ES2281051T3 - Procedimiento y dispositivo para la determinacion de la flexion de un elemento de union. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para la determinación de la flexión de un elemento de unión en dos planos dispuestos esencialmente perpendiculares entre sí, comprendiendo los siguientes pasos: Toma de una primera fotografía del elemento de unión (2) con una primera cámara fotográfica (3); determinación de dos puntos de referencia (11, 12) del elemento de unión (2) en la primera fotografía para la determinación de un primer eje de referencia (15) del elemento de unión (2) que pasa por los dos primeros puntos de referencia (11, 12); determinación de un primer punto examinado (17) en una primera zona de examen (16) en la primera fotografía; comparación de la posición del primer punto examinado (17) con la correspondiente posición del primer eje de referencia (15) para la determinación de una primera desviación; toma de una segunda fotografía del elemento de unión (2) con una segunda cámara fotográfica (4), a cuyo efecto el eje óptico (6) de la segunda cámara fotográfica (4) se halla dispuesto esencialmente perpendicular al eje óptico (5) de la primera cámara fotográfica (3) y los ejes ópticos (5, 6) se cortan aproximadamente en el eje longitudinal (7) del elemento de unión (2); determinación de dos puntos de referencia (11'', 12'') del elemento de unión (2) en la segunda fotografía para la determinación de un segundo eje de referencia (15'') del elemento de unión (2) que pasa por los dos segundos puntos de referencia (11'', 12'') del elemento de unión (2); determinación de un segundo punto examinado (17'') en una segunda zona de examen (16) en la segunda fotografía; y comparación de la posición del segundo punto examinado (17'') con la correspondiente posición del segundo eje de referencia (15'') para la determinación de una segunda desviación.
Description
Procedimiento y dispositivo para la
determinación de la flexión de un elemento de unión.
La presente invención se refiere a un
procedimiento y un dispositivo para la determinación de la flexión
de un elemento de unión. En elementos estructurales alargados y
esbeltos, y condicionado por su fabricación, se presenta con
frecuencia el caso de que éstos presenten una comba o flexión,
respectivamente, inadmisibles. La causa a este respecto es
principalmente un tratamiento térmico de los elementos
particularmente realizados como elementos de unión, en los que
estos se calientan a altas temperaturas. Debido a ello desciende
fuertemente la resistencia del material del elemento de unión.
Debido al propio peso y en combinación con el transporte del
elemento de unión a través de hornos, realizados por regla general
como instalaciones con paso del material en forma de fleje. La
superposición en varias capas dentro del horno, necesaria por
razones de rendimiento, refuerza este efecto indeseado. A causa de
las flexiones pueden presentarse dificultades con ocasión del
montaje de los elementos de unión.
La solicitud de patente alemana DE 38 25
415 A1 da a conocer un dispositivo para la determinación de la
flexión de un elemento estirado. En el caso de este elemento
estirado se trata preferentemente de una viga apoyada por sus dos
extremos axiales, como por ejemplo, una viga en una instalación para
estucar papel o en la alimentación de pasta de una máquina de hacer
papel. El dispositivo presenta una unidad emisora para radiación
electromagnética o para la luz. En la zona de los dos extremos
axiales de la viga se hallan dispuestas unidades receptoras para la
radiación electromagnética o la luz, respectivamente. Las unidades
receptoras presentan superficies sensoras, que sirven para la
detección de la inclinación de la radiación irradiada por la unidad
emisora. Basándose en esta inclinación se determina la flexión de
la viga. Este conocido dispositivo requiere una firme unión de la
unidad emisora así como de las unidades receptoras, con la viga. Por
lo tanto no resulta apropiado para la aplicación con relación a
elementos a examinar dentro de un flujo de material.
La patente europea EP 0 706 886 B1 da a conocer
un dispositivo para la determinación de la flexión de un cilindro
de una rotativa. Al cilindro de la rotativa se ha fijado una barra
sometida a flexión. Con motivo de la flexión del cilindro, la barra
queda sometida a un esfuerzo de flexión y a un momento flector, con
lo cual se produce una flexión de la barra sometida a flexión.
Calibres extensométricos registran la flexión y se la determina a
través de un circuito electrónico. Los valores determinados se
utilizan como medida para las fuerzas que actúan sobre el cilindro.
Por lo tanto no resulta apropiado para la aplicación con relación
a elementos a examinar dentro de un flujo de
material.
material.
Los documentos DE 40 37 934 A1, DE 44 09 153 A1,
DE 295 03 708 U1 y DE 38 17 387 C2 dan a conocer procedimientos y
dispositivos para la determinación sin contacto de flexiones o
deformaciones, respectivamente, de cuerpos estirados, basándose en
fotografías que se toman con cámaras fotográficas y se procesan
numéricamente. El documento DE 40 90 293 T1 describe esto para un
cuerpo alargado y plano.
