PL B1. POLITECHNIKA CZĘSTOCHOWSKA, Częstochowa, PL BUP 06/11

Transkrypt

1 PL B1 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (13) B1 (21) Numer zgłoszenia: (51) Int.Cl. G01B 5/28 ( ) G01C 7/04 ( ) Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (22) Data zgłoszenia: (54) Urządzenie do pomiaru falistości powierzchni (43) Zgłoszenie ogłoszono: BUP 06/11 (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: WUP 08/13 (73) Uprawniony z patentu: POLITECHNIKA CZĘSTOCHOWSKA, Częstochowa, PL (72) Twórca(y) wynalazku: JAROSŁAW RAJCZYK, Częstochowa, PL MARLENA RAJCZYK, Częstochowa, PL JAROSŁAW KALINOWSKI, Częstochowa, PL (74) Pełnomocnik: rzecz. pat. Cezary Radecki

2 2 PL B1 Opis wynalazku Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do pomiaru falistości powierzchni, zwłaszcza do pomiaru falistości, równości, wyznaczenia profilu posadzek przemysłowych, wypraw konstrukcji ściernych nawierzchni drogowych, pomiarów odchylenia geometrii prefabrykatów budowlanych. Znany jest z amerykańskiego opisu patentowego nr US urządzenie do pomiaru nierówności powierzchni. Urządzenie posiada ramę wsporczą z kołami jezdnymi i członem napędowym, do której zamocowany jest przegubowo wózek pomiarowy wyposażony w przyrząd do pomiaru kąta odchylenia płaszczyzny ramy wózka pomiarowego od pionu, zwany inklinometrem. Z tyłu ramy wsporczej po obu jej stronach znajdują się dwa koła bierne zamocowane w jednej osi w celu zachowania równowagi statycznej urządzenia, natomiast z przodu znajdują się dwa koła zamocowane w jednej płaszczyźnie, przy czym jedno z kół zamocowane jest do ramy wózka pomiarowego. Wózek pomiarowy dzięki przegubowemu połączeniu z ramą wsporczą może poruszać się w płaszczyźnie pionowej. Do jednego z kół biernych w tyle ramy urządzenia zamocowany jest przyrząd do pomiaru kąta obrotu koła pomiarowego zwany enkoderem, przy czym enkoder jest sprzężony sygnałowo z inklinometrem. Celem wynalazku było opracowanie urządzenia do pomiaru falistości powierzchni o zwiększonej czułości i dokładności pomiaru. Istotą rozwiązania według wynalazku jest to, że urządzenie do pomiaru falistości powierzchni ma wózek napędowy z ramą, która połączona jest przegubowo z ramą nośną urządzenia i z ramą wózka pomiarowego, oraz posiada przyrząd do pomiaru kąta pomiędzy płaszczyzną ramy wózka napędowego, a płaszczyzną ramy wózka pomiarowego, który jest zamocowany pomiędzy wózkiem napędowym, a wózkiem pomiarowym. Według alternatywy wynalazku wózek urządzenia do pomiaru falistości powierzchni ma dwa wózki pomiarowe połączone ze sobą przegubowo, pomiędzy którymi zamocowany jest przyrząd do pomiaru kąta pomiędzy płaszczyzną ramy wózka pomiarowego, a płaszczyzną ramy drugiego wózka pomiarowego, a wózek napędowy połączony jest przegubowo z ramą nośną urządzenia oraz z wózkiem pomiarowym. Korzystnym jest jeśli odległości pomiędzy osiami skrajnych kół jezdnych, a osią środkowego koła jezdnego są różne. Urządzenie według wynalazku umożliwia określenie w sposób bezwzględny położenia kątowego odcinka wyznaczonego przez dwa punkty, którymi są osie kół wózka pomiarowego, przy czym koła te stykają się w sposób punktowy z badaną powierzchnią. Czułość i zakres pomiarowy można regulować przez zmianę rozstawu pomiędzy osiami kół lub zmianę średnicy kół pomiarowych. Dzięki temu, że koła pomiarowe poruszają się w jednej płaszczyźnie po linii prostej umożliwia to wyznaczenie profilu powierzchni na zadanym odcinku będącym częścią wspólną płaszczyzny ruchu kół wózka pomiarowego i badanej powierzchni. Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schematycznie urządzenie do pomiaru falistości powierzchni z jednym wózkiem pomiarowym w widoku z boku, a fig. 2 - urządzenie z jednym wózkiem pomiarowym w widoku z góry, fig. 3 przedstawia schematycznie urządzenie do pomiaru falistości powierzchni z dwoma wózkami pomiarowymi w widoku z boku, a fig. 4 - urządzenie z dwoma wózkami pomiarowymi w widoku z góry. Urządzenie przedstawione na fig. 2 posiada ramę nośną 1 z kołami jezdnymi 2, wewnątrz której zamocowany jest wózek napędowy 3 z jednym kołem napędowym 4 napędzany silnikiem krokowym, połączony przegubowo z wózkiem pomiarowym 5 z dwoma kołami jezdnymi 6 i 7. Koło napędowe 4 wózka napędowego 3 oraz koła jezdne 6 i 7 wózka pomiarowego 5 są usytuowane w osi wzdłużnej urządzenia. Pomiędzy wózkiem napędowym 3, a wózkiem pomiarowym 5 zamocowany jest enkoder 8 jako przyrząd do pomiaru kąta pomiędzy płaszczyzną ramy 9 wózka napędowego 3, a płaszczyzną ramy 10 wózka pomiarowego 5. Wózek pomiarowy 5 przy tylnym kole jezdnym 7 ma zamocowany enkoder 11 jako przyrząd do pomiaru kąta obrotu koła jezdnego 7, a do jego ramy zamocowany jest inklinometr 12, jako przyrząd do pomiaru odchyleń kątowych, który mierzy kąt pomiędzy prostą łączącą osie jego kół jezdnych 6 i 7, a grawitacyjną osią pionową oraz ma moduł komunikacyjny 13 do przesyłania danych pomiarowych z urządzenia do komputera. Urządzenie zaopatrzone jest w moduł sterujący 14, który służy do sterowania pomiarem, to jest wykonaniem pomiaru kąta obrotu koła jezdnego 7 w stałej odległości kątowej pomiędzy odczytami.

