CZ309436B6

CZ309436B6 - Zařízení pro měření vibrací pohybujícího se objektu

Info

Publication number: CZ309436B6
Application number: CZ2021-184A
Authority: CZ
Inventors: Michael VALÁŠEK; Pavel Steinbauer
Original assignee: České vysoké učení technické v Praze
Priority date: 2021-04-13
Filing date: 2021-04-13
Publication date: 2023-01-11
Also published as: WO2022218449A1; CZ2021184A3

Abstract

Řešení se týká zařízení pro měření vibrací pohybujícího se objektu, které obsahuje optický sledovací systém (3) vibrací a ve kterém pohybující se objekt je tvořen měřeným tělesem (4) uspořádaným na pohybujícím se mechanismu (1) spojeným s rámem (11), a jeho podstata spočívá v tom, že dále obsahuje alespoň jeden pohyblivý doprovodný mechanismus (2), který se pohybuje souběžně s mechanismem (1), a který je uspořádaný na rámu (11) a opatřený souběžným tělesem (9), na kterém je uspořádán alespoň jeden optický sledovací systém (3) vibrací měřených bodů (5) měřeného tělesa (4) nebo alespoň jedno zrcadlo (12) pro odrážení paprsků (6) z měřených bodů (5) měřeného tělesa (4) do alespoň jednoho optického sledovacího systému (3) uspořádaného na rámu (11) nebo na souběžném tělese (9).

Description

Zařízení pro měření vibrací pohybujícího se objektu

Oblast techniky

Vynález se týká zařízení pro měření vibrací pohybujícího se objektu, kde zařízení obsahuje optický sledovací systém vibrací a pohybující se objekt je tvořen měřeným tělesem uspořádaným na pohybujícím se mechanismu spojeném s rámem.

Dosavadní stav techniky

Dnešní měření vibrací probíhá buď pomocí na měřeném objektu (tělese) umístěných akcelerometrů (případně tensometrů) nebo pomocí laserového skenovacího vibrometru. Akcelerometry jsou s měřicí ústřednou spojeny buď kabely nebo dálkovým vysílačem umístěným s akcelerometry na pohybujícím se objektu. Akcelerometry umístěné na měřeném tělese vždy svojí hmotností ovlivňují měřené vlastnosti. Navíc jejich instalace je časově náročná.

Laserový skenovací vibrometr nevýhody ovlivnění měřeného objektu a časové náročnosti instalace nemá, ale měření na pohybujícím se objektu má problémy optické nedostupnosti měřeného objektu a superpozice vibrací sjeho pohybem. Laserový skenovací vibrometr je pro dosažení nedostupného, ale statického měřeného objektu někdy nesen průmyslovým robotem. Měřený objekt se ale nepohybuje. Výjimku tvoří derotátor DE 202006017412 Ul, který ale vyžaduje rotující optický hranol a dosah měření mimo osu rotace je omezen. Jiné řešení založené na rotujícím zrcadle je popsáno v US 3625612 A.

Jiný způsob je snímání obrazu povrchu měřeného tělesa rychlokamerou a provedení korelace obrazu v čase pro určení pohybu jeho bodů. Nevýhodou je opět superpozice s pohybem objektu a optická nedostupnost měřeného objektu.

Jako známé sledovací systémy pro měření vibrací pohybujícího se objektu je možno uvést laserový skenovací vibrometr

- laser Doppler vibrometer uvedený v Sriram, P. et al.: Scanning laser Doppler techniques for vibration testing, Experimental Techniques volume 16, (1992), pp. 21-26, výrobce Polytec

- https://www.polytec.com/eu/vibrometry/products. rychlokameru pro snímání obrazu povrchu s korelací uvedenou v Frankovský, P. et al.: The Use the of Digital Image Correlation in a Strain Analysis, Int. J. of Applied Mechanics and Engineering, 2013, vol. 18, No.4, pp. 1283-1292, výrobce Dantec nebo photron,

- https://www.dantecdynamics.com/solutions-applications/solutions/stress-strain-espi-dic/digitalimage -correlation-dic/dic-standard-3 d/https: //photron .com/digital -image correlation/?gclid=CiOKCQiwpreJBhDvARIsAFl BU0aTiD3HgpsiUIeVvvHlly2TLXRM6ZM LpHrUYTsiIRGk.

