CN107110671B - 用于检测、评价和显示电驱动器的电动机的测量值的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于检测、评价和显示电驱动器的电动机(诸如在用于护栏、开关、窗户或门的驱动器的情形中的那些电动机)的测量值的方法，以及用于实现所述方法的装置。至少一个传感器测量电动机的电特性值，该电特性值被读入数据处理系统并且被评价。在包括多个控制操作的时段上根据驱动器组件的机械位置来将测量值彼此进行比较。通过在大量测量循环上并且根据驱动器的旋转时间来同时显示测量值的方式执行显示。出于该目的，测量值点与参考曲线之间的偏差被颜色编码。通过并排显示众多旋转，可以评估电驱动器的现有技术状态以及作出关于所述电驱动器的将来服务花费的预测。

Description

用于检测、评价和显示电驱动器的电动机的测量值的方法和 装置

本发明涉及用于检测、评价和显示电驱动器的电动机的测量值的方法，以及涉及用于实现所述方法的装置。

在许多技术装置中，藉由电动机来实现机械状态之间的切换操作。经常，切换操作在其在至少两种所定义的状态之间来回切换的意义上是循环的。此类电驱动系统的示例是针对轨道转换的护栏、用于改变有轨交通中的开关位置的驱动器、或者用于打开和关闭窗户、门的驱动器等。伺服马达以可重现方式从所定义的初始点运行到所定义的端点，周而复始。

如果要监视此类设备的功能能力和技术状况，则作出关于该设备的迟缓性的声明是必要的。出于该目的，例如，确定并评价驱动电动机的电特性曲线。例如，可由磨损导致的迟缓性将通过如下事实被注意到：所测量的电动机的功耗大于参考值。

为了能够评估电驱动系统的技术状态，评价测量值的数据是必要的。

例如，关于道岔切换驱动器，记录在切换操作期间的电流曲线并将该电流曲线与参考曲线作比较。

在具有普通坐标系的输出设备上显示数据，在该坐标系中测量时间被选为横坐标，而电流幅值或所测量的电流值与参考曲线之间的差异被选为纵坐标。

然而，在此种表示中，很难想象与早前或后来测量的比较。

DE 197 33 001 A1描述了用于检测、评价和显示测量值的方法，其中以字母数字形式显示测量或比较值，其中根据所确定的比较值来在每种情形中向测量或比较值的字母数字表示指派该表示中的颜色值。

本发明的目标是提供一种方法，藉由该方法不仅可在给定时间评估电驱动器的电动机的技术状态，而且还可记录并视觉化该状态的时间发展，从而可作出关于预期维护工作的声明并得出关于状态变化原因的结论。此外，提供一种实现该方法的装置。