3 PL B1 3 Po ustawieniu urządzenia na płaskiej powierzchni bazowej wykonuje się za pomocą inklinometru 12 pierwszy pomiar kąta pomiędzy prostą łączącą osie kół jezdnych 6 i 7, a grawitacyjną osią pionową oraz określa się za pomocą enkodera 8 kąt pomiędzy płaszczyzną ramy 9 wózka napędowego 3, a płaszczyzną ramy 10 wózka pomiarowego 5. Czynności te powtarza się każdorazowo podczas cyklicznego przemieszczania się urządzenia za pomocą silnika krokowego o zadaną wartość drogi mierzoną kątem obrotu koła jezdnego 7 wózka pomiarowego 5 wskazanym przez enkoder 11. Enkoder 11 wyzwala za pośrednictwem modułu sterującego 14, co zadany kąt, odczyt z pomiaru kąta pomiędzy płaszczyzną ramy 10 wózka pomiarowego 5, a grawitacyjną osią pionową wykonany przez inklinometr 12 oraz odczyt przez enkoder 8 z pomiaru kąta między płaszczyzną ramy 9 wózka napędowego 3, a płaszczyzną ramy 10 wózka pomiarowego 5. Moduł sterujący 14 przesyła następnie dane odczytane z inklinometru 12 do bezprzewodowego modułu komunikacyjnego 13, który buforuje i wysyła je do komputera. Program komputera pozwala na magazynowanie, archiwizację danych pomiarowych i ich wizualizację. Czułość i zakres pomiarowy urządzenia można regulować przez zmianę rozstawu osi kół 4, 6, 7 lub zmianę ich średnic. Koła pomiarowe poruszając się w jednej płaszczyźnie po linii prostej umożliwiają wyznaczenie profilu powierzchni na zadanym odcinku, będącego częścią wspólną płaszczyzny ruchu kół wózka pomiarowego 5 i badanej powierzchni. Urządzenie przedstawione na fig. 4 posiada ramę nośną 1 z kołami jezdnymi 2, wewnątrz której zamocowany jest wózek napędowy 3 z jednym kołem napędowym 4 napędzany silnikiem krokowym, połączony przegubowo z wózkiem pomiarowym 5 z dwoma kołami jezdnymi 6 i 7, który jest połączony przegubowo z drugim wózkiem pomiarowym 8 o jednym kole jezdnym 9. Koło napędowe 4 wózka napędowego 3 oraz koła jezdne 6, 7 i 9 wózków pomiarowych 5 i 8 są usytuowane w osi wzdłużnej urządzenia, przy czym odległość pomiędzy osiami kół 9 i 7 jest różna od odległości pomiędzy osiami kół 7 i 6, co eliminuje błędy pomiarowe występujące podczas pomiaru profilu o stałej długości fali, równej odległości pomiędzy skrajnymi kołami jezdnymi 6 i 9. Pomiędzy wózkami pomiarowymi 5 i 8 zamocowany jest enkoder 10 jako przyrząd do pomiaru kąta pomiędzy płaszczyzną ramy 11 wózka pomiarowego 5, a płaszczyzną ramy 12 wózka pomiarowego 8. Na wózku pomiarowym 5 zamocowany jest inklinometr 13 jako przyrząd do pomiaru odchyleń kątowych, który dokonuje pomiaru kąta pomiędzy prostą łączącą osie kół 6, 7 wózka pomiarowego 5 względem grawitacyjnej osi pionowej oraz posiada moduł komunikacyjny 14 do przesyłania danych z inklinometru 13 do komputera. Na wózku pomiarowym 8, przy jego kole jezdnym 9 zamocowany jest enkoder 15 do dokonywania pomiaru kąta obrotu koła jezdnego 9. Urządzenie zaopatrzone jest w moduł sterujący 16, który służy do sterowania pomiarem to jest wykonaniem pomiaru kąta w stałej odległości kątowej koła 9 pomiędzy odczytami. Pomiar polega na ustawieniu urządzenia na płaskiej powierzchni bazowej i wykonaniu za pomocą inklinometru 13 pierwszego pomiaru kąta pomiędzy prostą łączącą osie kół 6, 7 wózka pomiarowego 5, a grawitacyjną osią pionową oraz określenia za pomocą enkodera 10 kąta pomiędzy płaszczyzną położenia ramy 11 wózka pomiarowego 5 względem płaszczyzny ramy 12 wózka pomiarowego 8. Czynności te powtarza się każdorazowo podczas cyklicznego przemieszczania się urządzenia za pomocą silnika krokowego o zadaną wartość drogi mierzoną kątem obrotu koła jezdnego 9 wózka pomiarowego 8. Enkoder 15 wyzwala za pośrednictwem modułu sterującego 16, co zadany kąt, odczyt z inklinometru 13, to jest kąt pomiędzy prostą łączącą osie kół 6, 7 wózka pomiarowego 5 względem grawitacyjnej osi pionowej oraz odczyt z enkodera 10 to jest kąta pomiędzy płaszczyzną położenia ramy 11 wózka pomiarowego 5, a płaszczyzną ramy 12 wózka pomiarowego 8. Moduł sterujący 16 przesyła następnie dane odczytane z inklinometru 13 do bezprzewodowego modułu komunikacyjnego 14, który buforuje i wysyła je do komputera. Program komputera pozwala na magazynowanie, archiwizację danych pomiarowych i ich wizualizację. Czułość i zakres pomiarowy urządzenia można regulować przez zmianę rozstawu osi kół 6, 7, 9 lub zmianę ich średnic. Koła pomiarowe poruszając się w jednej płaszczyźnie po linii prostej umożliwiają wyznaczenie profilu powierzchni na zadanym odcinku, będącego częścią wspólną płaszczyzny ruchu kół wózka pomiarowego i badanej powierzchni.