Jako známé sledovací systémy pro měření pohybuje možno uvést laserový sledovač -lasertrackeruvedený v Burge, J.H. etal.: Use of a commercial laser tracker for optical alignment, Optical System Alignment and Tolerancing, edited by José M. Sasian, Mitchell C. Ruda,Proc, of SPIE Vol. 6676, 66760E, (2007), pp. 1-12, výrobce Hexagon, Leica, Faro https: //www .hexagonmi, com/products/laser-tracker-systems https: //www. faro .com/en/Products/Hardware/Vantage -Laser-Trackers.

Cílem tohoto vynálezu je zařízení pro měření vibrací pohybujícího se objektu, které neovlivňuje svojí hmotností přesnost měření vibrací pohybujícího se objektu, umožňuje optickou dostupnost měřeného objektu a zohledňuje superpozici s pohybem objektu.

- 1 CZ 309436 B6

Podstata vynálezu

Podstata zařízení pro měření vibrací pohybujícího se objektu, kde zařízení obsahuje optický sledovací systém vibrací a pohybující se objekt je tvořen měřeným tělesem uspořádaným na pohybujícím se mechanismu spojeném s rámem podle tohoto vynálezu spočívá v tom, že dále obsahuje alespoň jeden pohyblivý doprovodný mechanismus, který se pohybuje souběžně s tímto mechanismem, a který je uspořádaný na rámu a opatřený souběžným tělesem, na kterém je uspořádán alespoň jeden optický sledovací systém vibrací měřených bodů měřeného tělesa nebo alespoň jedno zrcadlo pro odrážení paprsků z měřených bodů měřeného tělesa do alespoň jednoho optického sledovacího systému uspořádaného na rámu nebo na souběžném tělese. Doprovodný mechanismus je případně tvořen průmyslovým robotem. K rámu nebo k souběžnému tělesu je dále připevněn alespoň jeden doplňkový optický sledovací systém pro měření pohybu měřeného tělesa vůči rámu nebo vůči souběžnému tělesu. K rámu je dále připevněn alespoň jeden doplňkový optický sledovací systém pro měření pohybu souběžného tělesa vůči rámu.

Pohybující se mechanismus a doprovodný mechanismus mohou být rotační kolem rovnoběžných nebo shodných nebo různoběžných os rotace, přičemž rám nebo souběžné těleso je opatřeno alespoň jedním optickým sledovacím systémem vibrací pro měření vibrací měřeného tělesa.

Doprovodný mechanismus tvoří případně souběžné těleso, přičemž v jeho ose rotace je umístěn optický sledovací systém vibrací nebo tvoří alespoň jedno souběžné těleso, přičemž v jeho ose rotace je na rámu umístěn optický sledovací systém vibrací a proti němu je na souběžném tělese na naklápěcím mechanismu upevněno zrcadlo.

Osa rotace souběžného tělesa doprovodného mechanismu je osou úhlu krajních poloh pohybu měřeného bodu daných nejbližší polohou a nej vzdálenější polohou vůči zrcadlu souběžného tělesa.

Objasnění výkresů

Na přiložených obrázcích je schematicky znázorněno zařízení pro měření vibrací pohybujícího se objektu, kde:

obr. 1 až obr. 12 znázorňují jednotlivá alternativní obecná uspořádání zařízení pro měření vibrací pohybujícího se objektu;

obr. 13 znázorňuje konstrukci osy rotace souběžného tělesa; a obr. 14 a obr. 15 znázorňují další alternativní provedení zařízení pro měření vibrací pohybujícího se objektu.

