KR20150137035A - 레이저 및 레이저 광센서를 이용하여 폐 궤적을 결정하는 방법 및 폐 궤적을 결정하는 장치 - Google Patents

레이저 및 레이저 광센서를 이용하여 폐 궤적을 결정하는 방법 및 폐 궤적을 결정하는 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 레이저(12) 및 평평한 시계(16)를 가진 레이저 광센서(14)를 이용하여 폐 궤적 곡선(10)을 결정하는 방법으로서 단계 a 내지 e를 포함하는 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 폐 궤적 곡선(10)을 결정하는 장치에 관한 것이다.

Description

레이저 및 레이저 광센서를 이용하여 폐 궤적을 결정하는 방법 및 폐 궤적을 결정하는 장치{Method for determining a closed trajectory by means of a laser and a laser light sensor and apparatus for determining a closed trajectory}
본 발명은 레이저 및 레이저 광센서를 이용하여 폐 궤적을 결정하는 방법 및 폐 궤적을 결정하는 장치에 관한 것이다.
도입부에 언급된 유형의 방법 및 장치는 특히, 보어 또는 개구를 예컨대 중심축이 기준축을 나타내는 다른 보어와 정렬되도록 하기 위하여, 바디 또는 장치의 중심축 또는 원통형 보어의 대칭축 또는 개구의 위치에 대하여 직선 기준 방향 또는 기준축의 위치를 결정하도록 의도되는 측정 방법을 위해 사용된다. 이를 위하여, 레이저는 레이저의 레이저 광빔이 기준축과 일치하여 정렬될 수 있도록 정렬된다. 또한, 레이저 광센서가 보어의 정의된 위치에 배치되고, 레이저 광센서의 평평한 시계가 보어의 중심축에 수직하게 배치되고, 시계의 좌표계의 원점이 적어도 대략 보어의 중심에 배치된다. 시계의 이러한 배치가 유지되면서, 시계는 다양하게 서로 기울어진 각도 위치로 이동 또는 회전되고, 시계는 각각의 각도 위치에서 레이저 광빔에 의해 조사된다. 오정렬이 존재할 때, 즉 기준축이 중심축과 정렬되지 않았을 때, 360도의 각도 범위가 조정된 각도 위치에 의해 전부 커버되는 한, 시계의 임의의 각도 위치에서 기록된 레이저 광빔의 레이저 광점의 좌표는 대체적으로 타원 또는 원 형태의 폐 궤적 곡선을 나타낸다. 그리고, 원 또는 타원의 중심은 중심축 상에 놓이고, 원 또는 타원의 생성에 기초하여 원통형 보어의 중심축에 대한 기준축의 정렬을 결정하는 것이 가능하다.
시계의 각도 위치 또는 경사 각도의 측정은 일반적으로 경사계와 같은 각도 측정 기구에 의존하고, 이것은 중력 방향에 대한 경사의 측정을 가능하게 한다. 각도 위치의 측정은 레이저 광점에 의해 나타난 각각의 궤적 곡선의 각도 위치의 결정을 위해 사용되고, 예컨대 정렬되어야 하는 터빈의 보어가 실질적으로 수평으로 정렬되어 있을 때 높은 정확도로 기능한다. 실질적으로 수직으로 정렬된 보어 또는 개구의 정렬을 결정하기 위하여, 측정 원리로 인하여 경사계를 사용하는 것이 불가능하거나 또는 충분한 정확도로 사용하는 것이 불가능하다. 이것은 불안정한 바닥에 대한 경우, 즉 보어가 예컨대 선반에 위치하는 경우에 해당한다.
평평한 시계를 가지고/가지거나 각도 측정 기구 또는 경사계를 가진 레이저 광센서로 동작하는 방법 및 장치는 예컨대, DE 195 06 471 A1, DE 102 36 555 A1, DE 101 42 462 A1, DE 101 38 831 A1, DE 39 11 307 A1, DE 199 49 834 A1, DE 10 2004 024 398 A1, 및 DE 11 2044 000 113 T5로부터 일반적으로 알려져 있다.
본 발명의 문제는 경사 각도의 측정이 불가능하거나 충분한 정확도로 불가능한 상황에서도, 원통형 보어의 중심축에 대해 기준축의 정렬을 높은 정확도로 결정하는 것이 가능한 방법 및 장치에 제시하는 것이다.
이러한 문제는 독립항 제1항의 특징을 가진 방법 및 독립항 제6항의 특징을 가진 장치에 의해 해결된다.
본 방법 및 장치의 시계는 X 좌표축 및 X 좌표축에 대해 직각인 Y 좌표축을 가진 좌표계를 가지고, 레이저 광센서는 시계 상에 충돌하는 레이저의 레이저 광빔의 레이저 광점의 위치의 X 좌표 및 Y 좌표를 시계 상에 기록하도록 설정되거나, 또는 레이저 광센서는 레이저 광빔으로 조사하는 동안 시계 상에 형성되는 레이저 광점의 위치의 X 좌표 및 Y 좌표를 기록하도록 설정된다.
본 방법은 다음의 단계를 포함한다:
(A) 바디의 원통형 보어 또는 원통형 개구에 시계를 배치하고, 시계를 제1 위치로 이동하는 단계;
(B) 레이저에 의해 발생된 레이저 광빔으로 시계를 조사하고, 레이저 광점이 시계에 나타나는 레이저 광빔의 레이저 광점의 위치의 X 좌표 및 Y 좌표를 기록하는 단계;
(C) 시계를 시간적으로 연속하여 적어도 2개의 추가 위치로 이동하고, 각각의 추가 위치에서 레이저 광빔으로 시계를 조사하고, 레이저 광점이 각각의 추가 위치에서 시계 상에 나타나는 레이저 광빔의 레이저 광점의 위치의 X 좌표 및 Y 좌표를 기록하는 단계로서,
제1 위치 및 각각의 추가 위치에서, X 좌표축 및 Y 좌표축은 보어의 중심축에 대해 직각으로 배향되고, 좌표계의 원점은 X 좌표축 또는 Y 좌표축의 방향으로 보어의 내부 표면으로부터 미리 정해진 거리를 나타내고, 추가 위치들은 위치 각도의 크기가 다르고, 상기 위치 각도에서 Y 좌표축 또는 X 좌표축은 제1 위치에 있는 시계의 Y 좌표축 또는 X 좌표축에 대하여 미리 정해진 회전 방향으로 기울어져 있고, 단계 C에서 시계는, 각각의 추가 위치의 위치 각도가 시간적으로 이전에 나타난 각각의 위치의 위치 각도보다 더 크도록, 적어도 2개의 추가 위치로 시간적으로 연속하여 이동되고, 시간적으로 최후에 나타난 위치에서 위치 각도의 크기는 적어도 90도이고;
(D) 시계(16)의 제1 위치에서 기록된 X 좌표 및 Y 좌표의 위치 각도의 값에 0도를 할당하는 단계; 및
(E) 단계 (B) 및 (C)에서 기록된 X 좌표 및/또는 단계 (B) 및 (C)에서 기록된 Y 좌표를 이용하여 폐 궤적 곡선(10)을 결정하는 단계로서,
단계 (E)에서 또한 궤적 곡선(10)의 플롯은 기록된 X 좌표 및/또는 기록된 Y 좌표에 기초하여 결정되고, 상기 플롯은 시계(16)의 위치 각도에 의해 매개변수화되고, 상기 위치 각도는 0도의 각도 값에서 시작하여 미리 정해진 회전 방향으로 측정되거나, 또는 0도의 각도 값을 가진 위치 각도에서 시작하여 미리 정해전 회전 방향으로 또는 0의 각도 값을 가진 위치 각도 또는 각도에 의해 정의된 방향 또는 공간적 방향에서 시작하여 미리 정해진 회전 방향으로 측정됨.
