MXPA00003637A - Medicion de amplitud para un cuerno ultrasonico. - Google Patents

Abstract

Un metodo y un sistema para medir y controlar directamente la amplitud de un cuerno ultrasonico que comprende un cuerno ultrasonico, un dispositivo de medicion sin contacto para medir directamente una amplitud del cuerno ultrasonico, y un controlador para modular la amplitud del cuerno ultrasonico en comunicacion con el dispositivo de medicion sin contacto. De acuerdo con una incorporacion, el dispositivo de medicion sin contacto es un sistema optico en el cual es transmitido un rayo de luz de alta intensidad desde una fuente de luz a una superficie del cuerno ultrasonico, generando una pluralidad de rayos de luz reflejados. Una parte de la pluralidad de los rayos de luz reflejados se pasa a traves de unos lentes, formando un punto de luz el cual es proyectado sobre un detector. El detector produce una senal de salida proporcional a la resistencia del punto de luz en el lugar del punto de luz en el detector. El desplazamiento del punto de luz en el detector es entonces determinado, cuyo desplazamiento corresponde a la amplitud del cuerno ultrasonico. La salida de la determinacion del desplazamiento es entonces metida a un controlador para controlar la amplitud del cuerno ultrasonico.

Description

MEDICIÓN DE AMPLITUD PARA UN CUERNO ULTRASÓNICO ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Campo de la invención Esta invención se refiere a cuernos ultrasónicos para la unión ultrasónica de materiales tales como tejidos de capas múltiples compuestos, y en particular, a un método y a un sistema para medir directamente y controlar la amplitud de un cuerno ultrasónico durante el procesamiento del material que está siendo unido.

DESCRIPCIÓN DEL ARTE PREVIO Los unidores ultrasónicos son conocidos en el arte. Véase, por ejemplo, la patente de los Estados Unidos de América número 4,713,132 otorgada a Abel y otros la cual enseña un método y un aparato para la unión ultrasónica y un tejido en movimiento, y la patente de los Estados Unidos de América número 5,591,298 otorgada a Goodman y otros la cual enseña una máquina para la unión ultrasónica utilizando un cuerno ultrasónico estacionario. Los unidores de cuerno ultrasónico estacionarios están limitados a operar sobre te idos que se desplazan a velocidades bajas, en parte, debido a que a las velocidades de tejido altas, el tejido que está siendo unido tiende a apilarse, o abultarse, en el borde delantero del cuerno ultrasónico estacionario. Además, la amplitud del cuerno ultrasónico estacionario durante la producción normal de los materiales unidos ultrasónicamente es controlable normalmente sólo en una forma indirecta. Ciertos problemas asociados con el manejo de material por medio del equipo de unión de cuerno ultrasónico estacionario están examinados por la patente de los Estados Unidos de América número 5,817,199 otorgada a Brennecke y otros, la cual enseña el uso de un cuerno ultrasónico giratorio en combinación con un rodillo de yunque para unir juntos ultrasónicamente materiales de tejido. Sin embargo, ningún método para controlar directamente la amplitud de ya sea un cuerno ultrasónico giratorio o estacionario durante la unión ultrasónica del material o tejido se enseña o se sugiere por el arte previo conocido.

El uso de la luz como unos medios para medir los atributos físicos de varios tipos de objetos se conoce bien por los expertos en el arte. Por ejemplo la patente de los Estados Unidos de América número 4,046,477 otorgada a Kaule, enseña un método interferométrico y un aparato para percibir la deformación de superficie de una pieza de trabajo sometida a energía acústica en la cual la superficie de la pieza de trabajo es iluminada por un rayo láser el cual es reflejado desde la misma y pasa a través de un divisor de rayo óptico para producir una parte de rayo medida y una parte de rayo de referencia. La parte de rayo medida después de la reflección en un espejo es transmitida a unos medios fotoeléctricos, mientras que la parte de rayo de referencia es retrasada en el tiempo por medio de una trayectoria de retraso óptica y después se lleva a interferir con la parte de rayo medida en los medios fotoeléctricos .

La patente de los Estados Unidos de América número 3,918,816 otorgada a Foster y otros, enseña un método y un aparato para la inspección dimensional de una llanta involucrando el montar la llanta para rotación y golpeo sobre su superficie de llanta a un rayo láser, analizando la radiación esparcida de regreso para determinar la posición en el espacio del punto de golpe, y explorar o colocar selectivamente el láser para medir varias posiciones sobre la superficie de la llanta.

