BRPI0615407A2 - processo e sistema de medição para componentes, especialmente para êmbolos de máquinas de êmbolo - Google Patents

Abstract

PROCESSO E SISTEMA DE MEDIçãO PARA COMPONENTES, ESPECIALMENTE PARA êMBOLOS DE MáQUINAS DE êMBOLO. A invenção refere-se à medição sem destruição de componentes, especialmente à avaliação operacional da ligação de peças injetadas, por exemplo em êmbolos para motores de combustão interna. Com uma tal medição ou avaliação operacional é importante avaliar a operacionalidade e a integridade da ligação entre o material de base e o material injetado ou ligado de outra maneira. Com isso pode ser avaliada a qualidade do componente ou sua adequação para uma determinação finalidade de emprego e/ou realizado um monitoramento da qualidade do processo de fabricação, por exemplo na fundição ou durante a fabricação. De acordo com a invenção,para tanto serve um processo de correção em vários estágios, em que valores de medição determinados por meio de um método e disposição de medição apropriadamente configurados, por exemplo com ultra-som, são submetidos a um processo de determinação em vários estágios, que minimiza uni- versalmente e para cada medição individual os fatores de interferência que ocorrem quando da medição por serem inerentes ao sistema e assim determina os resultados desejados. Um sistema correspondentemente configuraminimiza tanto influências de erros, que ocorrem quando da operação (especialmente quando da regulagem/ajuste) dessa medição, como também erros de medição e avaliações erradas quando da execução da medição, que ocorrem por desvios de tolerância geométricos ou diferentes de vários componentes a serem medidos ou por diferenças da composição de material ou de textura bem como outras interferências.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "PROCESSOE SISTEMA DE MEDIÇÃO PARA COMPONENTES, ESPECIALMENTEPARA ÊMBOLOS DE MÁQUINAS DE EMBOLO".

Descrição

Área Técnica da Invenção

A invenção se situa na área da técnica de medição e se refere àmedição de peças rotativas, especialmente de êmbolos para motores decombustão interna e outras máquinas de êmbolo. Em tais medições é impor-tante prover medições precisas, freqüentemente complexas, de modo rápidoe com dispêndio tão pequeno quanto possível. Assim se pode, por exemplo,avaliar a adequação de um êmbolo ou de outra parte rotativa para uma de-terminada finalidade de emprego ou executar um monitoramento de qualida-de quando da fabricação do componente.

No presente caso, trata-se da medição sem destruição e da ava-liação operacional da ligação de peças injetadas ou disposições semelhan-tes em componentes, especialmente a determinação da ligação metálica depeças injetadas em êmbolos para motores de combustão interna. Quandodessa medição é importante avaliar, ao longo de uma área definida entre omaterial de base e o material injetado ou ligado de outra maneira, a opera-cionalidade e inteireza da ligação, por exemplo para avaliar a qualidade docomponente ou sua adequação para uma determinada finalidade de empre-go ou para executar um monitoramento de qualidade do processo de produ-ção (fundição, fabricação).

Estado Atual da Técnica

Medições do tipo mencionado podem ser realizadas por meio demétodo de medição a ultra-som. Quando da medição automatizada de peçasem série freqüentemente são convenientemente empregadas assim chama-das medições a ultra-som no processo de imersão. Alternativamente, sãoempregados métodos em assim chamada técnica de contato.

Tais sistemas de medição apresentam em geral os seguintescomponentes:

- ao menos um aparelho de ultra-som, eventualmente com várioscanais de teste, que pode controlar apropriadamente a produção de ondasde ultra-som e sua recepção e avaliar apropriadamente tempos de curso desom, eventualmente com um computador de avaliação separado;

- uma ou várias sondas ("cabeças de teste"), que são apropria-das para produzir, enviar/emitir bem como receber ondas de ultra-som ca-racterísticas, respectivamente acopladas ao aparelho de ultra-som;

- um ou vários dispositivos de posicionamento mecânicos apro-priados para as cabeças de teste, eventualmente móveis e/ou controláveispor meio de eixos;

- com emprego do processo de imersão, uma cuba, que podeser cheia com um meio líquido com um dispositivo, que fixa o componente aser testado, bem como contém as cabeças de teste;

- um alojamento apropriado, eventualmente móvel, para o com-ponente a ser testado.

Quando da medição, por meio de uma sonda ou de várias son-das adaptadas ao problema de teste, são produzidas ondas de ultra-somapropriadas de comprimento de onda, diâmetro de feixe de onda e caracte-rística de difusão apropriados e conduzidas para dentro do componente a-través de um meio de acoplamento líquido, no qual o componente a ser tes-tado é imerso. As ondas de som correndo pelo componente são refletidasparcialmente na interface para com a parte injetada, atravessando-a parci-almente e prosseguindo. As ondas dessa maneira refletidas ou tambémtransmitidas contêm informações sobre o interior do componente, portanto,especialmente também sobre o estado da ligação, e podem ser avaliadasrelativamente à sua amplitude por um receptor apropriado - que também po-de eventualmente estar integrado no emissor. São então avaliadas aquelasfrações de amplitude, que estão associadas a um determinado tempo decurso ou período de tempo de curso, em correspondência a uma posição deprofundidade ou situação a ser selecionada, dada ou correlacionada aocomponente. Mediante movimento relativo apropriado da sonda para com ocomponente a ser examinado ao longo da área de ligação a ser examinada,especialmente mediante rotação do componente e/ou da sonda relativamen-te entre si, resulta dessa maneira uma curva de sinal de amplitude caracte-rística da onda de ultra-som refletida e/ou transmitida.