단계 A 내지 C는 공지된 것과 같은 방식으로 제1 위치 및 적어도 2개의 추가 위치를 포함하는 서로 다른 위치에서 레이저 광점의 위치를 기록하는데 사용된다. 좌표계의 원점이 보어의 내부 표면으로부터 X 좌표축 또는 Y 좌표축의 방향으로 미리 정해진 거리 또는 X 좌표축 또는 Y 좌표축의 방향으로 측정된 원통형 보어의 내부 표면 또는 내부 벽으로부터 미리 정해진 거리를 나타낸다는 사실의 결과로서, 좌표계의 원점이 각각의 서로 기울어진 위치에서 정의된 위치를 가지는 것을 보장하는 것이 가능하다.
미리 정해진 거리가 원통형 보어의 반경에 해당하거나 또는 실질적으로 해당하면, 각각의 서로 기울어진 위치에서 좌표계의 원점은 중심에 또는 보어의 중심에 대략 위치하고, 그 결과 특히 하나의 위치에서 다른 위치로 전환 또는 이동하는 동안 중심의 변위의 오차 영향이 유리하게 감소될 수 있다. 앞서 논의된 이유 때문에, 보어의 내부 표면으로부터 X 좌표축 또는 Y 좌표축의 방향으로 미리 정해진 거리가 특히 바람직하게는 원통형 보어의 반경에 해당한다.
단계 B에서, 레이저에 의해 발생된 레이저 광빔으로 시계를 조사하고, 레이저 광점이 시계 상에 나타내는 레이저 광빔의 레이점 광점의 위치의 X 좌표 및 Y 좌표를 기록한다. 기준축과 일치하여 정렬될 수 있는 레이저 광빔은 공간적으로 고정된 레이저 광빔이고, 레이저 광빔의 레이저 광점은 보어의 중심축으로부터 이격된 레이저 광빔이 시계 상에 충돌하고 수개의 서로 기울어진 위치로 이동될 때 시계 상에 타원 또는 원을 형성한다. 레이저 광빔으로 시계를 조사하는 것은 레이저 광빔이 중심축으로부터 이격되어 시계 상에 충돌하는 한 수행된다.
단계 C에서, 각각의 추가 위치의 위치 각도가 각각의 시간적으로 이전에 나타난 위치 또는 추가 위치의 위치 각도보다 더 크도록 시계가 시간적으로 연속하여 적어도 2개의 추가 위치로 이동된다. 또는 달리 말하자면, 위치 각도의 크기가 단계 C에 따라 시간적으로 연속하여 이동하는 동안 위치에 따라 증가한다.
시계 상의 레이저 광점의 기록된 X 좌표 및 Y 좌표에 기초하여, 시계의 경사 각도에 의해 매개변수화되는 타원 궤적 또는 원형 궤적 형태의 폐 궤적 곡선의 각도 위치를 결정하기 위하여 또는 타원 궤적 또는 원형 궤적의 플롯을 결정하기 위하여, 시계의 경사 각도는 예컨대 경사계와 같은 회전 각도 측정 기구 또는 게이지를 이용하여 공지된 방법으로 중력 방향에 대해 측정되고, 이것은 경사계 또는 어떠한 경사 측정 장치의 측정 원리로 인하여, 예컨대 터빈 또는 모터와 같은 바디 또는 장치의 원통형 보어의 중심축에 대한 기준축의 정렬을 결정하기 위하여 회전 각도의 측정이 불가능하거나 또는 충분한 정확도로 불가능하다는 결점을 수반한다. 이것은 불안정한 바닥의 경우, 즉 정렬되어야 하는 보어가 예컨대 선박 상에 위치하는 경우에 해당한다.
상기 공지된 해결책과 대조적으로, 본 발명에 따른 방법은 경사 각도의 측정이 불가능하거나 충분한 정확도로 불가능한 상황에서도, 바디 또는 장치의 원통형 보어 또는 개구의 중심축에 대한 기준축의 정렬의 결정을 높은 정확도로 가능하게 한다. 이것은 본 발명에 따른 방법의 단계 E에서, 궤적 곡선의 플롯이 단계 B 및 C에서 기록된 X 좌표 및/또는 Y 좌표에 기초하여 결정되고, 상기 타원 궤적은 시계의 위치 각도에 의해 매개변수화되고, 상기 위치 각도는 0도의 각도 값에서 시작하여(단계 D 비교) 미리 정해진 회전 방향으로 측정되기 때문이다. 이것은 유리한 방식으로 경사 각도 또는 위치 각도의 측정이 평평한 시계 상의 레이저 광점의 위치의 X 좌표 및 Y 좌표가 기록될 때 수행될 필요가 없다는 것을 의미한다. 이것은 바람직하게는 타원 또는 원인 폐 궤적 곡선 또는 만곡한 폐 궤적 곡선의 각도 위치 또는 매개변수 플롯이, 단계 B 및 단계 C에서 기록된 좌표, 0도 크기의 각도 값, 및 이러한 각도 값을 X 좌표 및 Y 좌표에 할당하는 것(단계 D 비교)을 이용하고, 또한 미리 정해진 회전 방향을 이용하여 유리하게 결정될 수 있기 때문이다. 여기에서, 회전 방향은 특히 사용자에 의해 미리 결정될 수 있고, 사용자는 시간적으로 연속한 이동을 실행하기 위하여 예컨대 수동으로 시계를 오프셋하거나 기울일 수 있다. 특히, 적어도 90도인 시간적으로 최후에 나타난 위치의 각도 값의 크기를 측정하기 위한 측정이 요구되지 않는다. 이를 위해, 본 발명에 따르면, 위치는 시간적으로 최후에 나타난 위치가 적어도 90도의 각도를 제공하도록 유리하게 선택된다. 이것은 사전에 대강의 추정을 간단히 함으로써 간단하고 실용적인 방식으로 수행될 수 있다. 정밀한 각도 위치의 결정 또는 위치 각도에 의해 매개변수화된 정밀한 궤적 곡선의 결정은 이에 반해 단계 E에서 수행된다.
