BG4458U1 - Устройство за откриване на дефекти на компонентите на окачването на превозно средство - Google Patents

Abstract

Полезният модел се отнася до устройство за откриване на дефекти на компонентите на окачването на превозно средство и по-специално до устройство за откриване на износване на не въртящите се компоненти на окачването. Устройството включва поне два сензора, монтирани на компонентите на окачването, като сензорите са свързани с усилвател на излъчвания сигнал, усилвателят е свързан с преобразувател на сигнала, свързан с микроконтролерен блок, който посредством комуникационен модул е свързан със сървър база данни и с потребителски интерфейс, като микроконтролерният блок е свързан и с модул за индикация на водача. Съгласно полезният модел, сензорите са лазерни далекомери (1, 2, 3) за отчитане на разстоянията между компонентите на окачването, при което всеки лазерен далекомер (1, 2, 3) е свързан чрез съответен усилвател на сигнала (4, 5, 6) с отделен преобразувател на сигнала, който е аналогово-цифров преобразувател (7, 8, 9) и е свързан с микроконтролерния блок (13) чрез съответен измервателен буфер (10, 11,12), а микроконтролерният блок (13) е свързан с амплитудно-честотен преобразувател (14) за Фурие-преобразуване и с модул за анализ на сигнали (15), свързан с буфери за анализ (16, 17, 18), съответстващи на сензорите (1, 2, 3).

Description

(54) УСТРОЙСТВО ЗА ОТКРИВАНЕ НА ДЕФЕКТИ НА КОМПОНЕНТИТЕ НА ОКАЧВАНЕТО НА ПРЕВОЗНО СРЕДСТВО

Област на техниката

Полезният модел се отнася до устройство за откриване на дефекти на компонентите на окачването на превозно средство и по-специално до устройство за откриване на износване на не въртящите се компоненти на окачването.

Предшестващо състояние на техниката

Безопасността на пътниците в моторно превозно средство е от първостепенно значение. В този аспект, от особена важност е техническото състояние на механичните компоненти на превозното средство. Ранното откриване на дефекти, като повреди и/или износване на тези компоненти може да се осъществи чрез чести прегледи на механиката. В редица случаи, обаче, това не е възможно, което може да доведе до неочаквана авария на моторното превозно средство с фатални последици, както за пътниците, така и за машината.

Най-уязвимите механични части на моторното превозно средство са компонентите на окачването, където дори по време на движение може да възникне фатална повреда. Водачите невинаги могат да определят наличието на повреда, за да реагират своевременно и да предотвратят произшествие.

Откриването на недопустимо износване на компонентите и предотвратяването на такава случайна повреда по време на използване на превозното средство е възможно чрез прилагане на съвременни технологии. Те се основават на използването на прецизни сензори, монтирани на компоненти на превозното средство и бързи микроконтролери, осигуряващи обработка в почти реално време на измерените стойности, било то температурни, звукови, светлинни.

В документ WO 2008111691 А1 е описано устройство за откриване на дефекти на компонентите на шаси на превозно средство, което открива възникналите дефекти във въртящите се компоненти на окачването по време на движение на превозното средство.

Известното устройството включва поне два сензора, монтирани на компонентите на окачването. Сензорите са свързани с усилвател на излъчвания сигнал. Усилвателят на излъчвания сигнал е свързан с преобразувател на сигнала, който пък от своя страна е свързан с микроконтролерен блок. Микроконтролерният блок е свързан двупосочно с комуникационен модул. Известното устройството има и потребителски интерфейс във вид на дисплей и микроконтролерният блок на известното устройство е свързан и с модул за индикация на водача.

Известното устройство е разработено да открива дефекти във въртящите се компоненти на окачването на колелата на превозното средство - лагер на колелото, шенкел. Измерването на деформациите се осъществява чрез разполагане на вибрационни сензори (акселерометри) върху въртящите се компоненти и измерване на вибрации в зависимост от текущата скорост. Сензорите се разполагат по трите оси на корпуса на въртящия се компонент. Дефектите се отчитат с помощта на алгоритъм, използващ сигнали за ускорение, отчетени във външния пръстен на лагера на колелото или шенкела.

Описаното в документ WO 2008111691 А1 устройство не предлага откриване на износването на не въртящите се компоненти на окачването на превозното средство.

Техническа същност на полезния модел

Цел на полезния модел е да създаде устройство за откриване на дефекти на компонентите на окачването на превозно средство, което устройство да следи износването на не въртящите се компоненти на окачването в реално време.

Устройството включва поне два сензора, монтирани на компонентите на окачването, като сензорите са свързани с усилвател на излъчвания сигнал, а усилвателят на излъчвания сигнал е свързан с преобразувател на сигнала, свързан с микроконтролерен блок, като микроконтролерният блок е свързан двупосочно с комуникационен модул, а устройството има и потребителски интерфейс, като микроконтролерният блок е свързан и с модул за индикация на водача.

