BR112014026406A2

BR112014026406A2 - Método para medição do amortecimento de uma peça de trabalho, e, aparelho para medição de um amortecimento em uma peça de trabalho

Info

Publication number: BR112014026406A2
Application number: BR112014026406-6A
Authority: BR
Inventors: Nelagadde Manoj; Manoj Nelagadde
Original assignee: Rassini Frenos, S.A. De C.V.
Priority date: 2012-04-23
Filing date: 2013-04-23
Publication date: 2020-06-23
Also published as: US20150085107A1; DE112013001672T5; BR112014026406B1; MX354275B; MX2014012912A; WO2013163175A1; DE112013001672B4; US9897518B2

Abstract

MÉTODO PARA MEDIÇÃO DO AMORTECIMENTO DE UMA PEÇA DE TRABALHO, E, APARELHO PARA MEDIÇÃO DE UM AMORTECIMENTO EM UMA PEÇA DE TRABALHO Método e aparelho para medir o amortecimento de uma peça de trabalho são providos. O método inclui a determinação de pelo menos um local para medir o amortecimento sobre a peça de trabalho, excitando-se a peça de trabalho em pelo menos um local adequado, medindo uma resposta dinâmica da peça de trabalho no local adequado, e calculando um fator de amortecimento e um fator Q, a partir da resposta dinâmica. O aparelho inclui um dispositivo de medição de resposta configurado para obter dados de resposta, tais como, dados de deslocamento e/ou dados de velocidade, utilizados na determinação de pelo menos um local adequado para medir o amortecimento.

Description

1 I 16 "MÉTODO PARA MEDIÇÃO DO AMORTECIMENTO DE UMA PEÇA DE TRABALHO, E, APARELHO PARA MEDIÇÃO DE UM AMORTECIMENTO EM UMA PEÇA DE TRABALHO"

REFERÊNCIA CRUZADA A PEDIDOS RELACIONADOS (0001] Este pedido de patente reivindica prioridade para o Pedido de Patente Provisório U.S. número de série 61/637.060, depositado em 23 de abril de 2012 o qual é incorporado aqui pela referência em sua totalidade.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO (0002] A descrição a seguir refere-se a um método para medição do amortecimento de uma peça de trabalho e, em especial, a um método para medição de amortecimento para melhorar a eficiência. (0003] O amortecimento, de modo geral, está relacionado com a capacidade de uma peça de absorver energia quando excitada. Uma medição de amortecimento pode ser utilizada para avaliar a propensão ao ruído de um freio de veículo, e para prover uma comparação útil para determinar a vibração da peça de trabalho, capturando a capacidade da peça de trabalho de absorver energia de vibração indesejada. Podemos nos referir às medições do amortecimento utilizando terminologias diferentes, por exemplo, fator de amortecimento, razão de amortecimento, fator de qualidade ("fator Q"), fator de perda, tangente delta, e/ou capacidade de amortecimento específica. (0004] Os atuais métodos para medição do amortecimento podem envolver a excitação de uma peça utilizando-se um dispositivo de excitação. O amortecimento pode ser medido após o dispositivo de excitação impactar a peça. A resposta de tempo e/ou de frequência é então registrada utilizando-se um sensor, tal como um acelerômetro e/ou um microfone. Estes dados são, então, processados para se obter um fator Q, que pode também ser denominado índice de amortecimento. Uma vez que o índice de amortecimento (fator Q) depende do local sobre a peça de trabalho no qual impacta o martelo de impacto, é exigido que o local de medição sobre uma

2 I 16 peça de trabalho e a frequência da vibração das múltiplas medições em diferentes áreas da peça de trabalho chegue a um local ótimo, para se obter os índices utilizados para determinar o fator Q. Este tipo de processo de medição iterativo pode consumir um período de tempo inadequado para ser concluído. Por exemplo, o processo iterativo pode levar três ou quatro minutos. Em um ambiente de produção ou de laboratório, o atraso devido a este tempo de medição pode provocar outros atrasos.

[0005] Para reduzir o tempo de medição, as medições podem ser feitas em múltiplos locais simultaneamente. Entretanto, isto requer que um grande número de sensores seja colocado no, ou, próximo do rotor. Isto aumenta o número de canais de medição que são necessários.