Příklady uskutečnění vynálezu

Na obr. 1 je znázorněno základní řešení zařízení pro měření vibrací pohybujícího se objektu (tělesa). Měřené těleso 4 (pohybující se objekt) je součást pohybujícího se mechanismu 1, se kterým se pohybuje. Souběžně s pohybujícím se mechanismem 1 je umístěn doprovodný mechanismus 2, který vykonává obdobný nebo dokonce shodný pohyb jako pohybující se mechanismus 1. Na doprovodném mechanismu 2 je umístěno souběžné těleso 9. Měřené těleso 4 a souběžné těleso 9 vykonávají pohyb po stejné trajektorii t. Oba mechanismy jsou poháněny momenty Mi a silami Fj. Na souběžném tělese 9 je umístěn optický sledovací systém 3 vibrací, který optickými paprsky 6 měří vibrace měřených bodů 5 umístěných na měřeném tělese 4. V daném případě je optickým sledovacím systémem 3 vibrací laserový skenovací vibrometr. Optickými paprsky 6 jsou laserové paprsky a měřené body 5 jsou body na měřeném tělese 4 s dostatečnou odrazivostí laserových paprsků 6, která může být posílena nanesením prášku (barvy)

-2CZ 309436 B6 se skleněnými odraznými kuličkami. Laserový skenovací vibrometr měří jedním nebo více laserovými paprsky 6 pohyb (rychlost) měřeného bodu 5 v jednom nebo více směrech a z nich skládá prostorový pohyb (rychlost) vibrace měřeného bodu 5. Laserové paprsky 6 se z různých laserových zdrojů protínají v měřeném bodu 5.

Na obr. 2 je znázorněno další řešení zařízení pro měření vibrací pohybujícího se objektu (tělesa). Zde je doprovodný mechanismus 2 tvořen průmyslovým robotem 10, který svým chapadlem 9 vykonává shodnou trajektorii t jako měřené těleso 4. Chapadlo 9 průmyslového robota 10 nese optický sledovací systém 3 vibrací, který optickými paprsky 6 měří vibrace měřených bodů 5 umístěných na měřeném tělese 4.

Na obr. 3 je znázorněno obdobné řešení zařízení pro měření vibrací pohybujícího se objektu (tělesa) jako na obr. 1. Zde je řešen problém, že pohyb souběžného tělesa 9 po trajektorii ť není dokonale roven pohybu měřeného tělesa 4 po trajektorii t. Nedokonalost pohybuje superponována na měřené vibrace. To je na obr. 3 řešeno optickým sledovacím systémem h pohybu souběžného tělesa 9 vůči rámu 11. Optický sledovací systém h umístěný na rámu 11 měří pohyb souběžného tělesa 9 měřením optickým paprskem 6 měřené značky 8 umístěné na souběžném tělese 9. V daném případě jde o užití laserového sledovače a laserového odražeče s výhodou v počtu tří odražečů. Na souběžném tělese 9 je umístěn obdobný optický sledovací systém 7i pro měření pohybu měřeného tělesa 4 vůči souběžnému tělesu 9 optickými paprsky 6 měřené značky 8 umístěné na měřeném tělese 4.

Měřené pohyby souběžného tělesa 9 vůči rámu 11 a měřeného tělesa 4 relativně vůči souběžnému tělesu 9 umožňují odečíst a eliminovat nedokonalost shody pohybu těles 4 a 9 od měřených vibrací.

Pohyb měřeného bodu 5 je pohyb tělesa 4 a vibrace bodů 5 vůči tělesu 4. Předpokladem měření optickým sledovacím systémem 3 vibrací byla shoda pohybů tělesa 4 a 9. Při shodě pohybů je relativní pohyb těles 4 a 9 nulový. Pokud tomu tak není, je třeba relativní pohyb tělesa 4 a 9 od měření vibrací bodů 5 vůči tělesu 9 od měření odečíst. Zde na obr. 3 je to měření pohybu tělesa 4 vůči tělesu 9 optickým sledovacím systémem 7i pohybu.

Na obr. 4 je znázorněno obdobné řešení zařízení pro měření vibrací pohybujícího se objektu (tělesa) jako na obr. 2. Zde je řešen problém, že pohyb chapadla 9 průmyslového robota 10 po trajektorii ť není dokonale roven pohybu měřeného tělesa 4 po trajektorii t. Nedokonalost pohybu je superponována na měřené vibrace. To je na obr. 4 řešeno optickým sledovacím systémem 7? pohybu souběžného tělesa 9 na chapadlu průmyslového robota 10 vůči rámu 11. a optickým sledovacím systémem 7i pohybu měřeného tělesa 4 vůči rámu 11. Měřené pohyby chapadla 9 a měřeného tělesa 4 vůči rámu 11 umožňují odečíst a eliminovat nedokonalost shody pohybu těles 4 a 9 od měřených vibrací.