La patente de los Estados Unidos de América número 4,086,808 otorgada a Cannac y otros, muestra un método y un aparato para medir y vigilar el movimiento vibracional y similar en elementos mecánicos en los cuales los retroflectores sobre los elementos son iluminados con luz monocromática, tal como un láser, y los rayos reflejados forman un patrón de interferencia. Los cambios en la interferencia corresponden al movimiento que cambia la longitud relativa de las trayectorias de la luz reflejada, y éstos cambios son contados o analizados para vigilar tal movimiento.

La patente de los Estados Unidos de América número 4,659,224 otorgada a Monchalin, enseña el uso de un rayo láser y de un interferómetro del tipo de Fabry-Perot confocal para una recepción sin contacto de ondas ultrasónicas en donde el interferómetro detecta el cambio de frecuencia causado por el efecto Doppler en un rayo de capa incidente como resultado de formaciones ultrasónicas de una pieza de trabajo.

La patente de los Estados Unidos de América número 4,619,529 otorgada a Iuchi y otros, enseña un método de medición libre de contacto interferométrico para percibir, mediante un rayo láser, la deformación de superficie de movimiento de una pieza de trabajo sometida a una vibración ultrasónica en la cual el rayo láser es dividido en un rayo de medición incidente sobre un punto de medición sobre la pieza de trabajo y un rayo de referencia incidente sobre un punto de referencia cercano al punto de medición, y los dos rayos, después de la reflección, se ponen en un detector óptico común.

SÍNTESIS DE LA INVENCIÓN Es un objeto de ésta invención el proporcionar un método para medir la amplitud de los cuernos ultrasónicos estacionarios y giratorios.

Es otro objeto de ésta invención el proporcionar un método para medir la amplitud de los cuernos ultrasónicos estacionarios y giratorios durante la producción de un material de tejido ultrasónicamente unido.

Es un objeto adicional de ésta invención el proporcionar un sistema para controlar directamente la amplitud de los cuernos ultrasónicos estacionarios y giratorios durante la unión ultrasónica de un material de tejido.

Estos y otros objetos de ésta invención son examinados por un sistema para controlar directamente la amplitud de un cuerno ultrasónico que comprende un cuerno ultrasónico, medios de; medición sin contacto para medir directamente una amplitud del cuerno ultrasónico y medios de control para modular la amplitud del cuerno ultrasónico en comunicación con los medios de medición sin contacto. De acuerdo con una incorporación preferida de ésta invención, los medios de medición sin contacto comprenden un sensor de amplitud sin contacto y un sistema de análisis y adquisición de datos, cuyo sistema de adquisición y análisis de datos está conectado operativamente al sensor de amplitud sin contacto y determina la amplitud del cuerno ultrasónico.

Un método para controlar directamente la amplitud de un cuerno ultrasónico de acuerdo con la invención comprende los pasos de detectar el movimiento de superficie de un cuerno ultrasónico con un sensor de amplitud sin contacto que resulta en la generación de una señal que corresponde a dicho movimiento de superficie, transmitir dicha señal a un sistema de adquisición y análisis de datos en el cual la señal es procesada, resultando en una determinación de la amplitud del cuerno ultrasónico, transmitir dicha determinación de amplitud a un controlador de cuerno ultrasónico, y ajustar la amplitud del cuerno ultrasónico a un nivel deseado. De acuerdo con una incorporación preferida, el sensor de amplitud es una fuente de luz de alta intensidad desde la cual es transmitido un rayo de luz de alta intensidad a una superficie de un cuerno ultrasónico, generando por tanto una pluralidad de rayos de luz reflejados. Una parte de los rayos de luz reflejados se pasa a través de unos lentes, formando un punto de luz el cual es proyectado a un detector. El detector produce una señal de salida proporcional a la resistencia del punto de luz y la ubicación del punto de luz sobre el detector. El desplazamiento del punto de luz en el detector es entonces determinado. Este desplazamiento corresponde a la amplitud del cuerno ultrasónico. De acuerdo con una incorporación particularmente preferida, el cuerno ultrasónico es un cuerno ultrasónico giratorio y la fuente de luz está colocada perpendicular al eje de rotación del cuerno ultrasónico giratorio .

