DE10154872B4 - Meßverfahren und Meßvorrichtung zum Bestimmen der Masse und/oder des Schwerpunktes eines Bauteils - Google Patents

Abstract

Meßverfahren zum Bestimmen der Masse und/oder des Schwerpunkts eines Bauteils (1), wobei Wäge-Messungen an wenigstens zwei unterschiedlichen Meßpositionen (3-1, 3-2, ..., 3-n) des Bauteils (1) mit Wägemeßeinrichtungen (2-1, 2-2, ..., 2-n) vorgenommen werden,
dadurch gekennzeichnet, daß
– die Wägemeßeinrichtungen (2-1, 2-2, ..., 2-n) mobil sind und deren Meßpositionen (3-1, 3-2, ..., 3-n) und/oder deren Anzahl beliebig gewählt werden,
– die Meßdatensignale von den Wägemeßeinrichtungen (2-1, 2-2, ..., 2-n) der jeweiligen Meßpositionen (3-1, 3-2, ..., 3-n) drahtlos an eine Zentrale Meßdaten-Verarbeitungseinheit (6) übertragen werden, und
– die Meßdaten in der zentralen Meßdaten-Verarbeitungseinheit (6) gemeinsam verarbeitet werden.

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft ein Meßverfahren zum Bestimmen der Masse und/oder des Schwerpunkts eines Bauteils, wobei Wäge-Messungen an wenigstens zwei unterschiedlichen Meßpositionen des Bauteils mit Wägemeßeinrichtungen vorgenommen werden. Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin eine Meßvorrichtung zum Bestimmen der Masse und/oder des Schwerpunkts eines Bauteils mit wenigstens zwei Wegemeßeinrichtungen, die an unterschiedlichen Meßpositionen des Bauteils angeordnet sind.
• Verfahren und Vorrichtungen der eingangs genannten Art sind aus der PCT-Veröffentlichung WO 92/22458 bekannt. Bei diesem bekannten Verfahren sind Kraftmeßdosen an festen, vorgegebenen Stellen, nämlich an den Orten der Seilwinden zum Anheben eines Schiffs in einem Trockendock vorgesehen.
• Aus der DE 40 25 025 A1 ist ein Meßsystem mit mehreren verteilten Meßstellen bekannt, bei dem die Meßstellen als Meßknoten in einem Nachrichtennetz vorgesehen sind.
• Die Gesamtmasse und/oder der Massenschwerpunkt größerer Bauteile, Baugruppen oder Bauwerke werden heutzutage aus den Konstruktionsdaten bestimmt, die sich z.B. in Zusammenhang mit der Bearbeitung mittels CAD-Systemen ergeben. Derartige Bestimmungen sind jedoch für viele Zwecke ungeeignet oder zu ungenau, da eine Vielzahl von Einflußgrößen damit nicht ausreichend berücksichtigt werden können. Beispielsweise ist auf diese Weise die Masse von Schweißnähten, Kleinteilen, Ausrüstungsgegenständen usw. nicht erfaßbar, so daß sowohl die Bestimmung der Gesamtmasse als auch des Massenschwerpunktes eines Bauteils nicht zuverlässig möglich ist.
• Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Meßverfahren anzugeben und eine Meßvorrichtung zu schaffen, mit der die Massen und/oder Schwerpunkte von Teilen, Baugruppen und Bauwerken beliebiger Form, mit beliebigen Auflagepunkten und an beliebigen Orten mit großer Genauigkeit und auf einfache Weise bestimmt werden können.
• Diese Aufgabe wird mit dem erfindungsgemäßen Meßverfahren dadurch gelöst, daß Wägemeßeinrichtungen mobil sind und deren Meßpositionen und/oder deren Anzahl beliebig gewählt werden, die Meßdaten von Wägemeßeinrichtungen der jeweiligen Meßpositionen drahtlos an eine zentrale Meßdaten-Verarbeitungseinheit übertragen werden, und die Meßdaten in der zentralen Meßdaten-Verarbeitungseinheit gemeinsam verarbeitet werden.
• Auf diese Weise ist es möglich, die Masse und/oder den Schwerpunkt eines fertigen größeren Bauteils oder einer Baugruppe, wie sie beispielsweise im Schiffsbau vorliegen, genau und insbesondere auf einfache Weise zu bestimmen, ohne daß feste, vorgegebene Meßpositionen erforderlich sind. Das erfindungsgemäße Meßverfahren ist daher sehr flexibel und auf einfache Weise an verschiedenste Meßaufgaben, insbesondere im Hinblick auf die Meßorte und die Anzahl der Meßorte, anpaßbar. Dadurch können insbesondere auch Abweichungen von den Konstruktionszeichnungen, sowie die Masse von Schweißnähten, Zusatzteilen oder Ausrüstungsgegenständen in den Meßergebnissen zuverlässig berücksichtigt sind.