단계 C에서 시계를 하나의 위치에서 다른 위치로 이동하는 것은 임의의 예상가능한 방식으로 수행될 수 있다. 특히, 이를 위해 예컨대 시계가 제1 및 추가 위치로 이동될 수 있는 이동가능한 방식으로 시계가 지지 기구에 부착될 수 있어서, 미리 정해진 위치에 시계를 구속하기 위하여 예컨대 지지 기구 상에 시계를 구속하기 위한 적절한 잠금 수단을 제공하는 것이 가능하다.
레이저 광센서는 평평한 시계가 구비된 임의의 레이저 광센서일 수 있다. 특히 바람직하게는, 시계의 생성을 위한, 예컨대 디지털 사진 카메라에서 사용되는 라인 센서(line sensor)와 같은 복수의 라인 센서를 가진 레이저 광센서이다. 레이저 광센서에 의해 기록된 X 좌표 및 Y 좌표는 신호 전송 경로를 통해 아날로그 또는 디지털 신호의 형태로(또한 무선으로), 예컨대 추가 분석을 위해 예컨대 랩탑 또는 태블릿 형태의 컴퓨터와 같은 분석 장치로 공급될 수 있다.
예컨대, 보어의 중심축 및 X 좌표축 또는 보어의 중심축과 Y 좌표축과 같은 2개의 축은 서로에 대해 직각 배향 또는 정렬을 가지고, 이러한 축들이 항상 서로 교차해야 하는 것으로 간주되지 않음이 명백하다. 2개의 축이 교차하지 않을 때, 축들은 평행이동 변위에 의해 공통의 교차점을 형성하고 직각 또는 실질적으로 직각을 에워쌀 수 있다.
위치 각도의 크기와 함께, Y 좌표축 또는 X 좌표축이 미리 정해진 회전 방향으로 위치 각도만큼 제1 위치의 시계의 Y 좌표축 또는 X 좌표축에 대해 미리 정해진 회전 방향으로 기울어져 있다고 말할 때, 이것은 예컨대 제1 위치의 X 좌표축이 제2 위치의 X 좌표축과 교차점을 형성하는 것을 반드시 의미하지는 않는다. 대신에, 경사라는 용어는, 공통의 교차점이 형성되지 않을 때, 제1 위치 또는 추가 위치의 X 좌표축이 공통의 교차잠을 형성할 수 있거나 또는 시계의 적어도 하나의 평행이동 변위에 의해 교차될 수 있다는 것을 포함한다.
본 발명에 따른 방법에 의해 어떠한 경사계 측정 없이도 유리하게 결정되는 폐 궤적 곡선은, 예컨대 바디 또는 장치의 원통형 보어의 중심축에 대해 기준축의 정렬 또는 위치의 결정을 위하여, DE ??(알려진 적절한 특허 명세서를 추가할 것)로부터 알려진 방식으로 유리하게 사용될 수 있어서, 본 발명에 따른 방법을 이용하여, 위치 각도의 측정이 불가능하거나 충분한 정확도로 불가능한 상황에서도, 바디 또는 장치의 원통형 보어의 중심축에 대한 기준축의 정렬 또는 위치의 유리한 결정이 가능하거나 또는 높은 정확도로 실현될 수 있다.
본 발명에 따른 방법에서, 단계 C에서 시계가 시간적으로 연속하여 적어도 2개의 추가 위치로 이동되는 것으로 규정된다. 그러나, 특히 유리하게는, 시계는 상당히 더 많은 수의 위치로 이동될 수 있고, 그 결과 폐 궤적 곡선의 결정은 많은 수의 위치에 기초할 수 있고, 이것은 예컨대 기록된 X 좌표 및 Y 좌표에 커브 피팅함으로써 공지된 방식으로 결정될 수 있는 궤적 곡선을 기록 또는 결정함에 있어서 매우 정밀한 정확도를 수반한다. 따라서, 이러한 많은 수의 위치는 바람직하게는 적어도 10개 또는 20개 또는 그 이상일 수 있다.
전술하였고 후술하는, 시계 상에 충돌하는 레이저 광빔의 레이저 광점의 위치 또는 레이저 광빔으로 조사하는 동안 시계 상에 형성된 레이저 광점의 위치의 X 좌표 및 Y 좌표는, 레이저 스팟이 시계 상에서 항상 영역 확정을 가지기는 하지만, 점 형태의 위치 좌표이다. 레이저 광점의 위치의 X 좌표 및 Y 좌표는 상기 및 하기에서 점의 좌표를 가리키고, 이것은 영역의 편차 및/또는 영역 상의 레이저 광점의 밝기 분포로부터 결정될 수 있다. 특히, 이 점은 예컨대 레이저 광점의 영역의 중력 중심일 수 있다. 이 점의 결정 또는 계산은 바람직하게는 레이저 광점에 할당되고 레이저 광센서에 의해 방사되는 디지털 및/또는 아날로그 신호에 기초하여 예컨대 컴퓨터와 같은 계산 장치를 이용하여 자동화된 방식으로 수행될 수 있다.
본 발명에 따른 방법의 특히 바람직한 실시예에서, 단계 C에서 시계는 적어도 15개의 추가 위치로 이동되고, 위치 각도의 크기는 시간적으로 최후에 나타난 위치에서 360도이고, 단계 E에서 시계의 위치 각도에 의해 매개변수화된 폐 궤적 곡선은 타원 또는 원의 형태로 결정되고, 매개변수화된 궤적 곡선을 결정하기 위하여 오직 기록된 Y 좌표만을 배타적으로 또는 오직 기록된 X 좌표만을 배타적으로 이용한다. 이러한 특히 바람직한 실시예에서, 전체적으로 볼 때 위치 변화가 360 회전하는 방식으로 커버된다. 시간적으로 최후에 나타난 위치의 이러한 원하는 위치 각도는 또한 어떠한 경사계 측정 없이도 간단하고 실용적인 방식으로 조정되거나 실현될 수 있다.
