do sensor de câmera é pelo menos 8 megapixels. A câmera é operada preferencialmente na configuração macro. [0043] Na medida em que a câmera é projetada como um telefone inteligente, o visor do telefone inteligente pode ser usado de modo vantajoso como uma interface gráfica de usuário (GUI); de outra maneira, um dispositivo adicional desse tipo, tal como, por exemplo, um telefone inteligente ou um computador do tipo tablet, pode ser usado adicionalmente para controle de usuário. Nesse caso, é possível usar também, por exemplo, controle de voz com um audifone ou o “Google Glass” esperado em 2013. [0044] A análise das imagens obtidas pela câmera pode ser realizada conforme a seguir: O objetivo da análise é determinar as respectivas coordenadas de ponto mediano dos pontos de incidência BV e PV dos pacotes de feixe de luz refletidos 28' e 28", respectivamente. Nesse processo, a imagem obtida é inicialmente retificada; ou seja, a distorção perspectiva e qualquer distorção do sistema óptico causada pela disposição lateralmente inclinada da câmera 36 será compensada. Isso pode ocorrer, por exemplo, com base nas marcações de medição 50, as “coordenadas globais” das quais são conhecidas exatamente. O ponto de incidência dos pacotes de fluxo de luz 28’ e 28" pode ser separado do plano secundário com base na cor, de modo que a região para a determinação de ponto mediano seja limitada. A determinação do ponto mediano por meio de uma estimação de centro de gravidade então ocorre. Como as coordenadas globais das marcações de medição 50 são conhecidas exatamente, as coordenadas de pixel podem ser calculadas, de modo que o ponto mediano dos pontos de incidência WV e PV dos pacotes de feixe de luz possa ser determinado em coordenadas globais. [0045] Outra possibilidade é o uso do teorema de intercepção para calcular as coordenadas dos pontos de incidência, conforme é indicado esquematicamente para o ponto de incidência PV na Figura 5. Nesse caso, o ponto de desaparecimento horizontal VPH e o ponto de desaparecimento vertical VPV são usados. [0046] E também possível determinar o diâmetro médio dos pontos de incidência PV e WV dos pacotes de feixe de luz e usar esses para estimar a distância entre a fonte de luz e a disposição de refletor, ou seja, entre a primeira unidade de medição 14 e a segunda unidade de medição 18. [0047] Na medida em que a primeira unidade de medição 14 tem um visor 33 para o ângulo de inclinação medido por um inclinômetro 31, a câmera 36 é preferencialmente dotada de uma função OCR a fim de registrar o valor desse ângulo; alternativamente, uma transmissão do valor de ângulo diretamente à câmera 36 pode ocorrer através de, por exemplo, uma ligação de Bluetooth. [0048] Na medida em que a câmera 36 é um telefone inteligente, o inclinômetro 29 que é normalmente integrado ao mesmo também pode ser usado para determinar o ângulo de inclinação. [0049] Durante a análise das fotos obtidas pela câmera, é também possível corrigir distorções sistemáticas, tais como aquelas causadas pela extremidade de prisma 46, por exemplo. [0050] A análise das imagens pode ser conduzida em uma unidade de análise indicada esquematicamente pela referência 22, que pode constituir uma parte da câmera, particularmente quando o que é envolvido é um telefone inteligente, que já é inerentemente equipado de fábrica de algum modo com uma potência de computação relativamente grande. [0051] Antes do início de uma medição, as duas unidades de medição 14, 18 são inicialmente ajustadas uma em relação à outra de modo que os pacotes de feixe de luz refletidos 28', 28" incidam aproximadamente no centro da superfície de dispersão 34. Para esse propósito, a segunda unidade de medição 18, por exemplo, pode ser dotada de um ajustador de altura (não mostrado) para mudar a posição da segunda unidade de medição 18 na direção radial em relação ao eixo 12 e um ajustador de ângulo para inclinar a segunda unidade de medição 18 em relação à direção radial do eixo 12 e um ajuste da segunda unidade de medição 18 ao redor da direção radial. [0052] Uma vez que o ajuste das duas unidades de medição 14, 18 uma em relação à outra tiver sido completado, as posições de incidência dos pacotes de feixe refletidos 28', 28" indicam em princípio o desalinhamento dos dois eixos 10 e 12 um em relação ao outro quando os dois eixos 10 e 12, junto com as unidades de medição 14, 18 situadas nos mesmos, são girados ao redor do eixo geométrico 26, com o curso do respectivo ponto de incidência, então sendo seguido dependendo do ângulo de rotação (que, por sua vez, pode ser determinado por meio da função de inclinômetro) e sendo analisado da maneira conhecida de modo a determinar o deslocamento vertical, deslocamento horizontal e o deslocamento angular dos eixos 10, 12 (tal método é descrito no documento n° DE 39 11 307 Al, por exemplo, para um único pacote de feixe). [0053] Se a disposição de refletor 38 for projetada como um prisma triplo, a posição de incidência do pacote de feixe 28" refletido nas superfícies posteriores 42, 44 indica o deslocamento paralelo nas duas direções. [0054] Após a determinação do desalinhamento, um ajuste dos eixos 10, 12 é realizado em uma posição angular específica, com a medição sendo conduzida durante o ajuste de eixo a fim de estabelecer quando o desalinhamento é melhor corrigido. Tal método é também descrito no documento n° DE 39 11 307 Al, por exemplo. [0055] Quando um prisma triplo é usado, o ajuste dos eixos pode ocorrer na posição de “12 horas” das duas unidades de medição 14, 18, por exemplo. Quando um prisma Porro (também denominado um “prisma de cobertura”) é usado, o ajuste pode ocorrer na posição de 3 horas ou de 9 horas, por exemplo. [0056] Tipicamente, durante a medição de alinhamento e durante o ajuste dos eixos, as imagens da superfície de dispersão 34 devem ser obtidas e analisadas continuamente pela câmera em uma taxa relativamente alta, com a mesma sendo possível produzir e processar cinco imagens por segundo, por exemplo. Na medida em que a câmera é um telefone inteligente, a obtenção e análise de imagens podem ser realizadas na forma de um aplicativo apropriado, por exemplo. [0057] Como uma alternativa para obter imagens continuamente, o modo de obtenção de imagem também pode ser escolhido, por exemplo, de modo que as imagens sejam obtidas dependendo do ângulo de inclinação atual, por exemplo, sempre que o ângulo é alterado por um incremento específico - por exemplo, Io. [0058] O dispositivo de alinhamento pode opcionalmente compreender um audifone Bluetooth, que é usado pelo operador que realiza o ajuste dos eixos durante o ajuste e que serve para recepção sem fio dos valores de deslocamento atuais determinados pela unidade de análise 22 da câmera 36, projetada como um telefone inteligente, de modo a servir de modo audível à pessoa que realiza o ajuste dos eixos. Isso é, desse modo, vantajoso já que, durante o ajuste, é tipicamente difícil para o operador ler o visor do telefone inteligente 36. Nesse caso, o audifone também pode ser usado a fim de utilizar a ligação de Bluetooth para controle de voz do telefone inteligente 36. [0059] Altemativamente, um segundo telefone inteligente ou um computador do tipo tablet pode ser usado pelo operador a fim de apresentar o visor do telefone inteligente 36 que serve como a câmera através de uma ligação Bluetooth (por exemplo, por meio de VNC) em uma forma que pode ser mais bem lida pelo operador, com o mesmo sendo também possível controlar o telefone inteligente 36 através do segundo telefone inteligente ou do computador do tipo tablet por meio de visor de toque; ver também documento n° WO 97/36146. [0060] Tipicamente, a superfície imageada tem um tamanho de cerca de 40 x 40 mm, em que nesse caso um pixel corresponde a cerca de 20 pm quando a resolução da câmera é 8 megapixels (que corresponde a uma resolução vertical de cerca de 2500 pixels). Quando uma câmera compacta com 16 megapixels, por exemplo, é usada, uma resolução de cerca de 7 ??? pode ser alcançada. [0061] E basicamente possível usar também uma câmera com óptica especial ou, no caso de um telefone inteligente, para usar um amplificador interposto. As dimensões da superfície de dispersão 34 a serem imageadas também podem ser reduzidas, por exemplo, para 20 x 20 mm para 30 x 30 mm. [0062] Nesse caso, é basicamente concebível que as imagens da câmera sejam transmitidas de modo sem fio (por exemplo, através de WLAN) para uma plataforma móvel, por exemplo. E possível, no presente documento, usar um cartão DS especial, por exemplo. [0063] De acordo com uma modificação da modalidade das Figuras 1 a 3, a câmera 36 pode ser projetada como uma “câmera livre” que pode se mover livremente em relação às duas unidades de medição 14, 18 e é mantida na mão do operador para obter a foto da superfície de dispersão 34, por exemplo, ou, de outra forma, montada em um tripé. Nesse caso, a câmera pode ser operada tanto na configuração macro e posicionada de modo apropriado próximo à superfície de dispersão 34 quando fotografias são obtidas ou, de outra forma, onde isso não é possível ou não desejado, a câmera é operada com uma lente telefoto, de modo que as imagens também possam ser obtidas em uma distância maior do que 1 m, por exemplo. [0064] E mostrado na Figura 4 outra modificação da modalidade das Figuras 1 a 3 na qual a superfície de dispersão 134 é projetada como uma tela fosca e a câmera 36 não grava o lado da superfície de dispersão voltado para a segunda unidade de medição 18, como no caso da modalidade das Figuras 1 a 3, mas, em vez disso, o lado da superfície de dispersão 134 voltado para longe da segunda unidade de medição 18. Nesse caso, a câmera 36, conforme vista a partir da segunda unidade de medição 18, é disposta atrás da tela fosca 134. No exemplo mostrado na Figura 4, a câmera 36 é fixa em um local no alojamento 32 da primeira unidade de medição 14. No caso de um telefone inteligente comercialmente disponível, isso resultaria em uma distância mínima entre a câmera e a tela fosca de cerca de 50 a 60 mm. Essa distância pode ser reduzida se a câmera for dotada de uma lente ancilar (de ângulo amplo ou amplificador). [0065] Aqui, também, um elemento de operação móvel através de uma conexão sem fio, tal como, por exemplo, Bluetooth, pode se comunicar com a câmera 36. Também no caso da modalidade da Figura 4, é possível usar um orifício de luz dispersada (não mostrada). [0066] Preferencialmente, no caso da modalidade da Figura 4, a fonte de luz 24 é bicolor e a superfície frontal 40 é projetada como um separador de cor, como já foi descrito em conexão com a modalidade nas Figuras 1 a 3. [0067] Basicamente, a câmera pode ser unida à primeira unidade de medição 14, mesmo em casos nos quais, durante a gravação, a mesma é montada na primeira unidade de medição 14 em uma posição fixa, de tal modo que após a medição de alinhamento e ajuste tiverem sido completados, a mesma pode ser removida da primeira unidade de medição 14 e usada em outro local. Isso é particularmente vantajoso no caso em que a câmera é um telefone inteligente. [0068] Basicamente, o uso de telefones inteligentes como câmera oferece muitas vantagens: Desse modo, tais dispositivos são muito flexíveis e poderosos em termos de programação e modelo da interface gráfica de usuário; em particular, recursos tais como reconhecimento de gesto, suporte de teclado e localização são possíveis. Além disso, o usuário que realiza a medição de alinhamento pode usar um dispositivo cuja operação o mesmo já está basicamente familiarizado de algum modo. Além disso, os telefones inteligentes oferecem muitas interfaces, tais como, por exemplo, também aquelas em uma base de dados mantenedora; em particular, nesse caso, interfaces sem fio estão disponíveis, as quais podem ser usadas para ligar a outra plataforma de operação móvel, um audifone (com supressão de ruído e eco), Google Glass, um cinto de vibração, etc. Além disso, o telefone inteligente pode ser usado da maneira comum nas vezes que não é usado para medição de alinhamento. [0069] De acordo com uma modalidade da invenção, a superfície de dispersão pode ser dotada de uma pluralidade de códigos ópticos bidimensionais - tal como, por exemplo, um código QR - que são distribuídos sobre a superfície de dispersão, tipicamente no modo de uma rede, que são impressos na superfície de dispersão e servem para a codificação de informações/dados relacionados à superfície de dispersão ou à unidade de medição dotada da superfície de dispersão, tal como, por exemplo, o número de série da unidade de medição, as dimensões da superfície de dispersão na direção x e y (por exemplo, em mm), fatores de correção relacionados à precisão ou erros da impressora usada para imprimir a superfície de dispersão (por exemplo, quantidade de extensão ou compressão na direção x e y), o número de códigos na superfície de dispersão, a posição do respectivo código na rede (número de fileira, número de coluna), bem como a distância do respectivo código a partir da origem do sistema de coordenada da superfície de dispersão (por exemplo, in pm). Nesse caso, os códigos individuais podem ser dispostos, por exemplo, de tal modo que os mesmos sejam adjacentes uns aos outros de modo a abarcar a totalidade da superfície de dispersão; ver, por exemplo, Figura 9, em que quatro códigos 60A, 60B, 60C, 60D são mostrados. O número e resolução dos códigos devem ser otimizados em correspondência com a resolução da impressora e da câmera. Em vez de um código QR, é basicamente possível usar outros códigos gráficos de propriedade também. [0070] A provisão de códigos gráficos na superfície de dispersão tem as seguintes vantagens: A totalidade da superfície refletora junto com a extremidade protetora não precisa ser fotografada, o que significa facilitação para o usuário. Os códigos podem ser reconstruídos para produzir uma imagem alvo, de modo que os pontos suficientes sejam disponíveis para linearização da imagem da superfície de dispersão (parâmetros internos e externos). Os códigos na superfície de dispersão podem ser identificados como tais com base em marcações específicas. Uma precisão mais alta em determinar a posição de incidência pode ser alcançada. A superfície de dispersão pode ser corrigida em consideração à precisão da impressora usada para a impressão da superfície de dispersão.