Pohyb měřeného bodu 5 je pohyb tělesa 4 a vibrace bodů 5 vůči tělesu 4. Předpokladem měření optickým sledovacím systémem 3 vibrací byla shoda pohybů tělesa 4 a 9. Při shodě pohybů je relativní pohyb těles 4 a 9 nulový. Pokud tomu není, je třeba relativní pohyb tělesa 4 a 9 od měření vibrací bodů 5 vůči tělesu 9 od měření odečíst. Zde na obr. 4 je to dáno rozdílem pohybů tělesa 4 měřeného optickým sledovacím systémem 7i pohybu a pohybů tělesa 9 měřeného optickým sledovacím systémem N pohybu.

Na obr. 5 je alternativní řešení z obr. 4. Zde optický sledovací systém 3 vibrací, který optickými paprsky 6 měří vibrace měřených bodů 5 umístěných na měřeném tělese 4, je umístěn na rámu 11 a užívá odrazu paprsků 6 zrcadlem 12 umístěném na souběžném tělese 9 uspořádaném na chapadle průmyslového robota 10. Souběžné těleso 9 na chapadle průmyslového robota 10 se pohybuje tak, aby zrcadlo 12 přenášelo optickými paprsky 6 obraz bodů 5 do optického sledovacího systému 3 vibrací. Pohyb souběžného tělesa 9 na chapadle průmyslového robota 10 je sledován optickým sledovacím systémem 72. Pomocí korelace obrazu povrchu měřeného tělesa 4 s měřenými body 5 v čase jsou změřeny vibrace měřeného tělesa 4. Může být užito více zrcadel 12 pro více paprsků 6

-3 CZ 309436 B6 pro současné měření vibrací více měřených bodů 5 nebo pro stereoskopické (3D) měření vibrací měřeného bodu 5.

Na obr. 6 je alternativní řešení z obr. 5. Zde zrcadlo 12 nese souběžné těleso 9 umístěné na doprovodném mechanismus 2, který vykonává obdobný pohyb jako pohybující se mechanismus 1. Zde je řešen problém, že pohyb souběžného tělesa 9 po trajektorii ť není dokonale roven pohybu měřeného tělesa 4 po trajektorii t. Nedokonalost pohybuje superponována na měřené vibrace. To je na obr. 9 řešeno optickým sledovacím systémem 7? pohybu souběžného tělesa 9 vůči rámu 11 a optickým sledovacím systémem 7i pro měření pohybu měřeného tělesa 4 vůči rámu 11.

Na obr. 7 je další alternativní řešení z obr. 4 a 5. Zde je jako doprovodný mechanismus 2 užit průmyslový robot 10. který na svém chapadle 9 nese optický sledovací systém 3 vibrací. Ten jednak přímými optickými paprsky 6 měří vibrace měřených bodů 5 umístěných na měřeném tělese 4 a jednak přes zrcadlo 12 nesené chapadlem 9 dalšího průmyslového robota 10 měří odraženými paprsky 6 vibrace měřených bodů 5 umístěných na druhé straně měřeného tělesa 4, které nejsou z optického sledovacího systému 3 vibrací přímo viditelné. Pro koordinaci pohybů obou průmyslových robotů 10 je užito optického sledovacího systému 7i pro měření pohybu měřeného tělesa 4 vůči rámu 11. Zde je řešen problém, že ne všechny měřené body 5 jsou přímo viditelné paprsky 6 z optického sledovacího systému 3 vibrací.

