ES2347561T3 - Radiometro, dispositivo visor para un aparato de infrarrojos y procedimiento. - Google Patents
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Abstract
Dispositivo visor para un aparato de infrarrojos (1) para el marcado visible de una superficie a medir, que comprende: como mínimo, tres fuentes de luz (244), de manera que cada una de dichas fuentes de luz (244) emite un haz de luz visible y que dichas fuentes de luz (242) están dispuestas de manera tal que dichos haces generan puntos brillantes en el borde de dicha superficie a medir; y un circuito de control (252-260) para conectar y desconectar dichas, como mínimo, tres fuentes de luz (244), estando conectado dicho circuito de control (252-260) a cada una de dichas fuentes de luz y estando constituido de forma tal que, como máximo, dos fuentes de luz son conectadas simultáneamente; caracterizado porque el dispositivo de control efectúa el control de la conexión y desconexión de, como mínimo, tres fuentes de luz (244), de manera que dichos puntos son iluminados en un orden predefinido a una frecuencia que llega hasta 20 Hz, de manera que el usuario tiene la impresión visual de que un punto se desplaza alrededor de dicha superficie a medir, encontrándose dicha frecuencia en una relación monótona con la magnitud de la desviación temporal de la temperatura medida por dicho aparato de infrarrojos.
Description
Radiómetro, dispositivo visor para un aparato de
infrarrojos y procedimiento correspondiente.
La presente invención se refiere a un aparato de
infrarrojos, o aparato IR, en especial un radiómetro para la
medición sin contacto de la temperatura de un objeto. El aparato de
infrarrojos está dotado además con un dispositivo visor para
visualizar la superficie a medir del sensor de infrarrojos sobre el
objeto. Además, la invención se refiere a dispositivos visores
correspondientes. Asimismo, la invención se refiere a un
procedimiento para la generación de un marcado visible de la
superficie a medir de un sensor de infrarrojos sobre el objeto.
Finalmente, la invención se refiere al ajuste de fuentes de luz en
el dispositivo visor.
Un dispositivo visor, según la parte
introductoria de la reivindicación 1, así como un procedimiento
según la parte introductoria de la reivindicación 6, se conocen por
el documento WO 2005/012859 A1 (que es un documento que corresponde
a Art. 54(3) CPE). Los radiómetros efectúan la evaluación sin
contacto de la temperatura del objeto mediante la detección de la
emisión de infrarrojos (IR) procedente del objeto con un detector de
IR. La zona del objeto, cuya radiación será captada por el
detector, se designa superficie a medir de radiación o solamente
superficie a medir del aparato de medición de temperatura. Para una
medición fiable de la temperatura, es importante conocer el lugar y
dimensiones de la superficie a medir. El lugar y dimensiones de la
superficie a medir dependen de la dirección del aparato de
medición, de la construcción del detector, de las características
de la óptica IR, así como de la distancia de medición. Se conocen
diferentes tipos constructivos de dispositivos visores para la
visualización de la superficie a medir que generan un marcado
visible en el interior y/o en el borde de la superficie a
medir.
El marcado puede comprender, por ejemplo, varios
puntos de luz que son generados con uno o varios dispositivos láser
y ópticas adecuadas en el borde de la superficie a medir. De acuerdo
con el documento DE 196 54 276 A1 los puntos de luz son generados
con haces de láser que discurren oblicuamente entre si, los cuales
son desviados en la dirección deseada de manera correspondiente
mediante un prisma de desvío.
De los documentos EP 0 867 699 A2, US 5.368.392
y US 2002/0015434 A1, se conoce el marcado de la superficie a medir
mediante una línea continua circundante. La línea circundante puede
ser generada mediante un láser rotativo. En otra forma de
realización, el haz de rayos láser es desviado mediante un espejo
rotativo, de manera que se genera una línea circundante de forma
circular sobre el objeto. En el caso de que el haz de rayos láser
sea desplazado con una frecuencia superior a 30 Herz, parece indicar
una línea circundante continua. Otra forma de realización de dichos
documentos utiliza un divisor de haz para dividir un haz de rayos
láser en varios haces y para marcar la periferia de la superficie a
medir con varios puntos. Como divisor del haz puede ser utilizado
un haz de fibras ópticas. De manera alternativa a ello, se pueden
utilizar varios láser individuales.
Por los documentos EP 0 458 200 A2 y US
5.172.978, se conoce un radiómetro, mediante el cual está dispuesto
el dispositivo visor coaxialmente mediante una combinación de un
detector y una lente condensadora. Con la lente condensadora se
enfoca el detector sobre el objeto. La superficie a medir presenta
solamente la magnitud de la superficie del sensor del detector. El
dispositivo visor queda constituido, como mínimo, mediante una
lente anular con la que se enfocará de manera correspondiente una
fuente de luz adicional y se reproducirá sobre el objeto. La
trayectoria de radiación IR está separada de la trayectoria de la
radiación de la luz visible. De acuerdo con la forma de realización
de dichos documentos, se pueden utilizar dos lentes anulares de
Fresnel. En otra forma de realización de dichos documentos, se puede
utilizar un espejo anular conjuntamente con una lente anular para
la reproducción de la luz visible.
Por el documento DE 100 36 720 A1 se conoce un
radiómetro similar. La lente anular conocida por el documento EP 0
458 200 A2 se designa en este caso como lente toroidal. Puesto que
dicho documento da a conocer que la luz de marcado incide sobre la
cara posterior de la lente toroidal, también en este caso la
trayectoria de la radiación IR está separada de la trayectoria de
radiación de la luz visible. De acuerdo con una forma de
realización, la óptica IR constituye a lo largo del detector un eje
óptico de forma limitada, de manera que la trayectoria de la
radiación de medición constituye un hiperboloide. La correspondiente
trayectoria de marcado queda constituida, por lo tanto, de forma
que la luz de la fuente de luz es desviada a la lente toroidal según
trayectorias rectilíneas que discurren oblicuamente entre sí y con
respecto al eje óptico sobre una superficie de hiperboloide, que
comprende la trayectoria de la radiación de medición. La trayectoria
de radiación de marcado presenta, por lo tanto, una restricción muy
estrecha. Para la generación de la trayectoria de radiación de
marcado, la lente toroidal presenta un cuerpo de lente no simétrico
en rotación, cuya cara posterior está constituida por una
superficie cónica, y su cara frontal es una superficie anular
helicoidal, parcialmente continua. Se dan a conocer superficies
anulares con una, dos, diez, hasta 36 secciones.
El documento WO 2005/012859 A1 da a conocer un
dispositivo para la medición de temperatura, sin contacto, mediante
un detector sobre el que se reproduce la radiación electromagnética
procedente de un punto de medición sobre un objeto a medir mediante
un dispositivo óptico de reproducción. El detector puede ser
desplazado a lo largo del eje óptico entre dos posiciones, de
manera que son posibles un enfoque próximo y un enfoque lejano. El
dispositivo comprende además un dispositivo visor para la
designación de la posición y/o la magnitud del punto de medición
sobre el objeto a medir, de manera que se prevén dos diodos láser
para el enfoque cercano y seis diodos láser para el enfoque a
distancia, y están dirigidos de manera correspondiente. Los
dispositivos láser pueden ser de tipo controlable, individualmente,
de manera que facilita la impresión una disposición circular
giratoria. La frecuencia del control del dispositivo láser se puede
escoger proporcional a la temperatura medida. Otra posibilidad de
visualización de los resultados de la medición consiste en variar el
color de la radiación del visor con dependencia de la temperatura
medida, lo que se consigue mediante la mezcla de luz láser de color
verde y de color rojo. Al superar una temperatura umbral, que puede
ser predeterminada, se puede prever la conmutación del color rojo
del láser al color verde.
