DD273676A1

DD273676A1 - Einrichtung zum vergleich von zu messenden wertepaaren funktionell verbundener physikalischer groessen mit einer sollfunktion

Info

Publication number: DD273676A1
Application number: DD31753688A
Authority: DD
Inventors: Karl-Josef Lange; Dieter Klimesch
Original assignee: Moeve Werk Muehlhausen Veb
Priority date: 1988-07-04
Filing date: 1988-07-04
Publication date: 1989-11-22

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Vergleich von zu messenden Wertepaaren funktionell verbundener physikalischer Groessen mit einer Sollfunktion. Es wird eine Einrichtung beschrieben, mittels derer ein Vergleich zu messender Wertepaare mit einer vorgegebenen Sollfunktion sowie Toleranzfaecher erfolgt. Die Einrichtung ist zur Kontrolle in der Serienfertigung einsetzbar. Ziel der Erfindung ist es, ausgehend von einer analogen Messgroesse "x" eine elektronische Abbildung einer weiteren funktionell verbundenen analogen Messgroesse "y" als Sollfunktion mit einem waehlbaren oberen und unteren Grenzwertbereich zu erzeugen und zeitgleich die anliegenden Werte der funktionell verbundenen analogen Messgroessen "x" und "y" mit dieser so erzeugten Sollfunktion zu vergleichen. Der Vergleich dieser stetig abgebildeten analogen Groessen wird mittels Funktionstrigger vorgenommen und liefert ein klassiertes Signal, welches ueber den gesamten Kennlinienverlauf gespeichert und in quasianaloger Form auf einem Anzeigedisplay zur Darstellung gelangt. Eine gleichzeitige Darstellung der funktionell verbundenen Messgroessen "x" und "y" als digitale Messwerte wird mittels Analog/Digital-Wandler zur Anzeige gebracht. Figur

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnung

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die erfindungsgemäße Einrichtung findet Anwendung beim Vergleich von zu messenden Wertepaaren aus zwei oder mehreren funktionell verbundenen physikalischen Größen, die als analoge elektrische Signale ausgebildet sind, beispielsweise der Torsionsmoment-Verdrehwinkel-Kennlinie eines Bauteiles, mit einer Sollfunktion und einem Toleranzrahmen, gebildet aus einer physikalischen Größe, die beliebig wählbar ist.

Es ist möglich, diese Einrichtung beispielsweise zur Qualitätskontrolle von Serienprodukten, an denen mehrere funktionell verbundene physikalische Größen zu messen sind, zweckmäßig einzusetzen.

Auch für Aufgaben der MSR-Technik ist ein zweckmäßiger Einsatz durch eine vorgenommene quasianaloge und im Bedarfsfall auch oszillografische Auswertung des Prozesses möglich.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Für den Vergleich von zu messenden Wertepaaren mit einer Sollkennlinie ist mit der OS DE 3441938 eine Einrichtung bekannt, bei der 2 Einflußgrößen analog gemessen und mittels Analog-Digital-Wandler umgeformt werden.

Dabei ist der Sollwert einer Einflußgröße „K" gespeichert und die zugehörigen Werte der anderen Einflußgröße „W" als digitale Adresse programmiert.

Das gemessene und digitalisierte Signal der Einflußgröße „W" wird in ein digitales Adressignal umgewandelt und ruft das im Speicher angelegte Sollsignal der Einflußgröße „K" auf, um dieses mit dem gemessenen und digitalisierten Signal der Einflußgröße „K" zu vergleichen und ein Bewertungssignal auszugeben.

Von Nachteil ist hierbei, daß nur für den jeweils ablaufenden Programmschritt eine Tendenzauswertung zur Anzeige kommt.

Damit steht keine sofortige und überschaubare Aussage über den Gesamtverlauf der gemessenen Kennlinie zur Verfügung. Der schaltungstechnische Aufwand ist hoch. Die zweifache Umwandlung der gemessenen Einflußgrößen verringert die Meßgenauigkeit.

