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Technisches
Gebiet
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Die
Offenbarung bezieht sich allgemein auf Arbeitsmaschinensteuersysteme
und insbesondere auf Systeme und Verfahren zur drahtlosen Übermittlung
von Signalen zwischen an Bord liegenden Komponenten einer Arbeitsmaschine.
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Hintergrund
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Ein
wichtiges Merkmal bei modernen Arbeitsmaschinen (beispielsweise
festen und mobilen Industriemaschinen, wie beispielsweise Baumaschinen,
festen Motorsystemen, See-Maschinen und so weiter) ist das an Bord
liegende Netzwerk und assoziierte Maschinensteuermodule. Ein an
Bord liegendes Netzwerk weist viele unterschiedliche Module auf,
die mit verschiedenen Arten von Kommunikationsverbindungen verbunden
sind. Ein Maschinensteuermodul kann eine oder mehrere Komponenten der
Arbeitsmaschine überwachen
und/oder steuern. Das Steuermodul kann auch Daten von externen Systemen
aufnehmen und Daten dorthin übertragen.
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Gegenwärtige herkömmliche
Fahrzeugsteuersysteme weisen an Bord liegende Computermodule auf,
die Informationen von einer Vielzahl von Sensoren während des
Betriebs des Fahrzeugs aufnehmen. