BR112012010564B1 - Sistema e método de medição de pista. - Google Patents

Description

“SISTEMA E MÉTODO DE MEDIÇÃO DE PISTA”.

Campo da Invenção

A presente invenção refere-se a sistemas de medição, e mais particularmente a um sistema de medição para medir as dimensões de uma pista.

Antecedentes da Invenção

A pista aqui citada é uma superfície sobre a qual um objeto pode se deslocar na direção vertical, a pista, portanto, compreende um plano que é substancialmente perpendicular à força de gravidade do ambiente. Tipicamente a pista também compreende algum mecanismo que elimina possíveis forças laterais 10 para permitir o progresso do objeto ao longo da pista.

Um exemplo bem conhecido de uma pista é um sistema de trilho que pode compreender um, dois ou mais trilhos, montados sobre o solo de modo que sua superfície de topo é substancialmente perpendicular à força de gravidade do ambiente. Sistemas de trilho são inspecionados periodicamente para garantir que 15 as dimensões dos trilhos estejam dentro dos valores geométricos estabelecidos (padrões). Os dados gerados durante inspeção são então utilizados para posicionamento dos trilhos se houver qualquer desvio.

Tradicionalmente as inspeções da pista são realizadas com arranjos manuais que aplicam teodolitos ou lasers. Recentemente tem sido utilizado um 20 taquímetro que pode ser fixado em uma posição enquanto um alvo se move longitudinalmente junto com um trilho para posições de medição pré-definidas. Medindo as coordenadas e a distância do alvo, os valores necessários para computar as características de dimensão do trilho definidas nos padrões da pista (por exemplo, alcance, elevação trilho-a-trilho, elevação e retidão) podem ser 25 determinadas diretamente.

Recentemente, foi introduzida uma diversidade de sistemas de medição automatizados. O Documento US 2005/0111012 revela um dispositivo de inspeção a laser, que utiliza um laser operado remotamente para executar uma inspeção da pista. O dispositivo de inspeção a laser inclui um componente 30 estacionário, que inclui um laser de autonivelamento, e um componente móvel, que

2/19 inclui uma tela e um dispositivo de captura de imagem. Em operação, o laser de autonivelamento estacionário emite um feixe de luz laser em direção à tela do componente móvel à medida que o componente móvel se desloca ao longo do comprimento de um trilho do guindaste. À medida que a tela móvel se desloca ao longo do comprimento do trilho do guindaste, há uma variação no local do impacto da luz laser sobre a tela móvel dependendo do movimento da tela móvel em um plano perpendicular ao feixe de luz laser constante emitido pelo laser de autonivelamento estacionário. O dispositivo de captura de imagem captura e transmite a um computador remoto as informações referentes ao local do impacto da luz laser sobre a tela móvel. O computador remoto utiliza as informações recebidas para avaliar o alinhamento do trilho do guindaste.

A Patente N° U.S. 6.415.208, descreve um dispositivo de inspeção a laser que é bastante similar, em termos de projeto e operação, mas é configurado para coletar dados de alinhamento para configuração de trilho do guindaste de trilho superior.

O Documento WO 2007/087317 descreve um método e aparelho para conduzir uma inspeção do sistema de pista do guindaste aéreo utilizando um aparelho de inspeção que é alternadamente tracionado ou empurrado por um guindaste aéreo.

O Documento EP20 7574 revela um arranjo para medir um trilho que compreende um taquímetro fixo e uma superfície de reflexão móvel. A medição compreende determinar a posição do elemento móvel e transmitir os resultados da medição através da interface como o ar a um computador para posterior processamento.

O problema com qualquer uma destas soluções automatizadas é a precisão deficiente dos resultados. Os trilhos podem ter estruturas locais que degradam as dimensões de algum modo substancialmente lineares do trilho. Com o tempo e uso os trilhos também sofrem desgaste e a superfície sobre a qual o alvo móvel se desloca começa a compreender deformações. Estas estruturas causadas por deformações e/ou estruturas locais são a seguir denominadas

3/19 coletivamente como defeitos, e podem fazer com que os elementos de medição desviem de sua configuração espacial inicial planejada. Esta configuração espacial, no entanto, é uma base para computar equações e algoritmos utilizados na determinação dos valores de resultado inspecionados. Quando há variação na configuração espacial entre os elementos separados, os resultados são distorcidos. A confiabilidade dos valores medidos, portanto, é incontrolavelmente dependente do estado do curso medido, o que não é aceitável.

Breve Descrição da Invenção

Um objetivo da presente invenção, portanto, é fornecer um método e um aparelho destinados a implantar o método que aprimora a precisão das medições da pista. Os objetivos da invenção são atingidos por uma unidade móvel, um sistema de medição, um método e um produto de programa de computador, que são caracterizados pelos enunciados das reivindicações independentes. As modalidades preferenciais da invenção são reveladas nas reivindicações dependentes.

Modalidades da invenção aplicam uma unidade fixa e uma unidade móvel que carregam um refletor a partir do qual é direcionado um sinal de medição da unidade fixa. Defeitos no curso significa que um plano que carrega o alvo e um plano perpendicular à força de gravidade do ambiente não são paralelos, mas desviam um do outro. Na invenção, estes desvios são medidos e o efeito dos desvios determinados é então eliminado. Isso facilita resultados mais precisos, e desvincula a precisão dos resultados das estruturas locais ou do estado do curso medido. Estas e outras vantagens possíveis são discutidas em mais detalhes junto com a descrição detalhada das modalidades que ilustram a invenção.

Breve Descrição dos Desenhos

A invenção será descrita adiante em maiores detalhes por meio das modalidades preferenciais fazendo referência aos desenhos em anexo [que a acompanham], onde

A Figura 1 mostra um arranjo que representa uma interconexão de entidades para criar um sistema de medição incorporado;

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A Figura 2 fornece uma vista lateral de uma unidade móvel em uma superfície com contornos;

A Figura 3 ilustra uma vista de topo de uma configuração de medição típica entre elementos da unidade fixa e móvel do sistema de medição;

A Figura 4 ilustra em uma vista lateral duas orientações espaciais de um refletor da unidade móvel;

A Figura 5 ilustra uma modalidade do sistema de medição;

As Figuras 6A e 6B ilustram outra modalidade do sistema de medição;

A Figura 7 ilustra uma modalidade de um método de acordo com a invenção

A Figura 8 ilustra um arranjo de medição implantado por meio do sistema de medição inventado.

Descrição Detalhada de Algumas Modalidades

As modalidades adiante são exemplificativas. Muito embora o relatório descritivo possa fazer referências a um, uma, ou certa modalidade(s) em diversos de seus pontos, isso não significa necessariamente que cada uma dessas referências se refira à mesma modalidade(s), ou que o recurso somente se aplica a uma única modalidade. Recursos únicos de diferentes modalidades também podem ser combinados para proporcionar outras modalidades.

Adiante, serão descritas diferentes modalidades utilizando um exemplo de arquitetura do sistema sem, no entanto, restringir a invenção aos termos e estruturas revelados.

A Figura 1 mostra um arranjo que representa uma interconexão de entidades para criar um sistema de medição incorporado 100. A Figura 1 é um gráfico de arquitetura de sistema simplificado que mostra somente elementos e entidades funcionais necessários para descrever a implantação da invenção na presente modalidade. Um indivíduo versado na técnica perceberá claramente que os sistemas de medição também podem compreender outras funções e estruturas não explicitamente mostradas na Figura 1. As entidades ilustradas representam

5/19 conexões e unidades lógicas que podem ter várias implantações físicas, em geral conhecidas pelo indivíduo versado na técnica. Em termos gerais, cabe notar que algumas das funções, estruturas, elementos e protocolos utilizados para criar um contexto para as modalidades são, nessa condição, irrelevantes à invenção efetiva. Palavras e expressões nas descrições adiante visam ilustrar, não restringir, a invenção ou a modalidade.

O sistema de medição 100 compreende uma unidade de medição fixa 101. Fixa neste contexto significa que a unidade permanece fixa durante uma medição. Entre medições a unidade fixa 101 pode ser movida para outro local e ser ali fixada para outra sequência de medição.

A unidade de medição fixa 101 compreende uma unidade do sinal de medição 102 que é configurada para gerar um sinal retilineamente progressivo em direção a um alvo refletivo, detectar o sinal refletido quando ele retornar, e com base nas informações de temporização e/ou posição dos sinais de saída e entrada determinar valores que representem a posição do alvo. O sinal retilineamente progressivo pode ser fornecido, por exemplo, na forma de sinal de luz laser ou infravermelho. No entanto, outros comprimentos de onda ou outros tipos de sinais podem ser aplicados dentro do escopo de proteção.

A unidade de medição fixa 101 compreende ainda um mecanismo de fixação 103 que permite à unidade de medição fixa 101 ser destacavelmente presa em uma posição definida. Nesta forma mais simples, o mecanismo de fixação 103 pode aplicar gravidade. Por exemplo, certa parte de um chassi 104 que confina a unidade do sinal de medição 102 pode ter uma superfície de fundo que, devido ao peso da unidade de medição fixa 101, faz pressão contra uma superfície subjacente de modo a permanecer imóvel por toda a sessão de medição. Tipicamente o mecanismo de fixação 103, no entanto, compreende ainda algum tipo de mecanismo de ajuste, por exemplo, um tripé, que permite ainda o posicionamento da fonte do sinal em uma altura e local desejados. Dependendo da aplicação, a unidade de medição fixa 101, por exemplo, seu mecanismo de ajuste pode ser equipado com um arranjo de garra que prende a unidade de medição fixa

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101 a um ponto definido em relação à superfície medida. Outros métodos de fixação conhecidos podem ser aplicados sem desviar do escopo de proteção.

A unidade de medição fixa 101 compreende ainda uma unidade de processador 105. A unidade de processador 105 é um elemento que essencialmente compreende uma ou mais unidades lógicas aritméticas, uma diversidade de circuitos de controle e registros. À unidade de processador 105 é conectada uma unidade de memória 106, meio de dados onde programas ou dados legíveis por computador. A unidade de memória 106 pode compreender uma memória volátil ou não volátil, por exemplo, EEPROM, ROM, PROM, RAM, DRAM, SRAM, firmware, lógica programável, etc.