Für schnell ablaufende Kennliniendurchläufe ist eine visuelle Verfolgung von Abweichungen nicht mehr gegeben. Weiterhin ist ein WP DD 215161 bekannt, bei dem 2 Meßsignale als Funktion auf einer Anzeigenmatrix zur operativen Einflußnahme beim Fahren von Anlagen als Momentanwert dargestellt und durch die gleichzeitige Ablegung in einer Speichermatrix eine statische Gesamtausgabe ermöglicht wird. Nachteilig ist hierbei, daß durch die vorgenommene Klassierung des Meßsignales die Auflösung des Meßwertes gering bleibt. Es ist weiterhin von Nachteil, das weder in der Speicher- noch in der Anzeigematrix eine Bewertung der anliegenden Meßwerte im Hinblick auf eine mögliche oder zulässige Abweichung von einem vorgegebenen Sollwert gegeben ist.

Ein in der OS DE 3220431 beschriebenes Verfahren gewährleistet die Überwachung eines Meßwertes als Funktion der Zeit.

Hierbei wird mittels Mikrocomputer die Meßgrößendifferenz zu verschiedenen Zeitpunkten berechnet und bei Überschreitung einer vorgegebenen Meßgrößendifferenz ein Steuersignal gebildet.

Von Nachteil ist hierbei, daß ein direkter funktioneller Zusammenhang zu einer oder mehreren weiteren denkbaren Meßgrößen nicht herstellbar ist, da die Abbildung der zweiten Größe nur als Zeitfunktion darstellbar ist. Ein weiterer Nachteil ist, daß eine stetige Meßgrößendarstellung nicht möglich ist.

Auch kann eine notwendige Speicherung des abgelaufenen Funktionszusammenhanges der Meßgröße nicht verwirklicht werden.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, eine Einrichtung zum Vergleich von zu messenden Wertepaaren, die als elektrische Signale abgebildet werden, mit einem zur Sollkennlinie vorgegebenen Toleranzfächer zu entwickeln, mittels derer eine möglichst einfache und ökonomische Kontrolle beziehungsweise Darstellung funktionell verbundener physikalischer Einflußgrößen möglich wird. Die Einrichtung ermöglicht eine quasianaloge und digitale Anzeige der einzelnen Einflußgrößen sowie ihrer funktionellen Zusammenhänge. Ein zweidimensionales Anzeigedisplay ermöglicht eine Darstellung in 4 Quadranten und ist somit für vielfältige Darstellungsmöglichkeiten geeignet. Der Einsatz für serienmäßig ablaufende Vergleichsvorgänge ist konzipiert.

Darlegung des Wesens der Erfindung

DerErfindung liegtdie Aufgabe zugrunde, eine Eirichtung zum Vergleich von zu messenden Wertepaaren von 2 oder mehreren funktionell verbundenen physikalischen Größen in Form von analogen elektrischen Signalen zu entwickeln. Dabei sollen die funktionell verbundenen analogen Meßsignale stetig als Istkennlinie dargestellt sowie ihre Tendenz im Vergleich mit einer vorgegebenen Sollkennlinie dargestellt werden. Wesentlich ist hierbei auch einezweidimensionale quasianaloge Darstellungsweise der Funktionsgrößen. Es soll hiermit einmal durch eine durchgehend analoge Funktionsweise ein einfacher apparativer Aufbau erreicht werden und zum anderen durch die gewählte Darstellungsform eine sofortige und eindeutige Erfassung seriell ablaufender Meßvorgänge in physiologischer günstiger Verarbeitbarkeit erreicht werden. Der Ablauf zum Vergleich der zu messenden Wertepaare funktionell verbundener physikalischer Größen analoger elektrischer Signale erfolgt in der Weise, daß das Signal einer Einflußgröße zur Bildung eines analogen Signales, zum Beispiel der Funktionen y, = mix, + η, undy₂ = m₂x2 + n₂ als Toleranzgrenzen der Sollkennlinie abgebildet werden.

Das Signal einer weiteren Einflußgröße bildet ein weiteres analoges Signal der Funktion уз = m₃x₂ + n₃. Die so dargestellten analogen elektrischen Signale der Funktionen yi,y₂ und уз werden in einem Funktionstrigger so abgebildet, daß eine Klassierung in 3 Wertebereiche vorgenommen wird. Gleichzeitig werden die Klassierungssignale zur Ansteuerung und Speicherung in einem quasianalogen Anzeigedisplay verarbeitet. Weitere aus den dargestellten Funktionsabläufen gewonnene Signale ermöglichen beispielsweise die Anwendung der Einrichtung zur Serienkontrolle von entsprechenden Bauteil- oder Anlagenparametern.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung wird an einem Ausführungsbeispiel erläutert. In der beigefügten Zeichnung ist die Einrichtung in ihrer Gesamtheit dargestellt. Die Einflußgrößen stehen dabei im ursächlichen Zusammenhang mit einer Prüfvorrichtung 23 zur Erfassung des Verdrehwinkels von Bauteilen in Abhängigkeit zu einem anliegenden Torsionsmoment. Die Einflußgröße „x" wirkt über den Signalgeber 1 auf den Eingang eines spezifischen Verstärkers 2, dessen Ausgang verzweigt auf die Eingänge der funktionell wirkenden Verstärker 3,4, den Compiler 5 sowie den Analog/Digital-Wandler 6 einwirkt. Weiterhin wirkt vom Verstärker 2 ein Signal auf den Meßbereichskomparator 22, dessen Ausgangssignal zusammen mit einem Steuersignal „z" am Eingang der Steuereinheit 12 anliegt. Der Ausgang der Steuereinheit 12 wirkt sowohl auf den Meßstellenschalter 11 als auch auf die Dekodier- und Anzeigelogik 15 ein. Die Ausgänge der funktionell wirkenden Verstärker 3,4 liegen am Eingang des Funktionstriggers 13 sowie auch wahlweise an den Eingängen eines Mehrstrahloszillographen 19 an.

Eine weitere Einflußgröße „y" wirkt als Meßgröße уі über den Signalgeber 7 auf den Eingang eines typischen Meßverstärkers 8, dessen Ausgang als Signal „y," auf den Eingang des Meßstellenschalters 11 parallel mit einem Signal „y₂" einwirkt, welches als Meßgröße y₂ über den Signalgeber 9 auf einen weiteren typischen Meßverstärker 10 einwirkt und an dessen Ausgang ansteht.

Am Ausgang des Meßstellenschalters 11 liegt entsprechend dem von der Steuereinheit 12 einwirkenden Steuerkode das Signal „Уі" oder „y₂" an und wirkt auf die Eingänge des Funktionstriggers 13, des Compilers 16 sowie auch wahlweise auf den Eingang eines Mehrstrahloszillographen 19.

Die Ausgänge des Funktionstriggers 13 wirken auf den Kennlinienspeicher 14 sowie den Fehlerspeicher 20 ein.

Die Ausgänge des Kennlinienspeichers 14 und des Compilers 5 liegen gemeinsam am Eingang der Dekodier- und Anzeigelogig 15 an, deren Ausgang wiederum auf den Eingang des Anzeige- und Auswertetableaus 18 einwirkt. Weiterhin wirkt der Ausgang des Analog/Digital-Wandlers 6 auf das Anzeige- und Auswertetableau 18 ein.

Die vom Ausgang des Meßstellenschalters 11 am Eingang des Compilers 16 anliegenden Signale „y," oder „y₂" wirken vom Ausgang des Compilers 16 auf den Analog/Digital-Wandler 17 und von dessen Ausgang wiederum auf den Eingang des Anzeige- und Auswertetableaus 18 ein.

Der Ausgang des Fehlerspeichers 20 liegt am Eingang des Signalverstärkers 21 an, dessen Ausgänge auf spezifische Weise auf Bauteile einer Prüfvorrichtung 23 einwirken.

Der Vergleich von zu messenden Wertepaaren funktionell verbundener physikalischer Größen mit einer Sollfunktion mittels erfindungsgemäßer Einrichtung läuft wie folgt ab:

Die vom Signalgeber 1 auf den spezifischen Verstärker 2 stetig wirkende Einflußgröße „x" der Funktion χ = f(<p) gelangt zunächst, in spezifischer Art verstärkt, als Signal in der Form x_v = |f(x)| vom Ausgang des Verstärkers 2 auf die Eingänge der funktionell wirkenden Verstärker 3,4. Im Verstärker 3 wird aus dem Signal der obere Grenzwert der Sollfunktion y_ow = ггн + η,, sowie im Verstärker 4 aus dem gleichen Signal der untere Grenzwert der Sollfunktion y_uw = m₂ + n₂ als stetige Signale gebildet und jeweils am Eingang des Funktionstriggers 13 zugeführt.

Gleichzeitig wird die Einflußgröße „y " der Funktion у = f(M_t) vom Signalgeber 7 über den Verstärker 8 als Signal „y-i" sowie vom Signalgeber 9 über den Verstärker 10 als Signal „y₂" an den Meßstellenschalter 11 angelegt.

Am Ausgang des Meßstellenschalters 11 wird entsprechend dem von der Steuereinheit 12 auf den Eingang des Meßstellenschalters 11 gegebenen Steuerkode die Einflußgröße „y" als Signal „y₂" wirksam und an einem weiteren Eingang des Funktionstriggers 13 angelegt. Der Funktionstrigger 13 klassiert im weiteren die aus der Einflußgröße „x" gebildeten

Funktionen y_ow = πΓ^φ + rii und y_uw = m₂cp + n₂ der oberen und unteren Grenzwerte der Sollfunktion mit dem aus der Einflußgröße „y" vorliegenden Signalen ,,V₁" oder „y₂" und der abgebildeten Funktion y_N = f(M_t) als Istfunktion. Am Ausgang des Funktionstriggers 13 werden damit drei digitale Signale als Sollwertbereich, Oberwertüberschreitung und Unterwertunterschreitung wirksam und durch ein spezifisches Steuersignal vom Ausgang des Compilers 5 im Kennlinienspeicher 14 gespeichert. Dieses am Ausgang des Compilers 5 anstehende spezifische Steuersignal, abgebildet als getaktetes Meßpunktsignal, wird aus der am Eingang des Compilers 5 anliegenden stetigen Meßgröße „x_v" transformiert. Mit diesem Taktsignal zum jeweiligen Meßpunkt wird der Augenblickswert des Klassierungssignales, welches vom Ausgang des Funktionstriggers 13 am Eingang des Kennlinienspeichers 14 ansteht, in den Kennlinienspeicher 14 eingeschrieben. Vom Ausgang des Kennlinienspeichers 14 gelangen diese so gespeicherten digitalen Signale dann zum Eingang der Dekodier- und Anzeigelogig 15. Ein gleichzeitig am Eingang der Dekodier- und Anzeigelogig 15 anliegendes Signal vom Ausgang des Compilers 5, welches als quasianaloges Signal aus der stetigen Meßgröße „x_v" gewonnen wurde, ergibt schließlich am Ausgang der Dekodier- und Anzeigelogig 15 ein spezifisches Steuersignal, welches auf den Eingang des Anzeige- und Auswertetableaus 18 gelegt wird und die Funktion ζ = f(tf, M,) bildet.

Damit formt der Compiler 5 aus dem funktioneilen Zusammenhang der Änderung der Einflußgröße „x" ein quasianaloges Anzeigeformat der stetig einwirkenden Einflußgröße „y" beziehungsweise deren Signale „y," und „y₂" während des gesamten Meßzyklus des Vergleiches der Wertepaare der Funktion ζ = f(y ,M_t) mit dem Toleranzbereich der Sollfunktion. Dieses quasianaloge Anzeigeformat der Funktion ζ = f(cp, M₁) wird mittels Lichtemitterdioden-Leuchtbandkennlinie im Anzeige- und Auswertetableau 18 zur Anzeige gebracht. Ein vom Ausgang der Steuereinheit 12 auf den Eingang der Dekodier-und Anzeigelogik 15 einwirkendes Steuersignal ermöglicht die Darstellung des quasianalogen Anzeigeformates in vier Quadranten. Weiterhin wird der Momentanwert der Einflußgröße „x" am Ausgang des Verstärkers 2 als Meßgröße x_v = |f(x)| dem Analog-Digital-Wandler 6 zugeführt und von dessen Ausgang auf den Eingang des Anzeige-und Auswertetableaus 18 gelegt und dort als digitaler Wert zur Anzeige gebracht. Der Momentanwert der Einflußgröße „y" wird als Signal „y," oder „у_г" vom Ausgang des Meßstellenschalters 11 auf den Eingang des Compilers 16 gelegt. Vom Ausgang des Compilers 16 gelangt die umgeformte Meßgröße y_v = ν у über den Analog-Digital-Wandler 17 an Eingang des Anzeige-und Auswertetableaus 18 und wird dort als digitaler Wert zur Anzeige gebracht.

