BRPI0720883A2

BRPI0720883A2 - Método para a determinação de uma variável influenciada atuando na excentricidade em um goniômetro

Info

Publication number: BRPI0720883A2
Application number: BRPI0720883-9A
Authority: BR
Inventors: Heinz Lippuner; Knut Sierks; Beat Aebischer
Original assignee: Leica Geosystems Ag
Priority date: 2007-01-09
Filing date: 2007-12-06
Publication date: 2014-03-25
Also published as: EP1944582A1; AU2007343360A1; CN101583851B; AU2007343360B2; WO2008083797A1; US8031334B2; EP2108105A1; US20100039656A1; WO2008083797A8; EP2108105B1; BRPI0720883B1; CA2673857C; CN101583851A; CA2673857A1

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "MÉTODO PARA A DETERMINAÇÃO DE UMA VARIÁVEL INFLUENCIADA ATUAN- DO NA EXCENTRICIDADE EM UM GONIÔMETRO".

A presente invenção refere-se a um método para a determina- ção de pelo menos uma variável influenciada atuando na excentricidade me- dida em um goniômetro, de acordo com a cláusula pré-caracterizante da rei- vindicação 1, e um produto de programa de computador.

Métodos e aparelhos para a determinação acurada de um ângu- lo de rotação têm sido usados por muitos anos, inter alia como encodificado- res de eixo em aparelhos de medição, em especial, em inspeção geodésica e industrial. Por meio de tais métodos e aparelhos é até mesmo possível, com as precauções apropriadas, resolver um círculo completo sobre um mi- lhão de unidades com uma acuidade de medição da ordem de amplitude de uns poucos segundos por arco.

De modo a serem capazes de alcançar tais altas acuidades, em primeiro lugar, o detector deve ser disposto em uma posição estável com relação a um mancai por meio do qual o corpo rotacional é montado, de mo- do a ser girado em torno de um eixo geométrico com relação ao detector. Em segundo lugar, alta estabilidade dimensional e estabilidade de forma do corpo rotacional, em particular, a disposição e a formação dos elementos- padrão dispostos em torno de um centro-padrão, em sucessão, na direção de rotação no corpo de rotação é uma pré-condição essencial. Em adição as imperfeições parciais de passo, que são devido a desvios das distâncias es- pecificadas entre os elementos-padrão individuais dispostos em sucessão, e/ou a desvios das dimensões dos próprios elementos-padrão, na prática, a locação do centro-padrão por uma distância a partir do eixo geométrico, uma assim chamada excentricidade do centro-padrão com relação ao eixo geo- métrico, frequentemente torna impossível obter as acuidades requeridas. Devido às tolerâncias de fabricação, que estão sempre presentes, cada cor- po rotacional tem uma excentricidade que, como regra, tem um valor cons- tante. Sobretudo, em adição a excentricidade do padrão total, isto é, da tota- lidade de todos os elementos-padrão com relação ao corpo rotacional ou do ‘ centro do passo com relação ao eixo, erros de passo reais do círculo tam- bém podem ocorrer, isto é, um desvio dos elementos-padrão individuais com relação um ao outro e, ainda, dentro da disposição dos elementos-padrão.

O corpo rotacional é guiado de forma giratória em um mancai, adicionalmente influenciando parâmetros atuando na excentricidade mensu- rável resultante através da disposição mecânica. Os desvios de concentrici- dade do mancai que resultam do mesmo podem, portanto também fazer uma contribuição para a excentricidade. Se cargas significantes atuam, de- vido às forças, em partes do aparelho durante a determinação dos ângulos -10 de rotação, em particular, no caso de objetos quantificados a serem medi- dos, podem ocorrer excentricidades dependentes do ângulo de rotação ou mudanças como uma função do tempo. Essas são ocasionadas ou incre- mentadas, por exemplo, por um mancai atuando em qualquer caso presente e por uma mudança devido à lubrificação do mancai e da carga do mancai. Sobretudo, erros de tombamento ocorrem como resultado de uma inclinação do eixo geométrico de rotação do corpo rotacional.

