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Es
werden hier ein Gerätesystem
zur Auswertung eines Versuchs und ein entsprechendes Verfahren beschrieben.
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Gewisse
Maschinenprüfstände umfassen eine
große
Anzahl von Meßfühlern, die
Daten des Versuchs aufnehmen, sowie Mittel zur Visualisierung oder
Anzeige der Versuchsergebnisse, die die von den Meßfühlern gemessenen
Daten darstellen, nachdem diese der Eichung der Meßfühler entsprechend
in physikalische Größen umgewandelt
und in einer für
das Personal erkennbaren Art dargestellt wurden. Für diese
Umwandlungen wird ein Rechner benutzt. Es handelt sich also um die übergeordnete Einheit
des Prüfstands,
die die Messungen der Meßfühler aufnimmt
und speichert und die umgewandelten Resultate ausgibt, indem sie
diese entsprechend der zuvor vorgenommenen Programmierung auf die verschiedenen
Anzeigevorrichtungen verteilt. Die Meßfühler und die Anzeigevorrichtungen
erscheinen also als untergeordnete Mittel des Prüfstands. Es ist jedoch schwierig,
während
einer Versuchskampagne weitere hinzuzufügen oder auch nur ihre Einstellung zu ändern, weil
der Rechner für
jede Konfigurationsänderung
des Prüfstands
neu programmiert werden muß,
was eine neue Kompilierung erfordert. Nun weiß man nicht schon immer im
voraus, welche Messungen nützlich
sein werden, und gewisse Messungen können erst während gewisser Versuche oder gewisser
Versuchsabschnitte der Kampagne interessant werden. Die Schwierigkeiten,
das System zu rekonfigurieren, führen
also dazu, daß man
versucht, eine überreichliche
Zahl von Meßfühlern und
Visualisierungsvorrichtungen vorzusehen, die während jeder Versuchskampagne
ausgewertet werden. Diese Gegenmaßnahme, die jedenfalls zu erhöhten Gerätekosten
führt,
ist nicht immer praktikabel, weil entsprechende Mengen an Messungen
und Resultaten aufgenommen und übertragen
werden müssen;
der Verarbeitungsdurchsatz des Rechners jedoch begrenzt ist. Es
besteht die Gefahr, daß die
Daten nicht mehr in Echtzeit ausgewertet werden können und daß die Möglichkeit
verlorengeht, den ursprünglich vorgesehenen
Ablauf eines Versuchs zu modifizieren oder den Versuch sogar vorzeitig
abzubrechen, wenn ein unvorhergesehenes, interessantes oder im Gegenteil
gefährliches
Phänomen
auftritt.
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Die
Starrheit des zentralisierten Systems hat außerdem den Nachteil, daß man ständig Kompatibilitätsprobleme
der Gerätschaft
lösen muß, sobald man
Geräte
verschiedener Hersteller benutzen möchte.
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Ein
zentralisiertes System wurde in EP-A2-0 342 790 vorgeschlagen.
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Die
Erfindung entstand aus dem Wunsch, diese Nachteile zu beseitigen.
Das Hauptmerkmal des hier vorgeschlagenen Auswertungssystems besteht
darin, daß man
auf die traditionelle Anordnung mit zentralem Rechner zugunsten
einer dezentralisierten oder verteilten Anordnung verzichtet, bei
der die Meßfühler und
die Visualisierungsvorrichtungen in weitem Umfang unabhängig voneinander
arbeiten.
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Die
Erfindung betrifft, kurz gesagt, in ihrer allgemeinsten Form ein
Verfahren zur Auswertung von Versuchen mit einer Erfassung von Versuchsmessungen
durch Meßfühler, einer
Umwandlung der Versuchsmessungen in Versuchsergebnisse und der Anzeige
der Versuchsergebnisse durch getrennte Vorrichtungen, und ist dadurch
gekennzeichnet, daß die
Versuchsmessungen in einem gemeinsamen Signal mit einem vorbestimmten
Format angeordnet werden und daß den
einzelnen Anzeigevorrichtungen zugeordnete Rechner eine gemeinsame
Datenbank durchsuchen, um entsprechende Abschnitte des Signals auszulesen
und diese Abschnitte in die Versuchsergebnisse zu transformieren.
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Die
Anordnung der Messungen in einem gemeinsamen Signal, das über ein
Kabel übertragen wird,
macht es möglich,
die langsamen Verarbeitungs- und Speicherungsoperationen in einem
Rechner zu vermeiden. Das Personal kann eine Anzeigevorrichtung
nach Belieben dieser oder jener Messung zuordnen und erneut zuordnen,
ohne daß der Ablauf
der Anzeige der anderen Ergebnisse verzögert wird. Der Rechner dieser
Vorrichtung liest aus der Datenbank die Relationen aus, die es ihm
ermöglichen,
die Abschnitte des Signals zu identifizieren, in denen sich die
neuen Messungen befinden, und diese Messungen mit Hilfe der Eichkoeffizienten
umzuwandeln, die ebenfalls in dieser Datenbank enthalten sind. Es
findet keine Rekonfigurierung des Systems als ganzes statt. Ein
solches Verfahren ermöglicht
es, auf den Anzeigevorrichtungen ausschließlich die momentan interessanten
Erscheinungen des Versuchs zu verfolgen, indem die Kategorien der
angezeigten Ergebnisse so oft wie nötig umgeschaltet werden.