El documento US 6.527.439 B1 da a conocer un
termómetro de infrarrojos con un dispositivo visor. En este caso,
tres haces de luz visible constituyen una figura predeterminada, por
ejemplo, un círculo, solamente cuando la superficie a medir
presenta una separación predeterminada con respecto al termómetro de
infrarrojos. Además, se puede prever una segunda figura que muestra
la temperatura medida de manera parcial o completa. Adicionalmente,
el tono del color del haz de luz puede ser variado de manera
correspondiente a la temperatura de la superficie a medir.
Es un objetivo de la invención dar a conocer un
dispositivo visor adicional, así como el correspondiente
procedimiento.
Estos objetivos se consiguen mediante la materia
de las reivindicaciones independientes.
Otras formas de realización preferentes de la
invención son el objeto de las reivindicaciones dependientes.
Es ventajoso que las trayectorias de radiación,
así como la luz visible para el marcado de la superficie a medir,
así como también la radicación IR, discurran por una única lente,
puesto que se mantiene reducida la separación entre las
trayectorias de radiación. De esta manera, se consigue una elevada
correspondencia entre el marcado y la superficie a medir real con
independencia de la separación entre el radiómetro y la superficie a
medir.
Mediante la utilización de un dispositivo de
desviación, se puede escoger una separación suficientemente grande
entre el detector IR y la fuente de luz, de manera que se pueda
conseguir un aislamiento térmico satisfactorio entre el detector IR
y la fuente de luz. Un aislamiento térmico desfavorable entre el
detector IR y la fuente de luz reduce, como mínimo, la exactitud de
medición y puede llevar incluso a falsas mediciones.
Para ahorrar lentes adicionales, el medio o
dispositivo de desviación puede comprender de manera ventajosa una
función de lente, de manera que las radiaciones de luz que llegan al
dispositivo de desviación en diferentes lugares son desviadas según
diferentes ángulos.
Es ventajoso en un prisma su reducida
absorción.
En caso de que el medio o dispositivo de
desviación se constituya mediante un espejo, el grosor de la capa
metálica especular se puede escoger de manera tal que la radiación
IR pase de manera casi completa el espejo y la luz visible se
refleje de manera casi completa.
Es ventajoso, en un orificio en el dispositivo
de lente que el material de la lente transparente a IR no debilite
la luz visible que actúa a los efectos de marcado y a pesar de ello
evite la coincidencia entre las trayectorias de radiación de la
radiación IR y la luz visible.
De manera alternativa, el dispositivo de
desviación puede presentar un orificio central por el que la
radiación IR llega sin debilitamiento al detector IR. La luz
visible que actúa a efectos de marcado pasa, por otra parte, por el
borde de la lente IR, de manera que solamente debe recorrer un corto
recorrido en el material de la lente transparente a IR y, por lo
tanto, se debilita en pequeña proporción.
Una o varias lentes en la trayectoria de
radiación de la luz visible pueden ensanchar la trayectoria de
radiación de la luz visible. De esta manera, se puede reducir de
forma ventajosa el valor del ángulo en el que se tiene que desviar
originalmente el haz de luz visible.
Mediante una disposición oblicua de la lente,
éste puede actuar de manera ventajosa simultáneamente como espejo.
Para mejorar la reflexión de la luz visible, la cara de la lente
dirigida a la superficie a medir puede quedar dotada de una delgada
capa metálica.
Los dispositivos de láser de semiconductores
constituyen una intensa fuente de luz, cuya luz puede ser
paralelizada con poca complicación y elevada exactitud.
El marcado de la superficie a medir mediante
puntos presenta una superficie a iluminar más reducida que en el
marcado circular. Para intensidades de iluminación reducidas, se
pueden iluminar con mayor claridad dichos puntos.
Mediante la iluminación por luz desplazable de
los puntos se pueden mostrar informaciones adicionales con respecto
a la variación del valor de medición. En este caso, la dirección
puede mostrar el signo de la variación y la velocidad, la magnitud
de la variación.
Mediante el efecto intermitente de los puntos,
se puede mostrar de manera ventajosa una alarma. La alarma puede
ser activada cuando el valor de medición sobrepasa o es inferior a
un valor de umbral.
A continuación se explicarán de manera más
detallada ejemplos de realización de la invención haciendo
referencia a los dibujos adjuntos. En ellos se han designado con
los mismos caracteres los mismos elementos. En los dibujos:
La figura 1 muestra un radiómetro en el que una
radiación de láser visible es desviada por un prisma y llega al
objeto a medir a través de una lente IR;
La figura 2 muestra un radiómetro similar al de
la figura 1 en el que el prisma ensancha la trayectoria de
radiación del haz de rayos láser;
La figura 3 muestra un radiómetro similar al de
la figura 1 en el que el haz de rayos láser visible es desviado
mediante un espejo transparente a IR;
La figura 4 muestra un radiómetro similar al de
la figura 3 en el que el espejo presenta un orificio central;
La figura 5 muestra un radiómetro similar al de
la figura 3 en el que una capa de recubrimiento de una lente
constituye el espejo transparente a IR;
La figura 6 muestra una disposición de dos
convertidores piezoeléctricos por flexión para controlar la
dirección de un haz de rayos láser;
La figura 7 muestra una suspensión por cardán de
un dispositivo láser desde la parte superior;
La figura 8 muestra una suspensión por cardán
mostrada en la figura 7 de un dispositivo láser, mostrada desde la
parte posterior;
La figura 9 muestra una suspensión cardán de un
dispositivo láser desde la parte superior con el convertidor
piezoeléctrico de flexión desviado, según el eje X;
La figura 10 muestra una suspensión cardán
mostrada en la figura 9 con el convertidor piezoeléctrico por
flexión desviado, según el eje Y;
La figura 11 muestra una vista lateral de un
láser suspendido en cables;
La figura 12 muestra la suspensión mostrada en
la figura 11 de un dispositivo láser desde la parte posterior;
La figura 13 muestra una suspensión mostrada en
la figura 11 de un dispositivo láser desde la parte superior;
La figura 14 muestra una vista lateral de una
forma de realización para el desvío de un haz de rayos láser
mediante un convertidor piezoeléctrico por flexión especular.
La figura 15 muestra la forma de realización de
la figura 14 mostrada desde la parte posterior;
La figura 16 muestra un marcado circundante
alrededor de la superficie a medir;
La figura 17 muestra el efecto intermitente del
marcado;
La figura 18 muestra un espejo de desviación con
sectores;
La figura 19 muestra una representación puntual
generada;
La figura 20 muestra una vista lateral del
dispositivo visor con un accionador piezoeléctrico;
La figura 21 muestra una vista posterior del
dispositivo visor con un accionador piezoeléctrico;
La figura 22 muestra una vista lateral de un
dispositivo visor con una rueda de espejo;
La figura 23 muestra una vista en planta de un
dispositivo visor con un dispositivo de sierra para la
radiación;
La figura 24 muestra una vista superior de otro
dispositivo visor con dispositivo de sierra para la radiación;
La figura 25 muestra una vista con las piezas
desmontadas de un anillo de láser; y
La figura 26 muestra un diagrama de bloques de
una regulación de láser.
La figura 1 muestra una primera forma de
realización de un radiómetro (1) con un visor de láser. El
radiómetro (1) comprende un pirosensor (2), una lente IR (3), un
cuerpo envolvente (5), un módulo láser (6), una lente (7), un
prisma (8) y un soporte (9).