A unidade de medição fixa 101 compreende ainda uma unidade de interface 107 com pelo menos uma unidade de entrada para inserir dados nos processos internos da unidade de medição fixa 101, e pelo menos uma unidade de saída para emitir dados dos processos internos da unidade de medição fixa 101. Se uma interface linear for aplicada, a unidade de interface tipicamente compreende unidades de plug-in que atuam como um gateway para as informações entregues a seus pontos de conexão externos e/ou para as informações alimentadas às linhas 107 conectadas a seus pontos de conexão externos. Se uma interface de rádio for aplicada, a unidade de interface compreende tipicamente uma unidade de transceptor de rádio, que inclui um transmissor e um receptor, e é ainda conectada eletricamente a uma unidade de processamento 105. Dependendo da aplicação, a unidade de interface também pode suportar mais de um tipo de interface. A unidade de interface 107 pode compreender ainda uma interface de usuário com um teclado, uma tela de toque, um microfone, ou equivalentes para inserir dados e uma tela, uma tela de toque, um alto-falante, ou equivalentes para emitir dados.

A unidade de processador 105, a unidade de memória 106, e a unidade de interface 107 são conectadas eletricamente entre si para realizar a execução sistemática das operações nos dados recebidos e/ou armazenados de acordo com processos pré-definidos essencialmente programados da unidade de

7/19 medição fixa 101. Estas operações compreendem compilar e encaminhar valores que representem a posição determinada do alvo a uma unidade externa ou integrada definida para computação. Como é plenamente do conhecimento de um indivíduo versado na técnica, os valores podem ser transmitidos como dados de medição brutos ou a unidade fixa pode ser configurada para pré-processar os valores em valores de coordenada de um tipo definido e/ou complementar os valores com metadados definidos. Em geral estas operações compreendem a parte da unidade de medição fixa nos processos de medição, que será descrita mais detalhadamente adiante.

Em um exemplo, uma unidade de medição fixa 101 pode ser implantada por meio de um taquímetro. O taquímetro é um dispositivo conhecido, que permite efetuar medições goniométricas simultaneamente à medição de distâncias e com base nos dados recebidos para fazer cálculos de engenharia, preservando todas as informações existentes. A oportunidade de transferir os dados coletados durante as medições através da interface especial em um computador e o subsequente processamento tornaram o taquímetro um dos mais populares dispositivos de medição em vários campos técnicos. No entanto, outras soluções de medição que aplicam a reflexão de um sinal que progride retilineamente desde o alvo podem ser aplicadas sem desviar do escopo de proteção.

O sistema de medição 100 compreende ainda uma unidade móvel 110. A unidade móvel 110 compreende uma base plana 111 e meios de mobilidade 112. Os meios de mobilidade 112 são presos à base plana 111 e permitem à base se mover junto com uma superfície 113, de modo que a orientação espacial da base 114 corresponde substancialmente à orientação espacial 115 da parte correntemente contatada da superfície 116.

O conceito de orientação espacial é ilustrado em mais detalhes nas Figuras 2A e 2B. A base 111 tem uma forma substancialmente rígida e quaisquer alterações ou movimentos em sua interface com os meios de mobilidade 112 são transmitidos a todo o corpo da base. A característica plana da base 111 significa

8/19 que a interface com os meios de mobilidade 112 não é um simples ponto de apoio, mas compreende dois ou mais pontos de contato, ou uma superfície de contato através da qual as forças resultantes do contato entre a superfície 113 e os meios de mobilidade 112 são transferidas ao corpo da base. Consequentemente, as forças pelo impacto dos meios de mobilidade com a superfície de contato exercem um efeito sobre o corpo da base 111 através de mais de um ponto de contato. A orientação espacial da base 111, portanto, é um resultado do movimento por todos os pontos de contato, ou de toda a superfície de contato em relação ao corpo da base substancialmente rígido. Para ilustrar e medir a orientação espacial da base 111, é considerado um plano 14 na posição fixa em relação ao corpo, preferencialmente atravessando o corpo da base 111, para representar a orientação espacial da base. Quando a unidade móvel 110 se mover sobre uma superfície, a orientação espacial deste plano 114 representa a mudança de orientação transferida a quaisquer elementos 1 9, 122 presos à unidade móvel 110.

Na Figura 1, a unidade móvel 110 está sobre uma superfície horizontal. A Figura 2 fornece uma vista lateral da unidade móvel 110 em uma superfície com contornos. Neste exemplo, os meios de mobilidade 12 compreendem rodas presas à base 111. Quando a unidade móvel 110 se desloca, as rodas contatam a superfície subjacente, a orientação espacial 113 da superfície em relação ao nível horizontal nesta perspectiva é agora a. As rodas mediam a orientação espacial, de modo que a orientação espacial da base 114 também é a. Este é o caso de um exemplo em que as rodas são iguais e, portanto, não há desvio inicial entre o plano de contato e a base 111. Caso exista algum desvio inicial, a orientação espacial da base 114 é a soma deste desvio inicial e a. Qualquer que seja o caso, existindo ou não um desvio inicial, os desvios da superfície subjacente 113 em relação ao nível horizontal 115 são transferidos diretamente à orientação espacial da base 114. Claramente, quaisquer elementos 119, 122 presos à base 111 experimentam um desvio ou inclinação a correspondente.

A unidade móvel compreende ainda um refletor 118, e um elemento

9/19 de elevação 119 fixado à base 111 e ao refletor 118. O refletor 118 é configurado para refletir um sinal transmitido da unidade fixa 101. Dependendo do tipo do sinal, a reflexão pode ser causada de diversas formas, as quais são conhecidas por um indivíduo versado na técnica. No caso exemplificativo do taquímetro, o sinal é uma onda luminosa e o refletor devolve o sinal por reflexão total, causada por meio de um prisma. O refletor 118 é preso ao elemento de elevação 119, que é ainda preso à base 111 da unidade móvel 110. Na Figura 1 o elemento de elevação 119 é preso perpendicularmente ao plano 114 que ilustra a orientação espacial da base

111. No entanto, qualquer orientação mútua (isto é desvio inicial) pode ser aplicada entre a base 111 e o elemento de elevação 119, desde que o elemento de elevação 119 prenda o refletor 118 em uma posição fixa em relação à base 111.