De modo a reduzir ou completamente impedir tais erros mecâni- cos do mancai, comparativamente de alto valor, mancais complicados que tornam possível estabilizar a excentricidade dentro de uma tolerância per- 20 missível têm sido usados atualmente, de modo que não ocorra pelo menos nenhuma mudança de uma excentricidade mecânica calibrável.

Em muitos goniômetros, os elementos-padrão são mapeados opticamente sobre uma disposição de um ou mais elementos de detector, por exemplo, sensores CCD ou CMOS, como descrito, por exemplo, em CH 25 658514. O ângulo do corpo rotacional com relação à disposição de detector pode ser inferido a partir da posição dos elementos-padrão na disposição ou componentes de detector do mesmo. Aqui, um centro de detector, por e- xemplo, o ponto mediano do elemento de detector no caso de um elemento de detector único ou, no caso de uma pluralidade de elementos de detector, 30 o centróide de área da área coberta pelos mesmos serve como uma variável de referência, o centro de detector, o ponto de pivô e o centro dos elemen- tos-padrão coincidindo no caso ideal sem os erros de excentricidade mecâ- nica.

Em adição às variáveis influenciadas mecânicas já descritas e atuando na excentricidade medida, contudo, existem também influências devido aos componentes eletrônicos usados. Isso resulta, por exemplo, de 5 erros de quantização ou de ruído de eletrônicos análogos. Ambas as variá- veis influenciadas eletrônicas e mecânicas são geralmente dependentes das mudanças, como uma função de tempo ou devido às variações de tempera- tura.

Para medir a excentricidade atual, a EP 1 632 754 descreve um -10 método no qual pelo menos uma parte de uma multiplicidade de elementos- padrão dispostos em torno de um centro-padrão, uma multiplicidade a qual é disposta em sucessão na direção de rotação é pelo menos parcialmente mapeada através de feixes ópticos em uma multiplicidade de elementos de detector de um detector óptico que são dispostos em filas.

Os elementos-padrão são dispostos em um corpo rotacional que

é conectado ao detector, de modo a ser girável em torno do eixo geométrico. As posições dos elementos-padrão mapeados são decididas através dos elementos de detector de um e do mesmo detector. Em uma primeira etapa, efeitos de uma excentricidade do centro-padrão com relação ao eixo geomé- 20 tríco na determinação de um ângulo de rotação são determinados computa- cionalmente através das posições decididas de pelo menos um elemento- padrão. Em uma segunda etapa, o ângulo de rotação é acuradamente de- terminado através das posições decididas dos elementos-padrão dispostos um atrás do outro, levando em conta os efeitos determinados.

Em uma variação do método aqui descrito, elementos-padrão

dispostos um atrás do outro são combinados em pelo menos dois grupos na primeira etapa por meio de uma etapa intermediária e pelo menos duas po- sições de grupos são computacionalmente determinadas através das posi- ções individuais decididas dos elementos-padrão combinados em cada caso. 30 Efeitos da excentricidade e da determinação do ângulo de rotação são, en- tão, computacionalmente determinados através de pelo menos duas posi- ções do grupo determinado. Isso pode ser efetuado com uma acuidade mais alta através das posições do grupo determinadas. Um aparelho correspondente tem um detector óptico, que com- preende uma multiplicidade de elementos de detector dispostos em fileiras, e um corpo rotacional que compreende uma multiplicidade de elementos- padrão dispostos em torno de um centro-padrão, uma multiplicidade da qual os elementos de padrões são dispostos um atrás do outro na direção de ro- tação. O corpo rotacional é conectado ao detector de modo a ser girado em torno de um eixo geométrico. Pelo menos uma parte dos elementos-padrão pode ser pelo menos parcialmente mapeada nos elementos de detecto atra- vés de feixes ópticos. Posições dos elementos-padrão mapeados podem ser resolvidas através dos elementos de detector de um e do mesmo detector. Os elementos-padrão e os elementos de detector são formados e dispostos nesse aparelho, de tal forma que os efeitos de uma excentricidade do cen- tro-padrão com relação ao eixo geométrico na determinação de um ângulo de rotação podem ser automaticamente determinados computacionalmente através das posições decididas de pelo menos um dos elementos-padrão e do ângulo de rotação pode ser acuradamente determinados através das po- sições decididas dos elementos-padrão dispostos um atrás do outro, levando em conta os efeitos da excentricidade.