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In
der Praxis hat das Kabel ein ausreichend großes Durchlaßband, um den Durchgang einer
sehr großen
Zahl von Ergebnissen zu ermöglichen,
die weit über
den Erfordernissen der realen Prüfstände liegt.
Der von dem zentralen Rechner gebildete Engpaß verschwindet. Es ist außerdem leicht,
Meßfühler hinzuzufügen, weil
ihre Messungen in das gemeinsame Signal entsprechend dem festgelegten
Format in die Leerstellen dieses Signals eingefügt werden. Die Datenbank wird
durch eine einfache Operation vervollständigt, um das Vorhandensein
und die Eigenschaften dieses Meßfühlers zu
vermerken. Das Hinzufügen
von neuen Anzeigevorrichtungen bringt ebenfalls keine Schwierigkeiten
mit sich.
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Das
vorgeschlagene Auswertesystem umfaßt Meßfühler, die an einem Versuchsobjekt
angebracht sind, eine Vorrichtung zur Erfassung der Daten der Meßfühler, Vorrichtungen
zur Anzeige der Versuchsergebnisse sowie Mittel zur Steuerung des Systems,
die mit der Erfassungsvorrichtung und der Vorrichtung zur Anzeige
der Resultate verbunden sind, und es ist kennzeichnend, daß die Steuerungsmittel
getrennte Rechner, die die einzelnen Anzeigevorrichtungen steuern,
ferner einen Server-Rechner, der
eine Datenbank enthält,
sowie ein Kabel umfassen, mit dem die Rechner und die Datenerfassungsvorrichtung
verbunden sind, daß die
Datenerfassungsvorrichtung so konzipiert ist, daß sie die Daten der Meßfühler in
einem gemeinsamen Signal mit einem vorbestimmten Format in das Kabel
sendet, und daß die
Rechner, die die Anzeigevorrichtungen steuern, so programmiert sind,
daß sie
die Datenbank durchsuchen, um entsprechende interessierende Abschnitte
des Signals zu extrahieren, und daß sie diese interessierenden
Abschnitte in die Versuchsergebnisse umwandeln, wobei die Datenbank
Eichkoeffizienten der Meßfühler und
Relationen insbesondere zwischen den Meßfühlern und den betreffenden Teilen
des Signals enthält.
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Im
folgenden wird die Erfindung anhand der anliegenden Zeichnungen
beschrieben, in denen eine spezielle Ausführungsform dargestellt ist.
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1 zeigt
eine generelle Ansicht des Systems.
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2 zeigt
ein Schema des Inhalts der Datenbank.
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Der
Prüfstand
dient zur Prüfung
einer Maschine 1, z.B. eines Turbotriebwerks, in der eine
bestimmte Anzahl von Temperatur-, Druckmeßfühlern 2 usw. an den
gewünschten
Stellen angeordnet ist. Jeder Meßfühler 2 ist mit einer
Erfassungskarte 3 verbunden, und die Erfassungskarten 3 sind
in die Steckplätze
eines Gestells 4 eingesetzt, das in der Box eines Erfassungsmoduls 5 zur
Erfassung der Meßwerte
montiert ist. Das Erfassungsmodul 5 ist hier ein Gerät HP 75VXI,
das die Signale, die von den Meßfühlern 2 ausgegeben
werden und durch die Erfassungskarten 3 gewandert sind,
aufnehmen und diese Signale in einem einzigen Signal anordnen kann,
das in ein Ethernet-Kabel 6 eingespeist wird, mit dem das
Erfassungsmodul 5 durch seinen Ausgangsanschluß verbunden
ist. Die Norm VXI des Erfassungsmoduls 5 ermöglicht es,
die Ausgangssignale der Meßfühler 2 in
individuelle Rahmen des Signals einzufügen, d.h. in Signalabschnitte,
die sich in Abhängigkeit
von der Position der Karte 3 in dem Gestell 4 an
invariablen und periodischen Stellen befinden. Die unbesetzten Rahmen
des Signals können zur Übertragung
von Ausgangssignalen anderer Meßfühler dienen,
wenn deren Karten in das Erfassungsmodul 5 eingesetzt werden.
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Anzeige-
oder Visualisierungsvorrichtungen können Bildschirme 7,
einen Drucker 8, einen Plotter 9 und einen Überwachungsbildschirm 10 umfassen. Diese
Vorrichtungen sind über
getrennte Rechner, die jeweils einer dieser Vorrichtungen oder einer
kleinen Gruppe dieser Vorrichtungen zugeordnet sind, nämlich einen
Rechner 11, der hier die Visualisierungsbildschirme 7 steuert,
einen Rechner 12, der den Drucker 8 und den Plotter 9 steuert
und einen Rechner 13, der den Überwachungsbildschirm 10 steuert,
mit dem Kabel 6 verbunden. Eine mit dem Rechner 13 verbundene
Tastatur 14 ermöglicht
die Steuerung des Gesamtsystems.