Un sistema para la unión ultrasónica de acuerdo con ésta invención comprende un cuerno ultrasónico en contacto con un ma.terial que va a ser unido y medios sin contacto para medir la amplitud del cuerno ultrasónico. De acuerdo con una incorporación de ésta invención, los medios sin contacto comprenden una fuente de luz la cual transmite un rayo de luz de alta intensidad a una superficie del cuerno ultrasónico. Unos lentes están colocados para recibir una parte de la pluralidad de rayos de luz reflejados que se reflejan fuera de la superficie y para proyectar esa parte de la pluralidad de los rayos de luz reflejados como un punto de luz sobre un detector colocado para detectar el punto de luz. El detector produce una señal de salida proporcional a la resistencia y a la ubicación del punto de luz en el detector. Los medios de traslación se proporcionan para convertir el desplazamiento del punto de luz en el detector en un desplazamiento de cuerno actual . De acuerdo a una incorporación preferida, el cuerno ultrasónico es un cuerno ultrasónico giratorio y la fuente de luz está colocada perpendicular al eje de rotación del cuerno ultrasónico giratorio .

De acuerdo con una incorporación de ésta invención, el sensor de amplitud sin contacto es un dispositivo de medición de desplazamiento sin contacto que emplea un principio de corriente parásita. De acuerdo con otra incorporación de la invención, el sensor de amplitud sin contacto es un dispositivo de medición inductivo sin contacto. De acuerdo con aún otra incorporación, el sensor de amplitud sin contacto es un dispositivo de medición de desplazamiento capacitivo sin contacto .

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Estos y otros objetos y características de ésta invención se entenderán mejor de la siguiente descripción detallada tomada en conjunción con los dibujos en donde: La Figura 1 es un diagrama de un sistema de control de amplitud ultrasónico de acuerdo con una incorporación preferida de ésta invención.

La Figura 2 es un diagrama esquemático de un sistema p>ara la unión ultrasónica empleando el método para la medición de la amplitud de un cuerno ultrasónico giratorio de acuerdo con una incorporación de ésta invención.

La Figura 3 es un diagrama esquemático de un sistema para la unión ultrasónica que emplea el método para medir la amplitud de un cuerno ultrasónico giratorio de acuerdo con una incorporación preferida de ésta invención.

La Figura 4 es un diagrama esquemático de la vista superior de un sistema para la unión ultrasónica que emplea el método para medir la amplitud de un cuerno ultrasónico giratorio de acuerdo con una incorporación particularmente preferida de ésta invención.

La Figura 5 muestra el desplazamiento de una superficie de cuerno ultrasónica libre y estacionaria medida de acuerdo con el método de ésta invención.

La Figura 6 muestra el desplazamiento de una superficie de cuerno libre y giratorio medida de acuerdo con el método de ésta invención.

La Figura 7 muestra el desplazamiento de la superficie de cuerno cuando se une un material enlazado con hilado medido de acuerdo con el método de ésta invención.

La Figura 8 es un diagrama que muestra la amplitud de la superficie de cuerno ultrasónico para un cuerno estacionario, un cuerno ultrasónico girando libremente, y un cuerno ultrasónico giratorio que une el material .

La Figura 9 es un diagrama de un dispositivo de medición de desplazamiento sin contacto que emplea el principio de corriente parásita.

La Figura 10 es un diagrama que muestra un dispositivo de medición de desplazamiento inductivo sin contacto; La Figura 11 es un diagrama que muestra un dispositivo de medición de desplazamiento capacitivo sin contacto.