상기 특히 바람직한 실시예는, 측정의 부정확성으로 인하여, 기록된 X 좌표 또는 기록된 Y 좌표가 기록된 X 좌표 및 Y 좌표에 커브 피팅함으로써 결정된 원 또는 타원 형태의 궤적 곡선에 대하여 특히 큰 분산을 나타내는 경우에 특히 유리하다. X 좌표 또는 Y 좌표에 큰 분산이 존재함에도 불구하고, 이러한 바람직한 실시예를 이용하여 결정된 폐 궤적 곡선은 레이저 광점이 측정의 부정확성이 없으면 평평한 시계 상에 나타나는 궤적 곡선에 매우 근접하거나 또는 유리하게도 이로부터 아주 조금만 벗어난다는 것이 테스트 시리즈에 의해 보여질 수 있다(적절하면, Centraligh/Boralign이 사용될 때 측정의 부정확성의 원인이 될 수 있는 것을 보충 또는 노트할 것).
X 좌표 또는 Y 좌표에서의 이러한 분산을 결정하기 위하여, 예컨대 공지된 방식으로 레이저 광점의 각각의 기록된 위치에 대하여 X 좌표축에 평행한 방향 및/또는 Y 좌표축에 평행한 방향으로 타원 또는 원으로부터 위치의 거리, 즉 X 좌표축 또는 Y 좌표축에 평행한 방향으로 측정된 거리를 결정하고, 이러한 거리의 평균값을 형성하는 것이 가능하다.
X 좌표 또는 Y 좌표의 정량화된 분산이 너무 크거나 또는 미리 정해진 크기를 초과하면, 전술한 실시예에 따라, X 좌표가 너무 크게 분산될 때 Y 좌표만을 배타적으로 이용함으로써, 또는 Y 좌표가 너무 크게 분산될 때 X 좌표만을 배타적으로 이용함으로써, 레이저 광점이 측정의 부정확성이 없으면 평평한 시계 상에 나타나고 따라서 바디 또는 장치의 원통형 보어의 중심축에 대한 기준축의 정렬을 결정하기 위하여 유리하게 이용될 수 있는 궤적 곡선에 매우 근접하는 타원 또는 원 형태의 폐 궤적 곡선을 생성하는 것이 가능하다.
상기 특히 바람직한 실시예에서, 실질적으로 15개보다 많은 위치로 이동하는 것이 단계 C를 위해 제공될 수 있다. 따라서, 바람직하게는 적어도 20개 또는 30개, 10개 또는 30개 이상의 많은 수의 위치가 유리하게 제공될 수 있고, 이것은 이미 전술한 바와 같이 폐 궤적 곡선의 정확도 증가를 수반한다.
바람직하게는, 타원 또는 원 형태의 매개변수화된 궤적 곡선의 결정은, 특히 오직 기록된 Y 좌표만이 배타적으로 이용되는 경우에 대해 예시로서 이하 제시되는 바와 같이, 타원 방정식에 기초한 함수를 이용하여, 기록된 Y 좌표에만 배타적으로 기초하여 또는 기록된 X 좌표에만 배타적으로 기초하여 일어난다.
따라서, 기록된 Y 좌표는 다음의 관계에 따라 초기에 크기 조정되고 정규화될 수 있다.
Figure pat00001
또한, 중심 맞춤되고 회전된 타원에 대한 방정식을 이용하고,
Figure pat00002
상기 정규화(normalization)에 기초하여, 다음의 관계가 유도될 수 있다:
Figure pat00003
중심 맞춤되거나 크기 조정되고 정규화된 측정값은 다음의 사인 함수의 형태로 표현될 수 있다:
Figure pat00004
따라서, 이 관계를 이용하여,
Figure pat00005
시계의 위치 각도 φ가 평평한 시계 상의 레이저 광점의 각각의 기록된 Y 좌표에 할당될 수 있어서, 이러한 방식으로 생성된 점 또는 위치는 각도 φ에 의해 매개변수화된 타원(또는 원(원은 타원의 특수한 경우이기 때문임)) 형태의 폐 궤적 곡선을 나타내고, 마지막 관계에서, 아크사인 함수가 오직 [-90도, 90도] 값의 범위에서만 정의되기 때문에, 0도와 360도 사이의 크기 조정(scaling)이 수행되어야 한다.
본 발명에 따른 방법의 특히 바람직한 다른 실시예에서, 단계 C에서 시계는 적어도 2개의 추가 위치로 이동되고, 이로 인해 시간적으로 마지막에 나타난 위치에서, 위치 각도의 크기는 90도 이상 및 360도 미만 또는 실질적으로 180도이고, 단계 E에서 타원 또는 원 형태의 폐 궤적 곡선(10)은 기록된 X 좌표 및 Y 좌표에 커브 피팅함으로써 결정되고, 매개변수화된 궤적 곡선의 플롯의 결정을 위하여, 미리 정해진 회전 방향으로 0도의 각도 값 또는 O도 크기의 각도 값에서 시작하여 측정된 위치 각도가 궤적 곡선 상의 각각의 점에 할당된다. 이러한 바람직한 추가 실시예에서, 단계 C에서 2개보다 많은 위치로 이동하는 것을 제공하는 것도 가능하다. 따라서, 바람직하게는 적어도 10개 또는 20개 또는 그 이상의 많은 수의 위치를 제공하는 것이 유리하게도 가능하고, 이것은 폐 궤적 곡선의 정확도 증가를 수반한다.
상기 바람직한 추가 실시예는, 현존하는 공간적 상황으로 인하여 360도의 구현 또는 360도의 회전 불가능한 경우에 특히 유리하고, 이러한 실시예는, 기록된 X 좌표 또는 기록된 Y 좌표가 측정의 부정확성으로 인해, 특히 기록된 X 좌표 및 Y 좌표에 커브 피팅하여 결정되는 원 또는 타원 형태의 궤적 곡선에 대하여 - 상기 설명에 이것을 비교할 때의 분산에 대하여 - 너무 큰 분산을 나타내지 않는 경우에만 매개변수화된 궤적 곡선을 결정하기 위하여 사용된다.
특히, X 좌표 또는 Y 좌표에 분산이 존재함에도 불구하고, 원 또는 타원 형태의 폐 궤적 곡선이 바람직한 추가 실시예를 이용하여 결정되거나 결정될 수 있다는 것이 테스트 시리즈에 의해 보여질 수 있고, 상기 폐 궤적 곡선은, 레이저 광점이 측정의 부정확성이 없으면 평평한 시계 상에 나타내는 궤적 곡선에 매우 근접하여 또는 유리하게는 아주 약간만 벗어나서, 결정된 폐 궤적 곡선이 바디 또는 장치의 원통형 보어의 중심축에 대한 기준축의 정렬을 결정하기 위하여 공지된 방식으로 유리하게 사용될 수 있다.
특히 바람직하게는, 단계 D 내지 F는 자동화된 방식으로 수행되어, 본 발명에 따른 방법은 예컨대, 바디 또는 장치의 원통형 보어의 중심축에 대한 기준축의 정렬을 일상적으로 모니터링이 바람직하거나 필요한 운행중 생산 공정에 유리하게 통합될 수 있다.