• Vorzugsweise ist wenigstens eine Meßposition ein Auflagepunkt des Bauteils. Beispielsweise werden Pallungen oder ähnliches im Falle von Schiffen oder Schiffsteilen als Auflagepunkte verwendet, an denen auf einfache Weise und an beliebigen Stellen beispielsweise Kraftaufnehmer angebracht werden können.
• Gemäß einer sehr vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung werden bei der Auswertung nicht nur die Wägemessungen an den einzelnen Meßpositionen, sondern auch die Daten betreffend den Meßpositionen selbst bei der Meßdaten-Verarbeitung berücksichtigt, wodurch insbesondere auch der Schwerpunkt eines Bauteils zuverlässig bestimmbar ist.
• Gemäß der Erfindung werden die Meßdaten in einer zentralen Meßdatenauswerteeinheit ausgewertet, wobei die Meßdatenübertragung drahtlos, beispielsweise über eine Funkverbindung übertragen werden.
• Vorteilhafterweise werden die Meßdatensignale vor der Übertragung in digitale Signale umgesetzt.
• Zur weiteren Verbesserung und Absicherung der Meßergebnisse ist gemäß einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, die Wägemeßeinrichtungen an den Meßpositionen, vorzugsweise zyklisch, auf ihre Funktionstüchtigkeit zu überprüfen, zu kalibrieren und/oder zu eichen. Vorteilhaft ist in diesem Zusammenhang die Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Meßverfahrens, wonach die ermittelten Kalibrierungs- und/oder Eich-Datenwerte bei der Meßdatenauswertung berücksichtigt werden.
• Um die Meß-, Kalibrierungs- und/oder Eich-Datensignale zuverlässig übertragen zu können, ist es vorteilhaft, sie zuvor zu verstärken.
• Die gestellte Aufgabe wird auch mit einer Meßvorrichtung der eingangs genannten Art gelöst, bei der die Wägemeßeinrichtungen Teile einer mobilen Meßvorrichtung sind, in der die Positionen und/oder die Anzahl der Wägemeßeinrichtungen frei wählbar sind, und bei der eine zentrale Meßdaten-Verarbeitungseinheit zur Verarbeitung der von den Wägemeßeinrichtungen drahtlos übertragenen Meßdaten vorgesehen ist. Die Vorteile dieser Meßvorrichtung entsprechen den zuvor in Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Meßverfahren beschrieben Vorteilen. Insbesondere ist es mit der erfindungsgemäßen Meßvorrichtung möglich, am konkreten Bauteil oder der konkreten Baugruppe die Massen und Schwerpunkte aufgrund der beliebig wählbaren Anordnung und/oder Anzahl der Wägemeßeinrichtungen exakt zu bestimmen, ohne sich auf die CAD-Daten der Konstruktionszeichnungen verlassen zu müssen.
• Die Wägemeßeinrichtungen bestehen vorzugsweise jeweils aus einer Kraftmeßeinheit, etwa einem Kraftaufnehmer, obwohl eine Wägemeßeinrichtung auch mehrere Kraftaufnehmer umfassen kann.
• Zur Absicherung und Verbesserung der Genauigkeit der Meßergebnisse ist es gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung vorteilhaft, wenn die Wägemeßeinrichtungen jeweils eine Kalibrierungs- und/oder Eicheinrichtung aufweisen.
• Eine sehr vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Meßvorrichtung besteht darin, eine Datenübertragungseinrichtung zum Übertragen der Meß-, Kalibrierungs- und/oder Eichdaten an die zentrale Datenauswerteeinheit vorzusehen. Die Datenübertragungseinrichtung überträgt dabei die Daten vorzugsweise drahtlos, beispielsweise über Funk, wobei die Wägemeßeinrichtungen beispielsweise ein Funkmodem aufweisen, das die Datensignale an die Datenauswerteeinheit bzw. dessen Empfänger überträgt.
• Zur sicheren Übertragung der Datensignale ist es vorteilhaft, zwischen der Wägemeß-, Kalibrierungs- und/oder Eicheinrichtung und der jeweiligen Sendeeinrichtung, beispielsweise einem Funkmodem, einen Signalverstärker vorzusehen, der die zu übertragenden Signale mindestens soweit verstärkt, daß sie sicher und ohne Informationsverlust drahtlos zur zentralen Datenauswerteeinheit übertragen werden.