[0006] Desta forma, é desejável prover um método para medir o amortecimento, limitado a áreas específicas na peça de trabalho, para reduzir o tempo de medição.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[0007] Em um aspecto geral, é provido um método para medição do amortecimento de uma peça de trabalho. O método inclui a determinação de pelo menos um local para medir o amortecimento na peça de trabalho, excitando a peça de trabalho em pelo menos um local adequado, medindo a resposta dinâmica de uma peça de trabalho no local adequado, e calculando um fator de amortecimento e um fator Q, a partir da dita resposta dinâmica.

[0008] Em outro aspecto geral, é provido um método para medição do amortecimento de uma peça de trabalho. O método inclui a colocação de uma peça de trabalho em um suporte, a colocação de um dispositivo de medição de deslocamento próximo da peça de trabalho, a excitação da peça de trabalho em um dispositivo de excitação, o registro de uma resposta dinâmica da peça de trabalho durante um período de tempo predeterminado, e a obtenção de um histórico do tempo de resposta do deslocamento de pontos selecionados em uma superficie da peça de trabalho. O método inclui ainda a determinação de

3 I 16 uma frequência dos modos de vibração selecionados, aplicando um filtro no histórico do tempo de resposta do deslocamento para extrair as frequências e os modos utilizados para o cálculo de um fator de amortecimento e de um fator Q e a determinação dos nós e/ou antinós da peça de trabalho nas frequências selecionadas. A peça de trabalho é então excitada utilizando-se o dispositivo de excitação nos nós e/ou antinós, o histórico do tempo da resposta dinâmica da peça de trabalho é registrado nos nós e/ou antinós, e um fator de amortecimento e um fator Q são calculados nos nós e/ou antinós.

[0009] Em outro aspecto geral, ainda, é provido um aparelho de medição do amortecimento, sobre uma peça de trabalho. O aparelho inclui uma superficie de suporte configurada para suportar a peça de trabalho, um dispositivo de excitação configurado para excitar a peça de trabalho, um dispositivo de medição do deslocamento posicionado próximo à superficie de suporte e configurado para capturar uma resposta do movimento dinâmico da peça de trabalho, e uma unidade de controle operável conectada com o dispositivo de medição do deslocamento configurada para operar o dispositivo de medição do deslocamento e extrair os dados obtidos pelo dispositivo de medição do deslocamento. [0001O] Estas e outras vantagens e características ficarão mais aparentes a partir da descrição a seguir, tomada em conjunto com os desenhos.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[00011] A matéria que é considerada a invenção é especificamente apontada e reivindicada distintamente nas reivindicações, ao final deste relatório. O acima descrito e outras características e vantagens da invenção serão aparentes a partir da descrição detalhada, tomada em conjunto com os desenhos anexos, nos quais: A FIG. 1 ilustra um método para medição do amortecimento em uma peça de trabalho, de acordo com um modo de realização

4 I 16 exemplificativo da presente invenção; A FIG. 2 ilustra uma instalação para medição da resposta dinâmica de uma peça de trabalho com câmeras de alta velocidade, de acordo com um modo de realização exemplificativo da presente invenção; A FIG. 3 ilustra um gráfico que representa um exemplo de output do deslocamento gerado por um sistema de correlação de imagem digital utilizando câmeras, de acordo com um modo de realização exemplificativo da presente invenção; A FIG. 4 ilustra uma peça de trabalho com padrão de manchas e marcadores, aplicados de acordo com um modo de realização exemplificativo da presente invenção; A FIG. 5 ilustra uma instalação para medição da resposta dinâmica de uma peça de trabalho, com um vibrômetro de escaneamento a laser, de acordo com um modo de realização exemplificativo da presente invenção; A FIG. 6 representa um exemplo de output da velocidade gerado pelo vibrômetro de escaneamento a laser, de acordo com um modo de realização exemplificativo da presente invenção; A FIG. 7 mostra uma instalação para medição de um fator de amortecimento e de um fator Q da peça de trabalho, de acordo com um modo de realização exemplificativo da presente invenção; A FIG. 8 ilustra um gráfico que representa um exemplo de um método de decréscimo logarítmico de medição do fator de amortecimento e do fator Q, de acordo com um modo de realização exemplificativo da presente invenção; A FIG. 9 ilustra gráficos que representam exemplos de um cálculo do fator Q, utilizando o método de decaimento do envelope do domínio do tempo, de acordo com um modo de realização exemplificativo de um exemplo quantificado do decaimento da resposta plotado ao longo do