Además, de acuerdo con el nivel actual de la
técnica se conocen dispositivos para la determinación de la flexión
de un elemento de unión, en los que un sensor de medición hace girar
el elemento de unión que descansa sobre dos apoyos. Para esto es
necesario colocar el elemento de unión en cuestión individualmente
en el dispositivo y girarlo por lo menos 180º.
El documento
JP-A-8 159 732 describe un
dispositivo para la determinación de la flexión de un componente
electrónico. El componente electrónico es fotografiado por dos
cámaras fotográficas, que están dispuestas perpendiculares entre
sí.
En el documento
DE-A-29 45 456 se averigua la
flexión de un tronco de árbol. Mediante un procedimiento de
proyección de sombras en dos direcciones que están dispuestas
perpendiculares entre sí se determinan secciones transversales del
tronco y sus centros a lo largo de la largura del tronco. La
desviación de esta línea central en el centro del tronco respecto
de la línea imaginada a través de los centros de las piezas extremas
del tronco se determina asimismo en dos direcciones que están
situadas perpendiculares entre sí.
La presente invención se basa en el objetivo de
poner a disposición un procedimiento y un dispositivo para la
determinación de la flexión de un elemento de unión, con los que sea
posible una determinación efectiva y económica de la flexión del
elemento de unión durante su camino dentro de un flujo de
material.
De acuerdo con la presente invención el objetivo
de la misma se alcanza mediante las características de las
reivindicaciones independientes 1 ó 6, respectivamente.
La presente invención se refiere a un
procedimiento y un dispositivo para la determinación de la flexión
de un elemento de unión. Bajo el concepto de la flexión del
elemento de unión hay que entender a este respecto la desviación
del eje central efectivo del eje central teórico del elemento de
unión. En este sentido el concepto "Flexión" hay que
interpretarlo por lo menos tan ampliamente que comprenda también,
por ejemplo, combas y falta de concentricidad del elemento de unión
sin carga externa. Tornillos, bulones y remaches constituyen unos
elementos de unión típicos.
En el procedimiento para la determinación de la
flexión de un elemento de unión en dos planos esencialmente
dispuestos perpendiculares entre sí se toma una primera fotografía
del elemento de unión con una primera cámara fotográfica. Dos
primeros puntos de referencia del elemento de unión en la primera
fotografía están destinados a la determinación de un eje de
referencia del elemento de unión que discurre por los dos primeros
puntos de referencia. Un primer punto examinado queda determinado
como punto central de una primera zona de examen en la primera
fotografía. Con una segunda cámara fotográfica se toma una segunda
fotografía del elemento de unión, a cuyo efecto el eje óptico de la
segunda cámara fotográfica se halla esencialmente dispuesto
perpendicular al eje óptico de la primera cámara fotográfica. Los
ejes ópticos se cortan, ventajosamente, aproximadamente en el eje
longitudinal del elemento de unión. Dos segundos puntos de
referencia del elemento de unión en la segunda fotografía están
destinados a la determinación de un segundo eje de referencia del
elemento de unión que discurre a través de los segundos puntos de
referencia. Un segundo punto examinado queda determinado como punto
central de una segunda zona de examen en la segunda fotografía. La
posición del segundo punto examinado se compara con la
correspondiente posición del segundo eje de referencia para
determinar una segunda desviación.
El dispositivo para la determinación de la
flexión de un elemento de unión en dos planos esencialmente
dispuestos perpendiculares entre sí presenta una primera cámara
fotográfica para la toma de una primera fotografía del elemento de
unión. Un equipo sirve para la determinación de dos primeros puntos
de referencia del elemento de unión en la primera fotografía para
la determinación de un eje de referencia del elemento de unión que
discurre a través de los dos primeros puntos de referencia. El
equipo anteriormente mencionado, u otro equipo, sirve para la
determinación de un primer punto examinado como punto central de una
primera zona de examen en la primera fotografía. El equipo
anteriormente mencionado, u otro equipo, sirve para la comparación
de la posición del primer punto examinado con la correspondiente
posición del eje de referencia, para la determinación de una
primera desviación. Una segunda cámara fotográfica sirve para la
toma de una segunda fotografía del elemento de unión, a cuyo efecto
el eje óptico de la segunda cámara fotográfica se halla
esencialmente dispuesto perpendicular al eje óptico de la primera
cámara fotográfica. Los ejes ópticos se cortan aproximadamente en
el eje longitudinal del elemento de unión. El equipo anteriormente
mencionado, u otro equipo, sirve para la determinación de dos
segundos puntos de referencia del elemento de unión en la segunda
fotografía, y para la determinación de un segundo eje de referencia
del elemento de unión que discurre a través de los dos segundos
puntos de referencia. El equipo anteriormente mencionado, u otro
equipo, sirve para la determinación de un segundo punto examinado
como punto central de una segunda zona de examen en la segunda
fotografía. El equipo anteriormente mencionado, u otro equipo,
sirve para la comparación de la posición del segundo punto examinado
con la correspondiente posición del segundo eje de referencia,
para la determinación de una segunda desviación.