Em termos de vantagens, a unidade móvel é autopropulsada, portanto, é capaz de se mover sem arranjos de acionamento externos. Isso pode ser implantado por quaisquer mecanismos de acionamento integrado 120, como aqueles em geral conhecidos por um indivíduo versado na técnica. A unidade móvel também pode ser autonavegante, isto é, se move de acordo com um esquema de movimentação interno pré-definido. No entanto, sob o aspecto vantajoso, a unidade móvel compreende um elemento de controle 121 que é conectado ao mecanismo de acionamento e compreende uma interface para uma conexão externa. A estrutura do elemento de controle pode compreender uma unidade de processador, uma unidade de memória, e uma unidade de interface, as quais são conectadas eletricamente entre si para realizar a execução sistemática das operações nos dados recebidos e/ou armazenados, como descrito no caso da unidade fixa. Os dados recebidos podem compreender instruções de acionamento, transmitidas de uma fonte externa autorizada. Como a unidade móvel está em movimento, a conexão externa é preferencialmente implantada através de uma interface de rádio. Para comunicação via rádio, a unidade móvel 110 compreende vantajosamente um transceptor de rádio 122 que inclui um transmissor e um receptor.

O sistema de medição 100 compreende ainda uma unidade de

10/19 computação 130. A unidade de computação 130 pode ser qualquer nó ou um host que seja capaz de proporcionar uma interface ou interfaces através das quais a unidade fixa e/ou a unidade móvel possam trocar informações com a mesma, e processar as informações recebidas e possivelmente armazenadas, como será discutido abaixo. O aparelho também pode ser um terminal de usuário que seja uma peça do equipamento ou um dispositivo que associe, ou seja disposto para associar, o terminal de usuário e seu usuário com um assinatura e permita a um usuário interagir com um sistema de comunicações. O terminal de usuário apresenta informações ao usuário e permite ao usuário inserir informações. Em outras palavras, o terminal de usuário pode ser qualquer terminal capaz de receber informações de e/ou transmitir informações à rede, conectável à rede de modo sem fio ou por meio de uma conexão fixa. Exemplos de terminal de usuário incluem um computador pessoal, um console, um laptop (um notebook), um assistente pessoal digital, uma estação móvel (telefone móvel), e um telefone de linha.

De modo general, várias modalidades de um aparelho da unidade de computação podem ser implantadas em hardware ou circuitos de propósitos especiais, software, lógica ou qualquer combinação dos citados. Alguns aspectos podem ser implantados em hardware, apesar de que alguns outros aspectos possam ser implantados em firmware ou software, o que pode ser executado por um controlador, microprocessador ou outro dispositivo de computação. Rotinas de software, também denominadas produtos de programa, são artigos de manufatura e podem ser armazenadas em qualquer meio de armazenamento de dados legível por aparelho e incluem instruções de programa para execução de tarefas especiais. Portanto, as modalidades exemplificativas desta invenção também fornecem um produto de programa de computador, legível por um computador e instruções de encodificação para executar um processo para medição da superfície em um sistema de medição da Figura 1.

Em um exemplo, a unidade de computação pode ser implantada junto com um computador pessoal que fornece uma conexão de rádio à unidade fixa 101 e/ou a unidade móvel 110. Tecnologias de rádio celular ou local podem ser

11/19 aplicadas na conexão a rádio.

A Figura 3 mostra uma vista de topo de uma configuração de medição típica entre a unidade fixa 101 e os elementos da unidade móvel 110 do sistema de medição 100. Em uma medição, a unidade fixa 101 mede e registra pelo menos uma coordenada horizontal x, uma coordenada vertical y (não mostradas) e a distância D de um ponto definido (nesta modalidade o refletor 118) da unidade móvel 110. Um algoritmo definido é aplicado para computar quaisquer outros valores de resultados a partir destes valores medidos.

A Figura 4 ilustra em uma vista lateral duas orientações espaciais 118' e 118 do refletor 118 da unidade móvel. Quando a unidade móvel se move em um plano substancialmente horizontal, a orientação espacial da base 114 paralela à direção horizontal x é zero e as coordenadas do refletor 118' que o elemento de elevação 119 ergue até a altura L a partir da base 111 são (x',y'). No entanto, caso a superfície apresente defeitos e, portanto, não seja horizontal, a base 111 se inclina de modo que a orientação espacial da base 114 é a. Em virtude deste desvio, as coordenadas de posição medidas (x,y) desviam correspondentemente em Ax e Ay a partir dos valores originais (x',y'). Em geral o algoritmo aplicado se baseia na presunção de que a base 111 sobre a qual o elemento de elevação 119 está é paralela à direção horizontal x selecionada. Isso significa que os desvios Ax e Ay, causados pela superfície medida que não é paralela a um plano perpendicular à força de gravidade do ambiente, causa um erro nos resultados da medição computados com o algoritmo. Na prática, estes erros podem ser prejudiciais à confiabilidade dos resultados, especialmente os erros Ax na direção horizontal.