5 I 16 tempo, de acordo com um modo de realização exemplificativo da presente invenção; A FIG. 11 ilustra um gráfico que representa um exemplo de um pico e de parâmetros de uma resposta utilizada para calcular um fator Q modal, de acordo com um modo de realização exemplificativo da presente invenção; e, A FIG. 12 mostra um gráfico que representa o exemplo de uma função de resposta da frequência ( frf) a partir do qual um fator Q pode ser calculado, de acordo com um modo de realização exemplificativo da presente invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[00012] Com referência, agora, às figuras com as quais a invenção será descrita, tendo por referência um modo de realização específico sem limitar a mesma, e de acordo com um modo de realização exemplificativo da invenção, a FIG. 1 é um diagrama que mostra um método para medição de amortecimento, de acordo com um modo de realização exemplificativo da presente invenção.

[00013] Com referência às FIGS. 1, 2, e 7, o método inclui, em geral, dois estágios: um estágio de localização e um estágio de medição. No estágio de localização, a peça de trabalho 20 é excitada por um dispositivo de excitação 30, provocando um movimento dinâmico da peça de trabalho 20. O movimento dinâmico da peça de trabalho é capturado por um dispositivo de medição de resposta 10, 15. O dispositivo de medição de resposta mede os dados da resposta da peça de trabalho. Os dados da resposta podem incluir, por exemplo, o deslocamento, a velocidade e/ou a aceleração da peça de trabalho 20 e vários locais. Os dados de resposta da peça de trabalho 20 durante o movimento dinâmico da peça de trabalho 20 ou são extraídos ou são calculados a partir do movimento dinâmico da peça de trabalho capturado, ou medido diretamente pelo dispositivo de medição de resposta 1 O, 15 durante o

6 I 16 movimento dinâmico da peça de trabalho. Um local adequado sobre a peça de trabalho 20, para excitação e medição de uma resposta dinâmica para determinação do amortecimento da peça de trabalho 20 em diferentes frequências, é então determinado com base nos dados de resposta. Um local adequado pode ser um nó ou um antinó.

[00014] Em um modo de realização exemplificativo, a peça de trabalho pode ser um rotor de freio. Entretanto, deve ser entendido que a peça de trabalho 20 não está limitada apenas ao rotor de freio, e pode também se referir, por exemplo, a um tambor de freio ou outro componente.

[00015] O dispositivo de medição de resposta pode ser, por exemplo, uma câmera 10, um laser 15, ou outro dispositivo de medição adequado que possa detectar e medir, por exemplo, o deslocamento e/ou a velocidade de uma peça de trabalho excitada.

[00016] Em um modo de realização exemplificativo da presente invenção, o dispositivo de medição de resposta é uma câmera 1 O. A câmera 1 O pode ser uma câmera de alta velocidade. Com referência à FIG. 2, a câmera de alta velocidade 1 O está posicionada próxima da peça de trabalho

20. A câmera de alta velocidade 1 O captura o movimento dinâmico da peça de trabalho 20 depois que a peça de trabalho 20 é impactada por um dispositivo de excitação 30, tal como, um martelo de impacto ou agitador. Outros dispositivos de excitação adequados podem ser utilizados também. Além disto, excitação da peça de trabalho 20 pode resultar de um sistema ou componente externo.

[00017] Os dados de resposta obtidos a partir do movimento dinâmico da peça de trabalho 20 capturado podem incluir, dentre outras coisas, dados de deslocamento da peça de trabalho 20, por exemplo, conforme mostrado na FIG. 3. Os locais adequados, tais como os nós e antinós, são determinados a partir dos dados de deslocamento. Além disto, dados de velocidade e de aceleração pode ser determinados com base, em parte, nos dados de

7 I 16 deslocamento medidos.

[00018] Com referência adicional à FIG. 3, a câmera de alta velocidade 1 O faz fotografias da peça de trabalho 20 em diferentes instantes de tempo, capturando, desta forma, os dados de deslocamento em função do tempo. Estes dados de deslocamento são plotados ao longo do tempo e um deslocamento dinâmico em 3D para o movimento da peça de trabalho é plotado, à medida que a peça de trabalho se move ao longo do tempo.