这些目标是由根据权利要求1所公开的本发明的方法以及根据权利要求4的相应装置来达成的。

有利的进一步改进是从属权利要求的目标。

根据如权利要求1所公开的本发明的方法表示一种测量方法，其中检测、评价并显示电驱动器的电动机的测量值。具体地，由至少一个传感器测量的电动机的电特性值可被用作测量值。此外，也可测量诸如温度、湿度等的框架参数并集成到该评价中。测量值被传送给数据处理系统，其中存储并评价这些测量值。在该评价中，恰适地处理测量值可能是有利的。例如，评价功能可将测量值与规定的基本条件下的参考值作比较，并且作为要考虑的进一步数据，仅使用测量值与参考值之间的差异。因为电动机(诸如在用于护栏、开关、窗户或门的驱动器的情形中的那些电动机)具有循环操作模式，因而可在若干控制循环的时段上根据被驱动组件的机械位置来将这些测量值彼此作比较。例如，如果电动机的启动特性因磨损引入的迟缓性而改变，则驱动器的功耗要求随时间逐渐增大。为了早期识别此种趋势，要在一长时段上比较该数据。在二维屏幕或在二维纸质打印上显示数据时，多维表示仅在信息被处理时是清楚的。这根据本发明而发生，因为考虑两个时间坐标。根据一个时间坐标来描述驱动器的旋转循环内的测量值，该时间坐标被称为旋转时间T_U。第二个时间坐标被指定为比较时间T_V并且它指示每个个体旋转的时间。驱动器的两个或更多个相继旋转因此发生在两个或更多个不同时间点T_V1和T_V2等处。在这些时间点中的每个时间点处，存在一个旋转期间的测量值特性z＝f_TVi(T_U)。为了描述两个时间坐标上的数据的依赖性，根据本发明的两个坐标轴被选择成彼此垂直。例如，在x方向，可表示T_V，而y方向由T_U来表征。现在，为了在二维显示平面上能够在坐标系中显示属于每个(yi；zi)对的数据值，可选择透视图表示。然而，因为这可快速变得模糊，所以根据本发明考虑z轴在x-y平面上的投影。为了能够显示关于数据的数字值的信息，zi值被颜色编码。y方向上的彩色数据点序列指示旋转时间T_U内的数据值与参考值之差，在旋转期间在时间T_Vi处测量该差值。在致动器在相同方向上的下一旋转期间，以相同方式显示T_V(i+1)处的数据值。因为(y(i+1))；z(i+1))值对在T_V轴方向上被平行移至(yi；zi)值对，所以这两个测量被并排显示并且可容易地彼此进行比较以供评价。针对不同设置过程的转变操作的相同阶段的数据值始终平行于T_V轴。因此，可通过分析沿平行于x和/或T_V轴的颜色发展来高效地评价转变过程的每个阶段处的测量值的发展。

尤其有利地，信息量因此降低，因为不是每个个体z值，而是仅遵循该数据的所定义容差值的特定值类被编码。通过将数据与参考值和一到几个容差范围的规定作比较，借助于几个颜色值来达成有意义的表示。基于数据点的颜色，该数据点(y；z)超出的容限因此是可见的。

此外，有利地，在数据的评价期间注意调查驱动器的要求。例如，如果至少一次数据点已经达到所定义的容限，则这可随后发生，该容限被认为是损坏或危害驱动器的证据。

此外，沿平行于比较时间轴的数据点被分析，以确定是否在所定义的容限的方向上发生数据点的变化。因此，如果驱动器的特定旋转阶段处的数据值逐渐超过日益更高的容差阈值，则应该预期即将发生该驱动器的临界状态，从而在此在输出单元处发出消息，该消息指示维修人员必须调查该系统。

权利要求4到6涉及一种用于实现来自前述权利要求的方法的装置。

根据本发明，提供了一种装置，该装置检测、存储、评价并显示电驱动器的电动机的测量值。

该装置包括连接至数据处理系统的至少一个测量传感器，该数据处理系统具有用于显示评价结果的输出单元以及用于数据输入的装置。藉由数据处理系统来评价测量数据。

具体地，由至少一个传感器测量的电动机的电特性值可被用作测量值。此外，该装置还可测量诸如温度、湿度等的框架参数并将其集成到该评价中。

对于数据的评价，有利的是，该装置恰适地处理测量值。例如，借助于评价功能，该装置可将测量值与主要框架条件下的参考值作比较，并且作为要进一步考虑的数据，仅使用测量值与参考值之差。根据本发明的该装置考虑两个时间坐标。

根据旋转时间T_U来描述驱动器的旋转循环内的测量值。第二个时间坐标被指定为比较时间T_V并且它指示每个个体旋转的时间。驱动器的两个或更多个相继旋转因此发生在两个或更多个不同时间点T_V1和T_V2等处。在这些时间点中的每个时间点处，存在一个旋转期间的测量值特性z＝f_TVi(T_U)。