문자 A 내지 E를 이용하여 단계를 식별하는 것은 이들을 시간적 순서에 구속하는 것으로 이해되지 않는다. 따라서, 단계 A, B, C, 및 E는 연속하여 횡단되는 반면, 단계 D는 단계 B 이후에 수행될 수 있다. 그러나, 특히 모든 단계가 연속하여, 즉 단계 A 이후에 단계 B, 단계 B 이후에 단계 C, 단계 C 이후에 단계 D, 단계 D 이후에 단계 E가 수행될 수 있다.
폐 궤적 곡선을 결정하기 위한 본 발명에 따른 장치는 레이저, 평평한 시계를 가진 레이저 광센서, 및 분석 유닛을 포함한다.
시계는 X 좌표축 및 X 좌표축에 대해 직각인 Y 좌표축을 가진 좌표계를 가진다. 레이저 광센서는, 레이저에 의해 발생될 수 있고 시계 상에 충돌하는 레이저 광빔의 레이저 광점의 위치의 X 좌표 및 Y 좌표를 시계 상에 기록하도록 설정된다.
시계가 지지 기구 상의 제1 위치 및 추가 위치로 이동할 수 있는 이동가능한 방식으로 시계가 지지 기구에 부착되고, 상기 제1 위치 및 추가 위치에서, X 좌표축 및 Y 좌표축은 원통형 보어의 중심축에 대해 직각으로 배향되고, 좌표계의 원점은 X 좌표축 또는 Y 좌표축의 방향으로 보어의 내부 표면으로부터 미리 정해진 거리를 나타내고, 추가 위치들은 위치 각도의 크기가 다르고, 상기 위치 각도만큼 Y 좌표축 또는 X 좌표축은 제1 위치에 있는 시계의 Y 좌표축 또는 X 좌표축에 대하여 미리 정해진 회전 방향으로 기울어져 있다.
분석 유닛은 시계의 제1 위치에서 기록된 X 좌표 및 Y 좌표에 0도의 각도 값을 할당하고 또한 제1 위치 및 추가 위치에서 기록된 X 좌표 및/또는 Y 좌표로부터 폐 궤적 곡선을 결정하도록 설정된다.
분석 유닛은 기록된 X 좌표 및/또는 Y 좌표에 기초하여 궤적 곡선의 플롯을 결정하도록 설정되고, 상기 플롯은 시계의 위치 각도에 의해 매개변수화되고, 상기 위치 각도는 0도인 미리 정해진 각도 값 또는 0도 크기의 각도 값에서 시작하여 미리 정해진 회전 방향으로 측정된다.
본 발명에 따른 장치는 특히, 분석 유닛이 기록된 X 좌표 및/또는 Y 좌표에 기초하여 궤적 곡선의 플롯을 결정하도록 설정되고, 상기 궤적 곡선은 시계의 위치 각도에 의해 매개변수화되고, 상기 위치 각도는 0도의 각도 값 또는 0도 크기의 각도 값에서 시작하여 미리 정해진 회전 방향으로 측정되는 것을 특징으로 한다.
따라서, 본 발명에 따른 방법과 함께 이미 전술한 이유와 유사하게, 바디의 원통형 보어의 중심축에 대한 기준축의 정렬의 결정은, 시계의 위치 각도의 측정이 불가능하거나 충분한 정확도로 불가능한 상황에서도 본 발명에 다른 장치를 이용하여 높은 정확도로 가능하다.
바람직한 실시예에서, 폐 궤적 곡선은 타원 또는 원이고, 분석 유닛(32)은 위치 각도에 의해 매개변수화된 궤적 곡선의 결정을 위하여, 시계가 적어도 15개의 추가 위치로 이동되고 또한 시간적으로 최후에 나타난 위치에서 위치 각도의 크기가 360도일 때, 오직 기록된 Y 좌표만을 배타적으로 이용하거나 또는 오직 기록된 X 좌표만을 배타적으로 이용하도록 설정되고, 이것은 본 발명에 따른 방법과 함께 이미 전술한 이점을 수반한다. 결정된 폐 궤적 곡선은 바디 또는 장치의 원통형 보어의 중심축에 대한 기준축의 정렬을 결정하기 위하여 공지된 방식으로 유리하게 사용될 수 있다.
다른 바람직한 실시예에서, 분석 유닛은, X 좌표 및 Y 좌표에 커브 피팅함으로써 타원 또는 원의 형태로 폐 궤적 곡선을 결정하도록 설정되고, 또한 궤적 곡선의 매개변수화된 플롯을 결정하기 위하여, 시계가 적어도 2개의 추가 위치로 이동되고 또한 시간적으로 최후에 나타난 위치에서 위치 각도의 크기가 90도 이상 및 360도 미만 또는 실질적으로 180도일 때, 미리 정해진 회전 방향으로 0도의 각도 값에서 시작하여 측정된 위치 각도를 궤적 곡선 상의 각각의 점에 할당하도록 설정되고, 이것은 본 발명에 따른 방법과 함께 이미 전술한 이점을 수반한다.
본 발명의 예시적 실시예가 첨부된 도면에 기초하여 이하 상세하게 설명될 것이다.
도 1A는 폐 궤적 곡선을 결정하는 장치의 예시적 실시예를 개략적으로 도시하고 있다.
도 1B는 전방에서 본 도 1A에 따른 시계를 개략적으로 도시하고 있다.
도 2는 타원 곡선과 함께 시계 상에 형성된 레이저의 레이저 광점을 개략적으로 도시하고 있다.
도 3은 타원의 형태로 위치 각도에 의해 매개변수화된 폐 궤적 곡선을 개략적으로 도시하고 있다.
폐 궤적 곡선을 결정하는 장치(28)는 레이저(12), 평평한 시계(16)를 가진 레이저 광센서(14), 지지 기구(17), 및 분석 유닛(32)을 포함한다.
시계(16)는 X 좌표축(20) 및 X 좌표축(20)에 대해 직각인 Y 좌표축(22)을 가진 좌표계(18)를 가진다.
레이저 광센서(14)는, 레이저(12)에 의해 발생될 수 있고 시계(16) 상에 충돌하는 레이저 광빔(26)의 레이저 광점(24)의 위치의 X 좌표 및 Y 좌표를 시계(16) 상에 기록하도록 설정된다.
시계(16)가 지지 기구(17) 상의 제1 위치 및 추가 위치로 이동할 수 있도록 하는 이동가능한 방식으로 시계(16)가 지지 기구(17)에 부착되고, 상기 제1 위치 및 추가 위치에서, X 좌표축(20) 및 Y 좌표축(22)은 원통형 보어(36)의 중심축(38)(도 1에서는 검은 점으로만 개략적으로 표시되어 있음)에 대해 직각으로 배향되고, 좌표계(18)의 원점(51)은 X 좌표축 또는 Y 좌표축의 방향으로 보어(36)의 내부 표면(46)으로부터 미리 정해진 거리를 나타내고, 상기 거리는 원통형 보어(36)의 반경에 해당한다.