[00019] A câmera de alta velocidade 1 O pode ficar operacionalmente conectada com, e ser controlada e operada por uma unidade de controle 40 para fazer fotografias da peça de trabalho 20. A unidade de controle 40 inclui um microprocessador e um software armazenado em uma memória que controla as tomadas de fotografias e processa os dados resultantes, isto é, o movimento dinâmico, que inclui os dados de deslocamento, para obter uma análise em 3D do movimento dinâmico da peça de trabalho.

[00020] Em um modo de realização exemplificativo, a câmera de alta velocidade 1 O pode incluir hardware e um software utilizados para operações tais como tomadas, armazenamento, e/ou processamento de uma fotografia ou de fotografias. Por exemplo, certos sistemas de software, tais como pontos, Aramis, e VIC-3D juntamente com os sistemas de hardware da câmera, tais como os da série Phantom, da Vision Research, Inc., e da série Fastcam da Photron, Inc., podem ser modificados para fazer fotografias e processar os dados resultantes para obter a análise em 3D do movimento dinâmico.

[00021] Com referência à FIG. 4, em um modo de realização exemplificativo, marcadores 21 e/ou padrões de manchas 22 são colocados sobre a peça de trabalho 20 para localizar os diferentes pontos, à medida que a peça de trabalho 20 se movimenta. Em outro modo de realização exemplificativo, uma sombra de luz pode ser projetada para localizar os diferentes pontos sobre a peça de trabalho 20, à medida que a peça de trabalho se move.

8 I 16

[00022] Com referência à FIG. 5, em outro modo de realização exemplificativo da presente invenção, o dispositivo de medição de resposta pode ser um laser 15, por exemplo, um vibrômetro de escaneamento a laser. O vibrômetro de escaneamento a laser 15 pode deslocar-se em relação à peça de trabalho 20, ou vice versa, para capturar dados de resposta a partir do movimento dinâmico da peça de trabalho 20, após a peça de trabalho 20 ser impactada por um dispositivo de excitação 30. Em modo de realização exemplificativo, os dados de resposta, capturados pelo vibrômetro de escaneamento a laser 15, são dados de velocidade. Os dados de velocidade, conforme mostrado na FIG. 6, por exemplo, são utilizados para determinar os locais adequados sobre a peça de trabalho 20 para excitação e medição da resposta dinâmica da peça de trabalho 20, para obter o amortecimento da peça de trabalho 20 em diferentes frequências. Os locais adequados podem ser nós e antinós. Deve ser entendido que o vibrômetro a laser pode ser configurado para medir dados de deslocamento ao invés de, ou adicionalmente aos dados de velocidade. Dados de aceleração podem também ser obtidos. Podem ser determinados quando outros dados de deslocamento, de velocidade ou de aceleração são medidos pelo vibrômetro a laser e outros dados são conhecidos, tais como, o tempo.

[00023] O vibrômetro de escaneamento a laser pode ser operado com uma unidade de controle 40, conforme descrita acima. A unidade de controle 40 controla a operação do vibrômetro de escaneamento a laser 15 e registra e processa os dados obtidos a partir da operação do vibrômetro de escaneamento a laser 15.

[00024] Quando se utiliza um vibrômetro de escaneamento a laser 15 para registrar o movimento dinâmico da peça de trabalho 20, descobriu-se que a resposta dinâmica de qualquer ponto sobre a peça de trabalho 20 pode ser determinada em um pequeno espaço de tempo. O vibrômetro de escaneamento a laser 15 registra para o movimento dinâmico da peça de

9 I 16 trabalho, os dados de velocidade para um período de tempo predeterminado. Estes dados de velocidade podem ser plotados ao longo do tempo em função da frequência. Em um modo de realização exemplificativo, os sistemas de vibrômetro a laser, tais como fabricados pela Polytec inc, podem ser modificados para obter os e processar a peça de trabalho, para obter uma análise em 3D do movimento dinâmico.