4 4 PL B1 Zastrzeżenia patentowe 1. Urządzenie do pomiaru falistości powierzchni płaskich posiadający ramę nośną z kołami jezdnymi, wózek napędowy, wózek pomiarowy oraz przyrząd do pomiaru odchyleń kątowych i przyrząd do pomiaru kąta obrotu koła jezdnego wózka pomiarowego, znamienne tym, że wózek napędowy (3) ma ramę (9), która połączona jest przegubowo z ramą nośną (1) urządzenia i z ramą (10) wózka pomiarowego (5), oraz posiada przyrząd do pomiaru kąta pomiędzy płaszczyzną ramy (9) wózka napędowego (3), a płaszczyzną ramy (10) wózka pomiarowego (5), który jest zamocowany pomiędzy wózkiem napędowym (3), a wózkiem pomiarowym (5). 2. Urządzenie do pomiaru falistości powierzchni płaskich posiadający ramę nośną z kołami jezdnymi, wózek napędowy, wózek pomiarowy oraz przyrząd do pomiaru odchyleń kątowych i przyrząd do pomiaru kąta obrotu koła jezdnego wózka pomiarowego, znamienne tym, że ma dwa wózki pomiarowe (5, 8) połączone ze sobą przegubowo, pomiędzy którymi zamocowany jest przyrząd (10) do pomiaru kąta pomiędzy płaszczyzną ramy (11) wózka pomiarowego (5), a płaszczyzną ramy (12) wózka pomiarowego (8), a wózek napędowy (3) połączony jest przegubowo z ramą nośną (1) urządzenia oraz z wózkiem pomiarowym (5). 3. Urządzenie według zastrz. 2, znamienne tym, że odległości pomiędzy osiami skrajnych kół jezdnych (6, 7), a osią środkowego koła jezdnego (7) są różne.

5 PL B1 5 Rysunki

6 6 PL B1 Departament Wydawnictw UP RP Cena 2,46 zł (w tym 23% VAT)