Sendo assim, para melhorar a precisão dos resultados, o sistema de medição 100 da presente modalidade compreende ainda os meios de medição da inclinação 123 (Figuras 1 e 3) para determinar um desvio entre a base e o plano perpendicular à força de gravidade do ambiente. Os meios de medição da inclinação podem ser implantados de várias maneiras. Em uma implantação, o desvio é apresentado e medido na forma de um ângulo de inclinação a, e a

12/19 unidade móvel 110 pode compreender um inclinômetro ou clinômetro, que é um instrumento para medir os ângulos de declividade (ou inclinação), elevação ou inclinação de um objeto em relação à gravidade. Exemplos de inclinômetros compreendem um medidor de inclinação, indicador de inclinação, alerta de declive, calibrador de declive, medidor de gradiente, gradiômetro, calibrador de nível, medidor de nível, declinômetro, e indicador de inclinação e rotação. Em outra implantação a unidade móvel 110 pode ser configurada para compreender uma diversidade de pontos de medição em diferentes partes definidas da base 111. Medindo as posições destes pontos de medição e utilizando o conhecimento de seu espaçamento mútuo na base 111, a inclinação a da base 111 em relação a um plano horizontal computacional pode ser facilmente computada.

O sistema de medição 100 da presente modalidade compreende ainda os meios de eliminação da inclinação para eliminar o efeito do desvio determinado. Dependendo da aplicação, a eliminação pode ser implantada durante ou depois do procedimento de medição.

A Figura 5 ilustra uma modalidade em que a eliminação da inclinação é implantada durante o procedimento de medição e os meios de eliminação da inclinação compreendem um mecanismo de balanceamento integrado à unidade móvel 110. Na Figura 5, os meios de mobilidade 112 da unidade móvel 110 são produzidos para fornecer um rastreador do trilho que permite à unidade móvel se mover substancialmente ao longo de um curso formado pela linha média da superfície de topo do trilho. O rastreador do trilho da modalidade compreende um recesso 140, cuja seção transversal é dimensionada para compreender a superfície de topo do trilho e pelo menos parte das superfícies laterais do trilho. As paredes laterais do recesso 140 se opõem às forças laterais e fornecem um rastreador lateral que garante que o trilho fique retido dentro do recesso, ao mesmo tempo em que se move para uma direção anterior. O rastreador do trilho compreende ainda um mecanismo de roda 141, que é preso à base 111, de modo que pelo menos algumas rodas se projetam do fundo do recesso para proporcionar um contato de rolamento com a superfície de topo do trilho.

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Pelo menos outra roda, uma roda lateral 142, pode ser incluída no mecanismo de roda 141 para melhorar o rastreador lateral rolando de encontro a um lado de referência do trilho. O lado de referência do trilho é, sob o aspecto vantajoso, o lado que estiver melhor alinhado ao curso formado pela linha média da superfície de topo do trilho. O mecanismo de roda 141 é ajustado de modo que, quando a roda lateral estiver de encontro ao lado de referência do trilho, o refletor esteja substancialmente alinhado no sentido vertical à linha média da superfície de topo do trilho. Em alguns casos o lado de referência do trilho também pode ser submetido a um desgaste normal. Para compensar o efeito deste desgaste sobre a medição, a roda lateral 142 pode ser verticalmente ajustável. Isso permite ao operador da medição selecionar a partir da superfície de referência um curso que esteja em uma altura que pareça menos afetada pelo desgaste.

Nota-se que esta construção do rastreador do trilho é meramente exemplificativa. Diversos mecanismos de rastreamento de trilho, que aplicam diferentes superfícies de rastreamento e mecanismos de rolamento ou deslizamento, podem ser aplicados sem desviar do escopo de proteção.

Os meios de medição da inclinação 123 e o elemento de controle 121 são conectados entre si, de modo que os valores medidos dos meios de medição da inclinação são inseridos no elemento de controle 121. O elemento de controle também é interconectado com o mecanismo de acionamento 120 que aciona as rodas no mecanismo de roda 141. Além do controle de rotação convencional que controla o movimento de rotação das rodas, o mecanismo de acionamento 120 da presente modalidade compreende ainda um mecanismo de controle vertical 124 por meio do qual as rodas paralelas do mecanismo de roda 141 podem ser erguidas ou baixadas de forma independente entre si. Consequentemente, a unidade móvel pode ser posicionada pelo menos temporalmente, para ajustar a orientação espacial da base 114 e com isso eliminar o efeito do desvio determinado. Isso pode ser implantado, por exemplo, ajustando a orientação espacial da base 114 para que fique substancialmente paralela ao plano perpendicular à força de gravidade do ambiente. No presente exemplo, o elemento

14/19 de controle 121 armazena um valor de inclinação que define o limiar para disparar a operação dos meios de eliminação da inclinação. Quando um valor recebido dos meios de medição da inclinação 123 ultrapassa este valor de inclinação, o elemento de controle 121 instrui o mecanismo de acionamento 120 a erguer uma roda e/ou baixar a outra roda para compensar o efeito da superfície do trilho inclinado.

O sistema de medição 100 pode ser configurado para efetuar medições de forma contínua ou discreta. Nas medições discretas, a unidade móvel 110 é paralisada no ponto de medição, pelo menos enquanto a medição estiver sendo obtida. Nas medições contínuas, a medição pode ser obtida ao mesmo tempo em que a unidade móvel 110 se move. Os dois tipos de medição resultam em uma diversidade de valores de medição discreta associados a um valor de tempo de medição definido, mas tipicamente as medições contínuas geram um número maior de resultados. Dependendo do arranjo de medição aplicado no sistema, a orientação espacial da base 114 também pode ser ajustada de forma contínua ou discreta.