La presente invención se basa en el concepto de
disponer dos cámaras fotográficas con sus ejes ópticos
perpendiculares entre sí y perpendiculares al eje longitudinal del
elemento de unión a medir. Preferentemente, ambas cámaras
fotográficas abarcan a este respecto la totalidad del elemento de
unión. Gracias a esto, se puede determinar la flexión o comba del
elemento de unión en dos planos dispuestos perpendiculares entre sí.
Como que por regla general, el elemento de unión no descansará
orientado frente la cámara de modo que la flexión efectiva se pueda
medir directamente en el plano focal de una fotografía de una cámara
fotográfica, se empleará el teorema de Pitágoras para calcular le
flexión efectiva del elemento de unión en el espacio.
Para la determinación de la flexión del elemento
de unión se definen en primer lugar mediante software técnico dos
zonas de referencia en la primera fotografía de la cámara
fotográfica. Las dos zonas de referencia indican la zona en la que
se evaluará la fotografía obtenida con la cámara fotográfica con
referencia al contorno del elemento de unión retratado para la
determinación de los puntos de referencia. Mediante una iluminación
apropiada - preferentemente contraluz - se puede retratar el
contorno del elemento de unión como sombra oscura delante de un
fondo claro de la fotografía. De esta manera se puede evaluar bien.
En cada una de las zonas de referencia se determinará un punto de
referencia, mediante por lo menos un procedimiento apropiado,
preferentemente el del centro de gravedad de la superficie. Estos
dos puntos de referencia se unen entonces entre sí para la
configuración de un primer eje de referencia, basándose en el cual
se determinará más tarde la flexión del elemento de unión.
Las zonas de referencia se pueden establecer en
los extremos axiales del elemento de unión a medir - en caso de que
se trate de un tornillo, preferentemente en la zona del vástago -.
Sin embargo, alternativamente se pueden también definir las dos
zonas de referencia en otros puntos del elemento de unión.
El procedimiento anteriormente descrito para la
determinación de un eje de referencia se realiza también para la
segunda fotografía de la cámara fotográfica. Así pues, se determina
también aquí un eje de referencia.
Ulteriormente se definirá una zona de examen en
la primera fotografía de una cámara fotográfica. En aplicaciones
prácticas, la máxima flexión del elemento de unión se hallará
aproximadamente en el centro del elemento de unión. Si las zonas
de referencia están previstas en los extremos axiales del elemento
de unión a medir, la zona de examen se definirá aproximadamente en
el centro del elemento de unión. Sin embargo, si las zonas de
referencia están determinadas a una distancia definida de un
extremo axial del elemento de unión, se ofrece la ocasión de prever
la zona de examen en el otro extremo axial del elemento de unión.
Como quiera que la zona de examen se definirá particularmente
mediante software técnico en la fotografía tomada, un cambio de una
disposición a otra es sencillamente posible.
Como ya se ha mencionado anteriormente, y de
acuerdo con la experiencia, la desviación máxima de un elemento
combado está situada aproximadamente en las proximidades del centro
axial del elemento. Para poder registrar sin errores una cierta
amplitud de variación concerniente a la posición de la zona de la
desviación o flexión máximas, respectivamente, resulta preferido
elegir la zona de examen lo más grande posible. Sin embargo, el
tamaño de la zona de examen encuentra hacia arriba su límite, porque
con una zona de examen muy grande existe a veces el peligro de que
la desviación máxima no se puede registrar exactamente.
Para evitar las influencias perturbadoras que
disminuyen la precisión, por ejemplo de partículas de suciedad, se
ha manifestado como ventajoso determinar los dos contornos
exteriores del elemento en la zona de examen, antes de que se
determine el punto examinado. Sin embargo son también posibles otros
algoritmos.
En las fotografías de las dos cámaras
fotográficas se define en cada caso por lo menos una zona de examen.
Sin embargo se pueden también definir varias zonas de examen y
evaluarlas.
El procedimiento antes descrito para la
definición de una zona de examen se realizará también, en
correspondencia, por la segunda fotografía de la cámara
fotográfica. Así pues, se determina también aquí por lo menos una
zona de examen.
En el procesamiento de la imagen de las
fotografías de las cámaras fotográficas se pueden realizar
diferentes métodos para la evaluación del contorno del elemento de
unión en la zona de examen y para la determinación de un punto o de
varios puntos examinados. Los procedimientos de determinación se
eligen de tal modo, que sean comparativamente insensibles frente a
perturbaciones inevitables. Tales perturbaciones pueden atribuirse,
por ejemplo, a partículas de suciedad adheridas a los elementos de
unión, a deformaciones de una rosca o a causas similares. Además
pueden existir también errores numéricos de redondeo que, por
ejemplo, están condicionados por la resolución definitiva de la
cámara fotográfica. Esto conduce particularmente a perturbaciones
cuando el elemento a examinar no está posicionado vertical respecto
a la fotografía de la cámara fotográfica.