A curva de sinal de amplitude relativa como também a altura deamplitude absoluta pelo trecho de medição são influenciadas por numerososfatores. Entre outros, por exemplo, a geometria do componente e da parteinjetada, influências da textura ou do material do componente ou da parteinjetada, aspereza da superfície do componente ou da interface para com aparte injetada, mas também parâmetros como a disposição geométrica doscomponentes entre si bem como das ondas de ultra-som (sua intensidade,característica de difusão, outras grandezas de campo de som, ..., etc.).Quando do teste de várias peças e já por curtos períodos de poucos minu-tos, essas influências podem variar assistematicamente e são as assimchamadas influências de interferência ou grandezas de interferência. Alémdessas muitas interferências que se sobrepõem, a curva de amplitude de-pende também da cunhagem e operacionalidade da ligação, portanto daque-la propriedade que deve ser propriamente determinada com o método demedição.

Sistemas até agora no mercado só podem identificar e compen-sar essas interferências para componentes mais complexos de modo muitoinsuficiente. Isso se efetua, entre outros, por exemplo, na medida em quepor meio de uma ou várias peças de referência e freqüentemente de várioscomponentes em série operacionalmente perfeitos deve ser determinado eajustado um nível básico (mediante ajuste da intensidade) da amplitude edeterminada a dinâmica e variação com ligação parcialmente ou totalmenteoperacionalmente imperfeita. Desses valores podem ser definidos assimchamados valores limite ou valores limiares, cujo atingimento então quandodo subseqüente exame em série deve indicar um mau componente. Essesvalores limiares são em geral selecionados fixamente por todo o trecho demedição e/ou por um intervalo de tempo maior durante o exame de várioscomponentes ou bastam apenas para uma dinâmica simples, com o que sóinsuficientemente podem ser evitados os problemas mencionados ou o dis-pêndio mencionado.A desvantagem de todos esses métodos reside o dispêndio par-cialmente considerável quando do reajuste do sistema de medição, na verifi-cação e recalibragem do sistema a serem executadas em estreito intervalode tempo, bem como os falsos resultados de medição ou avaliações incorre-tas que ocorrem mesmo com ótimo ajuste devido a interferências - tambémem virtude de variações não críticas das propriedades dos componentes en-tre si -, sobretudo a não-identificação de peças rejeitadas ou de refugo depeças boas.

Partindo do estado atual da técnica descrito, teve a invenção porobjetivo, de um lado, reduzir o dispêndio para o ajuste, e, de outro lado, en-contrar um método universal, que minimizasse as interferências para cadamedição individual e fosse robusto contra variações de parâmetros que in-fluenciam a amplitude. Dessa maneira, a qualidade de avaliação e confiabili-dade de tais resultados de medição devem ser elevadas a uma medida co-mo sistemas encontrados no mercado segundo o estado atual da técnica atéagora não atingiram.A Invenção

A invenção visa prover um sistema e processo para avaliaçãorápida e confiável, amplamente automatizada, do estado interior de compo-nentes, especialmente uma avaliação operacional da ligação metálica depeças injetadas em componentes, especialmente em peças rotativas comoêmbolos.

Esse objetivo é alcançado em princípio de acordo com a inven-ção pelo fato de que os valores de amplitude determinados por meio de um método de medição a ultra-som apropriadamente configurado são submeti-dos a um processo de determinação em vários estágios, o qual minimizauniversalmente e para cada medição individual os fatores de interferênciainerentes ao sistema, que ocorrem quando do teste a ultra-som.

Para tanto, segundo a invenção, serve um processo de ultra-som, em que por meio de um processo de determinação especial são de-terminados os resultados desejados. Um sistema configurado em corres-pondência à invenção minimiza tanto influências de erro, que ocorrem, ine-rentes ao sistema, quando do manejo (especialmente quando da regula-gem/ajuste) desse processo de medição, como também erros de medição eavaliações incorretas quando da execução do exame, que ocorrem por des-vio de tolerância geométricos ou diferenças de vários componentes a seremmedidos ou por diferenças da composição do material ou de textura bemcomo outras interferências. Por meio de um processo de determinação es-pecial ocorre a parte essencial da calibragem e ajuste do processo de modocompletamente automático e com auto-ajuste, especialmente para cadacomponente individualmente. O processo garante assim, ao lado de umainfluência reduzida por parte do operador e de falhas, também uma conside-rável redução do dispêndio de ajuste em comparação com um dispositivo demedição segundo o estado atual da técnica.