DESCRIPCIÓN DE LAS INCORPORACIONES PREFERIDAS Hasta el método de ésta invención, la medición de la amplitud de un cuerno ultrasónico usado en la unión ultrasónica de materiales de tejido requirió que el cuerno fuera estacionario debido a que los sensores usados para medir la amplitud de cuerno ultrasónico giratorio requieren el estar más cerca de la superficie del cuerno que de la corrida del cuerno. La corrida está descrita como el cambio en posición del eje rotacional del cuerno. Por tanto, a fin de evitar el contacto entre los sensores y el cuerno ultrasónico giratorio debido a la corrida del cuerno, los sensores fueron requeridos para colocarse a una distancia suficiente del cuerno, cuya distancia estaba fuera del rango trabajable de los sensores. Además, la cercanía de los sensores al cuerno también es una consideración de seguridad debido a que los sensores pueden ser destruidos en el caso de un problema de procesamiento de material el cual resulte en que el material que está siendo unido se envuelva alrededor del cuerno. Como un resultado de ésto, sólo el control indirecto de la amplitud del cuerno ultrasónico durante la operación normal fue posible. Usando el método de ésta invención, las mediciones directas de la amplitud de cuerno ultrasónico son posibles durante el proceso de unión, permitiendo por tanto un control directo de tiempo real de la amplitud de cuerno ultrasónico. Debido a que la amplitud de cuerno ultrasónico es una de las colocaciones de proceso críticas para determinar la resistencia de unión, el método de ésta invención permite una reducción en la variabilidad de la resistencia de unión que ocurre normalmente durante el proceso de unión. Un sistema para controlar directamente la amplitud de un cuerno ultrasónico de acuerdo con ésta invención comprende un cuerno ultrasónico, unos medios de medición sin contacto para medir directamente una amplitud del cuerno ultrasónico, y unos medios de control para modular la amplitud del cuerno ultrasónico en comunicación con los medios de medición sin contacto. De acuerdo con una incorporación preferida de ésta invención, los medios de medición sin contacto comprenden un sensor de amplitud sin contacto y un sistema de adquisición y análisis de datos, cuyo sistema de adquisición y análisis de datos está conectado operativamente al sensor de amplitud sin contacto y determina la amplitud del cuerno ultrasónico .

La Figura 1 es un diagrama que muestra los detalles de un sistema de control de amplitud ultrasónico de acuerdo con una incorporación preferida de ésta invención. De acuerdo con la incorporación mostrada en la Figura 1, el sensor de amplitud sin contacto es un sistema láser 12 que emplea la triangulación óptica como se discutió aquí. Otros sensores de amplitud sin contacto adecuados están discutidos aquí abajo. El sistema de adquisición y análisis de datos de las señales generadas por el sensor de amplitud sin contacto en la forma de detectores sensibles de posición se llevan a cabo por los componentes mostrados dentro de la caja designada con el número de referencia 15 mientras que el control de amplitud se lleva a cabo por medio de los componentes mostrados dentro de la caja designada con el número de referencia 16. Como se mostró, el sistema de control de amplitud 16 comprende un exhibidor de amplitud, por ejemplo un CRT, el cual permite a un operador el ver la amplitud de un cuerno ultrasónico en tiempo real y hacer los ajustes en forma acorde.

La Figura 2 es un diagrama de un sistema para la unión ultrasónica de dos materiales de tejido 11 y 18 de acuerdo con una incorporación de ésta invención. El sistema comprende el hacer girar el cuerno ultrasónico 10 en contacto con el material 11 y 18 que va a ser unido y los medios sin contacto para medir la amplitud de la rotación del cuerno ultrasónico 10.

Dichos medios sin contacto comprenden una fuente de luz 12 colocada perpendicular al eje de rotación 19 de un cuerno ultrasónico giratorio 10. La fuente de luz 12 transmite un rayo de luz de alta intensidad 20 sobre un material de superficie de contacto de material del cuerno ultrasónico giratorio 10. Los lentes 13 están colocados para recibir una parte de una pluralidad de los rayos de luz reflejados 21 y 22 reflejados fuera de la superficie de contacto del material del cuerno ultrasónico giratorio 10 y se proyectan a dicha parte de la pluralidad de rayos de luz reflejados como un punto de luz 23 sobre un detector 14 colocado para detectar el punto de luz 23. El detector 14 produce la señal 24 proporcional a la resistencia y ubicación del punto de luz 23 en el detector. El circuito integrado condiciona la señal 24 y transmite la señal de salida 27 a un sistema de adquisición y análisis de datos 15 que comprende los medios de traslación para determinar el desplazamiento del punto de luz 23 sobre el detector 14. Al recibir la señal de salida 27 del acondicionador de señal integrada 28, el sistema de adquisición y análisis de datos 15 determina el desplazamiento del punto de luz 23 y convierte el desplazamiento a la amplitud real de rotación del cuerno ultrasónico 10. Dada la habilidad para determinar la amplitud de hacer girar el cuerno ultrasónico giratorio 10 durante el procesamiento de los tejidos de material 11 y 18, la amplitud del cuerno ultrasónico giratorio 10 puede ser regulada directamente por el controlador de amplitud 16 conectado operablemente al cuerno ultrasónico giratorio 10.