• Die Ausgabedaten der Wägemeßeinrichtungen werden vorzugsweise als digitale Daten übertragen, so daß gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung vor der jeweiligen Sendeeinrichtung einer Wägemeßeinrichtung ein Analog/Digital-Wandler vorgesehen ist.
• Die erfindungsgemäße Meßvorrichtung ist vorzugsweise so aufgebaut, daß die Wägemeßeinrichtungen jeweils die Clients und die zentrale Datenauswerteeinheit der Server eines Client-Server-Netzwerkes sind bzw. ist.
• Obgleich die jeweiligen Wägemeßeinrichtungen zur Energieversorgung am Stromnetz angeschlossen sein können, ist es insbesondere dann vorteilhaft, wenigstens eine Wägemeßeinrichtung über eine netzunabhängige Energieversorgung, beispielsweise mit einem Akkumulator zu speisen, wenn sich Wägemeßeinrichtungen entfernt von Stromnetzanschlüssen befinden oder wenn sie aus anderen Gründen, beispielsweise aus Gründen der Mobilität, stromnetz-unabhängig betrieben werden sollen.
• Die Datenerfassung und -auswertung übernimmt vorzugsweise ein Rechner, beispielsweise ein PC der Datenauswerteeinheit mit Hilfe eines speziell für diese Aufgaben vorgesehenen Programms, oder eines handelsüblichen Datenerfassungs- und -auswerteprogramms, beispielsweise unter Einsatz von Programmen wie DasyLab oder LABView, wobei die Daten vom Rechner beispielsweise mit weiteren Standards-Softwareprogrammen aufbereitet und visualisiert werden.
• Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen erläutert, die in den Figuren schematisch dargestellt sind. Es zeigen:
• 1 eine Meßvorrichtung der vorliegenden Erfindung in schematischer Darstellung unter Verwendung einer drahtlosen Datenübertragungseinrichtung, sowie
• 2 ein Ausführungsbeispiel für eine Wägemeß-Einheit.
• 1 zeigt ein großes Bauteil 1, beispielsweise ein Bauteil, eine Baugruppe im Schiffbau oder das fertige Schiff, an dem Wägemeßeinrichtungen 2-1, 2-2, ..., 2-n an Meßpositionen 3-1, 3-2, ..., 3-n des Bauteils 1 angeordnet sind. Die Wägemeßeinrichtungen 2-1, 2-2, ..., 2-n weisen jeweils einen Kraftaufnehmer 4-1, 4-2, ..., 4-n sowie jeweils einen Sender 5-1, 5-2, ..., 5-n, beispielsweise in Form eines Funkmodems, auf. Eine zentrale Datenauswerteeinheit 6 umfaßt einen Empfänger 7 sowie einen Rechner 8.
• Die Kraftaufnehmer 4-1, 4-2, ..., 4-n nehmen an den jeweiligen Meßpositionen 3-1, 3-2, ..., 3-n die Wägemeßdaten des Bauteils 1 auf, die über die je welligen Sender 5-1, 5-2, ... 5-n dem Empfänger 7 der zentralen Datenauswerteeinheit 6 drahtlos übertragen und im Rechner 8, der beispielsweise ein Laptop sein kann und mit entsprechender Software ausgerüstet ist, ausgewertet werden. Die von den verwendeten Auswerte- und Graphik-Programmen ermittelten Ergebnisse werden auf dem Bildschirm entsprechend ausgegeben und visualisiert. Für die Auswertung, insbesondere zur Bestimmung des Massenschwerpunkts des Bauteils 1, werden dem Rechner 8 auch die geometrischen Daten der Meßpositionen 3-1, 3-3, ... 3-n bereitgestellt, entweder dadurch, daß sie manuell in den Rechner eingegeben werden, oder durch entsprechende Positionssysteme, mit denen die Positionsdaten zusammen mit den Meßdaten der zentralen Datenauswerteeinheit 6 übertragen werden.
• Ein Ausführungsbeispiel für die Wägemeßeinrichtung 2 ist in Form eines schematischen Blockschaltbilds in 2 dargestellt. Der Kraftaufnehmer 4 gibt sein Ausgangssignal an einen Signalverstärker 9 ab, der nach einer Verstärkung des Datensignals dieses über einen Analog/Digital-Wandler 10 einem Sender 11, beispielsweise einem Funkmodem, weiterleitet. Die jeweiligen Bausteine 4, 9, 10 und 11 werden von einem Akkumulator 12 mit Energie versorgt. Der Kraftaufnehmer 4, für den beispielsweise eine Kraftmeßdose verwendet wird, ist mit einer Kalibrierungs-Eichvorrichtung 13 zu dessen Kalibrierung und Eichung versehen, wobei die Kalibrierungs- bzw. Eich-Daten ebenfalls dem Sender 11 zugeleitet und über diesen an die zentrale Datenauswerteeinheit 6 zur Berücksichtigung bei der Auswertung der Daten übertragen werden.