[00025] Conforme acima descrito, a utilização de um dispositivo de medição da resposta, tal como uma câmera de alta velocidade 1 O ou um vibrômetro de escaneamento a laser 15, permite que locais adequados sobre uma peça de trabalho sejam determinados. Desta forma, no estágio de medição, no qual as características do amortecimento são medidas, a medição pode ficar limitada aos locais adequados sobre a peça de trabalho, ao invés de ao longo de toda a peça de trabalho 20. Desta forma, um número menor de medições pode ser tomado e um número menor de dados precisa ser analisado, o que, portanto, pode melhorar a eficiência. Isto é, apenas um número limitado de medições do amortecimento precisa ser conduzido no estágio de medição, após os locais adequados terem sido determinados pelo dispositivo de medição do deslocamento.

[00026] Além disto, ao se utilizar um dispositivo de medição da resposta 1 O, 15 para registrar o movimento da peça de trabalho 20, conforme descrito acima, os múltiplos impactos e medições que são requeridos nos sistemas convencionais podem ser reduzidos ou eliminados. Desta forma, a presente invenção pode ser mais prática para utilização em um ambiente de produção.

[00027] As etapas a seguir descrevem um modo de realização exemplificativo de como os locais adequados sobre a peça de trabalho podem ser determinados: - Colocar a peça de trabalho 20 em um suporte 25, por exemplo, conforme mostrado nas Figuras 2 e 5;

10 I 16

- Posicionar o dispositivo de medição de resposta 1 O, 15 próximo da peça de trabalho, conforme mostrado nas Figuras 2 e 5· ' - Excitar a peça de trabalho 20 utilizando o dispositivo de excitação 30. Em um modo de realização exemplificativo, o dispositivo de excitação 30 é ajustado com um transdutor de força; - Registrar o histórico do tempo de resposta do movimento dinâmico da peça de trabalho 20 após excitar a peça de trabalho 20, por um período predeterminado de tempo, por exemplo, conforme mostrado na FIG. 3. - Extrair o histórico do tempo de resposta do movimento dinâmico de pontos selecionados sobre a superficie da peça de trabalho 20. a velocidade, deslocamento e a aceleração, extraídos a partir do software ou calculados a partir do histórico do tempo de resposta do movimento dinâmico registrado, podem também ser utilizados para processamento posterior; Determinar a frequência dos modos de vibração selecionados.

Em um modo de realização exemplificativo, um método de Transformação de Fourier Rápida (FFT) pode ser utilizado; - Aplicar um filtro nos dados de tempo, para extrair a resposta das frequências e os modos para o cálculo do fator de amortecimento e do fator Q; e, - Determinar os locais adequados para medir o amortecimento, tais como os nós ( deslocamento mínimo) e antinós ( deslocamento máximo) da peça de trabalho em frequências selecionadas.

Registre os locais dos pontos com magnitudes de

11 I 16 deslocamento mínimas e máximas.

[00028] Depois dos locais adequados, i.e., os nós e/ou antinós, serem determinados no estágio de localização, o amortecimento da peça de trabalho pode ser medido no estágio de medição. Com referência à FIG.7, o amortecimento pode ser medido utilizando-se, por exemplo, acelerômetros, microfones ou outros sensores 17, posicionados próximos da peça de trabalho 20, e configurados para medir o amortecimento nos locais adequados. Os sensores são operacionalmente conectados com a unidade de controle 40, de modo que a unidade de controle 40 controla a operação dos sensores 1 7, e armazena e processa os dados obtidos pelos sensores. Na operação, as etapas a seguir descrevem um exemplo não limitativo de como o amortecimento pode ser medido, uma vez que os locais adequados tenham sido determinados, pelo cálculo do fator Q e/ou do fator de amortecimento: - Excitar a peça de trabalho 20 utilizando o dispositivo de excitação 30 nos locais adequados determinados no estágio de localização. Em um modo de realização exemplificativo, o dispositivo de excitação 30 é ajustado com um transdutor de força; - Registrar o histórico do tempo da resposta dinâmica da peça de trabalho por um período predeterminado de tempo; e, - Calcular o fator de amortecimento e o fator Q dos locais adequados com base na resposta dinâmica da peça de trabalho, inclua os dados de deslocamento, velocidade, e/ou aceleração.