Un primer método para la evaluación del contorno
del elemento de unión en la zona de examen es el del centro de
gravedad de la superficie, en el que se averigua el punto central de
la correspondiente superficie del elemento de unión. Se ha puesto
de manifiesto que este procedimiento es particularmente insensible
contra perturbaciones.
Otra posibilidad se basa sobre la determinación
del correspondiente borde exterior de la transición claro/oscuro en
la fotografía de la cámara fotográfica. Dicho más exactamente, en
este procedimiento de determinación se determina la desviación del
radio de la distancia del punto radial más exterior de la zona de
examen en el primer extremo radial de la zona de examen, con
relación al eje de referencia. La correspondiente distancia al eje
de referencia se averigua también para el segundo punto radial más
exterior en la cara radial situada enfrente del elemento de unión
en la zona de examen. De la diferencia de ambas distancias resulta
entonces la posición del punto examinado y su distancia respecto al
eje de referencia. Los métodos del centro de gravedad de la
superficie y de la desviación del radio, sacan partido en cada caso
de la propiedad de que la línea de doblado de elementos combados
presenta en la práctica la comba más fuerte aproximadamente en el
centro del elemento. En los extremos, por el contrario, la comba
del elemento es relativamente pequeña, es decir, el eje
longitudinal del elemento discurre allí aproximadamente
lineal.
lineal.
Un tercer procedimiento de determinación es el
del eje de verificación. A este objeto se utilizan dos zonas de
examen. En ambas zonas de examen se determina en cada caso en primer
lugar un punto examinado como el centro de gravedad de la
superficie de la correspondiente superficie. Estos dos puntos
examinados se unen entre sí mediante un eje de verificación. A
continuación se averigua la distancia del eje de verificación
respecto al eje de referencia.
Cada uno de los puntos examinados se determina
particularmente mediante por lo menos dos procedimientos de
determinación. Preferentemente se aplican uno después del otro tres
diferentes procedimientos de determinación, de ello se determina en
cada caso un punto examinado provisional, y a partir de estos puntos
examinados provisionales se calcula entonces el punto examinado
definitivo - eventualmente tomando en consideración factores de
peso. Se ha acreditado como ventajoso utilizar para la
determinación de un punto examinado, tanto el procedimiento de
determinación del centro de gravedad de la superficie, el de la
desviación del radio así como también el del eje de
verificación.
Ya se entiende que este procedimiento (o estos
procedimientos, respectivamente) - como ya se ha explicado
anteriormente - tienen que realizarse por separado para ambas
fotografías de las cámaras fotográficas.
A continuación de esto y a partir de los dos
valores de las dos fotografías de las cámaras fotográficas se
determina la flexión efectiva. A este fin las dos distancias de los
puntos examinados a la línea de referencia se convierten según el
teorema de Pitágoras en una distancia definitiva. Esta distancia
definitiva se compara entonces con un tamaño deseado de la
geometría del elemento de unión.
No es necesaria una alineación exacta de los
elementos de unión con relación a las cámaras fotográficas. Así es
posible medir los elementos de unión durante su movimiento lineal
dentro de un flujo de material. Esto hace posible unas velocidades
de medición elevadas acompañadas de mayores rendimientos. Mediante
una evaluación automática de los resultados de la medición y una
comparación con el valor deseado, y tomando en consideración una
tolerancia, es posible la formación de una señal "Bueno/Malo"
con la cual un expulsor correspondientemente direccionado
selecciona los elementos de unión después de la conclusión de la
medición.
Para evitar una influencia recíproca de las dos
cámaras fotográficas esencialmente orientadas perpendiculares entre
sí, debido al dispositivo de iluminación de la otra cámara
fotográfica en cada caso, se pueden utilizar, por ejemplo, filtros
de polarización. Particularmente en el caso de elementos de unión de
colores claros, o reflejantes, se consigue con ello un
desacoplamiento de los dos sistemas ópticos. Para cada una de las
dos cámaras fotográficas se utiliza entonces ventajosamente, por lo
que se refiere a la iluminación, un filtro de polarización
orientado de la misma manera, que sólo deja pasar la luz de la
fuente de luz asignada, mientras que no se admite la luz del otro
sistema
óptico.
óptico.
En el caso de elementos largos pueden
presentarse problemas con la resolución máxima de las cámaras
fotográficas. La resolución de las cámaras fotográficas y con ello
la precisión de medición es directamente proporcional al número de
puntos reticulares. En el caso de un gran campo de la imagen debido
a la longitud del elemento pueden ocasionarse precisiones más
reducidas en la dirección transversal del elemento. En este caso
resulta por ejemplo ventajosa la utilización de lentes o espejos
ópticamente distorsionados que sólo comprimen ópticamente el
elemento en una dirección. Las distorsiones que se originan en el
chip de toma de la cámara fotográfica son hasta cierto punto
aceptables, ya que no se trata de determinar la longitud del
elemento sino únicamente su desviación en relación con un eje de
referencia.