El pirosensor (2) actúa como detector IR. En la
forma de realización mostrada en la figura 1, la separación entre
el pirosensor (2) y la lente IR (3) es igual de grande que la
distancia focal de la lente IR (3), de manera que la lente IR (3)
representa el pirosensor (2) en el infinito. El ángulo de apertura
\varphi (designación (13)) de la trayectoria de irradiación IR
(4) resulta del cociente del diámetro del pirosensor (2) dividido
por la distancia focal de la lente IR (3). En caso de que la lente
IR (3) constituya, por ejemplo, una óptica 40:1, ello significa que
el ángulo de apertura \varphi asciende a 0,025 en magnitud de arco
correspondiente a 1,4º. De ello resulta con una separación de cinco
metros, una superficie a medir con un diámetro de 12,5 cm.
Para marcar correctamente la superficie a medir,
el ángulo de apertura \Theta (designación (12)) de la trayectoria
de radiación del visor (11) debe corresponder al ángulo de apertura
\varphi de la trayectoria de radiación de infrarrojos (4). Se
debe tener en cuenta que la superficie a medir no está estrictamente
limitada. Suponiendo que la separación entre la superficie a medir
y la lente IR (3) es grande en comparación con el diámetro de la
lente IR (3), la superficie a medir presenta en su borde una zona de
transición cuya anchura en dirección radial es esencialmente
independiente de la separación de la lente IR (3), corresponde
aproximadamente al diámetro de la lente IR (3). La radiación IR
procedente del interior de la superficie a medir, cuyo borde
externo está constituido por el borde interno de la zona de
transición para la temperatura de medición, será ponderada de
manera sustancialmente igual con independencia del lugar de su
emisión. Dentro de la zona de transición, la ponderación de la
radiación IR será tanto más pequeña cuanto mayor sea la separación
del lugar de su emisión con respecto al eje óptico (17). En el
borde exterior de la zona de transición, la ponderación alcanza
casi 0. La desviación de 0 por fuera de la zona de transición se
explica, entre otros efectos, por la luz dispersa.
Si ambos ángulos de apertura \varphi y
\Theta de la trayectoria de radiación IR (4) son, con respecto a
la trayectoria de radiación del visor (11) de igual magnitud, el
marcado (15) indica, de manera casi exacta, el punto medio de la
zona de transición. La desviación de la parte media se explica,
entre otros factores, por el hecho de que las radiaciones de luz
visible no salen del punto medio de la lente IR (3), sino del módulo
láser (6).
A causa de la dispersión del material de la
lente IR (3), se pueden disponer el módulo láser (6) y el pirosensor
(2) en distintos lugares sobre el eje óptico (17). El selenito de
zinc (ZnSe), un material habitual para lentes IR, presenta, para la
luz visible, un índice de refracción algo mayor que para la
radiación IR. Por esta razón, el módulo láser (6) debe ser
dispuesto entre el pirosensor (2) y la lente IR (3), de manera que
el módulo láser (6) deje en la sombra una parte importante de la
radiación IR y por su proximidad espacial al pirosensor (2)
provoque el calentamiento de éste. Por esta razón, en las formas de
realización descritas con respecto a las figuras 1 a 5, se utiliza
un medio de desviación para acoplar la luz visible en la trayectoria
de radiación IR.
En la forma de realización mostrada en la figura
1, este medio de desviación está constituido por el prisma (8). El
prisma (8) está fijado a la lente IR (3) mediante un soporte (9). La
lente IR (3) puede presentar un orificio (10) para eliminar la
absorción de luz visible en el material de la lente. El soporte (9)
puede estar fijado en el orificio (10) mediante un acoplamiento a
presión. El prisma (8) y el soporte (9) pueden ser fabricados en
una pieza moldeada por inyección. En otra forma de realización, el
prisma (8) puede estar fijado a la lente IR (3), por ejemplo,
mediante un adhesivo. Mediante esta forma de realización, se puede
compensar la absorción de luz en el material de la lente IR mediante
una mayor potencia lumínica del módulo láser (6).
En lugar de la óptica antes indicada 1:40 se
puede utilizar también una óptica 1:9 de lo que resulta un ángulo
de apertura \varphi de aproximadamente 6,4º. Es difícil producir
dicho ángulo con convertidores piezoeléctricos por flexión. Por
esta razón, se puede prever una lente cóncava (7) que ensancha el
ángulo de apertura del haz de luz visible procedente del módulo
láser (6). Esta ampliación puede tener lugar en otra forma de
realización mediante el prisma (8). Con este objetivo, el prisma
(8) presenta una superficie cóncava de reflexión total. La
superficie de reflexión total forma con el eje óptico (17) de la
figura 1 un ángulo aproximado de 45º.
Se describirán diferentes formas de realización
del módulo láser (6) en relación con las figuras 6 a 15.
La figura 2 muestra un radiómetro similar al
mostrado en la figura 1. A diferencia de la figura 1, la luz
visible para el marcado (15) de la superficie a medir no es acoplada
con un ángulo de 90º en la trayectoria de radiación IR (11). Por el
contrario, el módulo láser (6) se encuentra cerca del pirosensor
(2), de manera que el haz de luz es introducido desde atrás. En el
prisma (18) en forma de cuña no tiene lugar reflexión total alguna
del haz de luz visible, a diferencia del prisma (8). Por el
contrario, la luz visible es descompuesta. En la forma de
realización mostrada en la figura 2, el prisma (18) presenta una
superficie cóncava para la ampliación de la trayectoria de
radiación del visor. En otra forma de realización, puede utilizarse
también, no obstante, un prisma con caras de limitación planas. Es
ventajoso, en la forma de realización mostrada en la figura 2, la
construcción compacta en la que se consigue, no obstante, un
suficiente acoplamiento térmico entre el pirosensor (2) y el módulo
láser (6).
La figura 3 muestra un radiómetro similar al
mostrado en la figura 1. Al contrario que en el radiómetro mostrado
en la figura 1, en la figura 3 la radiación visible es desviada
mediante un espejo transparente a la radiación IR. La capa
especular está constituida en una forma de realización mediante una
delgada capa metálica. Como luz visible, se utilizará habitualmente
luz roja con una longitud de onda de 670 nm o 630 nm. La radiación
IR a medir tiene una longitud de onda comprendida entre 8 y 13
\mum. En base al efecto superficial o efecto Skin, se introduce
la radiación IR de mayor longitud de onda con mayor profundidad en
una capa metálica gruesa. El grosor de una capa metálica delgada
puede ser escogido, por lo tanto, de manera que la luz visible sea
reflejada casi de forma completa, pasando por otra parte casi sin
debilitamiento la radiación IR.
En la figura 3 se ha cambiado además la lente
(7) por un cristal (32), por lo que no tiene lugar ampliación
alguna del ángulo de apertura (12) de la trayectoria de radiación
(11) del visor a través del cristal (32). Si es necesaria una
ampliación del ángulo de apertura (12), el cristal (32) puede ser
sustituido por la lente (7) o por un espejo curvado (32)
transparente a la radiación IR. El cristal (32) puede estar
constituido también por un material plástico transparente.
La figura 4 muestra un radiómetro similar al
mostrado en la figura 3, en el que el espejo (41) presenta un
orificio central. Mediante el orificio central, la radiación IR
llega al pirosensor (2). Por esta razón, el espejo (41) no debe ser
necesariamente transparente a la radiación IR. No obstante, una
característica transparente a la radiación IR es ventajosa, puesto
que llega una mayor cantidad de radiación IR al pirosensor (2) y,
por lo tanto, hace posible una medición de temperatura más exacta.