[00029] Entende-se que o amortecimento pode ser calculado em todos, ou, em um número limitado de locais adequados, determinados no estágio de localização. Além disto, deve ser entendido que o estágio de medição pode ser conduzido no mesmo aparelho que o do estágio de localização, ou em um aparelho diferente. Por exemplo, após o estágio de localização, a peça de trabalho pode ser movida para um aparelho diferente para o estágio de

12 I 16 medição.

[00030] Em um modo de realização exemplificativo, os pontos selecionados do fator de amortecimento e do fator Q podem ser calculados utilizando-se uma das seguintes técnicas: a) Método do decréscimo logarítmico do domínio do tempo: utilizando-se este método, os dados de resposta do movimento dinâmico incluem uma taxa de decaimento da resposta dinâmica calculada a partir do histórico do tempo. O fator Q e o fator de amortecimento são calculados a partir da resposta dinâmica. Este método é ainda descrito abaixo. b) Calcule o envelope do domínio do tempo e da constante de decaimento utilizando a transformação de Hilbert: neste método, um envelope dos sinais de tempo é calculado para um sinal senoidal utilizando a transformação de Hilbert e a taxa de decaimento. O fator Q e o fator de amortecimento são calculados a partir daquele resultado. Este método é mais descrito abaixo. c) Extraia a função da resposta da frequência do output utilizando uma transformada de Fourier rápida e determine o fator de amortecimento modal e o modal fator Q modal, utilizando o método 3 dB, que é descrito abaixo. Uma variação do método 3 dB, denominada método n dB, pode ser utilizada ao invés, no qual "n" é qualquer número ou fração. d) Extraia a resposta da frequência do output, usando a FFT e determine o fator de amortecimento e o fator Q utilizando um algoritmo de ajuste de curva/programa modal. Em um processo de ajuste da curva modal, uma curva teórica é ajustada para casar com a função de resposta de frequência (FRF) e com a frequência medida, o amortecimento e a forma

13 I 16 do modo são estimados. A resposta dinâmica a partir de uma condição operacional pode ser utilizada ao invés de uma excitação externa da peça de trabalho e o amortecimento pode ser obtido utilizando-se a resposta, ou por meio de uma análise operacional modal. e) Método de input de energia (PIM): este método é baseado em uma comparação da energia dissipada de um sistema com a sua energia na sua tensão máxima, sob uma vibração de estado estável, que provê valores médios de amortecimento de frequência, similares aos discutidos por B. Bloss, M.D. RAO, "Measurement of Damping in Structures by the Power Input Method, Experimental Techniques" Volume 26, Edição 3, Páginas 30-32, maio de 2002.

[00031] Além dos métodos acima, um método padronizado tal como um método ASTM pode ser aplicado utilizando-se um espécime de teste ao invés da peça de trabalho. Deve-se entender que as técnicas acima são exemplos não limitantes de formas pelas quais o amortecimento pode ser medido, utilizando o sistema aqui descrito. Outros métodos adequados de cálculo podem ser utilizados também.

[00032] No método de decréscimo logarítmico do domínio de tempo acima descrito, a vibração livre, do histórico da amplitude do deslocamento do sistema para um impulso, é medida. Uma curva de decaimento livre é gerada, conforme mostrado na FIG. 8. O decréscimo logarítmico é o valor logarítmico natural da razão entre dois valores de pico adjacentes do deslocamento na vibração de decaimento livre, conforme mostrado na FIG. 8.

[00033] No cálculo do decaimento do envelope do domínio do tempo, o sinal é primeiro filtrado para extrair a frequência de interesse. Em seguida, o envelope do sinal senoidal é extraído utilizando-se uma transformação de Hilbert. O sinal resultante pode ser plotado em uma escala logarítmica e uma

14 I 16 taxa de decaimento pode ser obtida a partir do mesmo. Um exemplo deste processo é mostrado na FIG. 9.

[00034] Um fator Q modal pode ser determinado, no qual o amortecimento na peça de trabalho 20 é uma medida da taxa pela qual a energia é dissipada quando a resposta da vibração decai. O fator Q compara a frequência na qual um sistema oscila com a taxa na qual ele dissipa energia. Um fator Q modal mais alto indica uma taxa menor de dissipação da energia em relação à frequência da oscilação. O fator Q modal pode ser calculado com a aplicação de uma força de impacto sobre peça de trabalho 20 e a medição da função da resposta da frequência (FRF) da resposta dinâmica. Isto é, o fator Q modal é um caso específico do fator Q discutido acima, que é calculado pela medição da FRF da resposta dinâmica.