De las reivindicaciones de patente subordinadas
y de la totalidad de la descripción se derivan perfeccionamientos
ventajosos de la presente invención. Otras características pueden
tomarse de los dibujos - particularmente de las geometrías
representadas y de las dimensiones relativas de varios elementos
entre sí, así como de su relativa disposición y unión efectiva. La
combinación de características de diferentes formas de realización
de la presenta invención es asimismo posible y se la incita según
esto. Esto concierne también a aquellas características que están
representadas en figuras de dibujo separadas o que fueron
mencionadas durante su descripción. Estas características se pueden
también combinar con características de diferentes reivindicaciones
de patente.
A continuación se explica y describe la presente
invención más detalladamente basándose en los ejemplos de
realización preferidos representados en las figuras.
Figura 1 muestra la estructura de principio de
un nuevo dispositivo para la determinación de la flexión de un
elemento de unión,
Figura 2 muestra la determinación de un eje de
referencia por el procedimiento de determinación del centro de
gravedad superficial,
Figura 3 muestra la determinación de la
desviación del elemento de unión por medio del procedimiento de
determinación del centro de gravedad superficial en una imagen de
la primera cámara fotográfica,
Figura 4 muestra la determinación de la
desviación del elemento de unión por medio del procedimiento de
determinación del centro de gravedad superficial en una imagen de
la segunda cámara fotográfica,
Figura 5 muestra la determinación de la
desviación de otro elemento de unión por medio del procedimiento de
determinación del centro de gravedad superficial,
Figura 6 muestra la determinación de la
desviación del elemento de unión por medio del procedimiento de
determinación de la desviación del radio,
Figura 7 muestra la determinación de la
desviación del elemento de unión por medio del procedimiento de
determinación del eje de verificación,
Figura 8 muestra la estructura de principio de
otra forma de realización del nuevo dispositivo para la
determinación de la flexión de un elemento de unión mediante la
utilización de un espejo.
La figura 1 muestra la estructura de principio
de un dispositivo 1 para la determinación de la flexión de un
elemento de unión 2. El dispositivo 1 está sólo esquemáticamente
representado. La exacta realización técnica de los circuitos para
la transmisión y evaluación de las señales óptica le es familiar al
experto y por lo tanto no se describirá más detalladamente en lo
sucesivo.
El dispositivo 1 presenta una primera cámara
fotográfica 3 para la toma de una primera imagen del elemento de
unión 2. Está prevista además una segunda cámara fotográfica 4 para
la toma de una segunda imagen del elemento de unión 2. La cámara
fotográfica 3 posee un eje óptico 5 y la cámara fotográfica 4 un eje
óptico 6. El eje óptico 6 de la segunda cámara fotográfica 4 está
dispuesto en lo esencial perpendicular al eje óptico 5 de la
primera cámara fotográfica 3. Los ejes ópticos 5, 6 de las cámaras
fotográficas 3, 4 se cortan entre sí aproximadamente en el eje
longitudinal 7 del elemento de unión 2. El dispositivo 1 presenta
además un equipo 8. El equipo 8 sirve para la evaluación de las
señales de las cámaras fotográficas 3, 4, como se describirá más
exactamente en relación con las figuras siguientes. El equipo 8 está
preferentemente configurado como un ordenador personal u otro
control electrónico provisto de un software de evaluación. Se
entiende que en lugar de un equipo 8, pueden también estar
previstos, otros equipos 8 separados o combinados entre sí para la
evaluación de las señales de las cámaras fotográficas 3 y 4. La
figura 1 muestra únicamente de una forma esquemática la
comunicación del equipo 8 con las cámaras fotográficas 3, 4 a través
de los conductores 9, 10.
Tomando como referencia la figura 2 se describe
a continuación con mayor exactitud un procedimiento para la
determinación de la flexión del elemento de unión 2. Por medio del
equipo 8 se determinan primero dos puntos de referencia 11, 12 del
elemento de unión 2 en la imagen de la cámara fotográfica 4. Los
puntos de referencia 11, 12 se determinan en cada caso dentro de un
campo de referencia 13 y 14 de la imagen de la cámara fotográfica.
Los campos de referencia 13, 14 se definen en el software del equipo
8. En el presente ejemplo de realización los campos de referencia
13, 14 están previstos en el campo de los extremos axiales del
elemento de unión 2, Sin embargo, es asimismo posible prever los
campos de referencia 13, 14 en otros puntos del elemento de unión 2
y evaluar allí la imagen de la cámara fotográfica. En el ejemplo
mostrado, el correspondiente punto de referencia 11, 12 se
determinará como centro de gravedad o punto central,
respectivamente, de la superficie del elemento de unión 2 en el
pertinente campo de referencia 13, 14 por medio del procedimiento de
determinación del centro de gravedad superficial. Pero también se
pueden aplicar otros procedimientos de determinación, como ya se
describió anteriormente. En un siguiente paso se forma un eje de
referencia 15. que se extiende a través de los puntos de referencia
11, 12. Este eje de referencia 15 corresponde al curso ideal del
elemento de unión 2, es decir, para el ejemplo dibujado de un
tornillo sin flexión. Como permite reconocer la figura 2 en una
representación exagerada, en el presente caso el eje longitudinal 7
del elemento de unión 2 se aparta del eje de referencia 15.