Nach Ablauf eines Meßzyklus können die vom Ausgang des Funktionstriggers 13 an den Eingang des Fehlerspeichers 20 gelangten und gespeicherten Signale der Überschreitung des Toleranzbereiches der Sollfunktion über den Verstärker 21 beliebig benötigte Steuerfunktionen, die zum Beispiel beim Einsatzeines automatisierten Meßvorganges zweckmäßig zur Anwendung kommen kann, auslösen.

Weiterhin können die Ausgänge der Verstärker 3,4 und des Meßstellenschalters 11 an einen Mehrstrahloszillographen 19 angelegt werden, um damit spezifische analoge Darstellungen und Auswertungen zu ermöglichen.

Claims

1. Einrichtung zum Vergleich von zu messenden Wertepaaren funktionell verbundener physikalischer Größen mit einer Sollfunktion, welche eine Sollkennlinie mit Toleranzrahmen bildet, gekennzeichnet dadurch, daß aus einer Einflußgröße „x" ein analoges elektrisches Signal erzeugt wird und daraus Grenzwerte einer weiteren Einflußgröße „y" durch elektronische Funktionsbildung von 2 Signalen derart abgebildet sind, daß das ein Signal den Oberwert und das andere Signal den Unterwert der Sollfunktion dieser Einflußgröße „y" annimmt, daß mit einem zeitgleich aus der weiteren Einflußgröße „y" erzeugten analogen elektrischen Signal die Istfunktion dieser Einflußgröße „y" gebildet wird, daß danach dieses so erzeugte Signal mit den aus der elektronischen Funktionsbildung erzeugten Ober- und Unterwertsignalen der Sollfunktion der Einflußgröße „y" derart ausgewertet wird, daß 3 Auswertesignale möglich sind, daß dabei das eine Signal nur bei Überschreitung, ein anderes Signal nur bei Einhaltung und ein weiteres Signal nur bei Unterschreitung des Toleranzrahmen der Sollfunktion der Einflußgröße „y" möglich ist und als Kennliniendarstellung einem Anzeigedisplay zugeführt ist.

2. Einrichtung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß zur Erfassung der Einflußgröße „x" ein Signalgeber (1) vorgesehen ist mit dem ein analoges elektrisches Signal erzeugt und einem nachgeschalteten Verstärker (2) zugeführt ist, daß zur Erfassung der Einflußgröße „y" einerseits zwei Signalgeber (7,9) vorgesehen sind, die die Meßsignale „уг" und ,,Y₁" als analoge elektrische Signale erzeugen und diese den jeweils zugeordneten Verstärkern ((8,10) zugeführt sind, andererseits in adäquater Darstellung auch mehr als 2 Signalgeber möglich sind.

3. Einrichtung nach Punkt 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß das analoge elektrische Signal der Meßgröße „x" vom Ausgang des Verstärkers (2) verzweigt den Eingängen der Verstärker (3,4), des Compiler (5), des Analog/Digital-Wandler (6) zugeführt ist und von den Verstärkern (3,4) durch elektronische Funktionsbildung 2 Signale derart ausgebildet sind, das vom Verstärker (3) nur das Oberwertsignal und vom Verstärker (4) nur das Unterwertsignal der Sollfunktion einer weiteren Einflußgröße „y" abgebildet ist.

4. Einrichtung nach Punkt 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß das am Ausgang des Meßstellenschalters (11) anliegende Meßsignal in der Art den am Eingang anliegenden Meßsignalen ,,Y₁" und „y₂" zugeordnet ist, daß durch den an einem weiteren Eingang des Meßstellenschalters (11) vom Ausgang der Steuereinheit (12) anliegenden Steuerkode eine Zuordnungsvorschrift besteht und das der am Ausgang der Steuereinheit (12) anstehende Steuerkode in der Art gebildet ist, daß an einem Eingang der Steuereinheit (12) ein Steuersignal vom Ausgang des Meßbereichskomparators (22) und an einem weiteren Eingang ein Steuersignal „z" angelegt ist.