[00035] A FIG. 10 mostra o decaimento da resposta plotada ao longo do tempo. Uma vez que a potência e a energia são proporcionais ao quadrado da amplitude da oscilação, a largura de banda em um gráfico de amplitude- frequência pode ser medida para 1/h do pico ou aproximadamente - 3db.

[00036] A FIG. 11 mostra o pico da resposta e os parâmetros utilizados para calcular o fator Q. conforme observado na FIG. 11, "FN" é a frequência natural e fl e f2 são as quedas de frequências em 3 dB na função da amplitude da resposta de frequência (FRF). A largura do pico em relação à frequência do pico determina o fator Q e o fator de amortecimento na peça de trabalho 20. Conforme se pode observar, quanto mais alta for a diferença entre fl e f2, mais largo é o pico e mais amortecimento na peça. A FIG. 12 mostra um exemplo de uma função de resposta de frequência (frf) a partir da qual o fator Q é calculado. Fn Q=---- ( n - f2).

[00037] Um fator de amortecimento modal ou uma razão de amortecimento modal é a razão entre o amortecimento na peça de trabalho 20 e um valor de amortecimento crítico. O valor de amortecimento crítico é o

15 I 16 valor no qual não há oscilação e a amplitude desaparece sem passar por qualquer oscilação. Por exemplo: Fator de amortecimento v =e/cc= e 2--./ K:V M onde, cc = 2"1 K.M é o valor crítico do amortecimento; K é a rigidez; M é a massa; e e é a constante de amortecimento que é matematicamente representada como a razão entre a força de amortecimento e a velocidade, que é uma propriedade inerente de um material.

[00038] O fator de amortecimento está relacionado com o fator Q por meio da seguinte fórmula: v= 1 2Q ou, pode ser representado como uma porcentagem por: V= 100 2Q

[00039] Desta forma, o fator Q pode ser representado como: Q = --./ K. --./ M , onde K é a rigidez, M é a massa e e é a constante de amortecimento.

[00040] O método acima pode ser posto em prática na unidade de controle 40. Os dados obtidos pelo dispositivo de medição do deslocamento 1 O, 15 e pelos sensores 1 7 podem ser armazenados na memória da unidade de controle 40. Além disto, o software pode ser armazenado na memória da unidade de controle 40 como instruções de programa, que podem ser executadas e que são carregadas pelo microprocessador da unidade de controle 40. Os cálculos e métodos acima descritos podem ser carregados pela unidade de controle 40 com base nos dados obtidos a partir do dispositivo de medição do deslocamento 10, 15, dos sensores 17, e/ou outros inputs de dados para a unidade de controle 40 por meio de um módulo de Input/Output (I/0).

[00041] Os métodos acima podem prover uma vantagem sobre os

16 I 16 métodos convencionais, pelo fato de que os locais adequados são determinados, para registrar a resposta dinâmica de uma peça de trabalho se para medir o amortecimento da peça de trabalho. Desta forma, um número menor de medições é requerido e um número menor de dados precisa ser processado. Ou seja, os métodos acima permitem que pontos específicos em uma peça de trabalho sejam identificados e, depois, medidos o fator Q e o fator de amortecimento do ponto específico ou pontos sobre a peça de trabalho. Ao se medir o fator Q e o fator de amortecimento apenas em pontos específicos, um número menor de medições pode ser tomado, e um número menor de dados precisa ser processado. Desta forma, a medição do fator Q e do fator de amortecimento pode ser feita em um período de tempo menor.

[00042] Embora e invenção tenha sido descrita em detalhes em conexão apenas com um número limitado de modos de realização, deve ser prontamente entendido que a invenção não está limitada a estes modos de realização apresentados. Ao contrário, a invenção pode ser modificada para incorporar qualquer número de variações, alterações, substituições ou arranjos equivalentes, que não estão aqui descritos, mas que estejam de acordo com o espírito e o escopo da invenção. Adicionalmente, embora vários modos de realização da invenção tenham sido descritos, deve ser entendido que os aspectos da invenção podem incluir apenas alguns dos modos de realização descritos. Desta forma, a invenção não deve ser entendida como limitada à descrição acima.

Claims

1 I4 REIVINDICAÇÕES

1. Método para medição do amortecimento de uma peça de trabalho, caracterizado pelo fato de que compreende: determinar pelo menos um local para medir o amortecimento sobre a peça de trabalho; excitar a peça de trabalho em pelo menos um local adequado; medir uma resposta dinâmica da peça de trabalho no local adequado;e calcular um fator de amortecimento e um fator Q a partir da resposta dinâmica.