추가 위치들은 위치 각도 φr (도 1B 비교)의 크기가 다르고, 상기 위치 각도만큼 좌표축(22)이 제1 위치에 있는 시계의 Y 좌표축에 대하여 미리 정해진 회전 방향(44)으로 기울어져 있다. 추가 위치들은 도 1B에서 점선의 시계(16)로 개략적으로 식별되고, 제1 위치는 실선의 시계(16)로 표시되어 있다.
시계(16)의 제1 위치 및 추가 위치로의 이동을 실행하기 위하여, 시계(16)는 지지 기구(17)의 지지 요소(52)에 고정식으로 부착되고, 지지 요소(52)는 회전축(19)(도 1A에서 검은 점으로만 개략적으로 표시됨 - 도 1B 비교) 주위로 회전가능하고, 회전축은 시계(16)를 관통한다. 또한, 스페이서(40) 또는 필러(40)가 지지 요소(52) 상에 제공되고, 지지 요소(52)는 Y 좌표축(22) 방향으로 좀 더 종방향으로 변위될 수 있어서, 스페이서(40)가, 팁(53)을 통해 회전축(19) 주위로 시계(16) 또는 지지 요소(52)의 임의의 위치 또는 임의의 회전 위치에서 보어(36)의 내부 표면(46)과 접촉할 수 있다. 마지막으로, 지지 요소(52)는 2개로 로드(50)를 포함하는 지지 기구(17)의 프레임(48) 상에서 로드(50)의 종방향으로 변위될 수 있다.
전술한 지지 요소(52)의 이동 가능성으로 인하여, 시계(16)는 지지 요소(52)의 회전 및/또는 병진 운동에 의해 각각의 위치(도 1B 비교)로 이동될 수 있고, 스페이서(40)는 임의의 위치에서 내부 표면(46)과의 접촉을 보장하고, 좌표계(18)의 원점(51)은 보어(36)의 내부 표면(46)으로부터 Y 좌표축의 방향으로, 원통형 보어(36)의 반경에 해당하는 미리 정해진 거리를 실질적으로 나타내거나 유지한다.
분석 유닛(32)은 레이저 광빔(26)으로 적절히 조사하는 동안 또는 조사한 후에 시계(16)의 제1 위치에서 기록된 X 좌표 및 Y 좌표에 0도의 각도 값을 할당하고, 또한 제1 위치 및 추가 위치에서 기록된 X 좌표 및/또는 Y 좌표로부터 폐 궤적 곡선을 결정하도록 설정된다.
또한, 분석 유닛(32)은 시계(16)의 위치 각도 φr 에 의해 매개변수화되는 궤적 곡선(10)의 플롯을 결정하도록 설정되고, 상기 위치 각도는 기록된 X 좌표 및/또는 기록된 Y 좌표에 기초하여 0도의 위치 각도 값에서 시작하여 미리 정해진 회전 방향(44)으로 측정된다.
이하, 본 발명에 따른 방법의 예시적 실시예가 도 1A에 기초하여 설명될 것이다.
레이저(12) 및 레이저 광센서(14)를 이용하여 폐 궤적 곡선(10)(도 2 비교)을 결정하기 위한 설명되는 방법은 다음의 단계 A 내지 C를 포함한다:
(A) 바디(39)의 원통형 보어(36)에 시계(16)를 배치하고 시계(16)를 제1 위치로 이동하는 단계(도 1B 비교);
(B) 레이저(12)에 의해 발생되는 공간적으로 고정된 레이저 광빔(26)으로 시계(16)를 조사하고, 레이저 광점(24)이 시계(16) 상에 나타내는 레이저 광빔(26)의 레이저 광점(24)의 위치의 X 좌표 및 Y 좌표를 기록하는 단계;
(C) 시계(16)를 시간적으로 연속하여 적어도 30개의 추가 위치로 이동하고, 각각의 추가 위치에서 레이저 광빔(26)으로 시계(16)를 조사하고, 레이저 광점(24)이 각각의 추가 위치에서(도 2 비교) 시계(16) 상에 나타내는 레이저 광빔(26)의 레이저 광점(24)의 위치의 X 좌표 및 Y 좌표를 기록하는 단계.
제1 위치 및 각각의 추가 위치에서 X 좌표축(20) 및 Y 좌표축(22)은 보어(36)의 중심축(38)에 대해 직각으로 배향되고, 좌표계(18)의 원점(51)은 제1 위치 및 각각의 추가 위치에서 Y 좌표축(22)의 방향으로 보어(36)의 내부 표면(46)으로부터 미리 정해진 거리를 나타낸다.
X 좌표축(20)과 Y 좌표축(22)의 중심축(38)에 대한 직각 정렬을 실행하기 위하여, 프레임(48)은 원통 형상의 2개의 푸트(42)를 가진다.
추가 위치는 위치 각도 φr 의 크기가 다르고, 위치 각도만큼 Y 좌표축(22)이 제1 위치에 있는 시계(16)의 Y 좌표축(22)에 대하여 미리 정해진 회전 방향(44)으로 기울어져 있고, 단계 (C)에서 시계(16)는, 각각의 추가 위치의 위치 각도가 시간적으로 이전에 나타난 각각의 위치 또는 추가 위치의 위치 각도보다 더 크도록, 추가 위치로 시간적으로 연속하여 이동되고, 위치 각도의 크기는 시간적으로 최후에 나타난 위치에서 대략 245도이다.
본 발명에 따른 방법은 다음의 단계 D 내지 E를 더 포함한다:
(D) 시계(16)의 제1 위치에서 기록된 X 좌표 및 Y 좌표의 위치 각도의 값에 0도를 할당하는 단계; 및
(E) 단계 (B) 및 (C)에서 기록된 X 좌표 및 단계 (B) 및 (C)에서 기록된 Y 좌표를 이용하여 폐 궤적 곡선(10)(도 2 및 3 비교)을 결정하는 단계로서, 또한 궤적 곡선(10)의 플롯은 기록된 X 좌표 및 기록된 Y 좌표에 기초하여 결정되고, 상기 플롯은 시계(16)의 위치 각도 φr 에 의해 매개변수화되고, 상기 위치 각도는 0도의 크기인 각도 값 φr0 (도 1B 비교)에서 시작하여 미리 정해진 회전 방향으로 측정되거나, 또는 0도의 각도 값을 가진 위치 각도 φr0 에서 시작하여 미리 정해전 회전 방향으로 또는 0의 각도 값을 가진 위치 각도 φr0 에 의해 정의된 방향 또는 공간적 방향에서 시작하여 미리 정해진 회전 방향으로 측정됨.