La luz visible atraviesa la lente IR (3) en su zona delgada de
borde y, por esta razón, se debilita menos que lo que ocurriría si
pasara por la lente IR (3) en la parte media.
En la forma de realización mostrada en la figura
4, el pirosensor (2) puede estar más alejado de la lente IR (3) que
la distancia focal de dicha lente IR (3). En este caso, el
pirosensor (2) quedará representado a lo largo del eje óptico (17)
en posición finita, de manera que la trayectoria de radiación de
medición está constituida por un hiperboloide de un solo elemento
(ver documento DE 100 36 720 A1, figura 4 y 6). Para que también en
esta forma de realización la superficie a medir pueda ser marcada
correctamente con independencia de su separación con respecto a la
lente IR (3), el espejo (41) puede constituir una superficie
helicoidal continua. El espejo puede estar constituido, por
ejemplo, por ocho secciones individuales y, por lo tanto, también
puede presentar ocho discontinuidades. De esta manera es posible
conseguir una trayectoria de radiación del visor con una talla S
(ver documento DE 100 36 720 A1, figura 4, 6). En otra forma de
realización, se puede utilizar un espejo plano (41) y una lente
facetada conocida por el documento DE 100 36 720 A1 para la
generación de la trayectoria de radiación del visor con talla S. En
este caso, la lente facetada cubre la zona de borde de la lente IR
(3).
En la forma de realización de la figura 5, el
lado delantero de la lente IR (51) constituye una superficie
especular. La lente IR (51) puede ser dotada en su cara delantera,
es decir, la cara dirigida a la superficie a medir, de una delgada
capa metálica (52) aplicada por vaporización. Tal como se ha
explicado en lo anterior, el grosor de la capa metálica será
escogido de manera tal que la luz visible será reflejada casi
completamente, pero, no obstante, la radiación IR será transmitida
casi de forma completa. El radio de curvatura de la cara frontal
determina la magnitud en la que se ensancha la trayectoria de
realización del visor (11) por la reflexión en la cara frontal. No
se produce ensanchamiento alguno cuando la cara frontal es plana, es
decir el radio de curvatura es infinito. El radio de curvatura de
la cara posterior, es decir, el lado dirigido hacia el pirosensor
(2) se puede escoger de manera tal que se consigue la distancia
focal deseada de la lente IR (51) para a radiación IR.
Las figuras 6 a 15 muestran la forma de
realización del módulo láser (6).
La figura 6 muestra una forma de realización del
módulo láser (6) en el que dos convertidores (61, 62)
piezoeléctricos (61, 62) por flexión soportan al láser (63). Los
convertidores (61) y (62) pueden presentar una longitud de unos 30
mm y una sección transversal de 1 x 3 mm. Los convertidores
piezoeléctricos por flexión son una forma de realización de
accionadores piezoeléctricos. Los convertidores piezoeléctricos por
flexión flexionan alrededor de su lado más estrecho, tal como se ha
mostrado en la figura 6 por las flechas. El convertidor
piezoeléctrico por flexión (61) está fijado mediante la pieza de
unión (66) con el convertidor piezoeléctrico por flexión (62).
Dicho convertidor (62) está tensado por un extremo mediante una
fijación (67). Ambos convertidores piezoeléctricos por flexión (61)
y (62) están invertidos uno con respecto al otro en 90º, de manera
que el láser (63) del convertidor piezoeléctrico (61) puede quedar
dispuesto horizontalmente (en la dirección X) y el láser (63) del
convertidor piezoeléctrico (62) vertical (en la dirección Y). Los
convertidores piezoeléctricos por flexión (61) y (62) son
alimentados mediante tensión eléctrica por los conductores de
conexión (64) o (65), que puede estar comprendida entre 0 y más de
100 voltios.
Las figuras 7 a 10 muestran una forma de
realización del módulo láser (6), en el que el láser (63) está
suspendido con una unión cardán. Es ventajosa, en una suspensión
por cardán del láser, la inercia mecánica más reducida que
posibilita para iguales fuerzas una reacción más rápida. El láser
(63) puede ser girado alrededor de dos ejes que pueden discurrir
por su centro de gravedad. La figura 7 muestra una vista en planta.
La figura 8 muestra la suspensión por cardán desde detrás.
La suspensión por cardán comprende el cojinete
(73), los ejes (74) y (75), los brazos (76) y (77) y guías (78) y
(79). Los convertidores piezoeléctricos por flexión (71) y (72) se
acoplan por un extremo de manera correspondiente en guías (78) o
bien (79) y están fijados en los otros extremos en soportes (73).
Los convertidores piezoeléctricos por flexión (71) y (72) facilitan
desviación horizontal o bien vertical, tal como se ha mostrado en
las figuras 9 ó 10. Otra ventaja de la suspensión de tipo cardán
consiste en que a causa de la longitud más reducida de los brazos
(76) y (77), con respecto a los convertidores piezoeléctricos (71) y
(72), las desviaciones angularmente reducidas de los convertidores
piezoeléctricos pueden ser multiplicadas por unos pocos grados.
La figura 9 muestra una suspensión de tipo
cardán de un láser, desde la parte superior con el convertidor
piezoeléctrico de las X desviado, y la figura 10 muestra una
suspensión de tipo cardán mostrada en la figura 9 en el caso de una
desviación del convertidor piezoeléctrico Y desde detrás.
En otra forma de realización, el brazo (77)
puede ser sustituido por un convertidor piezoeléctrico por flexión.
En esta forma de realización desaparece el convertidor
piezoeléctrico por flexión (72).
Las figuras 11 a 13 muestran otra forma de
realización de una suspensión de tipo cardán. En esta forma de
realización, los brazos (76) y (77) son sustituidos por cables (112)
y (113) para reducir adicionalmente la inercia mecánica. Los cables
(112) y (113) están fijados en soportes (111). El láser (63)
presenta bordes (116) con ranuras (124) por las que discurren los
cables (112) y (113). Las ranuras (124) definen un eje horizontal
alrededor del cual el láser (63) será desviado en dirección vertical
por el convertidor piezoeléctrico por flexión (118). Los soportes
(111) definen un eje horizontal alrededor del cual el láser (63)
será desviado en dirección horizontal por la acción del convertidor
piezoeléctrico (123). Los ejes horizontales y verticales deben
discurrir por el centro de gravedad del láser (63) para mantener lo
más reducida posible la inercia mecánica. Los cables (114) y (115)
transfieren la desviación del convertidor piezoeléctrico por flexión
(118) al láser (63). Para evitar juegos, un resorte laminar (117)
tensa los cables (114) y (115). De manera similar, la desviación
del convertidor piezoeléctrico por flexión (123) es transferida
mediante cables (119) y (120) al láser (63). En este caso, se prevé
un resorte helicoidal (121) para evitar juegos. En lugar del resorte
plano (117) se puede utilizar también un resorte helicoidal. De
igual manera, en lugar del resorte helicoidal (121) puede ser
utilizado un resorte plano.
Las figuras 14 y 15 muestran una forma de
realización para el desvío de un haz de láser mediante un
convertidor piezoeléctrico por flexión simétrico. El láser (63)
emite luz visible que en primer lugar incide sobre el convertidor
piezoeléctrico por flexión simétrico (141). Éste refleja la luz
visible nuevamente al convertidor piezoeléctrico simétrico (142)
que desvía la luz visible al prisma (143). De manera similar a la
forma de realización de la figura 1, el prisma (143) desvía la luz
visible aproximadamente en 90º. La luz visible incide finalmente a
través de la lente IR (3) sobre la superficie a medir y efectúa su
marcado. Los convertidores piezoeléctricos por flexión (141) y
(142) forman un ángulo de 90º.