Na obr. 8 je řešení zařízení pro měření vibrací pohybujícího se objektu (tělesa), zde měřeného tělesa 4 v podobě lopatky, na pohybujícím se mechanismu 1 v podobě rotujícího tělesa. Souběžně s rotujícím tělesem je umístěn doprovodný mechanismus 2 v podobě rotujícího tělesa, které vykonává shodné rotace t jako rotující těleso pohybujícího se mechanismu 1. Na doprovodném mechanismu 2 jako rotujícím tělese je uspořádáno souběžné těleso 9 v podobě lopatky. Na lopatce rotující souběžně s měřeným tělesem 4 v podobě lopatky je umístěn optický sledovací systém 3 vibrací, který optickými paprsky 6 měří vibrace měřených bodů 5 umístěných na rotujícím měřeném tělese 4. V daném případě je optickým sledovacím systémem 3 vibrací opět laserový skenovací vibrometr.

Lopatka na doprovodném mechanismu 2 je s výhodou kratší a optický sledovací systém 3 vibrací je umístěn blízko osy rotace, aby na něj nepůsobily zbytečně velké odstředivé síly.

Rotující tělesa na pohybujícím se mechanismu 1 a na doprovodném mechanismu 2 mají osy rotace rovnoběžné a mohou být uspořádány na shodné ose a poháněny jedním pohonem. Pohyb rotujícího pohybujícího mechanismu 1 a doprovodného mechanismu 2 může být měřen, synchronizován nebo kompenzován měřením jejich pohybu (rotace) optickým sledovacím systémem 7i a/nebo 72, který/é zde není/nejsou znázoměn/y.

Na doprovodném rotujícím tělese 2 může být umístěn shodný počet lopatek 9, každá s optickým sledovacím systémem 3 vibrací odpovídající lopatky 4 na rotujícím tělese L Počet optických sledovacích systémů 3 vibrací však může být méně než počet lopatek 4 a jeden optický sledovací systém 3 vibrací může měřit vibrace více lopatek 4.

Na obr. 9 je alternativa řešení z obr. 8. Zde rotující doprovodný mechanismus 2, který vykonává shodné rotace t jako rotující pohybující se mechanismus 1, přímo tvoří souběžné těleso 9. Na něm v ose rotace je umístěn optický sledovací systém 3 vibrací, který optickými paprsky 6 měří vibrace měřených bodů 5 umístěných na rotujícím měřeném tělese 4.

Optický sledovací systém 3 vibrací může být tvořen laserovým skenovacím vibrometrem nebo rychlokamerou pro snímání obrazu povrchu měřeného tělesa 4 a provedení korelace obrazu jeho měřených bodů v čase.

Na obr. 10 je alternativa řešení z obr. 8. Zde rotující doprovodný mechanismus 2 je přímo spojen s rotujícím pohybujícím se mechanismem L Na rotujícím doprovodném tělese 2 je uspořádáno

-4CZ 309436 B6 souběžné těleso 9 v podobě lopatky. Na lopatce souběžného tělesa 9 rotující souběžně s měřeným tělesem 4 v podobě lopatky je umístěn optický sledovací systém 3 vibrací, který optickými paprsky 6 měří vibrace měřených bodů 5 umístěných na rotujícím měřeném tělese 4. V daném případě je optickým sledovacím systémem 3 vibrací opět laserový skenovací vibrometr.

Na obr. 11 je jiné řešení měření vibrací na rotujícím měřeném tělese 4 pohybujícího se mechanismu].. Zde jsou použity dva doprovodné mechanismy 2 vždy šrotujícím souběžným tělesem 9, na němž je na naklápěcím mechanismu 13 umístěno zrcadlo 12. Dva nerotující optické sledovací systémy 3 vibrací jsou umístěny na rámu 11 ve společné ose rotace p rotace měřeného tělesa 4 a obou souběžných těles 9. Naklopením zrcadla 12 dojde k souběžnému pohybu paprsku 6 s měřeným tělesem 4. Výhoda uspořádání podle obr. 11 je, že optické sledovací systémy 3 vibrací na rámu 11 se nepohybují a přenos paprsku 6 zajišťují naklápěcí zrcadla 12. Naklápění zrcadel je pomalé a zajišťuje jen přesun paprsku 6 mezi měřenými body 5. Použití dvou optických sledovacích systémů 3 vibrací v podobě laserových skenovacích vibrometrů zajišťuje měření tvaru rovinných vibrací měřených bodů 5 v rovině tvořené osou rotace o a měřeným bodem 5. Pokud jeden optický sledovací systém 3 vibrací je tvořen rychlokamerou pro snímání obrazu povrchu měřeného tělesa 4 a provedení korelace tohoto obrazu v čase a druhý je tvořen laserovým skenovacím vibrometrem, pak lze získat prostorové tvary vibrací měřených bodů 5.