Съгласно полезният модел, сензорите са лазерни далекомери (или други типове сензори, способни да създадат прецизна графика по време-амплитуда на изминалият път) за отчитане на разстоянията между компонентите на окачването, като лазерните далекомери са монтирани върху шасито на превозното средство, насочени към носач или амортисьор. Може да се монтира да измерва разстоянието от шасито до преден носач, от шасито до заден носач, от шасито до преден амортисьор, от шасито до заден амортисьор. Всеки сензор е свързан чрез съответен усилвател на сигнала с отделен преобразувател на сигнала, който е аналогово-цифров преобразувател и е свързан с микроконтролерния блок чрез съответен измервателен буфер. Микро контролерният блок е свързан двупосочно с амплитудно-честотен преобразувател за Фурие преобразуване и с модул за анализ на сигнали. Споменатият модул за анализ на сигнали е свързан двупосочно с буфери за анализ, съответстващи на сензорите. Комуникационният модул двупосочно през интернет е свързан двупосочно и към сървър с база данни, който е свързан двупосочно към потребителския интерфейс.

В един вариант на изпълнение, съгласно полезния модел, модулът за индикация на водач е свързан с модул светлинна индикация и модул звукова индикация.

Откриването на износване на не въртящите се компоненти на шасито се осъществява чрез използване на достатъчно прецизни лазерни далекомери, способни да създадат точна графика по време-амплитуда на изминалият път.

Съгласно полезният модел, сензорите се монтират по ключови компоненти на окачването, като преден и заден носач, преден и заден амортисьор. Лазерните далекомери отчитат разстоянията между тези компоненти, изпращайки сигнали, които се усилват и се превръщат в цифров вид от аналогово-цифровия преобразувател, след което се обработват от бърз микроконтролер.

Търси се промяна на разстоянието, което е с честотен спектър и амплитуда, неестествени за конкретният компонент по време на обичайната му работа. Това са деформации от удар на метал в метал и усуквания, които не се допускат при нормална работа на окачването. Случайни деформации с голяма амплитуда, не повтарящи се във времето, които са причинени от движение с голяма скорост по неравности се премахват от анализа.

След като данните от сензорите претърпят необходимата обработка, микроконтролерът взима решение дали има износен компонент от окачването на МПС. Ако е наличен проблем, водачът се известява звуково и/или светлинно, че трябва да предприеме необходимите мерки.

При открит проблем е възможно изпращане на масива от данни през интернет до сървър с бази данни. Това предлага възможността лица, ангажирани с поддръжка на МПС да получават диагностична информация.

При устройства с повече сензори, разположени на всяко звено от окачването е възможно и локализиране на проблема.

Устройството за откриване на дефекти на компонентите на окачването на превозно средство, съгласно полезния модел, може да намери приложение при всички видове моторни превозни средства. Използването му гарантира прецизен мониторинг на износването на механичните компоненти по окачването в реално време, което ще доведе до високо ниво на безопасност при управление на различните видове МПС.

Устройството, обект на полезния модел, може да бъде монтирано, както на отделни, единични моторни превозни средства, така и фабрично на големи серии превозни средства. При транспортни фирми с голяма численост на машините, използването на устройството за откриване на дефекти ще доведе до избягване на аварийни ремонти и по-добро предвиждане на планови ремонти, с оглед на диагностичната информация, получена през графичния потребителски интерфейс на устройството.

Пояснение на приложените фигури

Полезният модел е описан по-подробно с позоваване на приложените чертежи, от които:

Фигура 1 представлява схематичен изглед в аксонометрия на моторно превозно средство с монтирани лазерни далекомери върху наблюдаваните компоненти на окачването.

Фигура 2 показва частичен изглед А от фигура 1 в увеличен вид.

Фигура 3 показва частичен изглед В от фигура 1 в увеличен вид.

Фигура 4 показва частичен изглед С от фигура 1 в увеличен вид.

Фигура 5 представлява блок-схема на устройството, съгласно полезния модел.

Примери за изпълнение и приложение на полезния модел

Полезният модел е разкрит по-подробно с описание на предпочитано примерно изпълнение, илюстрирано на приложените фигури.

При запалване на моторното превозно средство, захранващият блок 26 получава сигнал за включване и осигурява захранващи напрежения за всички модули на устройството за откриване на дефекти, съгласно полезния модел.

Микроконтролерният блок 13 отделя оперативна памет за всеки измервателен буфер 10, 11, 12 и изпраща команда до модул за анализ на сигнали 15, за да задели собствено адресно пространство, с което се създава всеки буфер за анализ 16, 17, 18. Микроконтролерният блок 13 изпраща команда до модула за анализ на сигнали 15 да напълни всеки буфер за анализ 16, 17, 18 със стари данни от предишно измерване, отпреди стартиране на моторното превозно средство. По този начин устройството се установява в работен режим.

След като устройството е в работен режим, микроконтролерният блок 13 започва да изпраща заявки за измерване към всеки блок аналогово-цифров преобразувател 7, 8, 9. Данните се събират достатъчно бързо, за да удовлетворят критерия на Найкуйст - честотата на измерване да бъде два пъти по-голяма от максималната честота на промяната на амплитудата на измереният светлинен сигнал от лазерния далекомер. Данните от всеки аналогово-цифров преобразувател 7, 8, 9 започват да пълнят съответният, като измервателен буфер 10, 11, 12. Когато всеки измервателен буфер 10, 11, 12 е събрал достатъчно данни започва поетапното изпращане на тези данни към амплитудно-честотен преобразувател 14. Изпращат се само отрязъци от данни, а не целият измервателен буфер 10, 11, 12.