El convertidor piezoeléctrico por flexión (141)
facilita la desviación en dirección X. El convertidor piezoeléctrico
por flexión (142) facilita la desviación en dirección Y.
Especialmente en la figura 15, se han mostrado las trayectorias de
haz para dos posiciones desviadas a y b del convertidor
piezoeléctrico por flexión (141), así como dos posiciones desviadas
c y d del convertidor piezoeléctrico (142). Para las posiciones a y
b se supondrá que el convertidor piezoeléctrico por flexión (142)
no está desviado. Lo mismo es válido para las posiciones c y d y el
convertidor piezoeléctrico (141). Las trayectorias de haz se han
designado de manera correspondiente con letras a hasta d. Sin
desviación de los convertidores piezoeléctricos por flexión (141) y
(142), el haz de láser define un plano de láser paralelo al plano de
la lente IR (3) antes de que el haz de láser sea desviado por el
prisma (143) hacia fuera del plano del láser. Mediante la desviación
de uno de ambos convertidores piezoeléctricos (141) o (142), el haz
de rayos láser es desviado de manera correspondiente hacia fuera
del plano del láser, tal como se ha mostrado en la figura 14.
En una variante de esta forma de realización, el
convertidor piezoeléctrico por flexión (142) puede ser sustituido
por un espejo segmentado. Este espejo está conformado de forma tal
que su estructura corresponde a la zona externa del convertidor
simétrico (142) en posición de reposo. De esta manera, las
trayectorias de haz a y b permanecen sin cambios. La zona interna
puede comprender, por ejemplo dos segmentos, de manera que un
segmento es paralelo a la superficie simétrica del convertidor
piezoeléctrico (142) en la posición c y el otro segmento es
paralelo a la superficie simétrica del convertidor (142) en la
posición d. De esta manera se consiguen trayectorias de haz
similares a las trayectorias de haz c y d. Según otra variante, se
puede prever un número mayor de segmentos, tal como, por ejemplo,
seis segmentos, por lo que se consiguen ocho haces de visor. Puesto
que el convertidor piezoeléctrico por flexión (141) constituye
aproximadamente una oscilación senoidal, se pueden escoger los
segmentos internos mayores que los segmentos externos. De esta
manera se consigue que cada haz del visor contenga igual proporción
de la luz láser y, por lo tanto, los puntos de marcado tengan igual
brillo.
La figura 16 muestra, a título de ejemplo, el
marcado de la superficie a medir (161) mediante puntos (16). Si la
periferia de la superficie a medir (161) se marca solamente con un
número reducido de puntos (16), la superficie a iluminar será más
reducida que cuando se tiene que iluminar todo el desarrollo. Para
igual potencia lumínica, aparecen, por lo tanto, puntos más
brillantes que la línea periférica. En la figura 16, el número de
puntos es de 8.
Si la línea periférica o los puntos individuales
son iluminados con una frecuencia superior a 25-30
Hz, el observador deja de ver el centelleo. Para facilitar
informaciones adicionales al observador, la línea periférica puede
ser recorrida con una frecuencia inferior a 20 Hz o en sentido
contrario al de las agujas del reloj. El observador reconoce ahora
que un punto de marcado recorre la periferia de la superficie a
medir. La frecuencia de recorrido puede corresponder a la magnitud
de la variación de la temperatura medida. El sentido del recorrido
puede mostrar el signo de la variación de la temperatura medida. Por
ejemplo, el aumento de la temperatura puede ser mostrado mediante
un recorrido en el sentido de las agujas del reloj y una disminución
de la temperatura mediante un recorrido contrario al de las agujas
del reloj.
Mediante una conmutación paso a paso de la
desviación del láser (63), se puede generar en el observador la
impresión de que solamente se irradia un número limitado de puntos,
por ejemplo 8. Si la conmutación entre puntos individuales tiene
lugar con una frecuencia menor de (20 Hz* número de puntos) ello
resulta perceptible para el usuario. Tal como se ha explicado en lo
anterior, el sentido de recorrido puede mostrar el signo y la
frecuencia de la magnitud de la variación de la temperatura
medida.
Además, es posible hacer que se muestren de
forma intermitente los puntos (16) o la línea de la periferia. Con
este objetivo, los puntos (16) o la línea periférica es iluminada
con una frecuencia superior a 30 Hz. Además, el láser (63) será
conectado y desconectado con una frecuencia inferior a 20 Hz, lo que
resulta perceptible para el usuario, según la frecuencia, como
efecto de intermitencia o de centelleo. El efecto de intermitencia
y/o de centelleo (171) se ha mostrado en la figura (17) mediante
líneas discontinuas. Esta forma de funcionamiento puede ser
utilizada para la representación de una alarma. La alarma puede ser
disparada, por ejemplo, cuando la temperatura medida sobrepasa o no
alcanza un valor límite. Esta modalidad de funcionamiento puede ser
utilizada también para mostrar el final de la medición de
temperatura cuando la magnitud de la desviación temporal de las
temperaturas medidas se encuentra por debajo de un valor de umbral
predeterminado.
En otra forma de realización, el módulo láser
(6) desplaza el láser (63) y de esta manera el haz láser con una
velocidad angular constante 2 \pif superior a 2 \pi (30 Hz). El
láser (63) será conectado durante un corto periodo de tiempo t con
una frecuencia n*f, de manera que el tiempo t es reducido con
respecto a 1/(n*f). Durante el tiempo t, el láser (63) funcionará
con una potencia más elevada, de manera que la potencia media del
láser (63) será tan elevada, tal como en las otras formas de
realización, en las que el láser (63) es accionado de manera
prolongada. También en esta forma de realización, la superficie a
medir será marcada mediante segmentos cortos o puntos
brillantes.
La figura 18 muestra un espejo (181) dividido en
sectores con siete sectores cóncavos (182) y un sector cóncavo
dirigido hacia adentro (183). El espejo (181) dividido en sectores
puede sustituir el espejo (31) de la figura 3 trasparente a la
radiación IR o el espejo (41) de la figura 4. Además, se pueden
sustituir los prismas (8) o (143) por un espejo sectorizado (181).
Esta forma de realización es similar a la formada en la figura 3,
no obstante, el espejo sectorizado cubre en esta forma de
realización solamente la zona central alrededor del eje óptico de
la radiación IR. Finalmente, la forma de la superficie de reflexión
total del prisma (8) puede corresponder a la forma del espejo
dividido en sectores (181). De manera similar, la superficie cóncava
del prisma (18) puede corresponder a la forma del espejo dividido
en sectores (181). El espejo dividido en sectores (181) puede ser
fabricado, por ejemplo, mediante moldeo por inyección.
El objetivo del espejo (181) dividido en
sectores consiste en que la conmutación paso a paso de la desviación
del láser (63) tiene lugar mediante el espejo dividido en sectores
(181), mientras que el láser (63) del módulo láser (6) discurre con
velocidad angular constante. Cada sector cóncavo individual (182)
del espejo (181) dividido en sectores constituye la trayectoria de
radiación de un punto (16), mientras que el sector cóncavo dirigido
hacia adentro (183) reproduce el haz láser sobre el punto central
(191). De modo global, no resulta posible constituir el haz láser
con independencia de la separación entre la superficie a medir y la
lente IR (3) de manera exacta en un punto con intermedio de cada
sector (182) o (183). No obstante, el brillo del marcado por punto
aumenta sensiblemente con respecto a la iluminación de la totalidad
de la línea periférica de la superficie a medir, incluso cuando en
lugar de puntos se iluminan tramos cortos.