• Sofern die Sender 5-1, 5-2, ..., 5-n sowie der Empfänger 7 ein Modem ist, ist es selbstverständlich auch möglich, den jeweiligen Wägemeßeinrichtungen beispielsweise zyklisch oder zeitlich versetzt Befehle zur Funktionsüberwachung oder zur Kalibrierung bzw. Eichung zukommen zu lassen.
• Die Erfindung wurde zuvor anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele beschrieben. Dem Fachmann sind jedoch Abwandlungen und Ausgestaltungen möglich, ohne daß dadurch der Erfindungsgedanke verlassen wird.

Claims (15)

1. Meßverfahren zum Bestimmen der Masse und/oder des Schwerpunkts eines Bauteils (1), wobei Wäge-Messungen an wenigstens zwei unterschiedlichen Meßpositionen (3-1, 3-2, ..., 3-n) des Bauteils (1) mit Wägemeßeinrichtungen (2-1, 2-2, ..., 2-n) vorgenommen werden, dadurch gekennzeichnet, daß – die Wägemeßeinrichtungen (2-1, 2-2, ..., 2-n) mobil sind und deren Meßpositionen (3-1, 3-2, ..., 3-n) und/oder deren Anzahl beliebig gewählt werden, – die Meßdatensignale von den Wägemeßeinrichtungen (2-1, 2-2, ..., 2-n) der jeweiligen Meßpositionen (3-1, 3-2, ..., 3-n) drahtlos an eine Zentrale Meßdaten-Verarbeitungseinheit (6) übertragen werden, und – die Meßdaten in der zentralen Meßdaten-Verarbeitungseinheit (6) gemeinsam verarbeitet werden.
2. Meßverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Meßposition (3-1, 3-2, ..., 3-n) ein Auflagepunkt des Bauteils (1) ist.
3. Meßverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Daten betreffend die Meßpositionen (3-1, 3-2, ..., 3-n) bei der Meßdaten-Verarbeitungseinrichtung berücksichtigt werden.
4. Meßverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Daten über die Meßpositionen (3-1, 3-2, ..., 3-n) zur Bestimmung des Schwerpunkts herangezogen werden.
5. Meßverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Datensignale als digitale Signale übertragen werden.
6. Meßverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wägemeßeinrichtungen (2-1, 2-2, ..., 2-n) an den Meßpositionen (3-1, 3-2, ..., 3-n) auf ihre Funktionstüchtigkeit überprüft, kalibriert und/oder geeicht, werden.
7. Meßverfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die ermittelten Kalibrierungs- und/oder Eichwerte bei der Meßdatenverarbeitung berücksichtigt werden.
8. Meßverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Meß-, und/oder Eich-Datensignale vor der Datenübertragung verstärkt werden.
9. Messvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei – wenigstens zwei mobile Wägemesseinrichtungen (2-1, 2-2, ..., 2-n) an unterschiedlichen Messpositionen (3-1, 3-2, ..., 3-n) des Bauteils (1) angeordnet sind und – eine zentrale Messdaten-Verarbeitungseinheit (6) zur Verarbeitung der von den mobilen Wägemesseinrichtungen (2-1, 2-2, ..., 2-n) drahtlos übertragene Messdaten vorgesehen ist.
10. Meßvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Wägemeßeinrichtungen (2-1, 2-2, ..., 2-n) jeweils eine Kraftmeßeinheit (4-1, 4-2, ..., 4-n) aufweisen.
11. Meßvorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Wägemeßeinrichtungen (2-1, 2-2, ... 2-n) jeweils eine Kalibrierungs- und/oder Eicheinrichtung (12) aufweisen.
12. Meßvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Wägemeß-, Kalibrierungs- und/oder Eicheinrichtung (2-1, 2-2, ..., 2-n) und einer jeweiligen Sendeeinrichtung (5-1, 5-2, ..., 5-n) ein Signalverstärker (9) vorgesehen ist.
13. Meßvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß vor der jeweiligen Sendeeinrichtung (5-1, 5-2, ..., 5-n) ein Analog/Digital-Wandler (10) vorgesehen ist.
14. Meßvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Wägemeßeinrichtungen (2-1, 2-2, ..., 2-n) jeweils Clients und die zentrale Datenauswerteeinheit (6) ein Server eines Client-Server-Netzwerkes sind bzw. ist.
15. Meßvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß eine netzunabhängige Energieversorgung (11) für wenigstens eine Wägemeßeinrichtung (2-1, 2-2, ..., 2-n) vorgesehen ist.