在具有彼此垂直的两个坐标轴的二维坐标系中表示数据，其中T_V是横坐标(x轴)而T_U是纵坐标(y轴)。

在其输出单元上，该装置通过将测量值投射到T_U轴上来在坐标系中显示属于(yi；zi)对的数据值，由此对由zi值规定的测量值进行颜色编码。y方向上的彩色数据点序列指示旋转时间T_U内数据值与参考值之差，在旋转期间在时间T_Vi处测量该差值。在致动器在相同方向上的下一旋转期间，该装置以相同方式显示T_V(i+1)处的数据值。因为(y(i+1))；z(i+1))值对在T_V轴方向上被平行移至(yi；zi)值对，所以并排显示的这两个测量可容易地彼此作比较以供评价。

该装置通过不用其自己的颜色来对测量范围中的每个个体测量值进行编码，而是仅对遵循该数据的所定义容差值的特定值类进行编码来有利地降低信息量。通过将数据与参考值和从一到几个公差范围的规定作比较，该装置仅向z值分配几个颜色。基于数据点的颜色，该数据点(y；z)所超出的容限因此是可见的。

在数据的评价期间，该装置有利地指示驱动器的调查要求。例如，如果至少一次数据点已经达到要被定义的容限，则这可随后发生，该容限被认为是损坏或危害驱动器的证据。

此外，该装置分析沿平行于比较时间轴的数据点，以确定是否在要被定义的容限的方向上发生数据点的变化。如果驱动器的特定旋转阶段处的数据值逐渐超过更高的容差阈值，则该装置在输出单元处发出消息，该消息指示维修人员必须调查该系统。

以下参照由两幅图表示的示例性实施例来更详细地说明本发明。

图1藉由示例示出了有轨交通系统的轨道网络上的开关的分析。例如，藉由指定的磁场传感器(例如，3D或多维磁场传感器)，由数据处理系统借助测得的磁场来确定该开关驱动器的电流幅值和旋转方向。

在数据分析中，电流曲线被用作开关的迟缓性的度量。

在该图中，单个线条被指派给每个4线开关驱动器电缆；因此用诊断装置监视3个开关。

该诊断装置直接测量钳位带附近的相应开关驱动器的现有布线。外部电缆与内部电缆之间的钳位带对于该目的而言是理想的。

藉由合适的接口来传送测量数据。在这个示例中，使用4-20mA接口。取决于环境状况和距离，其他有线接口以及无线接口(例如，无线电接口)也是可能的。

测量过程的控制、测量数据的准备以及转发给诊断系统是已连接的数据处理系统的功能。

图2示出了开关驱动器测量数据的示例性表示。从完好无损的驱动器的存储在数据库中的参考值中减去所测量的电流值。

与参考值的差ΔI被划分成容差范围。在该示例中，与参考值无偏差或仅有轻微偏差被指派给容差范围T0。更大的偏差对应于容差范围T1到T4。当达到容差范围T4时，存在对驱动器可操作性的严重威胁。

负偏差表征与参考值相比驱动器的更好迟缓性。这些测量值被指派给容差范围T-1。现在，当显示测量值时，每个容差范围被指派其自己的颜色。

在该示例中，颜色绿色被指派给容差范围T0并且因此测量值与参考值之间匹配或者仅有较小偏差。例如，向T1到T4指派颜色黄色、橙色、浅红色和深红色，向T-1指派颜色蓝色。

在x方向上标绘比较时间T_V，y方向示出驱动器的旋转(T_U)期间的测量值。从该图的中部的x轴出发向下示出开关驱动器向右手位置的移动，而从中央向上示出的数据描述了驱动器偏转至左边位置。沿T_V轴，并排显示了若干循环。开关驱动器在大约相同的旋转时间T_UE之后来到最终位置。因此，沿平行于T_V轴的旋转的相同阶段是类似的。

在图2的较低部分(顺时针)，可看出在大约一半的旋转时段期间，各值在若干旋转上如何逐渐偏离参考值。在T_U情形的事实中可以看出，在沿平行于T_V轴的一半旋转循环时间的范围中，颜色已经从绿色经过黄色变成橙色。对于测量开始的第一个旋转，测量值仍然对应于参考值，而旋转的数量越来越远离其参考值。