A continuación y basándose en la figura 3 se
describe un primer procedimiento para la determinación de la
desviación del eje longitudinal 7, del elemento de unión 2, del eje
de referencia 15. Este proceso se lleva a cabo para la imagen de la
primera cámara fotográfica (en este caso cámara fotográfica 4).
Adicionalmente a los puntos de referencia 11, 12 y al eje de
referencia 15, se observa en la figura 3 una zona de examen 16. En
esta zona de examen 16, y por medio del procedimiento de
determinación del centro de gravedad superficial, se determina el
centro de gravedad o punto medio, respectivamente, del elemento de
unión 2 en la zona de examen 16. Este punto se designa como punto
examinado 17. La posición del punto examinado 17 se define entonces
con la correspondiente posición del eje de referencia 15 para
determinación de la desviación del elemento de unión 2 en el plano
de la imagen tomada. La desviación se puede reconocer en la figura 3
mediante las flechas 18, 19.
El procedimiento anteriormente descrito se
realiza para por lo menos dos imágenes, es decir, no solamente para
la primera imagen de la primera cámara fotográfica, sino también
para la segunda imagen de la segunda cámara fotográfica (en este
caso la 3), tal como está esto representado en la figura 4. Por
medio del equipo 8 se determinan de nuevo dos puntos de referencia
11', 12' del elemento de unión 2 en la imagen de la cámara
fotográfica 3. Los puntos de referencia 11' y 12' se determinan
respectivamente en un campo de referencia 13', 14' (no representado
aquí, pero compare lo correspondiente en la figura 2) de la imagen
de la cámara fotográfica. Los campos de referencia 13', 14' se
definen en el software del equipo 8. En el presente ejemplo de
realización los campos de referencia 13', 14' están previstos en la
zona de los extremos axiales del elemento de unión 2. Sin embargo
es asimismo posible prever estos campos de referencia 13', 14' en
otros puntos del elemento de unión 2 y evaluar allí la imagen de la
cámara fotográfica. En el ejemplo mostrado, el correspondiente
punto de referencia 11', 12' se determina como centro de gravedad o
punto medio, respectivamente, de la superficie del elemento de
unión 2 dentro del pertinente campo de referencia 13', 14',
basándose en el procedimiento de determinación del centro de
gravedad superficial. Pero se pueden también emplear otros
procedimientos de determinación, como se explicó anteriormente. En
un próximo paso se forma un eje de referencia 15', que se extiende
a través de los puntos de referencia 11', 12'. Este eje de
referencia 15 corresponde al curso ideal del elemento de unión 2,
es decir, para el ejemplo dibujado de un tornillo sin flexión. Como
permite reconocer la figura 4 en una representación exagerada, en
el presente caso el eje longitudinal 7' del elemento de unión 2 se
aparta del eje de referencia 15'. Adicionalmente a los puntos de
referencia 11', 12' y al eje de referencia 15', se observa en la
figura 4 una zona de examen 16'. En esta zona de examen 16' y
mediante el procedimiento de determinación del centro de gravedad
de la superficie se determina el centro gravedad o punto medio,
respectivamente, de la superficie del elemento de unión 2 en la
zona de examen 16'. Este punto se designa como punto de ensayo 17'.
La posición del punto de ensayo 17' se determina entonces con la
correspondiente posición del eje de referencia 15' para la
determinación de la desviación del elemento de unión 2 en el plano
de la imagen fotográfica. La desviación se puede reconocer en la
figura 4 por medio de las flechas 18', 19'.
A causa de la disposición perpendicular de las
cámaras fotográficas 3, 4 relativamente entre sí (Figura 1) se
puede entonces, basándose en las dos desviaciones determinadas
(Figuras 3 y 4), determinar mediante el teorema de Pitágoras la
flexión efectiva del elemento de unión 2. Como ya es sabido,
basándose en el teorema de Pitágoras, y de acuerdo con la fórmula
a2 + b2 = c2, se calcula la flexión efectiva como sigue:
Ecuación:
\vskip1.000000\baselineskip
c =
\sqrt{a2 +
b2}
\vskip1.000000\baselineskip
La figura 5 muestra asimismo el procedimiento de
determinación del centro de gravedad superficial para la
determinación de la desviación del punto de ensayo 17 de la
posición del correspondiente punto sobre el eje de referencia 15. A
diferencia de la figura 3, el elemento de unión 2 está aquí
configurado como un tornillo provisto de una rosca que se extiende
casi a lo largo de todo el vástago del tornillo. Ya se entiende que
también son posibles otras disposiciones de secciones de rosca,
secciones de vástago, secciones de ajuste o semejantes en el
elemento de unión 2. Con el procedimiento según la presente
invención se pueden también medir otros tipos de elementos de unión
2 u otras cosas por el estilo.