Uma vez que ambos os efeitos de uma excentricidade na deter- minação do ângulo de rotação podem ser computacionalmente determina- dos e o ângulo de rotação em torno de um eixo geométrico pode ser acura- damente determinado através de um e do mesmo detector, podem ser utili- zados aparelhos para a determinação acurada de um ângulo de rotação com alta resolução. Uma vez que a determinação dos efeitos de uma excentrici- dade e a determinação do ângulo de rotação são efetuadas levando em con- ta os efeitos através de um e do mesmo detector com uma e a mesma regi- ão de posição decidida, alta acuidade e robustez de tais aparelhos podem, sobretudo, ser obtidas. É também possível executar ambas as funções com as mesmas suposições dos elementos de padrões decididas ao mesmo tempo.

O US 2001/0013765 descreve um goniômetro óptico no qual uma multiplicidade de sensores são dispostas na borda de um portador de código na forma de disco. Com esse sistema, sem medição de excentricida- des ou das variáveis influenciadas do mesmo, os efeitos resultantes do mesmo são aqueles a serem reduzidos ou eliminados pela medição.

5 Uma abordagem similar é adotada na DE 199 07 326, um siste-

ma incrementai sendo descrito, o qual elimina as possíveis excentricidades pela adição das leituras de contador dos sensores distribuídos em uma ma- neira definida. Isso significa que os sinais a serem avaliados com uma rela- ção ao ângulo a ser determinado não deve mais ter qualquer efeito de ex- -10 centricidade. Assim, um erro de excentricidade é compensado pelo sistema.

Os métodos da técnica anterior assim determinam ou compen- sam somente as excentricidades atuais como uma variável total e não dife- renciam entre as diferentes variáveis influenciadas e as característica asso- ciadas, tal como, por exemplo, as variabilidades diferentes como uma função de tempo.

Em adição a uma redução ou impedimento fundamental de al- gumas variáveis influenciadas, por exemplo, o deslocamento translacional do eixo geométrico de rotação pode também ser medida e esse desloca- mento pode ser levado em conta para o resultado final da medição ou para 20 as correções diretas. Isso pode ser efetuado, por exemplo, pela medição do deslocamento do mancai radial por métodos de medição de contato ou de não-contato conhecidos, por exemplo, por sondas de medição, diretamente sobre o eixo. De modo a detectar esse movimento no plano, são necessários pelo menos 3 ou mais de tais transdutores de deslocamento. Sensores ca- 25 pacitivos cilíndricos circundando o eixo podem também ser utilizados. Deve ser levado em conta que, no caso de uma pequena diferença entre a mu- dança de translação do mancai e essas várias influências de erro, é também difícil uma determinação exata do deslocamento do mancai.

Contudo, goniômetros se tornam mais dispendiosos, complica- dos e susceptíveis a erros como um resultado de tais sistemas diretamente medindo o estado mecânico do sistema.

O objetivo geral da presente invenção é o aperfeiçoamento dos métodos para a medição de ângulo, em particular, para a determinação de excentricidade.

O objetivo mais específico da presente invenção proporciona um método para a determinação de variáveis influenciadas atuando na excentri- 5 cidade em um goniômetro, cujo método controla sem componentes adicio- nais especiais a determinação mecânica individual ou variáveis influenciadas eletrônicas.

Um objetivo adicional da presente invenção é permitir as simpli- ficações estruturais dos mancais dos corpos rotacionais em goniômetros ou reduzir os requerimentos com relação a esses mancais.

Um objetivo adicional da presente invenção é fazer com que seja algoriticamente possível determinar as variáveis influenciadas atuando na excentricidade atual, em particular também com relação às suas variabilida- des como uma função do tempo.

Esses objetivos são alcançados, de acordo com a invenção, pe-

las características da reivindicação 1 ou pelas características das reivindica- ções dependentes ou essas soluções são adicionalmente desenvolvidas.