这指示与测量开始相比，驱动器的状况已经恶化，并且因此需要在驱动器到达临界状态之前进行维护。当分析数据时，触发检查开关的命令。在该情形中，通过与存储在数据库中的数据作比较来显示对预期损害历史的预测。基于该预测，可定义最佳维护时间。

在图2的上部区域(逆时针)，例如可以看出，如何发生从绿色值突然转换成红色。这里已经发生了事件并且损坏了开关，必须立即修正。相应地，发出警告消息并且触发对系统的立即检查。通过与存储在数据库中的数据的比较来确定并显示维修所需的替换部件。

Claims (6)

1.一种用于检测、评价和显示电驱动器的电动机的测量值的方法，其中由至少一个传感器确定测量值，所述测量值被传送给数据处理系统，其特征在于，考虑两个时间坐标，其中根据第一时间坐标来描述所述驱动器的一个旋转循环内的测量值，而根据第二时间坐标来描述所述驱动器的相继旋转，其中存储所述电驱动器的旋转循环的测量值，并且如有必要，藉由评价功能来处理所述测量值，这些数据随后与参考曲线作比较，其中所述数据与所述参考曲线之间的偏离被颜色编码并以如下方式显示在输出单元上：所述两个时间坐标被描绘为彼此垂直并且对于每个数据点而言，对应于与所述参考值的偏离的颜色被显示在旋转时间轴上，从而在多个测量循环的情形中，产生了相继的一系列经颜色编码的数据点。

2.根据权利要求1所述的用于检测、评价和显示电驱动器的电动机的测量值的方法，其特征在于，根据容差范围来选择用于所述数据与所述参考值的所述偏离的颜色值的编码，从而基于输出所述数据时的所述数据点的颜色，在相应数据点处所述测量值超过哪个容限是显而易见的。

3.根据前述权利要求1到2中任一项所述的用于检测、评价和显示电驱动器的电动机的测量值的方法，其特征在于，如果数据点已经至少一次达到所定义的容限或者当沿平行于所述比较时间轴的数据点的比较导致所述数据点在所定义的容限的方向上的变化时，将注意力转向对调查所述驱动器的要求。

4.一种用于检测、评价和显示电驱动器的电动机的测量值的装置，其中由至少一个传感器测量测量值并将其传送给数据处理系统，其特征在于，所述数据处理系统被设置成使用两个时间坐标以进行所述评价，其中根据第一时间坐标来描述所述驱动器的旋转循环内的测量值，而根据第二时间坐标来描述所述驱动器的相继循环，其中存储所述电驱动器的旋转循环的测量值，并且如有必要，藉由评价功能来处理所述测量值，这些数据随后与参考曲线作比较，其中所述数据与所述参考曲线之间的偏离被颜色编码并被显示在输出单元上，从而所述两个时间坐标被描绘为彼此垂直，由此对于每个数据点而言，对应于与所述参考值的所述偏离的颜色显示在所述旋转时间轴上，从而在多个测量循环的情形中，产生了相继的一系列经颜色编码的数据点。

5.根据权利要求4所述的用于检测、评价和显示电驱动器的电动机的测量值的装置，其特征在于，以如下方式来配置所述数据处理系统：根据容差范围来选择用于数据与所述参考值的所述偏离的颜色值的编码，从而基于所述输出单元处的所述数据点的颜色，在相应数据点处所述测量值超过哪个容限是显而易见的。

6.根据前述权利要求4到5中任一项所述的用于检测、评价和显示电驱动器的电动机的测量值的装置，其特征在于，以如下方式来配置所述数据处理系统：如果数据点至少一次达到所定义的容限或者当沿平行于所述比较时间轴的数据点的比较导致所述数据点在所定义的容限方向上的变化时，所述数据处理系统借助消息来指示所述驱动器的调查要求。