La figura 6 muestra otro procedimiento de
determinación. En este caso se trata de la desviación del radio.
Con este procedimiento se determina la distancia de un punto situado
radialmente en el exterior de la zona de examen 16 respecto al eje
de referencia 15. Para el segundo punto situado radialmente en el
exterior se repite esta medición en el lado radialmente opuesto del
elemento de unión 2, en la zona de examen 16. Esto está ilustrado
por medio de las flechas 20, 21 y 22, 23, De la diferencia de las
dos distancias resulta entonces la posición del punto de ensayo 17,
cuya distancia respecto al eje de referencia 15 se puede reconocer
en virtud de las flechas 24, 25.
En la figura 7 se muestra otro procedimiento de
determinación más. En este procedimiento de determinación se trata
del eje de verificación. A este efecto, junto a la primera zona de
examen 16 se define todavía una segunda zona de examen 26. En las
zonas de ensayo 16 ó 26, respectivamente, se determina el punto de
ensayo 17 ó 27, respectivamente, como el centro de gravedad
superficial de la superficie del elemento de unión 2 en la zona de
examen 16 ó 26, respectivamente. Los dos puntos de ensayo 17, 27
están unidos entre sí por medio de un eje de verificación 28. A
continuación se averigua la distancia del eje de verificación 28 al
eje de referencia 15, lo cual está ilustrado en virtud de las
flechas 29, 30.
Los procedimientos de verificación anteriormente
descritos con referencia a las figuras 3 a 7, se pueden aplicar de
manera alternativa o también acumulativa. Preferentemente se aplican
por lo menos dos procedimientos de verificación distintos, uno a
continuación del otro, con ello se determina en cada caso un punto
de verificación provisional 17 ó 17', respectivamente y a partir de
estos puntos de verificación provisionales 17 ó 17' -tomando
eventualmente en consideración factores de ponderación - se calcula
el punto de verificación definitivo. Para la determinación de un
punto de verificación 17, 17' se ha evidenciado como ventajoso el
empleo tanto del procedimiento de verificación del centro de
gravedad superficial, de la desviación del radio así como también
del eje de veri-
ficación.
ficación.
La figura 8 muestra la estructura de principio
de otra forma de realización del nuevo dispositivo 1 para la
determinación de la flexión de un elemento de unión 2, En el
presente caso la disposición de las cámaras fotográficas 3, 4 ha
sido elegida de otra forma. Por razones de claridad se halla
únicamente representada la cámara fotográfica 3. Ya se entiende
que, sin embargo, la cámara fotográfica 4 está asimismo presente, y
por cierto de nuevo de tal modo, que su eje óptico 6 discurre
aproximadamente perpendicular al eje óptico 5 de la cámara
fotográfica 3. Como sistema óptico distorsionador se utiliza aquí
un espejo curvo 31. En caso de un elemento de unión 2 largo, pueden
presentarse problemas con la máxima resolución de la cámara
fotográfica 3 ó 4, respectivamente. La resolución de la cámara
fotográfica 3 ó 4, respectivamente, y con ello la precisión de
medición es directamente proporcional al número de puntos de la
trama de la imagen. En caso de un gran campo de imagen 32,
condicionado por la longitud del elemento de unión 2, puede
llegarse a precisiones amenguadas en la dirección transversal del
elemento de unión 2. En este caso el empleo del espejo 31 resulta
ventajoso, ya que éste comprime ópticamente el elemento de unión 2
en una sola dirección, para la consecución de un campo de imagen 33
reducido, en comparación con el campo de imagen 32. Las
distorsiones que con ello se originan en el chip de exposición de la
cámara fotográfica 3 ó 4, respectivamente, son por lo tanto
aceptables, ya que no se trata de determinar la longitud del
elemento de unión 2, sino únicamente su desviación con relación a un
eje de referencia.
\newpage
Dispositivo
Elemento de unión
Cámara fotográfica
Cámara fotográfica
Eje óptico
Eje óptico
Eje longitudinal
Equipo
Conductor
Conductor
Flecha
Flecha
Flecha
Flecha
Flecha
Zona de examen
Punto examinado
Eje de verificación
Flecha
Flecha
Punto de referencia
Punto de referencia
Campo de referencia
Campo de referencia
Eje de referencia
Zona de examen
Punto examinado
Flecha
Flecha
Flecha
Espejo
Campo de imagen
Campo de imagen.