De acuerdo con otra incorporación de ésta invención, el sistema para la unión ultrasónica de dos tejidos de material es esencialmente como se muestra en la Figura 2 excepto porque el cuerno ultrasónico giratorio 10 es reemplazado por un cuerno ultrasónico estacionario.

De acuerdo con una incorporación preferida de ésta invención, como se muestra en la Figura 3, el sistema de ésta invención comprende dos sistemas de imágenes. El segundo sistema de imagen, como el sistema de imagen descrito aquí arriba, comprende los lentes 33 y el detector 34. Los lentes 33 están colocados para recibir los rayos de luz reflejados 31 y 32 y para proyectar el punto de luz 43 sobre el detector 34.

El principio básico de operación del método y del sistema de acuerdo con una incorporación de ésta invención es la triangulación óptica, esto es como un sistema en el cual un rayo de luz de alta intensidad desde una fuente de luz tal como un láser es usada para iluminar un objeto, cuya superficie difusamente reflejante esparce las reflecciones en todas las direcciones. Una parte de esa luz entra en unos lentes y se proyecta como un punto de luz sobre un detector de percepción de posición. Como se mostró en la Figura 3, al girar el cuerno ultrasónico 10 éste es desplazado ante la operación, el ángulo al cual la luz es reflejada afuera de la superficie del cuerno ultrasónico giratorio 10, designado como las líneas de puntos 25 y 26, 35 y 36 cambia, cambiando por tanto la posición en el detector 14, 34 al punto 23a y 43a en el cual los puntos de luz generados por los lentes 13 y 33 pegan en los detectores 14 y 34. El desplazamiento del punto de luz entre el punto 23 y el punto 23a sobre el detector 14 y el punto 43 y el punto 43a sobre el detector 34 se correlacionan a la amplitud del cuerno ultrasónico giratorio 10. Los detectores 14 y 34 son los detectores de percepción de posición, cuyas salidas son proporcionales a la cantidad de luz que cae sobre sus superficies así como la posición de los puntos de luz. De acuerdo con una incorporación preferida de ésta invención, la fuente de luz 12 es un láser.

El uso de dos sistemas de imágenes de acuerdo con una incorporación de ésta invención efectivamente aumenta la cantidad total de luz capturada en las opciones de formación de imágenes, proporcionando por tanto un seguimiento de contorno mejor con aumentos afilados en la altura del objeto. Debido al efecto compensatorio los detectores de percepción de posición 14 y 34 uno sobre otro, la sensibilidad lateral de las mediciones se mejora considerablemente.

De acuerdo con una incorporación particularmente preferida de ésta invención, los detectores 14 y 34 están en el mismo plano por lo que una línea 29 dibujada entre los puntos correspondientes de los detectores es paralela al eje de rotación del cuerno ultrasónico giratorio 10 (véase la Figura 4) . De acuerdo con una incorporación preferida de ésta invención, los detectores 14 y 34 comprenden las superficies de detección esencialmente planares 14a y 34a, respectivamente.

EJEMPLO Un sistema sensor de desplazamiento láser de acuerdo con la Figura 3 fue usado para medir la amplitud de un cuerno ultrasónico giratorio 10. El sistema empleó un sensor láser Dyna Vision® LTS 15/6, disponible de Dynamic Control Systems, Inc., de Delta, BC Canadá, para medir el desplazamiento de la superficie del cuerno de rotación 10. El sensor fue capaz de examinar tasas de hasta 500 kilohertz y tuvo una resolución de 0.016 milésimas de pulgada. La compensación del sensor fue de 15 milímetros. El sistema fue calibrado mediante el medir la salida láser cuando el láser fue colocado a 13, 14, 15, 16 y 17 milímetros del cuerno. La longitud de onda de operación de láser fue de 780 nanómetros (nm) .