Na obr. 12 je alternativa řešení z obr. 11. Doprovodné mechanismy 2 šrotujícím souběžným tělesem 9, na němž je na naklápěcím mechanismu 13 umístěno zrcadlo 12, a na shodné ose rotace souběžného tělesa 9 jsou umístěny optické sledovací systémy 3 vibrací upevněné na rámu 11. jsou umístěny na ose o rotace měřeného tělesa 4 na pohybujícím se mechanismu 1 i na ose s rotace mimo osu p rotace měřeného tělesa 4 na pohybujícím se mechanismu 1. Při rotaci měřeného tělesa 4 kolem osy p dosahují měřené body 5 nejbližší polohu 5n a nej vzdálenější polohu 5s vůči zrcadlu 12. Na obr. 12 vpravo nahoře je umístěn jeden doprovodný mechanismus 2 tak, že jeho osa s rotace je osou úhlu mezi krajními polohami 5n a 5s dané nejbližší polohou bodu 5 vůči zrcadlu 12 a nej vzdálenější polohou bodu 5 vůči zrcadlu 12 při rotačním pohybu měřeného bodu 5 (pro výpočet vzdálenosti bodu 5 vůči zrcadlu 12 je zrcadlo 12 nahrazeno průsečíkem osy rotace souběžného tělesa 9 se zrcadlem). Druhá krajní polohaměřenéhotělesa4je znázorněna čárkovaně. Osa rotace s je různoběžná s osou p rotace měřeného tělesa 4.

Na obr. 12 jsou tři doprovodné mechanismy 2 s rotujícím souběžným tělesem 9 umístěné tak, aby v žádné poloze pohybu měřeného tělesa 4 měřené body 5 neležely v rovině středů zrcadel 12 (přesněji v rovině průsečíků os rotace souběžných těles 9 se zrcadly 12). To je znázorněno na obr. 12 vlevo. V daném případě jde opět o laserové skenovací vibrometry užité pro optické sledovací systémy 3 vibrací a toto uspořádání umožňuje určit prostorové tvary vibrací měřených bodů 5. Lze také užít rychlokamery.

Na obr. 13 je detailně znázorněna konstrukce osy s rotace souběžného tělesa 9 umístěného mimo osu rotace p měřeného tělesa 4. Doprovodný mechanismus 2 s rotujícím souběžným tělesem 9 se umístí do požadované polohy v prostoru mimo osu rotace p měřeného tělesa 4.

Průsečík M osy rotace s souběžného tělesa 9 se zrcadlem 12 v této poloze se spojí s průsečíkem O osy p rotace měřeného tělesa 4 pohybujícího se mechanismu 1 s rovinou p rotačního pohybu měřeného bodu 5 tvořeného kružnicí k.

Touto spojnicí c je sestrojena rovina po kolmá na rovinu p rotačního pohybu k měřeného bodu 5.

Průsečíky této roviny po kolmé na rovinu p rotačního pohybu k měřeného bodu 5 s kružnicí k pohybu rotujícího měřeného bodu 5 jsou popisované krajní polohy bodu 5. Na obr. 13 je to bod 5n, který je nejbližší bod na kružnici k rotačního pohybu bodu 5 k bodu M, a bod 5s, který je nej vzdálenější bod na kružnici k rotačního pohybu bodu 5 k bodu M.

-5CZ 309436 B6

V trojúhelníku s vrcholy M, 5n, 5s je sestrojena osa s úhlu ve vrcholu M. To je osa s na obr. 12. Do ní se ustaví osa rotace souběžného tělesa 9 se zrcadlem 12 a na tuto osu se umístí optický sledovací systém 3 vibrací. Osa s je různoběžná s osou rotace o, protože obě osy leží ve společné rovině po.