Em um método de acordo com a invenção, para a determinação de um erro de excentricidade para um ângulo de rotação em torno de um eixo geométrico, pelo menos uma parte de uma multiplicidade de elementos- padrão dispostas em torno de um centro-padrão, uma multiplicidade da qual são dispostas em sucessão na direção de rotação, é pelo menos parcial- mente mapeada através de feixes ópticos sobre um ou mais elementos de detector de uma disposição de detector óptico, conforme descrito, por exem- pio, na EP 1 632 754. Os elementos-padrão são dispostos em um corpo ro- tacional que é conectado ao detector de modo a ser girável em torno do eixo geométrico. As posições dos elementos-padrão mapeados são decididas por meio dos elementos de detector. Em uma primeira etapa, a excentricidade do centro-padrão relativo ao sensor de detector é determinada computacio- nalmente para uma multiplicidade de medições. Em uma segunda etapa, em pelo menos uma variável influenciada é isolada a partir da multiplicidade de valores medidos ou é determinada pela função agregada, isto é, pela combi- nação e ligação. Dependendo da abordagem, as variáveis influenciadas são tanto determinadas quanto suprimidas, por exemplo, pelo cálculo da média. Certas variáveis influenciadas podem então ser usadas tanto algoriticamente quanto para a correção direta da excentricidade, por exemplo, para a corre- 5 ção mecânica da posição do eixo geométrico pelo ajuste dos elementos ou eletronicamente pela adaptação. Alternativamente, ao alcançar um valor limi- te, é também possível emitir uma mensagem de erro ou indicar o requeri- mento para um reparo ou uma correção de fábrica.

A invenção é baseada na utilização dos elementos de detector .10 da disposição de detector, isto é, dos próprios cabeçotes dos goniômetros, para a determinação das variáveis influenciadas diferentes atuando na ex- centricidade, tal como, por exemplo, o movimento translacional do eixo geo- métrico de rotação. Para esse propósito, uma multiplicidade de medições de excentricidade é executada para diferentes posições angulares, isto é, a po- 15 sição do corpo rotacional com relação à disposição de detector. A gravação de tais medições pode ser efetuada separadamente no curso de um ciclo especial orientado por alvo de medições de calibração ou pode ser baseado nas medições obtidas continuamente durante a operação real. A partir da totalidade de medições, as variáveis influenciadas deferentes podem ser 20 assim separadas, em particular, com base nessas variabilidades específicas como uma função do tempo ou do espaço. Isso significa que a partir da tota- lidade ou pluralidade das variáveis influenciadas produzindo a excentricida- de, alguns indivíduos são isolados e identificados, em geral, o resíduo das variáveis influenciadas residuais restantes. Uma diferenciação das variáveis 25 influenciadas é desse modo efetuada, as causas e efeitos das quais são di- ferentes ou podem ser reduzidas ou compensadas pelas medições diferen- tes. Dependendo da extensão das medições disponíveis, mudanças das va- riáveis influenciadas como uma função do tempo podem também ser deriva- das ou modeladas com base nas medições de excentricidade atuais.

Um exemplo de tais variáveis influenciadas é a determinação da

posição atual do eixo geométrico de rotação do corpo rotacional dentro do mancai. Aqui, o ponto pivô é referido a um centro de detector como uma po- sição distinguida da disposição de detector. Se muitas medições de excen- tricidade são executadas para todas as possíveis posições angulares, ideal e uniformemente distribuídas, as medições têm uma proporção que tem perio- dicidade de 2π e que forma como um erro de padrão ou um erro de código 5 através do desvio do centro-padrão a partir do centro de rotação. Essa pro- porção pode ser determinada, por exemplo, por uma análise de Fourier. Al- ternativamente, com um número suficientemente grande de medições e de distribuição uniforme das posições angulares, contudo, o isolamento dessa influência pode também ser obtido pelo cálculo dos valores médios. De mo- -10 do a determinar uma variabilidade como uma função do tempo, o valor mé- dio pode ser calculado usando uma janela como uma média móvel. Depen- dendo da largura da janela ou opcionalmente em uma quantificação das me- dições, é obtida uma resolução apropriada.