Dessa maneira, sem emprego de vários componentes de ajustee em série, bem como sem realização de um processo de ajuste específico(basta um ajuste grosseiro) e sem calibragem a ser regularmente repetidaem intervalos de tempo relativamente curtos, é possibilitada uma elevadaconfiabilidade da avaliação operacional do componente com relação à carac-terística de ligação. Isso significa identificar, determinar quantitativamente eentão eliminar aquelas frações que estejam associadas a uma ligação incor-reta ou não operacional.

Tolerâncias, como geometria do componente, e outras influên-cias, que se distinguem individual inevitavelmente de componente paracomponente e que falseiam os resultados de medição, são compensadaspelo processo de acordo com a invenção. Dessa maneira, é obtida uma se-gurança de processo de medição nitidamente aperfeiçoada, como até agoranão era possível com métodos segundo o estado atual da técnica, e é niti-damente reduzida a fração de avaliações incorretas.

A vantagem do processo de acordo com a invenção se revelamelhor com auxílio de alguns valores numéricos. Assim é que, em métodos,que operam segundo o estado atual da técnica, é necessário um dispêndiode calibragem de cerca de 10 minutos com relação à medição de 1000 com-ponentes, respectivamente à pós-avaliação de peças rejeitadas. Com em-prego do processo de acordo com a invenção, dispensa-se essa necessida-de, desde que o tipo de componente não se altere. Quanto à segurança doprocesso de medição e à fração de avaliações incorretas (assim chamado"pseudo refugo") dispendiosos exames comprovam que pela aplicação doprocesso de acordo com a invenção pode ser obtida uma redução da referi-da quota absoluta de refugo em ao menos 0,5 %, com relação ao númerototal das peças em série produzidas. Em condições gerais desfavoráveis,como por exemplo oscilações da geometria do componente, também podemser alcançadas reduções bem superiores.

Detalhes da invenção podem ser depreendidos das reivindica-ções; um exemplo de execução da invenção está descrito a seguir em deta-lhes.

Exemplo de Execução

Um exemplo de execução com um componente simétrico emrotação será agora detalhadamente descrito em combinação com os dese-nhos.

Nos desenhos mostram:

Figura 1 - uma vista esquemática de um sistema de mediçãousual no comércio, como também pode ser usado para a invenção;

Figura 2a - um êmbolo de um motor de combustão interna comocomponente típico para a aplicação do processo de acordo com a invenção,em corte;

Figura 2b - a vista do alto do êmbolo mostrado na figura 2a;

Figura 3a - uma "curva de valor de medição ideal" pela extensãode valores de amplitude determinados;

Figura 3b - uma curva real pela extensão de valores de amplitu-de determinados, falseados por uma longa sobreposição;

Figura 4a - uma curva para uma peça realmente isenta de defei-to, mas medida segundo o estado atual da técnica e então separada comopeça defeituosa;

Figura 4b - uma curva para uma peça realmente isenta de defei-to, mas medida segundo o estado atual da técnica, e então marcada comopeça perfeita;

Figura 5a - a curva para a mesma peça (perfeita) como mostra-da na figura 4 a, mas que foi medida com o processo de acordo com a in-venção e então identificada corretamente como perfeita;

Figura 5b - a curva para a mesma peça (defeituosa) como mos-trada na figura 4 b, mas que foi medida com o processo de acordo com ainvenção e então identificada corretamente como defeituosa;

Figura 6 - o processo de acordo com a invenção como fluxograma.

Na figura 1 é mostrada uma representação de um sistema demedição usual no comércio. Os componentes essenciais são:

- um aparelho de ultra-som, que pode controlar a produção deondas de ultra-som e sua recepção e avaliar tempos de curso de onda;

- um computador eletrônico de processamento e avaliação (porexemplo um PC usual no comércio), que pode avaliar e representar os sinaisde amplitude, que estão associados a um trecho de curso de ultra-som defi-nido, através da área de ligação do componente a ser testada;

- uma sonda de ultra-som ligada com o aparelho de ultra-som("cabeça de teste"), que podem enviar e receber ondas de ultra-som características;

- um suporte deslocável para a sonda de ultra-som;

- uma cuba de imersão com um meio líquido; e

- no exemplo um alojamento instalado na cuba de imersão, gira-tório a motor, aqui uma mesa giratória, para alojamento do componente aser testado.

Cabe assinalar que, como toda pessoa familiarizada com a tec-nologia pode constatar, as representações não são fiéis em escala bemcompletas, mas sim devem servir tão somente à explicação da invenção.

Na cuba de imersão, que está cheia com um meio apropriado,aqui água, se encontra o componente a ser testado, aqui um êmbolo es-quematicamente representado para um motor de combustão interna, sobreum dispositivo de alojamento, aqui uma mesa giratória motoramente aciona-da. Na cuba de imersão está igualmente disposto um suporte ajustável parauma sonda de ultra-som, que é dirigida à área de ligação do êmbolo a sertestada. Esse suporte pode também, naturalmente, estar disposto fora dacuba de imersão e/ou podem ser empregadas várias sondas. Quando o êm-bolo é girado, essa área de ligação se move pela faixa de som da sonda. Asonda está ligada com um aparelho de ultra-som, que permite tanto a ativa-ção ou controle da sonda, como também processa seu sinal de saída. A saí-da do aparelho de ultra-som, por sua vez, está ligada com um computadorde avaliação, que realiza o processamento dos valores determinados. Ocomputador de avaliação pode ser um PC usual no comércio, que está car-regado com o programa correspondente.