Na obr. 14 je znázorněno další řešení k obr. 7. Průmyslový robot 10 zde na svém chapadle nese více (zde dva) optických sledovacích systémů 3 vibrací a tyto systémy měří vibrace měřených bodů 5 buď přímými optickými paprsky 6 nebo optickými paprsky 6 odraženými zrcadly 12 nesenými chapadly více (zde dvou) dalších průmyslových robotů 10. Navíc je zde znázorněno, že měřené těleso 4 je na sériovém kinematickém řetězci pohybujícího se mechanismu 1. Pohybující se mechanismus 1 může být velmi poddajný a měřené těleso 4 vykonává komplexní prostorové vibrace různých frekvencí. Může být žádoucí vibrace nižších frekvencí zahrnout na základě měření optickým sledovacím systémem 7i pohybu měřeného tělesa 4 vůči rámu 11 do pohybu všech robotů 10, atak měřit zvlášť jen vibrace vyšších (vybraných) frekvencí.

Na obr. 15 je znázorněno měření vibrací měřeného tělesa 4 na pohybujícím se komplexním mechanismu 1 pomocí doprovodného průmyslového robota 10 s chapadlem 9 nesoucím optický sledovací systém 3 vibrací pro měření vibrací bodů 5 na měřeném tělese 4. V daném případě je pohybujícím se mechanismem 1 velkorypadlo a měřeným tělesem 4 je koleso s korečky. Pohybující se mechanismus 1 je velmi poddajný a jeho měřené body 5 vibrují různými frekvencemi. Měřené body 5 na kolese se s velkorypadlem posouvají a současně s kolesem otáčejí a mimo tyto pohyby vibrují. Vibrace měřených bodů 5 jsou měřeny optickými paprsky 6 optického sledovacího systému 3 vibrací neseného chapadlem 9 průmyslového robota 10, který se také posouvá vůči rámu 11 tak, aby vždy zachytil měřené body 5 na korečku. Optický sledovací systém 3 vibrací na chapadle 9 průmyslového robota 10 může být tvořen některým zařízením z obr. 8 až 12 pro měření vibrací rotujícího se objektu (tělesa).

Všechny varianty se mohou kombinovat v různém počtu. Může být více doprovodných mechanismů 2, více souběžných těles 9, více průmyslových robotů 10. více optických sledovacích systémů 3 vibrací, více průmyslových robotů 10 nebo doprovodných mechanismů 2 se zrcadly 12 atd. Na souběžných tělesech 9 může být více optických sledovacích systémů 3 vibrací v uspořádání pro měření vibrací rotujících těles. Může být užito více optických sledovacích systémů 7i pro měření pohybu měřeného tělesa 4 vůči rámu 11 nebo vůči souběžnému tělesu 9, může být užito více optických sledovacích systémů 72 pro měření pohybu měření pohybu souběžného tělesa 9 vůči rámu 11.

Doprovodných mechanismů 2 se souběžnými tělesy 9 opatřených optickým sledovacím systémem 3 vibrací, který optickými paprsky 6 měří vibrace měřených bodů 5 umístěných na měřeném tělese 4, může být současně více. Více doprovodných mechanismů 2 opatřených zrcadly 12 může vytvářet rekonfigurovatelné světelné dráhy optických paprsků 6 pro pohled na měřené těleso 4 z více stran. Užití více rychlokamer je výhodné pro možnost stereoskopického pohledu na měřené těleso 4 s měřenými body 5.

Průmyslové roboty JO jsou s výhodou paralelní kinematické struktury svíce pohony, než mají stupňů volnosti. Takové roboty mají vyšší dynamiku, vyšší tuhost, a tedy vyšší vlastní frekvence a větší pracovní prostor.

Pohyb mechanismů a optické měřicí systémy jsou řízeny počítačem.

Optický sledovací systém 3 vibrací, který optickými paprsky 6 měří vibrace měřených bodů 5 umístěných na měřeném tělese 4, může být laserový skenovací vibrometr nebo rychlokamera pro snímání obrazu povrchu měřeného tělesa 4 a provedení korelace tohoto obrazu v čase. S výhodou je užito více optických sledovacích systémů 3 vibrací, což redundantním měřením zvyšuje přesnost určení vibrací měřených bodů 5.