En otra forma de realización, el espejo dividido
en sectores (181) puede comprender exclusivamente sectores cóncavos
(182). En la imagen de punto falta entonces el punto central
(191).
Las figuras 20 y 21 muestran una forma de
realización en la que solamente es necesario un convertidor
piezoeléctrico por flexión. Esta forma de realización comprende un
láser (63), un convertidor piezoeléctrico por flexión (201), un
espejo anclado (202), un anillo especular segmentado (203) con
segmentos de espejo (204) y espejos laterales (205). Estos
componentes producen haces de visor (206). Tal como se ha explicado
en relación con otras formas de realización anteriores, el
pirosensor (2), la lente IR (3), así como el cuerpo (5) efectúan la
medición de temperatura sin contacto. El anillo especular (203) con
segmentos de espejo (204) y el espejo lateral (205) puede estar
realizado en forma de pieza moldeada por inyección. También el
espejo (202) puede estar constituido por una pieza moldeada por
inyección.
El anillo especular dividido en segmentos puede
estar dispuesto en un plano perpendicularmente al eje óptico. El
convertidor piezoeléctrico por flexión (201) se encuentra en
posición de reposo paralelo al eje óptico. El convertidor
piezoeléctrico de flexión (201) desplaza el espejo anclado (202) de
forma alternativa. En la figura 21 se ha mostrado en líneas de
trazos una posición del espejo (202) con líneas continuas y otras
siete posiciones con líneas discontinuas. Con dependencia de la
posición del espejo (202), el haz de rayos láser será desviado a
uno del total de 8 segmentos de espejo (204). Estas trayectorias de
los haces se han representado tanto en la figura 20 como también en
la figura 21. Cada uno de los segmentos de espejo (204) desvía el
haz de rayos láser nuevamente hacia uno de ocho haces de emisor
(206). Para que las trayectorias de radiación, especialmente hacia
los cuatro segmentos de espejo inferiores, no discurran a través de
las trayectorias de radiación IR y requieran, por lo tanto
orificios en el cuerpo (5), se prevén espejos laterales (205). Tal
como se puede observar especialmente en la figura 20, las
trayectorias de radiación discurren hacia los segmentos de espejo
inferiores en la mitad superior paralelamente a las trayectorias de
radiación hacia los segmentos de espejo superiores.
Puesto que el convertidor piezoeléctrico por
flexión (201) constituye también en esta forma de realización
aproximadamente una oscilación senoidal, los segmentos de espejo de
la parte media pueden ser más grandes que los segmentos de espejo
superiores e inferiores para iluminar con igual claridad todos los
puntos a marcar.
Es evidente para los expertos en la materia que
por la orientación de las superficies individuales de los espejos
de dichos segmentos de espejo (204) se pueden generar haces de visor
(206) paralelos, divergentes u oblicuos. Si el pirosensor (2) de la
lente IR (3) proyecta en una zona finita, son apropiados en especial
rayos de visor oblicuos para marcar el hiperboloide de medición
(ver DE 100 36 720 A1).
Como variante de esta forma de realización, el
espejo (202) puede estar constituido por más de dos segmentos. De
este modo, el haz de láser puede ser desviado directamente, es
decir, no con intermedio del espejo lateral (205), hacia los
segmentos de espejo inferiores (204). Además, los segmentos de
espejo individuales del espejo (202) y los segmentos de espejo
(204) pueden ser realizados de forma cóncava o convexa para
minimizar el desplazamiento de los haces de visor en una distancia
de medición preferente. Los segmentos de espejo pueden ser también
conformados de forma convexa, de manera que la forma convexa
compensa el desplazamiento del espejo (202) producido por el
convertidor piezoeléctrico de flexión (201). También de este modo se
minimiza el desplazamiento de los haces del visor.
La figura 22 muestra una forma de realización
similar a la figura 21. No obstante, el espejo (202) está sustituido
por la rueda de espejos (221). La rueda de espejos (221) es
accionada mediante una correa de accionamiento (222) mediante el
motor (223). Tanto el anillo de espejos (203) como también la rueda
de espejos (221) presentan una abertura central a través de la cual
la radiación de rayos infrarrojos de la superficie a medir alcanza
el pirosensor (2) a través de la lente (3). La abertura central de
la rueda de espejos (221) es algo mayor que la del anillo de
espejos (203), de manera que también los haces de visor (11) pueden
llegar a través de esta abertura a la superficie a medir.
La rueda de espejos (221) y el anillo de espejos
(203) presentan el mismo número de segmentos de espejos. Cada
segmento de espejo de la rueda de espejos (221) presenta un ángulo
distinto con respecto al haz de rayos láser (63) cuando el haz
llega al segmento de espejo. De esta manera, se desvía cada segmento
de la rueda de espejos (221) al haz de rayos láser hacia un
segmento de espejo correspondiente del anillo de espejos (203) y de
esta manera a un punto correspondiente a medir (16). Cuando cada uno
de los segmentos de espejo constituye una parte de una superficie
de recubrimiento de un cono, a pesar del desplazamiento de la rueda
de espejos (221), el haz de rayos láser será desviado de igual
forma, siempre que incida sobre un segmento de espejo de la rueda
de espejo (221). Esto elimina el desplazamiento de los puntos de
marcado (16). Cada segmento de espejo de la rueda de espejos (221)
cubre la misma zona de ángulo sobre la rueda de espejos (221) para
garantizar el mismo brillo de los puntos de marcado.
Las figuras 23 y 24 muestran formas de
realización similares, en las que, no obstante, la rueda de espejos
(221) ha sido sustituida por un dentado en forma de sierra (231). De
manera similar a la rueda de espejos (221), también el dentado de
sierra (231) presenta segmentos de espejo con diferentes
direcciones. También en este caso cada uno de los segmentos de
espejo del dentado de sierra (231) está coordinado con un segmento
de espejo del anillo de espejos (203). El dentado de sierra (231) es
soportado por el soporte (232) y el dispositivo de ajuste (233).
Mediante el soporte de ajuste (233), el dentado de sierra (231)
puede girar alrededor de un eje longitudinal para enderezar los
segmentos de espejo del dentado de sierra (231). En formas de
realización adicionales, el soporte (232) y/o el soporte de ajuste
(233) pueden ser desplazables en el plano del dibujo hacia arriba
y hacia abajo y/o perpendicularmente al plano del dibujo a efectos
de ajuste. El ajuste puede tener lugar mediante un tornillo de
ajuste para cada grado de libertad. Para evitar juegos, los soportes
pueden estar pretensados con respecto a los tornillos de ajuste. El
dentado de sierra (231) es accionado mediante el motor (237) con
intermedio de la excéntrica (236) y la biela (234). La biela (234)
puede presentar un tornillo de ajuste (235) mediante el cual se
puede variar la longitud de la biela (234). El tornillo de ajuste
(235) puede presentar un fileteado de rosca a la izquierda para la
parte derecha de la biela y un fileteado de rosca a la derecha para
la parte de la izquierda de la biela. Después del ajuste, el
tornillo de ajuste (235) puede ser fijado mediante una pintura para
tornillos.