Sobre a mesa giratória tem lugar o alinhamento e "varredura" daligação a ser testada dentro do êmbolo, que é mostrado mais precisamentecomo componente típico na figura 2 e descrito em conexão com essa figura.Esse componente, em princípio simétrico em rotação, é assentado suficien-temente estável e fixado sobre a mesa giratória. A sonda ou as sondas sãofixamente posicionadas durante a rotação do êmbolo e se encontram, tipi-camente, na cuba de imersão poucos centímetros distantes da superfície docomponente. O posicionamento é de tal maneira selecionado que o som e-mitido, que passa através do componente, incide na interface para com omaterial injetado a ser testado (ver figuras 1 e 2).

Na figura 2a está representado um êmbolo, selecionado comoexemplo, para um motor de combustão interna com uma parte injetada parao anel de êmbolo mais superior, em corte. Esses êmbolos são empregadospara motores diesel e motores Otto de alta carga. Deve ser testada a ligaçãoà interface da peça injetada (usualmente uma liga de ferro) com o êmbolo(usualmente uma ligação de alumínio) por meio da sonda de ultra-som. Obanho de imersão não está mostrado nas figuras 2a e 2b.

A figura 2b mostra o mesmo êmbolo que a figura 2a, mas emvista do alto. A interface a ser testada entre a peça injetada está representa-da sombreada. A sonda de ultra-som ajustada estacionariamente varre ainterface, quando o êmbolo é girado em torno de seu eixo central.O som, parcialmente refletido na superfície do componente co-mo também na interface, é recebido pela sonda de ultra-som, portanto pelamesma "cabeça de teste"; é portanto um processo de reflexão que é aquiempregado. Sendo empregado um método de transmissão ou penetraçãoultra-sônica como alternativa, o ultra-som, que passa pela interface, pode serregistrado por uma outra cabeça de teste ou receptor de ultra-som. O pro-cessamento ulterior dos valores registrados é em princípio igual em ambosos processos, naturalmente adaptado aos sinais registrados.

Mediante avaliação do tempo de curso é determinada a amplitu-de que é registrada a distância correlata da superfície do componente. Comvelocidade de rotação constante da mesa giratória, com o objeto se move aolongo da extensão o feixe de som incidindo na interface. As amplitudes deonda, devidas à posição da interface, são representadas pela extensão - istoé, pelo trecho de medição. Com uma varredura linear, a representação éfeita correspondentemente.

Para a representação óptica, a altura de amplitude é então de talmaneira escalonada que para o registro da fração refletida assume cerca deentre 10% a 30% da altura de tela para uma ligação intacta e, no caso daavaliação da fração transmitida cerca de 90 a 70 % da altura de tela.

O diagrama assim obtido é então submetido a um processo dedeterminação em vários estágios de acordo com a invenção:

Ponto de partida é a função de amplitude medida AF (local demedição = "Messort"). Os valores de medição correspondem aos máximosde amplitude, que provêm dos pacotes de ondas, que estão associados aoambiente da interface. O local de medição designa, no caso de um compo-nente simétrico em rotação, o local de extensão da sonda relativamente aocomponente, que é descrito vantajosamente como posição angular da sondarelativamente ao componente. Com rotação relativa constante da sonda paracom o componente e segmentos angulares eqüidistantes, assim resultantes,no entanto, os locais de medição também podem ser simplificadamentesubstituídos por índices de numeração contínua. Tais índices de numeraçãocontínua podem, analogamente, também ser empregados quando de umavarredura linear.

AF(local de medição ) -> AF (número = 1 ...n)

Revelou-se útil em peças rotativas com até cerca de 200 mm dediâmetro registrar ao menos 1000 valores de medição (n = 1000) pela exten-são parcial.

Em componentes grandes e/ou resoluções grandes desejadaspode ser necessário registrar valores de medição bem além da extensão oudo comprimento do componente.

As curvas representadas nas figuras 3a, 3b a 5a, 5b são valoresde função de amplitude AF (local de medição) medidos em um processo dereflexão pela extensão de um componente, aqui um êmbolo. Para represen-tação eles são simplificados de tal maneira que fique claro o princípio de a-cordo com a invenção. Especialmente para maior clareza estão representa-dos valores limiares, que variam na curva de forma. O mesmo efeito é obtidoquando, analogamente, os sinais de amplitude são alterados em sua forma,e exatamente como em processos, que operam segundo o estado atual datécnica, opera-se com limiares em linha reta.

A figura 3a mostra como exemplo uma curva ideal de valores deamplitude determinados pela extensão, como é determinada por exemploquando do teste descrito de um êmbolo, quando não há pontos falhos deligação, o êmbolo está corretamente orientado e não há outras fontes deinterferência.