A determinação das influências pode ser também executada em paralelo nos mesmos jogos de valores medidos com os métodos ou conjun- tos de parâmetros diferentes. Métodos diferentes, por exemplo, para a análi- se de seqüências de tempo, análises de sinal ou métodos estatísticos em geral, são usados. Os métodos e os parâmetros do mesmo são geralmente dependentes das variáveis influenciadas a serem determinadas e às quanti- dades características das mesmas. Por exemplo, as primeiras medições po- dem ser analisadas após o dispositivo ter sido iniciado, de modo a determi- nar as influências relacionadas ao calor do mancai ou dos eletrônicos. De- pendendo do tipo de mancai, escalas de tempo típicas para os deslocamen- tos do eixo geométrico são conhecidas ou podem ser estimadas, de modo que a quantidade de dados a ser analisadas ou as janelas ou funções quan- tificadas a serem usadas podem ser apropriadamente determinadas.

Em adição as variáveis influenciadas que leva a uma contribui- ção de excentricidade direta no plano da disposição de detector, tal como, por exemplo, o deslocamento translacional do eixo de mancai, o movimento 30 na direção axial, tal como na direção Z pode também ser determinado com cabeçotes de goniômetro adequados. No caso de alguns sistemas de goni- ômetro, como, por exemplo, no CH 658514, um código de barras é projetado como um padrão sobre uma ordem de linha ou uma ordem de área. Como resultado da mudança na distância a partir do código para o receptor, a es- cala de projeção do código de barras muda. Essa mudança da escala de projeção pode ser usada como uma medida da mudança da distância ou da 5 posição na direção axial. Se as distâncias do corpo rotacional são determi- nadas para dois elementos de detector, a inclinação do eixo geométrico po- de também ser determinada. Quaisquer influências devido a uma deforma- ção do corpo rotacional podem ser reprimidas ou isoladas se, novamente, for efetuada uma identificação ou cálculo da média do componente com uma .10 periodicidade de 2 π para as posições angulares.

Geralmente, o método de acordo com a invenção capacita dife- rentes variáveis influenciadas atuando na excentricidade para serem identifi- cadas e levadas em conta pela formação dos agregados orientados por alvo a partir da multiplicidade de medições. Dependendo da escolha da formação 15 dos agregados, uma variável influenciada é determinada ou suprimida, en- quanto o efeito das outras variáveis influenciadas forma um resíduo.

Um método de acordo com a invenção é descrito em maiores detalhes, puramente por meio de exemplo com referência aos exemplos de trabalho ilustrados esquematicamente nos desenhos. Especificamente,

a figura 1 ilustra um diagrama esquemático da projeção estrutu-

ral de um goniômetro do tipo genérico;

a figura 2 ilustra um diagrama esquemático da posição do corpo rotacional sem os erros de excentricidade;

a figura 3 ilustra o diagrama esquemático dos efeitos da variável influenciada de um erro de código;

a figura 4 ilustra o diagrama esquemático do efeito das variáveis influenciadas de um erro de código e de um movimento translacional do eixo geométrico de rotação;

a figura 5 ilustra o diagrama esquemático da separação das va- riáveis influenciadas de um erro de código e de um movimento translacional do eixo geométrico de rotação, e

a figura 6 ilustra o diagrama esquemático da relação geométrica para a determinação da posição axial do corpo rotacional. A figura 1 ilustra o diagrama esquemático da projeção estrutural de um goniômetro do tipo genérico, compreendendo um elemento de supor- te 1 com um corpo rotacional 2 tendo uma multiplicidade de elementos- padrão dispostos em torno de um centro-padrão, uma disposição de detector compreendendo quatro elementos de detector óptico 3. O corpo rotacional na forma de disco 2 é disposto de modo a ser girável em torno de um eixo geométrico 4 com relação ao elemento de suporte 1.