Para determinar la amplitud ultrasónica del cuerno cuando este estaba girando, el desplazamiento de la superficie del cuerno debida a la corrida tuvo que ser filtrada de la señal. Como se mostró en la Figura 5, el desplazamiento ultrasónico de la superficie del cuerno ultrasónico giratorio se aproxima a una onda sinusoidal a 20,000 hertz. Cuando el cuerno gira, la derivación del cuerno de frecuencia más baja es agregada al desplazamiento de superficie ultrasónica como se muestra en la Figura 6. Después de que el cuerno hace contacto con el yunque 17 como se muestra en la Figura 3 y comienza la unión del material de tejido 11 y 18, el ruido también es agregado a la señal como se muestra en la Figura 7. Se empleó una transformación Fast Fourier para determinar el componente de amplitud de la salida láser la cual fue a 20,000 hertz. Un análisis similar de la frecuencia rotacional del cuerno también se usó para determinar la derivación de cuerno. Un analizador de señal dinámica HP (modelo HP35670A) disponible de Hewlett-Packard Company, de Englewood, Colorado, se usó para llevar a cabo la transformación Fast Fourier.

El sistema de medición láser de ésta -invención fue demostrado sobre una línea piloto ultrasónica. La amplitud de la rotación del cuerno ultrasónico se midió mientras que se unía una tela no tejida a aproximadamente 200 pies por minuto. La amplitud de la señal láser a 20 kilohertz se midió cada 2 segundos mientras que el cuerno estaba girando libremente, uniendo el material y estacionario. La Figura 8 muestra los resultados obtenidos. La amplitud disminuyó aproximadamente 0.3 milésimas de pulgada cuando el cuerno ultrasónico giratorio estaba uniendo el material de tela no tejida. Las oscilaciones a corto plazo en amplitud fueron causadas por los pequeños cambios en la frecuencia ultrasónica del cuerno. Al cambiar la frecuencia, la amplitud de la salida de transformación Fourier cambió debido a que el análisis fue completado a una frecuencia específica. Midiendo la amplitud total sobre un rango de frecuencia eliminó ésta oscilación.

Como se declaró previamente y como se mostró por los datos establecidos en la Figura 6, el sistema de ésta invención tiene una capacidad de medición no sólo de la amplitud del cuerno sino también de la derivación de cuerno de frecuencia más baja. A fin de ajustar la exactitud de la amplitud promedio o de la derivación medida, el análisis de datos y el sistema de adquisición 15 comprende una constante de tiempo de filtro ajustable. Mediante el aumentar la constante de tiempo de filtro, ésto es el período de tiempo sobre el cual la amplitud y la derivación de cuerno son medidas, el número de puntos de datos aumenta, proporcionando un promedio más exacto.

Las Figuras 9, 10 y 11 muestran sensores de amplitud sin contacto alternos adecuados para usarse en ésta invención, disponibles de Micro Epsilon Company, de Raleigh, Carolina del Norte.

La Figura 9, es un diagrama de un sensor de amplitud sin contacto de acuerdo con una incorporación de ésta invención que comprende un dispositivo de medición de desplazamiento sin contacto 40 que emplea el principio parásito. La operación de éste dispositivo, la corriente alternante de alta frecuencia fluye a través de una bobina sellada en una caja 42. El campo electromagnético 45 de la bobina 41 induce corrientes parásitas en el objetivo conductor 44, que es el cuerno ultrasónico, el cual jala energía de un circuito resonante. La amplitud del sensor cambia dependiendo de la distancia, d, entre el sensor y el cuerno ultrasónico. Después de la desmodulación, la linearización y la amplificación, éste cambio en la amplitud suministra un voltaje el cual es proporcional a la distancia. Como un resultado de ésto, se logra una relación lineal óptima entre la señal de salida y el desplazamiento geométrico.

La Figura 10 es un diagrama de un sensor de amplitud sin contacto de acuerdo con otra incorporación de ésta invención que comprende un dispositivo de medición de desplazamiento inductivo sin contacto 50. En éste dispositivo, una bobina 51 es parte de un circuito resonante. La inductancia 52 de la bobina 51 es alterada al acercarse a un objetivo de conductor 53, que es el cuerno ultrasónico. La señal desmodulada es proporcional a la distancia, d, entre el sensor y el cuerno ultrasónico.

La Figura 11 es un diagrama de un sensor de amplitud sin contacto de acuerdo aún con otra incorporación de ésta invención que comprende un dispositivo de medición de desplazamiento capacitivo sin contacto 60. En operación, un capacitor de placa ideal cambia su capacitancia basándose sobre la distancia entre las placas. Con la técnica de medición capacitiva, el sensor 61 es una placa y el objetivo 62, el cuerno ultrasónico forma la otra placa. En el dispositivo de medición, una corriente alternante con una frecuencia constante fluye a través del sensor. La amplitud de voltaje en el sensor es proporcional a la distancia, d, entre el electrodo del sensor y el cuerno ultrasónico y es desmodulada y amplificada en el sistema de adquisición y análisis de datos.