Claims (10)
1. Procedimiento para la determinación de la
flexión de un elemento de unión en dos planos dispuestos
esencialmente perpendiculares entre sí, comprendiendo los
siguientes pasos:
Toma de una primera fotografía del elemento de
unión (2) con una primera cámara fotográfica (3); determinación de
dos puntos de referencia (11, 12) del elemento de unión (2) en la
primera fotografía para la determinación de un primer eje de
referencia (15) del elemento de unión (2) que pasa por los dos
primeros puntos de referencia
(11, 12);
(11, 12);
determinación de un primer punto examinado (17)
en una primera zona de examen (16) en la primera fotografía;
comparación de la posición del primer punto
examinado (17) con la correspondiente posición del primer eje de
referencia (15) para la determinación de una primera desviación;
toma de una segunda fotografía del elemento de
unión (2) con una segunda cámara fotográfica (4), a cuyo efecto el
eje óptico (6) de la segunda cámara fotográfica (4) se halla
dispuesto esencialmente perpendicular al eje óptico (5) de la
primera cámara fotográfica (3) y los ejes ópticos (5, 6) se cortan
aproximadamente en el eje longitudinal (7) del elemento de unión
(2);
determinación de dos puntos de referencia (11',
12') del elemento de unión (2) en la segunda fotografía para la
determinación de un segundo eje de referencia (15') del elemento de
unión (2) que pasa por los dos segundos puntos de referencia (11',
12') del elemento de unión (2);
determinación de un segundo punto examinado
(17') en una segunda zona de examen (16) en la segunda fotografía;
y
comparación de la posición del segundo punto
examinado (17') con la correspondiente posición del segundo eje de
referencia (15') para la determinación de una segunda
desviación.
2. Procedimiento según la reivindicación 1, en
el que la flexión efectiva del elemento de unión (2) se determina a
partir de la primera y segunda desviación por medio del teorema de
Pitágoras.
3. Procedimiento según la reivindicación 1, ó 2,
en el que el primer y el segundo punto de examen (17, 17') se
determinan en cada caso mediante por lo menos dos procedimientos de
determinación evaluadores del contorno del elemento de unión (2) en
la zona de ensayo (16, 16') correspondiente.
4. Procedimiento según la reivindicación 3, en
el cual en uno de los procedimientos de determinación se trata de
aquel del centro de gravedad de la superficie.
5. Procedimiento según la reivindicación 3, en
el que se utilizan tres procedimientos de determinación, en cuyo
caso se trata de los del centro de gravedad de la superficie, de la
desviación del radio y del eje de verificación.
6. Dispositivo para la determinación de la
flexión de un elemento de unión en dos planos dispuestos
esencialmente perpendiculares entre sí, comprendiendo:
una primera cámara fotográfica (3) para la toma
de una primera fotografía del elemento de unión (2);
un equipo (8) para la determinación de dos
primeros puntos de referencia (11, 12) del elemento de unión (2) en
la primera fotografía para la determinación de un primer eje de
referencia (15) del elemento de unión (2) que discurre a través de
los dos puntos de referencia (11, 12);
un equipo para la determinación de un primer
punto examinado (17) en una primera zona de examen (16) en la
primera fotografía;
un equipo (8) para la comparación de la posición
del primer punto de prueba (17) con la correspondiente posición del
primer eje de referencia (15) para la determinación de una primera
desviación;
una segunda cámara fotográfica (4) para la toma
de una segunda fotografía del elemento de unión (2), a cuyo efecto
el eje óptico (6) de la segunda cámara fotográfica (4) se halla
dispuesto esencialmente perpendicular al eje óptico (5) de la
primera cámara fotográfica (3) y los ejes ópticos (5, 6) se cortan
aproximadamente en el eje longitudinal (7) del elemento de unión
(2);
un equipo (8) para la determinación de dos
segundos puntos de referencia (11', 12') del elemento de unión (2)
en la segunda fotografía para la determinación de un segundo eje de
referencia (15)' del elemento de unión (2) que discurre a través de
los dos segundos puntos de referencia (11', 12');
un equipo (8) para la determinación de un
segundo punto examinado (17)' en una segunda zona de examen (16)'
en la segunda fotografía;
y un equipo (8) para la comparación de la
posición del segundo punto examinado (17)' con la correspondiente
posición del segundo eje de referencia (15)' para la determinación
de una segunda desviación.
7. Dispositivo según la reivindicación 6, en el
que el equipo (8) para la determinación de la flexión efectiva del
elemento de unión (2) está desarrollado a partir de la primera y
segunda desviación por medio del teorema de Pitágoras.
8. Dispositivo según la reivindicación 6 ó 7,
en el cual el equipo (8) para la determinación del primer y del
segundo punto examinado (17, 17') está desarrollado en cada caso
mediante por lo menos dos procedimientos de determinación
evaluadores del contorno del elemento de unión (2) en la zona de
examen correspondiente (16, 16').
9. Dispositivo según la reivindicación 8, en el
cual en uno de los procedimientos de determinación se trata de
aquel del centro de gravedad de la superficie.
10. Dispositivo según la reivindicación 6, en el
cual el equipo (8) está desarrollado para la utilización de tres
procedimientos de determinación, en cuyo caso se trata de los del
centro de gravedad de la superficie, de la desviación del radio y
del eje de verificación.
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