단계 (E)에서, 타원 형태의 폐 궤적 곡선(10)은 기록된 X 좌표 및 Y 좌표에 커브 피팅하여 결정된다. 매개변수화된 궤적 곡선(10)의 플롯(도 3 비교)의 결정을 위하여, 미리 정해진 회전 방향(44)으로 0도의 크기인 각도 값 φr0 에서 시작하여 측정된 위치 각도 φr 은 궤적 곡선(10) 상의 각각의 점(도 2 비교)에 할당된다. 분석 유닛(32)은 이를 위해 대응하여 설정되고 설계된다.
할당은 후술하는 바와 같이 일어난다:
0도의 크기인 각도 값 φr0 가 시계(16) 상의 레이저 광점(24)의 위치(33)에 할당되고, 상기 위치는 시간적으로 최초로 기록된 X 좌표 및 시간적으로 최초로 기록된 Y 좌표에 의해 정의 또는 미리 정해진다(도 2 비교). 또한, 이러한 위치는, 커브 피팅에 의해 결정되는 타원 궤적 상에서 타원 궤적으로부터 가장 짧은 거리를 가진 점(44)에 할당된다. 레이저 광점(24)의 다른 위치들도 커브 피팅에 의해 결정되는 타원 궤적 상에서 타원 궤적으로부터 가장 짧은 거리를 가진 점에 각각 할당된다.
도 3은 또한 예시적으로 점 M(도 3의 점(34)이 아닌 점 M)이 타원 상의 레이저 광점(24)의 각각 기록된 위치에 할당되는 방법을 나타내고 있는데, 광점의 각도 위치는 초기에 0도 크기인 미리 정해진 각도 값 φr0 로 아직 조정되지 않았다. 조정을 위하여, 값 φ0 는 각도 φr 을 결정하기 위하여 점 M의 각도 값 φ에서 빼야하고, 각도 φr 은 0도 크기인 각도 값 φr0 으로부터 측정된다. 각도 φ0 는 제1 측정 점의 계산된 각도 또는 시간적으로 최초로 기록된 X 좌표 및 시간적으로 최초로 측정된 Y 좌표에 의해 정의된 위치의 계산된 각도이다.
본 발명에 따른 방법에 의해 유리하게 결정된 폐 궤적 곡선은, 바디(39)(여기에서 베어링 시트의 형태)의 원통형 보어(36)의 중심축(38)(검은 점으로만 개략적으로 표시됨)에 대해 레이저 광빔(26)과 일치되는(도 1A 비교) 기준축의 정렬 또는 위치를 결정하기 위하여 DE ??(알려진 적절한 특허 명세서를 추가할 것)로부터 알려진 방식으로 유리하게 사용될 수 있다.
유리하게는, 본 발명에 따른 방법은 폐 궤적 곡선의 제공을 통하여, 경사계 측정이 불가능하거나 충분한 정확도로 불가능한 상황에서도, 바디(39)의 원통형 보어(36)의 중심축(38)에 대한 기준축(예컨대, 추가 보어(미도시)의 중심축일 수 있음)의 정렬 또는 위치의 결정을 높은 정확도록 가능하게 할 수 있다. 여기에서, 예컨대 경사계 측정이 불가능하거나 매우 낮은 정확도로 가능한 선박을 생각할 수 있다.
10 궤적 곡선
12 레이저
14 레이저 광센서
16 시계
17 지지 기구
18 좌표계
19 회전축
20 X 좌표축
22 Y 좌표축
24 레이저 광점
26 레이저 광빔
28 장치
32 분석 유닛
33 위치
34 점
36 보어
38 중심축
39 바디
40 스페이서
42 푸트
44 회전 방향
46 내부 표면
48 프레임
50 로드
51 원점
52 지지 요소
53 팁

Claims (10)

  1. 레이저(12) 및 평평한 시계(16)를 가진 레이저 광센서(14)를 이용하여 폐 궤적 곡선(10)을 결정하는 방법으로서,
    상기 시계(16)는 X 좌표축(20) 및 상기 X 좌표축(20)에 대해 직각인 Y 좌표축(22)을 가진 좌표계(18)를 가지고, 상기 레이저 광센서(14)는 상기 시계(16) 상에 충돌하는 상기 레이저(12)의 레이저 광빔(26)의 레이저 광점(24)의 위치의 X 좌표 및 Y 좌표를 상기 시계(16) 상에 기록하도록 설정되고,
    상기 방법은,
    (A) 바디(39)의 원통형 보어(36)에 상기 시계(16)를 배치하고 상기 시계(16)를 제1 위치로 이동하는 단계;
    (B) 상기 레이저(12)에 의해 발생된 레이저 광빔(26)으로 상기 시계(16)를 조사하고, 상기 레이저 광점(24)이 상기 시계(16) 상에 나타나는 상기 레이저 광빔(26)의 레이저 광점(24)의 위치의 X 좌표 및 Y 좌표를 기록하는 단계;
    (C) 상기 시계(16)를 시간적으로 연속하여 적어도 2개의 추가 위치로 이동하고, 각각의 상기 추가 위치에서 상기 레이저 광빔(26)으로 상기 시계(16)를 조사하고, 상기 레이저 광점(24)이 각각의 상기 추가 위치에서 상기 시계(16) 상에 나타나는 상기 레이저 광빔(26)의 레이저 광점(24)의 위치의 X 좌표 및 Y 좌표를 기록하는 단계;
    (D) 상기 시계(16)의 제1 위치에서 기록된 X 좌표 및 Y 좌표의 위치 각도의 값에 0도를 할당하는 단계; 및
    (E) 상기 단계 (B) 및 (C)에서 기록된 X 좌표 및/또는 상기 단계 (B) 및 (C)에서 기록된 Y 좌표를 이용하여 상기 폐 궤적 곡선(10)을 결정하는 단계
    를 포함하고,
    상기 제1 위치 및 각각의 상기 추가 위치에서, 상기 X 좌표축(20) 및 상기 Y 좌표축(22)은 상기 보어(36)의 중심축(38)에 대해 직각으로 배향되고, 상기 좌표계(18)의 원점(51)은 상기 X 좌표축(20) 또는 상기 Y 좌표축(22)의 방향으로 상기 보어(36)의 내부 표면(46)으로부터 미리 정해진 거리를 가지고, 추가 위치들은 위치 각도(φr)의 크기가 다르고, 상기 위치 각도에서 상기 Y 좌표축(22) 또는 X 좌표축은 상기 제1 위치에 있는 시계(16)의 Y 좌표축(22) 또는 X 좌표축(20)에 대하여 미리 정해진 회전 방향(44)으로 기울어져 있고, 상기 단계 (C)에서 상기 시계(16)는, 각각의 상기 추가 위치의 위치 각도가 시간적으로 이전에 나타난 각각의 위치의 위치 각도보다 더 크도록, 상기 적어도 2개의 추가 위치로 시간적으로 연속하여 이동되고, 시간적으로 최후에 나타난 위치에서 위치 각도의 크기는 적어도 90도이고,