2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a determinação do pelo menos um local compreende: excitar da peça de trabalho com um dispositivo de excitação; registrar resposta do movimento dinâmico da peça de trabalho com um dispositivo de medição de resposta ; e determinar pelo menos um local para medir o amortecimento, com base nos dados de resposta obtidos a partir da resposta do movimento dinâmico, registrados pelo dispositivo de medição de resposta;

3. Método de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o pelo menos um local é um nó e/ou um antinó.

4. Método de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de medição de resposta é uma câmera e os dados de resposta são dados de deslocamento da peça de trabalho.

5. Método de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de medição de resposta é um laser e os dados de resposta são dados de velocidade da peça de trabalho.

6. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a peça de trabalho é um rotor de freio.

7. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a peça de trabalho é um tambor de freio.

8. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o cálculo do fator de amortecimento e do fator Q compreende o cálculo de um fator de amortecimento e de um fator Q a partir de uma taxa de decaimento da resposta dinâmica.

9. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o cálculo do fator de amortecimento e do fator Q compreende o cálculo de um fator de amortecimento e de um fator Q com base em uma função da resposta de frequência.

10. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a excitação da peça de trabalho compreende a excitação da peça de trabalho com um martelo de impacto.

11. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a excitação da peça de trabalho compreende a excitação da peça de trabalho com um agitador.

12. Método para medição de amortecimento de uma a peça de trabalho, caracterizado pelo fato de compreender: colocar a peça de trabalho sobre um suporte; colocar um dispositivo de medição de resposta próximo da peça de trabalho; excitar a peça de trabalho com um dispositivo de excitação; registrar uma resposta dinâmica da peça de trabalho por um período de tempo predeterminado; extrair um histórico do tempo de resposta do deslocamento, de pontos selecionados, sobre uma superficie da peça de trabalho; determinação de uma frequência de modos de vibração selecionados; aplicar um filtro no histórico do tempo de resposta do deslocamento para extrair as frequências e modos utilizados para cálculo de um fator de amortecimento e de um fator Q; determinar nós e/ou antinós da peça de trabalho em frequências selecionadas; excitar da peça de trabalho utilizando o dispositivo de excitação nos nós e/ou antinós; registrar o histórico do tempo da resposta dinâmica da peça de trabalho nos nós e/ou antinós; calcular um fator de amortecimento e um fator Q nos nós e/ou antinós.

13. Método de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que inclui o dito dispositivo de excitação com um transdutor de força.

14. Método de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de compreender ainda o cálculo da velocidade, do deslocamento e da aceleração com base no histórico do tempo da resposta dinâmica.

15. Aparelho para medição de um amortecimento em uma peça de trabalho, o aparelho caracterizado pelo fato de que compreende: uma superficie de suporte configurada para suportar a peça de trabalho; um dispositivo de excitação configurado para excitar a peça de trabalho; dispositivo de medição de resposta posicionado próximo da superficie de suporte e configurado para capturar uma resposta do movimento dinâmico da peça de trabalho; e unidade de controle operacionalmente conectada com o dispositivo de medição de resposta e configurada para operar o dispositivo de medição de resposta e extrair os dados obtidos pelo dispositivo de medição de resposta.

16. Aparelho de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de medição da resposta é uma câmera e os dados extraídos são dados de deslocamento.

17. Aparelho de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de medição de resposta é um laser e os dados extraídos são dados de velocidade.

18. Aparelho de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que a unidade de controle é configurada para determinar os nós e/ou antinós sobre a peça de trabalho excitada com base nos dados obtidos pelo dispositivo de medição de resposta.

19. Aparelho de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de excitação é configurado para excitar a peça de trabalho nos nós e/ou nos antinós.

20. Aparelho de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de compreender ainda pelo menos um sensor configurado para medir dados de amortecimento nos nós e/ou nos antinós.

21. Aparelho de acordo com a reivindicação 20, caracterizado pelo fato de que a unidade de controle é configurada para calcular um fator de amortecimento e um fator Q nos nós e/ou nos antinós com base nos dados de amortecimento medidos no pelo menos um sensor.