В амплитудно-честотния преобразувател 14 се извършват преобразувания на събраните данни от амплитудно-времеви в амплитудно-честотни. Това става посредством преобразуване на Фурие. Амплитудночестотния преобразувател 14 има два критерия за генериране на аларма:

- анализ по честота - Амплитудно-честотният 14 преобразувател търси честота на измереният от сензора сигнал, която е характерна при метален удар от разхлабено механично съединение.

- анализ по амплитуда-Амплитудно-честотният преобразувател 14 търси висока амплитуда на деформацията, която може да се генерира само при рязък удар на метални детайли.

След всяко преобразуване, амплитудно-честотният преобразувател 14 връща стойност към микроконтролерният блок 13, която е положителна или отрицателна. Стойността е отрицателна, когато алармените прагове по честота и амплитуда не са надхвърлени. Стойността е положителна, когато поне една от праговите стойности (по честота или по амплитуда) е надхвърлена.

В случай че стойността е отрицателна, микроконтролерният блок 13 продължава своята работа със събиране на измерване от аналогово-цифровия преобразувател 7, 8, 9 и последващи операции с амплитудночестотния преобразувател 14.

В случай че стойността е положителна микроконтролерният блок 13 предприема последващи действия за анализ на целия измервателен буфер 10, 11, 12.

Микроконтролерният блок 13 изпраща масива данни от целият измервателен буфер 10, 11, 12 към съответният буфер за анализ 16, 17, 18, за последващ анализ от модула за анализ на сигнали 15. Този модул проверява дали събитието, довело до положителна стойност се повтаря във времето. Ако събитието е случайно, работата на модула за анализ на сигнали 15 се прекратява и микроконтролерният блок 13 продължава да събира нови и нови данни до следваща аларма. Ако събитието се повтаря във времето, модулът за анализ на сигнали 15 информира микроконтролерния блок 13.

Микроконтролерният блок 13 създава аларма, която изпраща сигнал до:

• модул за индикация на водач 19 - при получен сигнал за аларма, изпраща сигнал до модул светлинна индикация 20 и модул звукова индикация 21, които информират водача на МПС че устройството за откриване на износване е установило повреда в окачването на МПС;

• комуникационен модул 22 - при аларма, към този модул се изпращат множество данни - време и дата на събитието, идентификационен номер на устройството и на сензора, измерил алармата, също така и цялата информация от буфер за анализ 16, 17, 18, на чиято база е създадена алармата.

Комуникационният модул 22 осъществява връзката с интернет 23 по безжичен път. Създаденият пакет данни се изпраща до сървър с база данни 24.

Сървърът с база данни 24 получава пакета с данни от комуникационния модул 22 и го записва в собствена база данни, като разпределя информацията в съответни типове полета - било то числени буквени и т.н. Базата данни, която се сформира с времето, може да се използва за следене кога и каква аларма е генерирана и от кое МПС е генерирана.

Потребителски интерфейс 25 осигурява възможност за наблюдение в реално време на всички отделни устройства за откриване на износване чрез достъпа до базата данни. Там могат да се наблюдават данните от буферите на всяко устройство, и да се правят анализи от технически лица, отговарящи за поддръжката на моторното превозно средство.

Claims (1)

1. Устройство за откриване на дефекти на компонентите на окачването на превозно средство, включващо поне два сензора, монтирани на компонентите на окачването, като сензорите са свързани с усилвател на излъчвания сигнал, а усилвателят на излъчвания сигнал е свързан с преобразувател на сигнала, свързан с микроконтролерен блок, като микроконтролерният блок е свързан двупосочно с комуникационен модул, а устройството има и потребителски интерфейс, като микроконтролерният блок е свързан и с модул за индикация на водача, характеризиращо се с това, че сензорите са лазерни далекомери (1, 2, 3) за отчитане на разстоянията между компонентите на окачването, които са монтирани върху шасито на превозното средство, насочени към носач или амортисьор, при което всеки лазерен далекомер (1, 2, 3) е свързан чрез съответния усилвател на излъчвания сигнал (4, 5, 6) с отделния преобразувател на сигнала, който е аналогово-цифров преобразувател (7, 8, 9) и е свързан с микроконтролерния блок (13) чрез съответен измервателен буфер (10, 11, 12), а микроконтролерният блок (13) е свързан двупосочно с амплитудно-честотен преобразувател (14) за Фурие преобразуване и с модул за анализ на сигнали (15), като споменатият модул за анализ на сигнали (15) е свързан двупосочно с буфери за анализ (16, 17, 18), съответстващи на сензорите (1, 2, 3), при което комуникационният модул (22) е свързан двупосочно през интернет (23) към сървър с база данни (24), който е свързан двупосочно към потребителския интерфейс (25)