Claims

1. Dispositivo caracterizado pelo fato de que é para determinar a localização de um primeiro elemento mecânico (10) e um segundo elemento mecânico (12) um em relação ao outro, que tem uma primeira unidade de medição (14) para posicionamento no primeiro elemento mecânico, uma segunda unidade de medição (18) para posicionamento no segundo elemento mecânico e uma unidade de análise (22), em que a primeira unidade de medição tem meios (24) para produzir pelo menos um pacote de feixe de luz (28, 30), uma superfície de dispersão (34) para dispersar a luz (WV, PV) que incide na superfície de dispersão e uma câmera (36) para obter imagens da superfície de dispersão, em que a segunda unidade de medição tem uma disposição de refletor (38), que se volta para a primeira unidade de medição quando as unidades de medição estão posicionadas no respectivo elemento mecânico de modo a refletir o pacote de feixe de luz (28', 28") sobre a superfície de dispersão, e em que a unidade de análise é projetada para determinar, a partir dos dados de imagem fornecidos pela câmera, a posição de incidência do pacote de feixe de luz, refletido na disposição de refletor, na superfície de dispersão e a partir da mesma a localização do primeiro elemento mecânico e do segundo elemento mecânico um em relação ao outro.

2. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, adicionalmente caracterizado pelo fato de que a câmera (36) é direcionada sobre o lado da superfície de dispersão (34) voltado para a disposição de refletor (38).

3. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 2, adicionalmente caracterizado pelo fato de que a câmera (36) é disposta deslocada lateralmente em relação à superfície de dispersão (34).

4. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 3, adicionalmente caracterizado pelo fato de que a câmera (36) é disposta inclinada em relação à superfície de dispersão (34).

5. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, adicionalmente caracterizado pelo fato de que a superfície de dispersão é projetada como uma tela fosca (134), com a câmera (36) sendo direcionada sobre o lado da tela fosca voltada para longe da disposição de refletor.

6. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, adicionalmente caracterizado pelo fato de que a primeira unidade de medição (14) tem meios (33) para a fixação removível da câmera (36).

7. Dispositivo caracterizado pelo fato de que é para determinar a localização de um primeiro elemento mecânico (10) e um segundo elemento mecânico (12) um em relação ao outro, com uma primeira unidade de medição (14) para se posicionar no primeiro elemento mecânico, uma segunda unidade de medição (18) para se posicionar no segundo elemento mecânico, uma câmera (36) e uma unidade de análise (22), em que a primeira unidade de medição tem meios (24) para produzir pelo menos um pacote de feixe de luz (28, 30) e uma superfície de dispersão (34) para dispersar a luz (WV, PV) que incide na superfície de dispersão, em que a segunda unidade de medição tem uma disposição de refletor (38), que se volta para a primeira unidade de medição quando as unidades de medição estão posicionadas no respectivo elemento mecânico de modo a refletir o pacote de feixe de luz sobre a superfície de dispersão, em que a câmera pode se mover livremente em relação às duas unidades de medição e é projetada para obter imagens da superfície de dispersão, e em que a unidade de análise é projetada para determinar, a partir dos dados de imagem fornecidos pela câmera, a posição de incidência do pacote de feixe de luz (28', 28"), refletido na disposição de refletor, na superfície de dispersão e a partir da mesma a localização do primeiro elemento mecânico e o segundo elemento mecânico um em relação ao outro.

8. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, adicionalmente caracterizado pelo fato de que a disposição de refletor (38) tem uma primeira superfície posterior (42) e uma segunda superfície posterior (44), que são dispostas em um ângulo uma em relação à outra, de modo a refletir o pacote de feixe de luz a partir da primeira superfície posterior para a segunda superfície posterior e a partir das mesmas na direção da superfície de dispersão (34).

9. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 8, adicionalmente caracterizado pelo fato de que a primeira (42) e a segunda superfície posterior (44) da disposição de refletor (38) são aproximadamente perpendiculares uma em relação à outra.

10. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 9, adicionalmente caracterizado pelo fato de que a disposição de refletor (38) é projetada como um prisma.

11. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 10, adicionalmente caracterizado pelo fato de que a disposição de refletor (38) é projetada como um prisma Porro ou como um prisma triplo.

12. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 8 a 11, adicionalmente caracterizado pelo fato de que uma superfície (40) da disposição de refletor (38) que se volta para a primeira unidade de medição (14) é projetada para refletir uma porção do pacote de feixe de luz (28) para a superfície de dispersão e transmitir uma porção do pacote de feixe de luz para a primeira superfície posterior.

13. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 all, adicionalmente caracterizado pelo fato de que o pacote de feixe de luz é um primeiro pacote de feixe de luz (28) e o meio para produzir o primeiro pacote de feixe de luz é projetado também para produzir um segundo pacote de feixe de luz (30), com os dois pacotes de feixe de luz sendo radiados essencialmente na mesma direção, mas diferindo de modo espectral, com uma superfície (40) da disposição de refletor (38) voltada para a primeira unidade de medição sendo projetada como um separador de cor e sendo, desse modo, mais fortemente refletivo para o primeiro pacote de feixe de luz do que para o segundo pacote de feixe de luz e mais fortemente transmitido para o segundo pacote de feixe de luz do que para o primeiro pacote de feixe de luz, com pelo menos uma primeira superfície posterior (42) da disposição de refletor sendo fornecida a fim de refletir o segundo pacote de feixe de luz transmitido através da superfície voltada para a primeira unidade de medição.

14. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 13, adicionalmente caracterizado pelo fato de que o primeiro elemento mecânico é um primeiro eixo (10) e o segundo elemento mecânico é um segundo eixo (12), sendo que a primeira unidade de medição (14) é projetada para se posicionar em uma superfície periférica do primeiro eixo e a segunda unidade de medição (18) é projetada para se posicionar em uma superfície periférica do segundo eixo.

15. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 14, adicionalmente caracterizado pelo fato de que a unidade de análise (22) é projetada para determinar o deslocamento angular e o deslocamento vertical e horizontal dos eixos a partir dos dados de imagem gravados em diferentes posições de ângulo de rotação dos eixos (10, 12).

16. Dispositivo, de acordo com as reivindicações 11 e 15, adicionalmente caracterizado pelo fato de que uma extremidade de cobertura (46) do prisma (38) é orientada de modo essencialmente tangencial em relação às superfícies periféricas do eixo.

17. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 16, adicionalmente caracterizado pelo fato de que a câmera tem uma lente (35) com foco fixo.

18. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 17, adicionalmente caracterizado pelo fato de que a superfície de dispersão (34) é dotada de marcadores de medição (50).

19. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 18, adicionalmente caracterizado pelo fato de que a unidade de análise (22) é projetada para retificar os dados de imagem fornecidos pela câmera (36) em relação a uma inclinação da superfície de dispersão (34).

20. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 19, adicionalmente caracterizado pelo fato de que a primeira unidade de medição (14) tem um inclinômetro (27).

21. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 20, adicionalmente caracterizado pelo fato de que a câmera (36) tem um inclinômetro (29).

22. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 21, adicionalmente caracterizado pelo fato de que a primeira unidade de medição (14) tem uma iluminação contraluz (25) para a superfície de dispersão (34).

23. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 22, adicionalmente caracterizado pelo fato de que a câmera (36) tem meios (23) para iluminação da superfície de dispersão (34).

24. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 23, adicionalmente caracterizado pelo fato de que a câmera (36) é projetada como um telefone inteligente.

25. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 24, adicionalmente caracterizado pelo fato de que a superfície de dispersão (34) é dotada de uma pluralidade de códigos gráficos (60A, 60B, 60C, 60D), distribuídos sobre a superfície de dispersão, para codificação de dados relacionados à superfície de dispersão e/ou a unidade de medição dotada da superfície de dispersão.

26. Método para determinar a localização de um primeiro elemento mecânico (10) e um segundo elemento mecânico (12) um em relação ao outro caracterizado pelo fato de que uma primeira unidade de medição (14) é posicionada no primeiro elemento mecânico e uma segunda unidade de medição (18) é posicionada no segundo elemento mecânico, um pacote de feixe de luz (28, 30) é produzido por meio da primeira unidade de medição, o pacote de feixe de luz é refletido por meio de uma disposição de refletor (38) da segunda unidade de medição sobre uma superfície de dispersão (134) da primeira unidade de medição, uma câmera (36), que pode se mover livremente em relação às duas unidades de medição, é trazida para a posição e pelo menos uma imagem da superfície de dispersão é obtida, e a pelo menos uma imagem é analisada a fim de determinar a posição de incidência (WV, PV) do pacote de feixe de luz refletido na disposição de refletor na superfície de dispersão e a partir da mesma a localização do primeiro elemento mecânico e o segundo elemento mecânico um em relação ao outro.

27. Método, de acordo com a reivindicação 26, adicionalmente caracterizado pelo fato de que a câmera (36) é direcionada sobre o lado da superfície de dispersão (134) voltado para a disposição de refletor (38).

28. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 26, adicionalmente caracterizado pelo fato de que a superfície de dispersão (134) é projetada como uma tela fosca e a câmera (36) é direcionada sobre o lado da tela fosca voltado para longe da disposição de refletor (38).