-6CZ 309436 B6

Optický sledovací systém 7i pro měření pohybu měřeného tělesa 4 nebo optický sledovací systém h pro měření pohybu souběžného tělesa 9 může být tvořen laserovým sledovačem nebo rychlokamerou pro snímání obrazu povrchu měřeného tělesa 4 a souběžného tělesa 9 a provedení korelace těchto obrazů v čase. S výhodou je užito více optických sledovacích systémů 7i a/nebo Ti 5 pro měření pohybu, což redundantním měřením zvyšuje přesnost určení pohybu.

Výhoda zařízení pro měření vibrací pohybujícího se objektu je, že neovlivňuje svojí hmotností přesnost měření vibrací pohybujícího se objektu, umožňuje optickou dostupnost měřeného objektu a zohledňuje superpozici s pohybem objektu nebo s jeho vibracemi některými frekvencemi.

Claims

1. Zařízení pro měření vibrací pohybujícího se objektu, které obsahuje optický sledovací systém (3) vibrací a ve kterém pohybující se objekt je tvořen měřeným tělesem (4) uspořádaným na pohybujícím se mechanismu (1) spojeným šrámem (11), vyznačující se tím, že dále obsahuje alespoň jeden pohyblivý doprovodný mechanismus (2), který je uzpůsoben pro pohyb souběžně s mechanismem (1), a který je uspořádaný na rámu (11) a opatřený souběžným tělesem (9), na kterém je uspořádán alespoň jeden optický sledovací systém (3) vibrací měřených bodů (5) měřeného tělesa (4) nebo alespoň jedno zrcadlo (12) pro odrážení paprsků (6) z měřených bodů (5) měřeného tělesa (4) do alespoň jednoho optického sledovacího systému (3) uspořádaného na rámu (11) nebo na souběžném tělese (9).

2. Zařízení pro měření vibrací pohybujícího se objektu podle nároku 1, vyznačené tím, že doprovodný mechanismus (2) je tvořen průmyslovým robotem (10).

3. Zařízení pro měření vibrací pohybujícího se objektu podle nároku 1, vyznačené tím, že k rámu (11) nebo k souběžnému tělesu (9) je dále připevněn alespoň jeden doplňkový optický sledovací systém (7i) pro měření pohybu měřeného tělesa (4) vůči rámu (11) nebo vůči souběžnému tělesu (9).

4. Zařízení pro měření vibrací pohybujícího se objektu podle nároku 3, vyznačené tím, že k rámu (11) je dále připevněn alespoň jeden doplňkový optický sledovací systém (h) pro měření pohybu souběžného tělesa (9) vůči rámu (11).

5. Zařízení pro měření vibrací pohybujícího se objektu podle nároku 1, vyznačené tím, že pohybující se mechanismus (1) a doprovodný mechanismus (2) jsou rotační kolem rovnoběžných nebo shodných nebo různoběžných os rotace, přičemž rám (11) nebo souběžné těleso (9) je opatřeno alespoň jedním optickým sledovacím systémem (3) vibrací pro měření vibrací měřeného tělesa (4).

6. Zařízení pro měření vibrací pohybujícího se objektu podle nároku 5, vyznačené tím, že doprovodný mechanismus (2) tvoří souběžné těleso (9), přičemž v jeho ose rotace je umístěn optický sledovací systém (3) vibrací.

7. Zařízení pro měření vibrací pohybujícího se objektu podle nároku 5, vyznačené tím, že doprovodný mechanismus (2) tvoří alespoň jedno souběžné těleso (9), přičemž v jeho ose rotace je na rámu (11) umístěn optický sledovací systém (3) vibrací a proti němu je na souběžném tělese (9) na naklápěcím mechanismu (13) upevněno zrcadlo (12).

8. Zařízení pro měření vibrací pohybujícího se objektu podle nároku 7, vyznačené tím, že osa rotace souběžného tělesa (9) doprovodného mechanismu (2) je osou úhlu krajních poloh pohybu měřeného bodu (5) daných nejbližší polohou (5n) a nej vzdálenější polohou (5s) vůči zrcadlu (12) souběžného tělesa (9).