Na figura 3b, pelo contrário, está representada uma curva devalores de amplitude determinados do mesmo êmbolo que na figura 3a, masagora com uma sobreposição de baixa freqüência típica, como por exemplopode ocorrer por um deslocamento axial do componente no dispositivo desujeição.

A figura 4 mostra então a aplicação de um valor limiar ou limiteconstante segundo o estado atual da técnica na curva representada na figu-ra 3b. O valor limiar ajustado de 50 % é ultrapassado, sendo assim o com-ponente marcado como associado a defeito e, portanto - erroneamente -como refugo.De outro lado, a figura 4b mostra um êmbolo com um defeito deligação, que ocorre nesse caso igualmente em combinação com uma interfe-rência de menor freqüência, a saber, de maneira desfavorável, no vale deondas dessa interferência. Como mostrado, com aplicação de um valor limiarou limite constante segundo o estado atual da técnica, o defeito de ligaçãonão é identificado, pois o valor limite ajusta de 50 % não é ultrapassado.

As figuras 5a e 5b ilustram o efeito do processo de acordo com ainvenção. Pela aplicação de um "valor limiar variável em forma" se conseguea perfeita classificação do componente testado como sem defeito (figura 5a)ou defeituoso (figura 5b).

Não existindo na área de entrada do componente estruturas di-vergentes da geometria plana e não influenciando a ruptura do som, entãopode ser conveniente ou até mesmo necessário deixar essas estruturasdesconsideradas na curva de amplitude. Para essa finalidade, podem serdefinidos alguns ou vários segmentos de desvanecimento. A identificação emarcação desses desvanecimentos deve ser feita manualmente; mas é da-da preferência a um desvanecimento "semi-automático" por algoritmos apro-priados, como a seguir descrito.

Concretamente, isso significa que pelos AF(1...n) são definidasuma ou várias zonas de desvanecimento, que podem ser classificadas res-pectivamente pelos números iniciais do valor de desvanecimento e os núme-ros finais. Como nesse caso se trata de faixas no componente de identifica-ção exterior relativamente fácil, é possível uma simples determinação manu-al dessas zonas. Isso pode ocorrer pelo recurso à função de amplitude, poisanomalias geométricas na superfície do componente freqüentemente sãonotáveis por acentuada alteração na função AF.

Os AF(1...n) são então submetidos ao primeiro processo de cor-reção seguinte: A faixa, que se situa entre o número inicial a ser desvaneci-do e o correspondente número final, é substituído pelos valores linearmenteinterpolados.

Considere-se uma faixa de desvanecimento, que começa noponto u1 e termina em u2. Calcula-se então a função de amplitude corrigidacomo segue:

<formula>formula see original document page 13</formula>

Com várias faixas de desvanecimento, isso é aplicado corres-pondentemente. O resultado é a função de amplitude AFk1(1....n) assim ob-tida, facilmente corrigida.

Evidentemente, a primeira etapa de correção recém descrita po-de então ser dispensada quando o componente não apresenta, ao menos noplano medido, interrupções ou demais heterogeneidades. Em êmbolos paramotores de combustão interna e semelhantes aplicações (compressores,bombas) essa é a suposição. O mais simples é então saltar simplesmente aprimeira etapa de correção e começar com a segunda etapa de correção.

Outras interferências, que já foram mencionadas no início, po-dem conduzir à sobreposição da função de amplitude com frações de ondasmais longas. O objetivo do segundo processo de correção é a eliminaçãodessas interferências.

No caso ideal, essa eliminação é feita por aplicação de um filtrode Gauss. Mas de modo simplificado e aproximativo, em lugar disso, o pro-cesso de correção pode ser executado por um filtro de valor médio duplo,que se destaca por aplicabilidade e viabilidade analítica muito simples.

Para o processo de transformação são então calculadas as se-guintes funções auxiliares da função de amplitude:E na segunda etapa:

<formula>formula see original document page 13</formula>

com um comprimento de onda limiar otimizado desse filtro tipicamente de L= 9100/n, em que η é o número dos valores de medição. Pode ser necessá-rio adaptar esse comprimento de onda limiar ao problema de teste e selecio-nar valores modificados para L.

Das funções auxiliares H2(1) se pode calcular a função de ampli-tude:

AFk2(i) = AFkl{i) - H2(i)

A potência decisiva dos processos de correção aqui especifica-dos para eliminação de interferências reside no teste de plausibilidade pós-conectado, que será descrito a seguir. Pois o segundo processo de correçãoacima descrito pode levar a que sejam eliminadas não apenas interferências,que tem efeito na curva de amplitude, mas sim também influências decorren-tes de defeitos de ligação.

Verificou-se que influências decorrentes de defeitos de ligaçãopodem fazer com que aumente a desordem ou "entropia" da função de am-plitude AFk2(i) resultante em comparação com o pré-estagio da correçãoAFk1(i).