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Je
nach dem Phänomen,
das man zur Darstellung bringen möchte, werden die Rechner 11, 12 und 13 so
programmiert, daß sie
in dem über
das Kabel 6 laufenden Signal die interessierenden Daten suchen
und auf der von ihnen gesteuerten Anzeigevorrichtung zur Darstellung
bringen. Sie müssen
auf eine Datenbank zurückgreifen,
die in einem Server-Rechner angeordnet ist, der ein Spezialrechner oder
einer der bereits erwähnten
Rechner sein kann. Hier wird davon ausgegangen, daß der Rechner 12 dieser
Server-Rechner ist.
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Die
Datenbank enthält
die Informationen, die benötigt
werden, damit nur solche Messungen der Meßfühler 2 zu den Versuchsergebnissen
gelangen, die für
das Personal interessant sind. Aus 2 ist erkennbar,
daß der
Inhalt der Datenbank aus Listen von Relationen bestehen kann, welche
die zu messenden Phänomene
(z.B. Außendruck,
andere Drücke,
Umgebungstemperatur) mit Meßfühlern 2,
die mit C1, C2 usw. bezeichnet sind, die Meßfühler mit (den Steckplätzen des
Gestells 4 zugeordneten) Eingangsanschlüssen B und die Anschlüsse B mit
den Rahmen des durch das Kabel 6 laufenden Signals in Beziehung
setzen. Wenn es sich als notwendig erweist, auf einem Visualisierungsbildschirm 7 eine Temperatur
T0 anzuzeigen, zeigt ein Auslesen der Datenbank, daß die Messungen
von dem an dem Anschluß Bj
des Erfassungsmoduls 5 angeordneten Meßfühler Ci geliefert werden, und
man findet die Messung des dem Rahmen Tx zugeordneten Meßfühlers. Damit
die Messung auswertbar wird, muß außerdem der
Eichkoeffizient des Meßfühlers Ci
zur Verfügung
stehen, für
den man den Wert k findet, indem man eine andere Liste konsultiert.
Wenn man dann entscheidet, daß die
Visualisierung dieser Temperatur T0 nutzlos
ist, kann der Bildschirm 7 einer anderen Visualisierung
zugeordnet werden. Wenn man anschließend entscheidet, diese Messung
vollständig
zu übergehen,
zieht man die diesem Meßfühler Ci zugeordnete
Erfassungskarte 3 aus dem Erfassungsmodul 5 und
löscht
in der Datenbank die Relationen, in denen der Meßfühler Ci vorkommt. Der in dem
Erfassungsmodul 5 freigelassene Steckplatz kann dann die
Erfassungskarte eines anderen Meßfühlers 2 aufnehmen,
der bestätigt
wird, indem man diesen Meßfühler dem
Anschluß Bj
gegenüber
vermerkt und die Relationen vervollständigt, die ihn einem Phänomen und
einem Eichkoeffizienten zuordnen. Das Hinzufügen neuer Visualisierungsmittel kann
ohne Formalität
durchgeführt
werden. Die Modifizierung eines Eichkoeffizienten erfordert lediglich ein
Neueinschreiben der betreffenden Liste, ohne daß eine Neuprogrammierung der
Rechner 11, 12 und 13 erforderlich ist.
Man erkennt, daß selbst
dann, wenn ein Eichfehler auftritt, dieser alle betroffenen Visualisierungsmittel
beeinflußt.
Wenn dieser Fehler sich z.B. auf einen Maßstab- oder Einheitsfehler
beschränkt,
kann man in zahlreichen Fällen
die Resultate trotzdem auswerten, indem man sich merkt, daß auf das
betreffende Phänomen
ein Proportionsfaktor angewendet werden muß, ohne daß es eine Diskordanz zwischen
den Anzeigevorrichtungen gibt, von denen diese Ergebnisse stammen.
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Das
System macht es möglich,
Ergebnisse für
jede Messung mit einer anderen Frequenz abzufragen. Das Erfassungsmodul 5 wird
dann mit der Tastatur 14 angewiesen, daß Ausgangssignal der betroffenen
Erfassungskarte 3 mit der gewünschten Frequenz in den Rahmen
zu liefern, der ihm in dem Signal reserviert ist. Die interessanten
Phänomene können also
mit der gewünschten
Genauigkeit verfolgt und visualisiert werden.
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Die
Datenbank kann weitere Informationen enthalten, die sich auf den
Versuch und seine Auswertung, wie z.B. die anschließenden Kalibrierungen der
Meßfühler 2 und
Archivierungsdaten beziehen, sowie Daten über die Versuchshistorie.