Para a determinação de uma posição rotacional atual do corpo rotacional 2 com relação ao elemento de suporte 1 ou a disposição de detec- tor, pelo menos uma parte dos elementos-padrão é mapeada nos elementos de detector 3 da disposição de detector. Aqui, as posições dos elementos- padrão mapeadas na disposição de detector são resolvidas e a posição ro- tacional e a excentricidade do centro-padrão com relação a um centro de detector da disposição de detector são derivadas. Dependendo da configu- ração da disposição de detector e do número de elementos de detector 2, a excentricidade pode ser derivada em uma pluralidade de etapas ou direta- mente no curso da determinação do ângulo de rotação. De modo a permitir uma determinação paralela do ângulo de rotação e da excentricidade com alta resolução, três, quatro ou mesmo mais elementos de detector 2 são u- sados. A excentricidade medida ainda não é separada com relação às suas variáveis influenciadas diferentes no curso da medição individual.

De acordo com a invenção, uma multiplicidade de medições de excentricidade é executada para posições rotacionais diferentes do corpo rotacional 2. Isso pode ser efetuado como uma medição separada ou passa- gem de calibração e/ou os resultados medidos podem ser gravados e usa- dos durante a operação. Diferentes variáveis influenciadas da excentricidade atual são separadas, em particular, por uma formação agregada, a partir da multiplicidade das medições de excentricidade por uma unidade aritmética e de avaliação 5. As variáveis influenciadas podem ser armazenadas ou po- dem ser usadas para modelar e podem ser usadas em medições subse- quentes ou atuais e para correções mecânicas ou eletrônicas. As relações nas quais o método é baseado são ilustradas nas figuras 2 a 4, o diagrama esquemático da posição do corpo rotacional sem os erros de excentricidade sendo ilustrados na figura 2. Os elementos- padrão 6, o centro-padrão, o qual coincide com o eixo geométrico de rotação 5 4 nesse caso, são ilustrados. Para a disposição de detector compreendendo quatro elementos de detector 3, é possível definir um centro de detector DZ que deve idealmente corresponder ao centro-padrão e ao eixo geométrico de rotação 4, de modo que não ocorra erro de excentricidade. Com relação à disposição de detector, um eixo geométrico X e um eixo geométrico Y po- -10 dem, sobretudo, ser definidos como variáveis de referência, com relação às quais as posições rotacionais são determinadas. Nesses exemplos, o código disposto no corpo rotacional é ilustrado como um código incrementai com uma seqüência equidistante de elementos-padrão idênticos 6, meramente por razões de clareza. Contudo, o método de acordo com a invenção não 15 está limitado ao mesmo e pode, em princípio, ser usado para todos os tipos de códigos incrementais e absolutos.

A figura 3 esquematicamente ilustra o efeito da variável influen- ciada de um erro de código. Nesse caso, o centro-padrão MZ como ponto mediano geométrico dos elementos-padrão 6 ou do código total definido por esses tiver sido deslocado na direção da esquerda superior. Com uma rota- ção em torno do eixo geométrico de rotação 4, que ainda coincide aqui com

o centro do detector DZ, o centro do padrão executa um movimento circular em tomo do centro do detector DZ. A excentricidade do centro do padrão MZ pode ser determinada com base nessas posições dos elementos-padrão 6 25 nos elementos de detector 3 que são deslocados com relação à figura 2. Aqui, os elementos de detector 3 registram uma extensão da excentricidade, cuja extensão varia senoidalmente com o período 2π como uma função da posição rotacional.

A figura 4 ilustra o diagrama esquemático do efeito das variáveis influenciadas de um erro de código e de um deslocamento translacional do eixo geométrico de rotação. Agora, o centro-padrão MZ, o centro de detector DZ e o eixo geométrico de rotação 4 divergem. Pela rotação do corpo rota- 1 cional em torno do eixo geométrico de rotação 4, o centro-padrão MZ execu- ta um movimento circular em torno desse eixo geométrico de rotação 4 que, por sua vez, tem uma excentricidade com relação ao centro de detector DZ. Nesse caso, duas variáveis influenciadas da excentricidade são superpos- 5 tas. Os elementos de detector 3 da disposição de detector sempre determi- nam a posição dos elementos-padrão 6 sem a resolução direta das variáveis influenciadas, a partir das quais é decidida a excentricidade total. Através da superposição das duas influências de excentricidade, os elementos de de- tector 3 nesse caso registram uma extensão da excentricidade, que é defa- .10 sada com relação aos eixos geométricos e varia senoidalmente com o perí- odo de 2 π como uma função da posição rotacional. Através da separação das duas variáveis influenciadas ou causas de excentricidade, a posição do ponto pivô atual do corpo rotacional com relação ao centro de detector DZ pode ser determinada como um deslocamento do mancai translacional. Em 15 adição à avaliação das medições de excentricidade angulares ou dependen- tes da posição rotacional, é também possível considerar a dependência por tempo, por exemplo, por uma análise contínua durante a operação ou uma seqüência de calibração automática sobre o círculo completo na partida do dispositivo. Os valores medidos desse modo podem, então, ser analisados 20 com relação à mudança nas variáveis influenciadas como uma função do tempo e modelos ou funções correspondentes podem ser derivados, por e- xemplo, para a mudança da posição do ponto pivô corrente como uma fun- ção do tempo.