A causa del accionamiento mediante la excéntrica
(236) y la biela (234), el dentado de sierra (231) realiza un
desplazamiento aproximadamente senoidal. Para conseguir igual brillo
de los puntos de marcado, los segmentos de espejo interiores del
dentado de sierra (231) son mayores que los exteriores. El brillo de
los puntos de marcado individuales puede ser también variado por la
modulación de amplitud y/o la modulación de la amplitud de impulsos
y en especial pueden ser uniformizados. La forma de realización
mostrada en la figura 24 difiere de la mostrada en la figura 23
solamente por el accionamiento del dentado de sierra (231). En la
figura 24, el dentado de sierra (231) es accionado mediante bobinas
(238), que según el paso de corriente se introducen, más o menos,
en los imanes (239). El resorte (240) fija la posición de reposo del
dentado de sierra (231). El transcurso temporal de la velocidad del
dentado de sierra (231) puede ser aproximadamente triangular o
senoidal. En ambos casos, los segmentos internos deben ser mayores
que los segmentos externos para garantizar igual brillo de los
puntos de marcado para una potencia láser constante en el
tiempo.
En cada una de las formas de realización
mostradas en las figuras 20, 21, 23 y 24, durante un periodo de
desplazamiento del espejo (201) o del dentado de sierra (231), cada
uno de los segmentos de espejo será barrido dos veces. Por el
apagado del láser (63) durante el desplazamiento de ida o de regreso
para frecuencias de desplazamiento del espejo (201) o del dentado
de sierra (231) por debajo de 20 Hz el usuario percibe el
desplazamiento de los puntos de marcado alrededor de la superficie
a medir en el sentido de las agujas del reloj o en sentido
contrario. De este modo, el usuario puede recibir la información de
un aumento o disminución de la temperatura medida. La frecuencia
puede visualizar la magnitud de la desviación temporal de la
temperatura medida.
Para frecuencias de desplazamiento por encima de
25 a 30 Hz del espejo (201), la rueda de espejo (221) o el dentado
de sierra (231), el usuario percibe los puntos de marcado como
disposición fija.
Mediante el encendido y apagado del láser (63),
se puede variar el brillo de los puntos de marcado individuales.
Además, mediante el encendido y apagado seleccionado del láser (63)
de forma sincronizada con el desplazamiento del espejo (201), rueda
de espejos (221) o dentado de sierra (231) se puede iluminar
solamente un subgrupo de puntos de marcado. Si el subgrupo
comprende solamente un punto de marcado y cambia el subgrupo después
de un corto periodo de tiempo hacia el siguiente punto de marcado,
el usuario tiene la impresión visual de que el punto de marcado
discurre alrededor de la superficie a medir. Mediante el encendido y
apagado seleccionados del láser (63) se pueden mostrar todos los
modelos de puntos de marcado por lugar y tiempo que se explicarán
de manera más detallada en relación con las formas de realización
mostradas en las figuras 25 y 26.
En todas las formas de realización con un anillo
de espejos (203), el número de segmentos de espejo (204) determina
el número máximo de puntos de marcado. En una forma de realización,
se pueden prever seis de dichos segmentos de espejo y en otra se
pueden prever ocho.
La figura 25 muestra una representación en
perspectiva con las piezas desmontadas de un anillo de dispositivos
láser para un dispositivo visor para un radiómetro. La figura 26
muestra un esquema de bloques de un circuito de control para el
láser del dispositivo anular de láseres. De acuerdo con la forma de
realización mostrada en las figuras 25 y 26 se prevé para cada
punto de marcado una fuente de luz, en especial, un láser de
semiconductores (244).
En especial, en dispositivos láser económicos
existe el problema de que sus ejes ópticos no están separados con
respecto al cuerpo. Por esta causa, se prevén cuerpos individuales
de tipo cónico (242). Tanto la parte interna como la parte externa
de los cuerpos (242) son cónicas. Cada uno de los dispositivos láser
(244) será introducido en un cuerpo receptor (242). A continuación,
el eje óptico del dispositivo láser (244) será dirigido en paralelo
a un eje mecánico del cuerpo receptor individual (242). El eje
mecánico puede ser, por ejemplo, el eje de rotación del cuerpo
receptor individual (242). Para la disposición posterior de los
cables de conexión de los dispositivos láser (244) de manera
definida con respecto al anillo de dispositivos láser (241), los
cuerpos receptores individuales (242) pueden presentar una ranura
(248). De esta manera, el eje mecánico de un cuerpo receptor
individual no debe ser necesariamente su eje de simetría.
Después de la disposición, el cuerpo del láser
(244) será integrado con el cuerpo receptor individual (242)
mediante una masa de relleno (243). Como masa de relleno se puede
utilizar, por ejemplo, un elastómero o un adhesivo de resina
epoxi.
El anillo de dispositivos láser (241) que actúa
como elemento receptor global presenta para cada dispositivo láser
un espacio hueco (247). El interior de cada uno de los recintos
huecos (247) está constituido de forma correspondiente cónica y se
adapta por su forma con el exterior de los cuerpos receptores
individuales (242). Por lo tanto, si se introducen en los cuerpos
receptores individuales (242) los dispositivos láser (244)
direccionados y unidos mediante masilla en los recintos huecos
(247) del anillo de elementos láser (241), los dispositivos láser
(244) quedan dirigidos automáticamente al anillo de los dispositivos
láser (241). Finalmente se monta la tapa (245). El anillo de
dispositivos láser (241) está conformado además de forma tal que
después de su incorporación en el cuerpo del radiómetro, queda
dirigido automáticamente con respecto al eje óptico de la
trayectoria de radiación IR.
La figura 26 muestra un esquema de bloques de un
dispositivo de control (250) para el láser (244). El circuito de
control comprende el láser (244), fotodiodos (251), transistores de
conmutación (252), el transistor de potencia (253), la resistencia
(254), el regulador (355), la resistencia (256), el convertidor DA
(257), los registros deslizantes (258) y (259) y la conexión (260)
para la alimentación de corriente. Ambos registros de deslizamiento
(258) y (259) pueden ser sustituidos por un procesador (261), en
especial un microcontrolador o un puerto de expansión.
El circuito de control controla con intermedio
de un microcontrolador, por ejemplo, ocho dispositivos láser (244).
Los dispositivos láser son controlados en un proceso de
multiplexado, de forma que solamente está conectado simultáneamente
un dispositivo láser. En otra forma de realización pueden estar
conectados simultáneamente dos dispositivos láser. En esta forma de
realización, se han previsto dos reguladores (255). Los dispositivos
láser tienen una absorción de corriente de unos 50 mA.
Puesto que la potencia de láser está limitada
por motivos de seguridad y se debe compensar individualmente para
cada dispositivo láser, la regulación está dispuesta de forma tal
que para cada dispositivo láser se dispone un valor nominal
individual. Los diferentes valores nominales están almacenados en el
registro de deslizamiento (259) de forma digital. El registro de
deslizamiento (259) proporciona el valor nominal real al
convertidor DA (257). Éste lleva a cabo una conversión
digital-analógica y proporciona los valores
nominales analógicos al regulador (255). El valor real para la
regulación del dispositivo láser se consigue por el fotodiodo
(251). La corriente fotónica genera en la resistencia (256) una
caída de tensión y es alimentada como valor real al regulador
(255). Para cada dispositivo láser (244) se prevé un fotodiodo
(251). Para poder funcionar con un número de pins lo más reducido
posible, los fotodiodos están conectados en paralelo.
La selección de los dispositivos láser tiene
lugar mediante el registro de deslizamiento (258) y los transistores
de conexión (252). El registro de deslizamiento (258) facilita que
solamente esté conectado uno de los transistores de conmutación
(252) de forma conductora, de manera que los transistores de
conmutación funcionan como elementos interruptores. El transistor
de conmutación conductor conecta el láser correspondiente con el
transistor de potencia (253). Éste consigue la señal de salida del
regulador (255) con intermedio de la resistencia (254).