Ajustes discretos podem ser efetuados em pontos do tempo definidos e/ou locais definidos da trajetória medida. Para medições discretas, a unidade móvel 110 pode compreender uma unidade de temporização da medição 150 para detectar os tempos em que um sinal de medição recai no refletor. Sob o aspecto vantajoso, a inclinação é medida e o efeito do desvio é eliminado antes da medição efetiva, isto é, antes de um tempo em que um sinal de medição recai no refletor. Caso seja aplicado o ajuste baseado no tempo, a unidade de temporização da medição 150 pode ser uma unidade de relógio que é sincronizada com o processador 105 da unidade fixa 101 e reconhece os tempos de medição em que os sinais de medição discretos são transmitidos pela unidade fixa 101. A unidade de relógio pode ser, por exemplo, controlada pelo elemento de controle 121 da unidade móvel 121 e pré-programada com um conjunto de tempos ou intervalos de medição. Em um tempo definido imediatamente antes do tempo de medição, o elemento de controle dispara os meios de medição da inclinação 123, e em

15/19 resposta a isso os meios de eliminação da inclinação 124 podem ser disparados, dependendo do valor de inclinação medido.

No caso de ser aplicado um ajuste baseado no local, a unidade de temporização da medição 150, ou uma unidade de controle 121 que controla as operações da unidade de temporização da medição 150, pode ser configurada, por exemplo, para receber do mecanismo de roda 141 uma indicação de uma rotação total das rodas e incrementar um contador todas as vezes que uma indicação for recebida. O valor do cronômetro é diretamente traduzido em distâncias transversais e pode ser utilizado para sincronizar as operações da unidade fixa 101 e da unidade móvel 110. Por exemplo, a unidade fixa pode ser configurada com um mecanismo externo para disparar um sinal de medição em locais definidos do curso medido. Novamente, imediatamente antes de esta medição ser gerada, o elemento de controle dispara os meios de medição da inclinação 123, e em resposta a isso os meios de eliminação da inclinação 124 podem ser disparados, dependendo do valor de inclinação medido.

Nas medições contínuas o ajuste é vantajosamente realizado com a maior rapidez e frequência possível, de modo que o efeito da superfície medida é efetivamente eliminado. Sob o aspecto vantajoso, os meios de eliminação da inclinação 124 ajustam a orientação espacial da base em todos esses casos para que sejam substancialmente paralelos ao plano perpendicular à força de gravidade do ambiente. Nota-se que outros mecanismos pra temporização e sincronização das unidades durante a medição podem ser aplicados sem desviar do escopo de proteção.

As Figuras 6A a 6B ilustram outra modalidade, onde a eliminação da inclinação é implantada retroativamente nos resultados de medição gerados. Como ilustra a Figura 6A, uma unidade de computação convencional 130 faz interfaces pelo menos com a unidade fixa, e recebe dela, continuamente ou em um ciclo de batelada, uma pluralidade de registros de medição η, associados a uma medição de um curso definido. A unidade de computação 130 compreende pelo menos um algoritmo Α_κ(η) que, com base nos valores medidos η, computa um resultado R_k

16/19 que representa as dimensões do curso medido. Dependendo do desenho do sistema, a unidade de computação pode compreender um ou mais algoritmos Ακ(η), k=1.....K.

Como mostra a Figura 6B, a unidade de computação da presente modalidade é adicionalmente configurada para receber da unidade móvel 110, continuamente ou em um ciclo de batelada, uma pluralidade de valores de desvio medidos t, que representam um desvio medido entre a base 11 da unidade móvel 110 e um plano perpendicular à força de gravidade do ambiente ao redor da unidade móvel. Cada um dos valores de desvio t, pode ser associado a um registro de medição definido η, de um curso definido, quer implicitamente quer explicitamente. Na associação implícita, o algoritmo pareia os registros de medição e os valores de desvio sem informações de associação explícita presas aos valores medidos. Por exemplo, nas medições sincronizadas temporalmente, o número de resultados nos dois fluxos de entrada η, t, devem corresponder, de modo que a unidade de computação 130 possa parear os valores de acordo com sua ordem de entrada. Na associação explícita, os registros de entrada em um ou ambos os fluxos de entrada η, t, carregam um valor de pareamento ou sincronização adicional (por exemplo, tempo de medição) por meio do qual a unidade de computação 130 é capaz de parear os valores. Como é do conhecimento de um indivíduo versado na técnica, os valores de desvio t, igualmente podem ser transmitidos como dados de medição bruta ou a unidade móvel pode ser configurada para pré-processar os valores em valores de coordenada de um tipo definido e/ou complementar os valores com metadados adicionais.

A unidade de computação 130 da Figura 6B compreende pelo menos um algoritmo Ακ(ηΛ) que, com base nos valores medidos t,, computa um resultado corrigido de inclinação R_k* que representa as dimensões do curso medido, mas em que o efeito dos desvios Ax e Ay causados pelos defeitos na superfície medida são eliminados. Computando os desvios Δχ e Ay e restaurando os (x’,y') quando L e a forem conhecidos é trigonometria simples, o que um indivíduo versado na técnica

17/19 domina perfeitamente. É evidente que R_k* é muito mais exato que R_k. Dependendo do desenho do sistema, a unidade de computação pode compreender um ou mais algoritmos Ακ(η, t_s), k=1,...,K.