    상기 단계 (E)에서, 상기 궤적 곡선(10)의 플롯은 기록된 X 좌표 및/또는 기록된 Y 좌표에 기초하여 결정되고, 상기 플롯은 상기 시계(16)의 위치 각도에 의해 매개변수화되고, 상기 위치 각도는 0도의 위치 각도 값에서 시작하여 미리 정해진 회전 방향으로 측정되는,
    폐 궤적 곡선을 결정하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 X 좌표축(20) 및 상기 Y 좌표축(22)의 방향으로 상기 보어(36)의 내부 표면(46)으로부터의 미리 정해진 거리는 상기 보어(36)의 반경에 해당하는, 폐 궤적 곡선을 결정하는 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 폐 궤적 곡선(10)은 타원 또는 원인, 폐 궤적 곡선을 결정하는 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 단계 (C)에서 상기 시계(16)는 적어도 15개의 추가 위치로 이동되고, 시간적으로 최후에 나타난 위치에서 상기 위치 각도의 크기는 360도이고, 상기 단계 (E)에서 상기 시계(16)의 위치 각도에 의해 매개변수화된 폐 궤적 곡선(10)은 타원 또는 원의 형태로 결정되고, 상기 매개변수화된 궤적 곡선(10)의 결정을 위하여 오직 기록된 Y 좌표만이 배타적으로 사용되거나 또는 오직 기록된 X 좌표만이 배타적으로 사용되는, 폐 궤적 곡선을 결정하는 방법.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 단계 (C)에서 상기 시계(16)는 적어도 2개의 추가 위치로 이동되고, 시간적으로 최후에 나타난 위치에서 위치 각도의 크기는 90도 이상 및 360도 미만 또는 실질적으로 180도이고, 상기 단계 (E)에서 폐 궤적 곡선(10)은 기록된 X 좌표 및 Y 좌표에 커브 피팅함으로써 타원 또는 원의 형태로 결정되고, 상기 미리 정해진 회전 방향으로 0도의 각도 값에서 시작하여 측정된 위치 각도는 상기 궤적 곡선(10)의 매개변수화된 플롯의 결정을 위하여 상기 궤적 곡선(10) 상의 각각의 점에 할당되는, 폐 궤적 곡선을 결정하는 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 단계 (D) 및 (E)는 자동화된 방식으로 수행되는, 폐 궤적 곡선을 결정하는 방법.
  7. 폐 궤적 곡선(10)을 결정하는 장치로서,
    레이저(12), 평평한 시계(16)를 가진 레이저 광센서(14), 지지 기구(17), 및 분석 기구(32)를 포함하고,
    상기 시계(16)는 X 좌표축(20) 및 상기 X 좌표축(20)에 대해 직각인 Y 좌표축(22)을 가진 좌표계(18)를 가지고, 상기 레이저 광센서(14)는, 상기 레이저(12)에 의해 발생될 수 있고 상기 시계(16) 상에 충돌하는 레이저 광빔(26)의 레이저 광점(24)의 위치의 X 좌표 및 Y 좌표를 상기 시계(16) 상에 기록하도록 설정되고,
    상기 시계(16)가 상기 지지 기구(17) 상의 제1 위치 및 추가 위치로 이동할 수 있는 이동가능한 방식으로 상기 시계(16)가 상기 지지 기구(17)에 부착되고, 상기 제1 위치 및 추가 위치에서, 상기 X 좌표축(20) 및 상기 Y 좌표축(22)은 원통형 보어(36)의 중심축(38)에 대해 직각으로 배향되고, 상기 좌표계(18)의 원점(51)은 상기 X 좌표축(20) 또는 Y 좌표축(22)의 방향으로 상기 보어(36)의 내부 표면(46)으로부터 미리 정해진 거리를 가지고, 추가 위치들은 위치 각도의 크기가 다르고, 상기 위치 각도에서 상기 Y 좌표축(22) 또는 X 좌표축은 상기 제1 위치에 있는 시계(16)의 Y 좌표축(22) 또는 X 좌표축(20)에 대하여 미리 정해진 회전 방향(44)으로 기울어져 있고,
    상기 분석 유닛(32)은 상기 시계(16)의 제1 위치에서 기록된 X 좌표 및 Y 좌표에 0도의 각도 값을 할당하고 또한 상기 제1 위치 및 추가 위치에서 기록된 X 좌표 및/또는 Y 좌표로부터 상기 폐 궤적 곡선(10)을 결정하도록 설정되고,
    상기 분석 유닛(32)은 상기 기록된 X 좌표 및/또는 Y 좌표에 기초하여 상기 궤적 곡선(10)의 플롯을 결정하도록 설정되고, 상기 플롯은 상기 시계(16)의 위치 각도에 의해 매개변수화되고, 상기 위치 각도는 0도의 위치 각도 값에서 시작하여 미리 정해진 회전 방향으로 측정되는,
    폐 궤적 곡선을 결정하는 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 폐 궤적 곡선(10)은 타원 또는 원인, 폐 궤적 곡선을 결정하는 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 폐 궤적 곡선(10)은 타원 또는 원이고, 상기 분석 유닛(32)은, 상기 시계(16)가 적어도 15개의 추가 위치로 이동되고 또한 시간적으로 최후에 나타난 위치에서 위치 각도의 크기가 360도일 때, 상기 위치 각도에 의해 매개변수화된 궤적 곡선(10)의 결정을 위하여 오직 기록된 Y 좌표만을 배타적으로 이용하거나 또는 오직 기록된 X 좌표만을 배타적으로 이용하도록 설정되는, 폐 궤적 곡선을 결정하는 장치.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 분석 유닛(32)은, 상기 기록된 X 좌표 및 Y 좌표에 커브 피팅함으로써 타원 또는 원의 형태로 폐 궤적 곡선을 결정하도록 설정되고, 상기 궤적 곡선(10)의 매개변수화된 플롯을 결정하기 위하여, 상기 시계(16)가 적어도 2개의 추가 위치로 이동되고 또한 시간적으로 최후에 나타난 위치에서 위치 각도의 크기가 90도 이상 및 360도 미만 또는 실질적으로 180도일 때, 미리 정해진 회전 방향으로 0도의 각도 값에서 시작하여 측정된 위치 각도를 상기 궤적 곡선(10) 상의 각각의 점에 할당하는, 폐 궤적 곡선을 결정하는 장치.
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