5. Einrichtung nach Punkt 1,3 und 4, gekennzeichnet dadurch, daß am Funktionstrigger (13) zum einen vom vorgeschalteten Meßstellenschalter (11) ein jeweils durchgeschaltetes Meßsignal der Einflußgröße „y" als Istfunktion anliegt und zum anderen gleichzeitig die aus dem funktionellen Zusammenhang der Einflußgröße „y" die in der Art gebildet ist, daß vom vorgeschalteten Verstärker (3) nur das Oberwertsignal und vom vorgeschalteten Verstärker (4) nur das Unterwertsignal angelegt ist, daß aus den so am Funktionstrigger (13) anliegenden stetigen analogen elektrischen Signalen am Ausgang desselben 3 klassierte Auswertesignale in der Art wirksam werden, daß entweder jeweils nur bei Überschreitung oder nur bei Einhaltung oder nur bei Unterschreitung des Toleranzrahmen der Sollfunktion der Einflußgröße „y" ein Signal den nachgeschalteten Eingängen des Kennlinienspeichers (14) und des Fehlerspeichers (20) zugeführt ist.

6. Einrichtung nach Punkt 1,3 und 5, gekennzeichnet dadurch, daß im Kennlinienspeicher (14) eine Speichermatrix in der Art abgelegt ist, daß am Kennlinienspeicher (14) zum einen vom vorgeschalteten Funktionstrigger (13) 3 mögliche Auswertesignale in der Form wirksam sind, das jeweils zeitgleich nur ein Signal angelegt ist, daß zum anderen das am Compiler (5) vom vorgeschalteten Verstärker (2) anliegende stetige Meßsignal „x" einer Zuordnungsvorschrift entsprechend als unstetiges Meßpunktsignal abgebildet und angelegt ist, daß so zu jedem vom vorgeschalteten Compiler (5) anliegenden Meßpunktsignal zeitgleich die Zuordnung des vom vorgeschalteten Funktionstriggers (13) anliegenden Auswertesignal als Wertepaare der funktionell verbundenen Einflußgrößen „x" und „y" im Kennlinienspeicher (14) abgelegt sind und einer nachgeschalteten Dekodier- und Anzeigeeinheit (15) zugeführt sind.

7. Einrichtung nach Punkt 1,3 und 6, gekennzeichnet dadurch, daß die an der Dekodier- und Anzeigelogik (15) anliegenden Signale vom vorgeschalteten Kennlinienspeicher (14) einem nachgeschalteten Anzeigedisplay (18) in der Art als Ansteuersignal geformt zugeführt sind, das ein zweidimensionales quasianaloges Anzeigeformat in 4-Quadrantendarstellung durch weitere an die Dekodier- und Anzeigelogik (15) angelegte Signale die zum einen durch ein Meßpunktsignal vom vorgeschalteten Compiler (5) und zum anderen durch einen Steuerkode von der vorgeschalteten Steuereinheit (12) gebildet sind, ermöglicht wird.

8. Einrichtung nach Punkt 1,3,4 und 7, gekennzeichnet dadurch, daß aus den Einflußgrößen „x" und „y" analoge elektrische Signale als Meßsignale „x" und „y" abgebildet in der Art einem Anzeigedisplay (18) zugeführt sind, daß sowohl ihr funktioneller Zusammenhang aus den Ansteuersignalen der Dekodier- und Anzeigelogik (15) als quasianaloge Kennliniendarstellung ermöglicht wird, als auch für das Meßsignal „x" mittels Analog/Digital-Wandler (6) und für das Meßsignal „y" mittels Compiler (16) und Analog/Digital-Wandler (17) digitale Meßwerte der Einflußgröße „x" und „y" in der Art dem Anzeigedisplay (18) zugeführt sind, das der Verstärker (2) und der Compiler (16) eine zweckmäßige Anpassung der numerischen Einheitsgröße gemäß Anwendungsfall ermöglicht.