Em uma modalidade adicional, a unidade móvel pode ser ainda equipada com uma unidade de câmera 160 (Figura 2) que compreende uma câmera que gera imagens em pelo menos uma vista em pontos definidos ao longo do curso. Sob o aspecto vantajoso, a unidade de câmera 160 compreende ainda um rastreador de imagem que é configurado para associar uma imagem obtida com a câmera junto com as informações de rastreamento que permitem a associação da imagem a uma posição da unidade móvel 110 onde a imagem foi obtida. Consequentemente, nesta modalidade, além da pluralidade de valores de desvio medidos tj, (Figura 6B) a unidade móvel 110 também envia à unidade de computação 130 uma pluralidade de registros da câmera I, que compreendem pelo menos uma imagem e informações de rastreamento para aquela imagem.

Por meio do rastreador de imagem os defeitos podem ser adicionalmente mapeados em uma imagem definida e o tipo do defeito pode ser então verificado visualmente para o planejamento eficiente do reparo. Por exemplo, os desvios causados pelas estruturas projetadas não requerem tipicamente funções adicionais, portanto, as ações de reparo podem ser concentradas em outras anomalias, como as deformações causadas por desgaste e rasgadura.

Por outro lado, as imagens também podem ser utilizadas para verificar a precisão dos resultados em alguns casos específicos em que a medição da inclinação, por sua natureza, pode não reagir ao defeito no trilho. Por exemplo, se o trilho compreender um corte curto, isso pode ser compensado pela extensão horizontal do corpo da base, e nenhuma inclinação é detectada ou medida. No entanto, a análise virtual em paralelo permite ainda detectar e localizar estes pontos ao longo do curso.

A Figura 7 ilustra uma modalidade de um método de acordo com a invenção. Na Figura 7 o método é implantado em uma unidade de computação 130 do sistema de medição 100 descrito nas Figuras 2-6, desse modo, a descrição da

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Figura 7 pode ser complementada com quaisquer partes das descrições dessas Figuras, e vice-versa. O procedimento começa em um estágio em que a unidade de computação 130 está ligada e operativa. Primeiramente a unidade é configurada (etapa 70) com pelo menos um algoritmo A_k(ri, tj). O algoritmo insere os valores de coordenada medidos de uma unidade móvel 110 η, e com base nestes valores de coordenada computa pelo menos um resultado que representa as dimensões do curso ao longo do qual o objeto em movimento se moveu. Além disso, o algoritmo utiliza os valores de desvio medidos tj, para eliminar o efeito dos desvios Δχ e Ay causados por defeitos na superfície medida a partir dos resultados e com isso fornece um resultado corrigido de inclinação R_k*.

Consequentemente, durante ou depois dos procedimentos de medição na unidade fixa 101 e na unidade móvel 110s, a unidade recebe (etapa 71) os registros de medição η, associados a uma medição de um curso definido. Além disso, a unidade recebe (etapa 72) os valores medidos tj, para um desvio entre a base da unidade móvel e um plano perpendicular à força de gravidade do ambiente ao redor da unidade móvel. A unidade elimina (etapa 73) o efeito dos desvios Δχ e Δγ causado por defeitos na superfície medida computando os desvios Δχ e Δγ e restaurando os valores (x',y'), como mostra a Figura 4. Em seguida a unidade emite (etapa 74) o resultado corrigido da inclinação R_k* para, por exemplo, avaliar a situação do curso medido.

Devido à medição dos desvios entre a base que sustenta o elemento de elevação e um plano perpendicular à força de gravidade do ambiente, e à eliminação do efeito do desvio determinado, os resultados de saída R_k* são significativamente mais exatos do que aqueles disponíveis pelos meios convencionais. Nota-se ainda que os valores de inclinação medidos podem ser utilizados, por sua natureza, para indicar a inclinação do trilhos. Ainda, como já descrito, o fluxo do valor de desvio medido tj, pode ser complementado com o fluxo dos registros da câmera I, para facilitar o planejamento eficiente do reparo.

A Figura 8 ilustra um arranjo de medição importante implantado por meio do sistema de medição inventado. Os cursos medidos compreendem dois

19/19 trilhos paralelos T1, T2 que formam uma passagem para um carrinho que movimenta objetos pesados. Inicialmente, os trilhos T1, T2 são montados de modo que a superfícies de topo dos trilhos são paralelas a um plano perpendicular à força de gravidade do ambiente. Em uso, ocorre o desgaste das superfícies dos trilhos. Os padrões da indústria visam garantir segurança e operabilidade das passagens e, desse modo, impõem rígidas condições quanto às dimensões dos trilhos, individualmente e também quanto ao seu posicionamento mútuo. Devido à solução inventada, a unidade móvel 110 pode se mover ao longo de cada um dos trilhos T1, T2 separadamente, a unidade fixa 101 pode permanecer em uma posição fixa, e os resultados para as dimensões individuais e posições mútuas dos trilhos podem ser rapidamente recebidos. O efeito da inclinação da unidade móvel que se move ao longo dos trilhos é eliminado, de modo que a precisão dos resultados não é dependente da condição dos trilhos, portanto, qualquer desgaste possivelmente existe no trilho não deteriora as medições ou a avaliação da situação.

As modalidades exemplificativas desta invenção também fornecem um produto de programa de computador, legível por um computador e que encodifica um programa de instruções de computador para executar um processo de computador a fim de controlar as funções no sistema de medição da Figura 2.