Aún cuando la descripción anterior de ésta invención se ha descrito en relación a ciertas incorporaciones preferidas de la misma, y muchos detalles se han establecido para propósitos de ilustración, será evidente para aquellos con una habilidad en el arte el que la invención es susceptible de incorporaciones adicionales y el que ciertos de los detalles descritos aquí pueden ser variados considerablemente sin departir de los principios básicos de la invención.

Claims (22)

R E I V I N D I C A C I O N E S

1. Un método para medir una amplitud de un cuerno ultrasónico que comprende los pasos de: transmitir un rayo de luz de alta intensidad desde una fuente de luz sobre una superficie de un cuerno ultrasónico, que genera una pluralidad de rayos de luz reflejados; pasar una parte de dicha pluralidad de rayos de luz reflejados a través de unos lentes, formando un punto de luz, y proyectando dicho punto de luz sobre un detector, dicho detector produce una señal de salida proporcional a una resistencia de dicho punto de luz y una ubicación de dicho punto de luz sobre dicho detector; y determinar un desplazamiento de dicho punto de luz sobre dicho detector, dicho desplazamiento corresponde a la amplitud del cuerno ultrasónico.

2. Un método tal y como se reivindica en la cláusula 1 caracterizado porque dicho desplazamiento de dicho punto de luz sobre dicho detector es usado para determinar la derivación del cuerno ultrasónico.

3. Un método tal y como se reivindica en la cláusula 1 caracterizado porque dicho cuerno ultrasónico es un cuerno ultrasónico giratorio y dicha fuente de luz está colocada perpendicular a un eje de rotación de dicho cuerno ultrasónico giratorio.

4. Un método tal y como se reivindica en la cláusula 1 caracterizado porque dicha fuente de luz es un láser.

5. Un método tal y como se reivindica en la cláusula 1 caracterizado porque dicho detector es un diodo sensor de posición.

6. Un método tal y como se reivindica en la cláusula 1 caracterizado porque dicho desplazamiento es metido a un controlador, dicho controlador está conectado operativamente a dicho cuerno ultrasónico y modula dicha amplitud de dicho cuerno ultrasónico.

7. Un sistema para la unión ultrasónica que comprende: un cuerno ultrasónico en contacto con un material que va a ser unido; y medios sin contacto para medir una amplitud de dicho cuerno ultrasónico.

8. Un sistema tal y como se reivindica en la cláusula 7 caracterizado porque dicho cuerno ultrasónico es un cuerno ultrasónico giratorio.

9. Un sistema tal y como se reivindica en la cláusula 8 caracterizado porque dichos medios sin contacto comprenden una fuente de luz colocada perpendicular a un eje de rotación de dicho cuerno ultrasónico giratorio, dicha fuente de luz transmite un rayo de luz de alta intensidad sobre una superficie de contacto de material de dicho cuerno ultrasónico giratorio, por lo menos unos lentes colocados para recibir una parte de una pluralidad de los rayos de luz reflejados que se reflejan fuera de dicha superficie de contacto de material y para proyectar dicha parte de dicha pluralidad de rayo de luz reflejado como un punto de luz, por lo menos un detector colocado para detectar cada punto de luz, dicho por lo menos un detector produce una señal de salida de detector proporcional a una resistencia y un lugar de cada punto de luz en dicho detector, medios de acondicionamiento de señal integrados para condicionar dicha señal de salida de detector y medios de traslación para convertir un desplazamiento de punto de luz sobre dicho por lo menos un detector en un desplazamiento de cuerno.

10. Un sistema tal y como se reivindica en la cláusula 9 caracterizado porque dichos medios sin contacto comprenden dos detectores alineados de manera que una línea dibujada entre los puntos correspondientes de dichos detectores es paralela al eje de rotación de dicho cuerno ultrasónico giratorio .

11. Un sistema tal y como se reivindica en la cláusula 9 caracterizado porque dichos medios de traslación comprenden un sistema de adquisición de datos adaptado para recibir dicha señal de salida de los medios de acondicionamiento de señal integrados y correlacionan dicho desplazamiento a dicha amplitud de dicho cuerno ultrasónico giratorio.