Como medida simples para a desordem ou entropia acima men-cionada é determinado como toda a curva de valor das respectivas funçõesde amplitude se divide pelos segmentos de ordenada. Estes podem por e-xemplo ser agrupados em dez segmentos de 0 a 100 % da altura de ampli-tude. É produzida quase uma modalidade de função de histograma dos valo-res de medição e essas funções de histograma são comparadas entre si.

A comparação é efetuada então com o seguinte processo iterati-vo: Para o caso de que o número dos segmentos de ordenada "ocupados"da função AFkI (1) seja menor do que aquele da função AFk2(i), o que indicaum aumento da desordem ou entropia, o segundo processo de correção e-xecutado para tanto é novamente desfeito. Como ocupado vale e vale ape-nas então um segmento, quando há um número mínimo de todos os valoresde medição no respectivo segmento. No exemplo aqui descrito, 0,5 % detodos os valores de medição devem ocorrer em um segmento, para que eleseja classificado como "ocupado".

Por meio desse processo iterativo se obtém, finalmente, dos va-lores de medição originais AF(i)nova função de amplitude AFneu(i) corrigidaatravés das funções de correção AFkI (i) e AFk2(i).

Após esses três processos de correção executados pode entãoocorrer o processo de determinação propriamente dito, isto é, a identificaçãode frações de ligação não funcionais no componente.

Para tanto, por meio do processo descrito a seguir, é calculadoum valor limiar, cuja ultrapassagem (com o método de reflexão) ou infrapas-sagem (no método de transmissão) pelos valores de amplitude da funçãoAFneu(i) nesses pontos indica uma ligação não operacional no pon-to/número i ou local de medição assim determinável.

Primeiro estágio do processo de determinação para o valor limiaré o cálculo do valor médio por toda AFneu(i), todavia sem consideração dasfaixas de desvanecimento acima mencionadas u1 a u2 (e eventuais outrasfaixas de desvanecimento).

Para mais clareza será suposto a seguir que haja apenas umafaixa de desvanecimento. Com a presença de várias faixas de desvaneci-mento, contudo, as fórmulas a seguir mencionadas podem ser bem facilmen-te ampliadas.

São calculadas as seguintes grandezas características:

<formula>formula see original document page 15</formula>

iQ são então todos os locais de medição, para os quais AFneu(iQ) é maiordo que 80% de todas as AFneu(i) restantes bem como menor do que 80 %de todas as AFneu(i) restantes. Isso significa que a fração correspondentedos valores de amplitude máximo e mínimos quando da formação da somapara s2 não é considerada. Daí se calcula a grandeza característica

<table>table see original document page 15</column></row><table>

Esses valores resultam de sobreposições teóricas de sinal derelações de sinais úteis/de interferência permitidas, mas também podem serdeterminados empiricamente. Os valores são quase independentes do pro-blema de teste e universalmente válidos; todavia, a cada caso pode ser con-veniente uma modificação.

Por meio dessas grandezas características finalmente pode seridentificados os valores de amplitude que indicam uma ligação operacional.No método de reflexão são todos pontos de periferia i, aos quais se aplica:

AFneu(i) > m + 10 * S

No método de transmissão, correspondentemente todos os pon-tos de periferia i, aos quais se aplica:

AFneu(i) < m -10 * S

Os pontos assim identificados podem então se apropriadamenterepresentados, especialmente com relação a seu comprimento, à semelhan-ça dos processo que operam segundo o estado atual da técnica. Esse méto-do é de novo aplicado para cada medição e eventualmente cada cabeça deteste e funciona muito universalmente.

As distintas etapas do processo são vantajosamente executadasem um PC usual no comércio ou outro computador como operações de cál-culo por meio de um programa. É evidente por si mesmo que tal computadordeve atender aos requisitos em sua capacidade. O programa pode ser ali-mentado, de maneira em si conhecida, em um meio apropriado ou disponibi-lizado por uma rede e aduzido ao PC em forma apropriada. Tal programacontém então também as iterações descritas, que podem ser realizadas na-turalmente em um computador de modo rápido e com pequeno dispêndio.

É evidente que por esse processo estão praticamente excluídasou são compensadas interferências, mas também erros, que podem ocorrerpor falta de atenção do operador, qualificação deficiente ou imprecisões me-cânicas. Disso resulta também a reprodutibilidade essencialmente maior dosresultados de medição do que com o emprego de processos convencionaise especialmente uma destacada estabilidade por longo tempo do processode medição. A isso acresce ainda o fato de que adaptações a pressupostosde medição e/ou modalidades de construção variadas das peças rotativas aserem medidas normalmente são automaticamente consideradas pelo soft-ware graças à universalidade do processo e só com emprego de componen-tes completamente diferentes é que as alterações do software empregadopodem ser realizadas de modo rápido e usualmente muito econômico.

O processo de acordo com a invenção não é naturalmente restri-to a sistemas com sonda relativamente fixa e objeto de medição em rotação,mas sim pode ser aplicado a outros sistemas, em que a ligação deve serdeterminada por meio de ultra-som, na medida em que, de outra maneira, éproduzido um movimento relativo entre sonda e objeto de medição.