Apesar de ser possível ilustrar e descrever vários aspectos da invenção como diagramas de bloco, diagramas de fluxo de mensagem, fluxogramas e diagramas de fluxo lógico, ou utilizando alguma outra representação figurativa, fica bem entendido que as unidades, blocos, aparelho, elementos de sistema, procedimentos e métodos ilustrados podem ser implantados, por exemplo, em hardware, software, firmware, lógica ou circuitos de propósito especial, em um dispositivo de computação ou em uma combinação dos citados. Um indivíduo versado na técnica perceberá claramente que, na medida em que a tecnologia evolui, o conceito da invenção pode ser implantado de diversas maneiras. A invenção e suas modalidades não estão restritas aos exemplos descritos acima, mas podem variar dentro do escopo das reivindicações.

Claims (3)

1. REIVINDICAÇÕES

   1. Sistema de medição para medir uma superfície (113) definida por dois ou mais trilhos, CARACTERIZADO por compreender:

   - uma unidade de medição fixa (101);

   - uma unidade de medição móvel (110); e

   - uma unidade de computação (130);

   onde:

   - a unidade de medição fixa (101) compreende:

   i) um taquímetro;

   ii) meios de medição (102, 105, 106), que são configurados para gerar um sinal retilineamente progressivo, detectar uma reflexão do sinal retilineamente progressivo a partir do refletor (118) e determinar uma posição do refletor (118) em relação à unidade de medição fixa (101) com base no sinal retilineamente progressivo gerado e na reflexão; e iii) meios de interface (107) para transmitir a posição determinada do refletor (118) à unidade de computação (130);

   - a unidade de medição móvel (110) compreende:

   i) uma base (111) e um refletor (118);

   ii) um elemento de elevação (119) fixado à base (111) e ao refletor (118), e que prende o refletor em uma posição fixa em relação à base (111), em que a referida base (111) tem um plano de referência (114) em uma posição fixa em relação o corpo (111), de modo que a inclinação da base em relação a um plano horizontal computacional pode ser determinada com base na inclinação do plano de referência (114);

   iii) meios de mobilidade (112) configurados para mover a base junto com a superfície (113) de modo que a orientação espacial do plano de referência (114) da base (111) corresponde à orientação espacial de uma parte correntemente subjacente da superfície (113), em que os referidos meios de mobilidade (112) compreendem um rastreador de trilho para mover

   Petição 870190035200, de 12/04/2019, pág. 8/10
2. 2/3 a unidade móvel substancialmente junto com um trilho formado pela linha média da superfície de topo de um dos trilhos;

   iv) meios de medição da inclinação (123) para determinar uma inclinação da unidade de medição móvel (110) como um desvio entre a orientação espacial da base (111) e um plano perpendicular à força de gravidade do ambiente; e

   v) meios de transmissão para transmitir a inclinação determinada à unidade de computação (130); e

   - a unidade de computação (130) compreende:

   i) meios de recepção para receber o desvio determinado da unidade de medição móvel (110) e para receber a posição determinada do refletor (118) a partir da unidade de medição fixa (101); e ii) meios de computação para computar um resultado corrigido da inclinação que representa as dimensões da superfície medida (113) com base na posição determinada do refletor (118) e na inclinação determinada da unidade de medição móvel (110).

   2. Sistema de medição, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO por a unidade móvel (110) compreender adicionalmente uma câmera e o sistema de medição compreende um rastreador de imagem configurado para associar uma imagem obtida com a câmera à posição da unidade móvel (110) onde a imagem foi obtida.
3. 3. Método operacional para um sistema de medição conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, CARACTERIZADO por compreender as etapas de:

   - na unidade de medição fixa (101):

   i) gerar um sinal retilineamente progressivo, que detecta uma reflexão do sinal retilineamente progressivo a partir de um refletor (118) montado na unidade de medição móvel (110), e que determina uma posição do refletor com base no sinal retilineamente progressivo gerado e na reflexão; e

   Petição 870190035200, de 12/04/2019, pág. 9/10

   3/3 ii) transmitir a posição determinada do refletor (118) à unidade de computação (130);

   - na unidade de medição móvel (110), que tem uma base (111) e o refletor (118), a base (111) tendo um plano de referência (114) em uma posição fixa em relação ao corpo (111), de modo que a inclinação da base em relação a um plano horizontal computacional pode ser determinada com base na inclinação do plano de referência (114);

   i) prender o refletor em uma posição fixa em relação à base;

   ii) mover a base junto com a superfície (113) de modo que a orientação espacial do plano de referência (114) da base corresponde substancialmente (111) à orientação espacial de uma parte correntemente subjacente da superfície (113);

   iii) mover a unidade móvel substancialmente junto com um trilho formado pela linha média da superfície de topo de um dos trilhos;

   iv) determinar uma inclinação da unidade de medição móvel (110) como um desvio entre a orientação espacial da base (111) e um plano perpendicular à força de gravidade do ambiente; e

   v) transmitir a inclinação determinada à unidade de computação (130); e

   - na unidade de computação (130):

   i) receber a inclinação determinada a partir da unidade de medição móvel (110), e receber a posição determinada do refletor (118) a partir da unidade de medição fixa (101); e ii) computar um resultado corrigido da inclinação que representa as dimensões da superfície medida (113), com base na posição determinada do refletor (118) e na inclinação determinada da unidade de medição móvel (110).