12. Un sistema tal y como se reivindica en la cláusula 7 caracterizado porque comprende además medios de control para regular directamente dicha amplitud de dicho cuerno ultrasónico conectado operablemente a dicho cuerno ultrasónico.

13. Un sistema tal y como se reivindica en la cláusula 9 caracterizado porque dicha fuente de luz es un láser.

14. Un sistema para controlar directamente una amplitud de un cuerno ultrasónico que comprende: un cuerno ultrasónico; unos medios de medición sin contacto para medir directamente una amplitud de dicho cuerno ultrasónico; y medios de control para modular dicha amplitud de dicho cuerno ultrasónico en comunicación con dichos medios de medición sin contacto.

15. Un sistema tal y como se reivindica en la cláusula 14 caracterizado porque dichos medios de medición sin contacto comprenden un sensor de amplitud sin contacto y un sistema de adquisición y análisis de datos, dicho sistema de adquisición y análisis de datos está conectado operativamente a dicho sensor de amplitud y determina una amplitud del cuerno ultrasónico.

16. Un sistema tal y como se reivindica en la cláusula 15 caracterizado porque dicho cuerno ultrasónico es un cuerno ultrasónico giratorio.

17. Un sistema tal y como se reivindica en la cláusula 16 caracterizado porque dicho sensor de amplitud sin contacto comprende una fuente de luz colocada perpendicular a un eje de rotación de dicho cuerno ultrasónico giratorio, dicha fuente de luz transmite un rayo de luz de alta intensidad sobre una superficie de contacto de material de dicho cuerno ultrasónico giratorio, por lo menos unos lentes colocados para recibir una parte de una pluralidad de rayos de luz reflejados fuera de dicho material que hacen contacto con la superficie y para proyectar dicha parte de dicha pluralidad de rayos de luz reflejados como un punto de luz, y por lo menos un detector colocado para detectar dicho punto de luz, dicho por lo menos un detector produce una señal de salida proporcional a una resistencia y una ubicación de dicho punto de luz sobre dicho por lo menos un detector.

18. Un sistema tal y como se reivindica en la cláusula 17 caracterizado porque dichos medios sin contacto comprenden dos de dichos detectores alineados de manera que una línea dibujada entre los puntos correspondientes de dichos detectores es paralela a dicho eje de rotación de dicho cuerno ultrasónico giratorio.

19. Un sistema tal y como se reivindica en la cláusula 17 caracterizado porque dicho sistema de adquisición y análisis de datos además comprende medios de traslación para convertir un desplazamiento de punto de luz sobre dicho detector en un desplazamiento de cuerno.

20. Un sistema tal y como se reivindica en la cláusula 15 caracterizado porque dicho sensor de amplitud sin contacto comprende un dispositivo de medición de desplazamiento sin contacto que emplea el principio de corriente parásita.

21. Un sistema tal y como se reivindica en la cláusula 15 caracterizado porque dicho sensor de amplitud sin contacto comprende un dispositivo de medición de desplazamiento inductivo sin contacto.

22. Un sistema tal y como se reivindica en la cláusula 15 caracterizado porque dicho sensor de amplitud sin contacto comprende un dispositivo de medición de desplazamiento capacitivo sin contacto. U M E N Un método y un sistema para medir y controla directamente la amplitud de un cuerno ultrasónico que comprend un cuerno ultrasónico, un dispositivo de medición sin contact para medir directamente una amplitud del cuerno ultrasónico, y u controlador para modular la amplitud del cuerno ultrasónico e comunicación con el dispositivo de medición sin contacto. De acuerdo con una incorporación, el dispositivo de medición sin contacto es un sistema óptico en el cual es transmitido un rayo de luz de alta intensidad desde una fuente de luz a una superficie del cuerno ultrasónico, generando una pluralidad de rayos de luz reflejados. Una parte de la pluralidad de los rayos de luz reflejados se pasa a través de unos lentes, formando u punto de luz el cual es proyectado sobre un detector. El detector produce una señal de salida proporcional a l resistencia del punto de luz en el lugar del punto de luz en el detector. El desplazamiento del punto de luz en el detector e entonces determinado, cuyo desplazamiento corresponde a l amplitud del cuerno ultrasónico. La salida de la determinació del desplazamiento es entonces metida a un controlador par controlar la amplitud del cuerno ultrasónico.