Precisamente devido a sua relativa simplicidade, o princípio deacordo com a invenção é também apropriado para a medição de peças rota-tivas, que é realizada sob pressupostos semelhantes àqueles da mediçãoem êmbolos descrita no exemplo.

O especialista não deverá ter qualquer dificuldade para modificaro exemplo de execução descrito para êmbolos, isto é, um componente rota-tivo, de tal modo que seja apropriado para medições semelhantes em outroscorpos, também aqueles com testes de ligação necessários de áreas de li-gação estiradas ao comprido, e sejam então obtidas as mesmas vantagensque quando da aplicação descrita.

Claims (17)

1. Processo para a medição sem destruição e avaliação da ope-racionalidade de um componente mediante movimento relativo de rotação outranslação entre uma cabeça de teste e o componente, especialmente parateste da ligação de peças injetadas em componentes rotativos, p.ex êmbolospara motores de combustão interna e outras máquinas de êmbolo, com ultra-som no processo de reflexão ou transmissão, caracterizado pelo fato de quea função de amplitude AF1(i) determinada quando da medição, dependentede posição e/ângulo, com valores reais AF(1...n), em que AF representam opróprio valor e i= 1 ...n a posição, na qual esse valor foi medido, é submetidaa um processo de determinação com as seguintes etapas:A. em um primeiro processo de correção, para desvanecimentoou interpolação dos valores reais uma ou várias faixas de desvanecimentodo componente, em que ocorrem heterogeneidades da superfície, especial-mente interrupções, sendo que cada faixa de desvanecimento é definida porum primeiro valor de posição, o número inicial u1, e um segundo valor deposição, o número final u2 correspondente da faixa, é determinada uma fun-ção de amplitude AFkI (i) corrigida<formula>formula see original document page 18</formula>B. em um segundo processo de correção, as interferências pro-vocadas por superposição de frações de onda longa são eliminadas por apli-cação de um filtro de Gauss e, com isso, determina uma função de amplitu-de AFk2(i) duplamente corrigida;C. por meio de um processo iterativo, é determinada a alteraçãoda entropia da função de amplitude AFk2(i) duplamente corrigida frente àfunção de amplitude AFk1(i) uma vez corrigida e, com aumento da entropiaresultante, é desfeito o segundo processo de correção, depois do que é for-mada uma nova função de amplitude AFneu(i) corrigida, que consiste ou dafunção de amplitude AFk2(i) duplamente corrigida ou da função de amplitudeAFkI (i) uma vez corrigida, dependendo de qual das duas funções apresentaao todo a menor entropia;D. é calculado um valor limiar, cuja ultrapassagem (com o méto-do de reflexão) ou infrapassagem (no método de transmissão) pelos valoresde amplitude da função AFneu(i) nesses pontos indica uma ligação não ope-racional no ponto/número i, sendo que esse valor limiar é determinado namedida em que(I) o valor médio m é calculado por toda AFneu(i), sem as faixasde desvanecimento entre os valores de posição u1 e u2 e eventuais outrasfaixas de desvanecimento<formula>formula see original document page 19</formula> (II) são determinadas as seguintes grandezas características s1<formula>formula see original document page 19</formula>em que iQ caracterizam todos os locais de medição, para os quais AF-neu(iQ) é maior do que uma primeira percentagem pré-dada de todas asAFneu(i) restantes bem como menor do que uma segunda percentagem pré-dada de todas as AFneu(i) restantes e(III) disse é determinado o valor limiar S conforme a seguintefórmula<formula>formula see original document page 19</formula>em que a, b, c e d são valores dependentes do componente a ser medido eselecionados para a ligação a ser examinada; eE. por meio do valor limiar S e do valor médio m são identifica-das as grandezas características daqueles valores de amplitude que indicamuma ligação operacional, sendo que no método de reflexão isso se aplicaespecialmente àqueles pontos/números i para os quais vale AFneu(i) > m +xS, enquanto que no método de transmissão são especialmente os pon-tos/números i, para os quais vale AFneu(i) < m - yS.

2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato de que com um componente homogêneo, isto é um componente semheterogeneidades da superfície, especialmente interrupções, e com issosem faixas de desvanecimento, é saltado o primeiro processo de correção.

3. Processo de acordo com reivindicação 1 ou 2, caracterizadopelo fato de que em lugar do segundo processo de correção por meio de umfiltro de Gauss é realizado um processo de correção por meio de um filtro devalor médio duplo de tal maneira que da função de amplitude corrigidaAFk1(i) são determinadas uma primeira função auxiliar<formula>formula see original document page 20</formula>disso em uma segunda etapa uma segunda função auxiliar<formula>formula see original document page 20</formula>e das duas funções auxiliares a função de amplitude duplamente corrigidaAFk2(i) = AFk\(i)-H2(i)

4. Processo de acordo com ao menos uma das reivindicações 1a 3, caracterizado pelo fato de que o processo iterativo para determinaçãoda alteração da entropia é realizado por segmentos e com aumento dessaentropia dentro de um segmento é desfeito o segundo processo de correçãopara todos os valores dentro desse segmento, depois do que a nova funçãoAFneu(i) corrigida é formada da função de amplitude AFk2(i) duplamentecorrigida nos segmentos com entropia decrescente e da função de amplitudeAFkI (i) uma vez corrigida nos segmentos com entropia crescente.