A figura 5 ilustra a separação das variáveis influenciadas de um

erro de código e de um deslocamento translacional do eixo geométrico de rotação. A amplitude do erro de excentricidade εχ com relação ao eixo geo- métrico X é plotada como uma função da posição rotacional φ.

Aqui, o diagrama superior ilustra a mudança para o erro de códi- go puro ilustrado na figura 3, isto é, o desvio do centro-padrão do ponto pivô

que, por sua vez, coincide com o centro do detector. O erro de excentricida- de εγ varia senoidalmente em torno da posição zero, a repetição de uma

rotação também sendo ilustrada como um período de até 4π por razões de clareza.

Aqui, o diagrama inferior ilustra a mudança para a combinação das influências a partir do erro de código e do deslocamento translacional do eixo geométrico de rotação, ilustrado na figura 4, isto é, o desvio do centro-

5 padrão a partir do ponto pivô, e o desvio do mesmo a partir do centro de de- tector. O erro de excentricidade εχ vária senoidalmente em torno da posição

zero, que é deslocada por um componente não-periódico NPA, aqui também a repetição de uma rotação sendo ilustrada como um período de até 4π por razões de clareza.

„10 Se as medições são efetuadas com alta frequência e ainda abai-

xo da escala de tempo para mudanças do deslocamento translacional, a po- sição do eixo geométrico de rotação pode ser considerada como sendo está- tica para os propósitos da determinação atual. Se as posições rotacionais são uniformemente distribuídas no caso de um número pequeno de medi- 15 ções ou o número de medições é suficientemente grande, as influências das mudanças senoidais podem ser eliminadas pelo cálculo da média, em parti- cular, por meio de uma média móvel que, através de sua janela de detecção, também permite uma limitação de tempo dos valores a serem levados em conta. Aqui, as abordagens estáticas gerais podem ser usadas adicional ou 20 alternativamente, por exemplo, uma quantificação das medições com base em seus tempos de medição.

O erro de código ou erro de passo como uma variável influenci- ada específica padrão com uma periodicidade correspondendo à rotação total do corpo rotacional pode, contudo, também ser separada por outros 25 métodos adequados, por exemplo, por uma análise de Fourier. Isso é uma possibilidade, por exemplo, no caso dos valores medidos contaminados por ruído ou dos valores medidos não uniformemente distribuídos pelo círculo total. Isso também permite uma análise das variáveis influenciadas que não são estáticas dentro do intervalo de medição a ser avaliado, tal como, por 30 exemplo, uma derivação do movimento, nutação ou mudança de direção do eixo geométrico de rotação, cujos componentes harmônicos podem ser se- parados dessa maneira. A determinação dos efeitos verticais, isto é, levando em conside- ração o eixo geométrico Z, como ilustrado na figura 6, com base no diagra- ma das relações geométricas para determinar a posição axial do corpo rota- cional 2, constitui uma suplementação da determinação das variáveis influ- 5 enciadas. Aqui, a posição do corpo rotacional 2 ou dos elementos-padrão do corpo rotacional 3 na direção axial é determinada com base na escala de projeção dos elementos-padrão na disposição de detector ou nos elementos de detector 3 pela unidade aritmética e de avaliação 5 disposta no elemento de suporte 1. Se a disposição de detector tem pelo menos dois elementos de .10 detector 3, em especial com uma orientação ortogonal, uma inclinação do eixo geométrico de rotação 4 pode ser derivada a partir de dois valores de distância para posições diferentes.