De manera alternativa al control con intermedio
del registro de deslizamiento (258) y (259) se puede utilizar un
bus en paralelo con una anchura total de ocho bits. De ellos, cuatro
bits están destinados al convertidor DA (257), 3 bits para la
selección de láser con el previamente conmutado 1 de ocho
decodificadores, y un bit previsto para la reducción de
potencia.
La frecuencia de multiplexado se encuentra en un
rango por debajo de 1 kHz. La tensión de trabajo U_{B} para el
láser no debe estar estabilizada, sino que debe ser superior a 2,3
voltios.
El control del láser (244) puede tener lugar de
manera tal que puede ser conectado con una frecuencia superior a
unos 25-30 Hz. Tal como se ha explicado en este
caso, el multiplexado no es visible para el usuario y el marcado de
la superficie a medir aparece como imagen fija. Si el multiplexado
tiene lugar con una frecuencia menor de unos 20 Hz, el usuario lo
percibe como un efecto de luz. La frecuencia puede ser escogida
proporcional a la magnitud de la desviación temporal de la
temperatura medida y la dirección de recorrido puede facilitar el
signo de la variación de temperatura.
Además, mediante la iluminación de un subgrupo
de láser con una frecuencia superior a 25 Hz se pueden mostrar
formas geométricas, tales como triángulos, cuadriláteros, rombos,
hexágonos, etc. Estas figuras se pueden hacer corresponder entonces
a circunstancias de medición determinadas. Las circunstancias de
medición pueden ser, por ejemplo: que la temperatura medida se
encuentra en un rango de temperatura, que la temperatura medida
supera o no alcanza un valor límite o una alarma de batería.
También los láser pueden ser divididos en dos
subgrupos. Los láser del primer subgrupo serán conectados y
desconectados, por ejemplo, lo más rápidamente posible de manera que
el usuario lo perciba como luz permanente. Los láseres del segundo
subgrupo serán conectados y desconectados lentamente, de manera que
el usuario percibe el efecto intermitente. Mediante esta
combinación, el usuario puede visualizar la velocidad de variación
de la temperatura medida y también la situación de medición.
En vez de dispositivos láser, se pueden utilizar
también, en las formas de realización anteriores otras fuentes de
luz. Para ello se toman en consideración ante todo los LED y las
lámparas de arco con una óptica correspondiente.
Los dispositivos visuales descritos en la
presente solicitud de patente pueden ser utilizados no solamente
para radiómetros sino también, por ejemplo, para otros aparatos IR,
tal como por ejemplo cámaras IR. Una cámara IR se diferencia de un
radiómetro solamente por el hecho de que un radiómetro suministra un
valor de medición para una superficie a medir, mientras que, por el
contrario, una cámara IR facilita múltiples valores de medición
para múltiples superficies parciales a medir. En una cámara, las
superficies individuales de medición se designan frecuentemente
como píxel. En este caso, tampoco es esencial que el sensor facilite
múltiples valores de medición o que se comprueben las superficies
parciales individuales a medir en un procedimiento de multiplexado
de tiempo. En este último caso se puede variar, por ejemplo, la
dirección de medición mediante un desplazamiento de espejo.
Alternativamente, el sensor IR puede ser desplazado o se pueden
combinar ambos procedimientos de manera que, por ejemplo, se pueda
conseguir una exploración en la dirección X mediante desplazamiento
del sensor y en la dirección y mediante el desplazamiento de
espejo.
Claims (6)
1. Dispositivo visor para un aparato de
infrarrojos (1) para el marcado visible de una superficie a medir,
que comprende:
como mínimo, tres fuentes de luz (244), de
manera que cada una de dichas fuentes de luz (244) emite un haz de
luz visible y que dichas fuentes de luz (242) están dispuestas de
manera tal que dichos haces generan puntos brillantes en el borde
de dicha superficie a medir; y
un circuito de control (252-260)
para conectar y desconectar dichas, como mínimo, tres fuentes de luz
(244), estando conectado dicho circuito de control
(252-260) a cada una de dichas fuentes de luz y
estando constituido de forma tal que, como máximo, dos fuentes de
luz son conectadas simultáneamente;
caracterizado porque
el dispositivo de control efectúa el control de
la conexión y desconexión de, como mínimo, tres fuentes de luz
(244), de manera que dichos puntos son iluminados en un orden
predefinido a una frecuencia que llega hasta 20 Hz, de manera que
el usuario tiene la impresión visual de que un punto se desplaza
alrededor de dicha superficie a medir, encontrándose dicha
frecuencia en una relación monótona con la magnitud de la desviación
temporal de la temperatura medida por dicho aparato de
infrarrojos.
2. Dispositivo visor, según la reivindicación 1,
caracterizado porque un subgrupo de todos los puntos es
iluminado, de manera que dicho grupo está asociado por una
situación de medición, por ejemplo, la superación de un valor
límite o una alarma de batería.
3. Dispositivo visor, según la reivindicación 1,
caracterizado porque un primer subgrupo de todos los puntos
es iluminado en un orden predefinido o a una frecuencia que llega a
20 Hz y que un segundo subgrupo de todos los puntos es iluminado a
una frecuencia superior a 25 Hz, mostrando dichos primero y segundo
subgrupos estados de medición.
4. Dispositivo visor, según una de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque dicho circuito
de control (252-260) comprende un circuito de
conmutación (252) comprendiendo un elemento de conmutación para cada
fuente de luz (244), estando conectada cada fuente de luz a un
elemento de conmutación y estando conectados todos los elementos de
conmutación a un controlador (255), de manera que dicho controlador
(255) controla el brillo de la fuente de luz conectada con el
mismo.
5. Dispositivo visor, según la reivindicación 4,
caracterizado porque dicho circuito de control comprende
además un convertidor digital/analógico (257) y un procesador (261),
estando conectado dicho procesador a dicho circuito de conmutación
(252) para controlar el mismo y para conectar una fuente de luz
(244), siendo conectado dicho procesador a dicho convertidor
digital/analógico (257) y suministrando un valor objetivo digital a
dicho convertidor digital/analógico (257), convirtiendo dicho
convertidor digital/analógico (257) dicho valor digital objetivo en
un valor analógico objetivo suministrado por dicho convertidor
digital/analógico (257) a dicho controlador (255), de manera que
dicho controlador (255) es alimentado además con un valor actual
procedente de un fotodiodo (251), midiendo dicho fotodiodo (251) el
brillo de la luz conectada (244) y suministrando dicho controlador
(255) su señal de salida a dicha fuente de luz conectada (244) con
intermedio de dicho circuito de conmutación (252).
6. Procedimiento para un aparato de infrarrojos
(1) para el marcado visible de una superficie a medir que
comprende:
la medición (2) de la temperatura de la
superficie a medir;
la emisión, como mínimo, de tres haces de luz
visibles por fuentes de luz (244) para el marcado de dicha
superficie a medir por puntos, emitiendo cada fuente de luz (244)
un haz de luz e iluminando de esta manera un punto; y
conectando y desconectando dichas, como mínimo,
tres fuentes de luz (244), siendo conectadas, como máximo, dos
fuentes de luz simultáneamente,
caracterizado porque
dichos haces de luz son conectados y
desconectados en un orden predefinido con una frecuencia que llega
hasta 20 Hz, de manera que el usuario tiene la impresión visual de
un punto que se desplaza alrededor de dicha superficie a medir,
encontrándose dicha frecuencia en una relación monótona con la
magnitud de la desviación temporal de la temperatura medida.
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