5. Processo de acordo com uma ou várias das reivindicaçõesprecedentes, caracterizado pelo fato de que o valor limiar S<formula>formula see original document page 20</formula>é determinado com os seguintes valores para a, b, c e d:- para a valores entre 1 e 2, de preferência 1,5;- para b valores entre 2 e 4, de preferência b = 2a = 3,0;- para c valores entre 1 e 3, de preferência 2,0;- para d valores entre 5 e 20, de preferência 7,0.

6. Processo de acordo com uma ou várias das reivindicaçõesprecedentes, caracterizado pelo fato de que os fatores χ e y são seleciona-dos iguais, isto é χ = y.

7. Processo de acordo com uma ou várias das reivindicaçõesprecedentes, caracterizado pelo fato de que os fatores χ e ou y recebem va-lores entre 5 e 15, de preferência igual a 10.

8. Processo de acordo com uma ou várias das reivindicaçõesprecedentes, caracterizado pelo fato de que são determinados ao menos-500, de preferência 1000 a 3000 valores reais AF(1 ...n) por componente.

9. Processo de acordo com uma ou várias das reivindicaçõesprecedentes, caracterizado pelo fato de que o filtro de Gauss para determi-nação da função de amplitude AF2k(i) duplamente corrigida apresenta umcomprimento de onda limiar L1 que é adaptado ao problema de teste e é de-pendente do número η dos valores de medição.

10. Processo de acordo com a reivindicação 9, caracterizadopelo fato de que o filtro de Gauss para determinação da função de amplitudeAF2k(i) duplamente corrigida apresenta um comprimento de onda limiar L de-8000/m até 12000/n, de preferência L = 9100/n, em que η é o número dos-valores de medição.

11. Processo de acordo com uma ou várias das reivindicaçõesprecedentes, caracterizado pelo fato de que no primeiro processo de corre-ção é efetuada a determinação da função de amplitude AFk1(i) corrigidauma vez mediante interpolação linear dos valores reais de uma faixa de des-vanecimento entre o primeiro valor de posição u1 e o segundo vaíor de posi-ção u2 da faixa.

12. Dispositivo para execução do processo como definido em aomenos uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado por- um dispositivo para alojamento de um componente,- ao menos uma sonda de medição, especialmente sonda a ul-tra-som, para varredura do componente com movimento relativo, especial-mente rotação do componente para com a sonda de medição,- um dispositivo para determinação da posição, especialmentedo ângulo entre sonda de medição e componente, sendo que esse dispositi-vo também pode ser executado como indicador de tempo, quando é dadauma velocidade constante de movimento ou rotação do componente comrelação à sonda de medição,- um computador de avaliação,- que contém meios de armazenagem para registro de valoresde medição e programas ou é ligável com os mesmos e- ligável com a sonda de medição e o dispositivo para determi-nação de posição ou de ângulo para registro dos valores reais relacionadosa posição ou a ângulo,- e um dispositivo de emissão ou indicação para apresentaçãoou avaliação dos resultados determinados segundo o processo.

13. Dispositivo de acordo com a reivindicação 12, caracterizadopelo fato de que- o dispositivo para alojamento de uma peça rotativa está mon-tado giratório e de preferência estacionário sobre uma placa de base (8) rígi-da com relação à sonda de medição, isto é, não deslocável.

14. Dispositivo de acordo com reivindicação 12 ou 13, caracteri-zado pelo fato de que- a sonda de medição está disposta por meio de um dispositivo de retençãodeslocável de tal maneira que pode haver uma varredura do componente emao menos dois planos.

15. Programa de computador para medição sem destruição eavaliação da operacionalidade de um componente mediante movimento rela-tivo de rotação ou translação entre uma cabeça de teste e o componente,especialmente para teste da ligação de peças injetadas em componentesrotativos, p.ex êmbolos para motores de combustão interna e outras máqui-nas de embolo, com ultra-som no processo de reflexão ou transmissão, ca-racterizado pelo fato de que o processo como definido em uma ou várias dasreivindicações 1 a 11 é realizado quando o programa é executado em umcomputador.

16. Produto de programa de computador, especialmente meio dearmazenagem, para medição sem destruição e avaliação da operacionalida-de de um componente mediante movimento relativo de rotação ou transla-ção entre uma cabeça de teste e o componente, especialmente para testeda ligação de peças injetadas em componentes rotativos, p.ex êmbolos paramotores de combustão interna e outras máquinas de êmbolo, com ultra-somno processo de reflexão ou transmissão, caracterizado pelo fato de que oprocesso como definido em uma ou várias das reivindicações 1 a 11 é reali-zado quando o programa é executado em um computador.

17. Sistema de técnica de informação, caracterizado pelo fato deque um programa de computador como definido na reivindicação 15 é exe-cutado nele.