As relações geométricas são como segue:

a a + H ...

(1)

t b a + D a + H

(2)

t b-d/2 em que

a designa a distância a partir do corpo rotacional para uma fonte

iluminada,

t designa o raio do corpo rotacional,

D designa o deslocamento do corpo rotacional como um erro,

H designa a distância a partir do topo do corpo rotacional para o

elemento de detector,

b designa metade do comprimento do elemento de detector, d designa a resolução do elemento de detector, com a, t, H dados, b, b-d medidos e D procurado. A partir de (1) e (2), a relação

D = -^—^a/2b-d (3)

2 b-d

segue, de modo que, para um exemplo numérico com a =

30mm, b = 4mm, d = 0,001 mm, compreendendo uma resolução e ainda a acuidade da medição para o deslocamento do corpo rotacional de 3,75pm.

A determinação da distância do corpo rotacional 2 para o ele- mento de detector 3 ou a disposição de detector é aqui muito independente de outras partes do método, isso é, em particular sem a separação das dife- rentes variáveis influenciadas. Assim, essa abordagem pode também ser usada de forma independente do método de acordo com a invenção.

Claro, somente exemplos das modalidades possíveis são es-

quematicamente representados por essas figuras ilustradas. Componentes de controle eletrônicos e de suprimento adicionais e componentes de mon- tagem não foram ilustrados nos diagramas meramente por razões de clare- za.

Claims

1. Método para a determinação de pelo menos uma variável in- fluenciada atuando na excentricidade em um goniômetro, compreendendo: um elemento de suporte (1) com uma disposição de detector compreendendo pelo menos um elemento de detector óptico (3), preferenci- almente três ou quadro elementos de detector ópticos (3), a disposição de detector tendo um centro de detector (DZ); • um corpo rotacional (2) tendo uma multiplicidade de elementos- padrão (6) dispostos em torno de um centro-padrão (MZ)1 o corpo rotacional (2) sendo disposto de modo a ser girável em torno de um eixo geométrico (4) com relação ao elemento de suporte (1), e compreendendo - o mapeamento de pelo menos uma parte dos elementos- padrão (6) na disposição de detector, - a resolução das posições do elemento-padrão (6) mapeadas na disposição de detector, - a medição da excentricidade do centro-padrão (MZ) com rela- ção ao centro de detector (DZ), caracterizado pelo fato de que: uma multiplicidade de medições de excentricidade é efetuada para diferentes posições rotacionais, e pelo menos uma variável influenciada atuando na excentricida- de é separada a partir da multiplicidade de medições excentricidade, em par- ticular pela formação agregada.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as variáveis influenciadas da excentricidade atual são separadas por uma análise de Fourier.

3. Método, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a variável influenciada de amostra específica tendo uma periodicidade correspondendo à rotação total do corpo rotacional (2) é sepa- rada como um erro de passo.

4. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações pre- cedentes, caracterizado pelo fato de que uma média é calculada a partir da multiplicidade de medições de excentricidade, em especial uma média de deslizamento.

5. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações pre- cedentes, caracterizado pelo fato de que a posição do ponto pivô atual do corpo rotacional (2) com relação ao centro de detecção (DZ) é determinada conforme um deslocamento de mancai translacional.

6. Método, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que a mudança da posição do ponto pivô atual como uma função do tempo é determinada.

7. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações pre- cedentes, caracterizado pelo fato de que a posição do corpo rotacional (2) ou a posição dos elementos-padrão (6) do corpo rotacional (2) na direção axial é determinada com base na escala de projeção dos elementos-padrão (6) na disposição de detector.

8. Método, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a posição dos elementos-padrão (6) do corpo rotacional (2) na direção axial é determinada na disposição de detector, a disposição de de- tector tendo pelo menos dois elementos de detector (3), e uma inclinação do eixo geométrico (4) é derivada a partir da posição.

9. Produto de programa de computador, compreendendo um código de programa, que é armazenado em um meio legível por computador ou é representado por uma onda portadora eletromagnética, tendo um seg- mento de código de programa para ser executado pelo menos em uma das etapas do método como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 8.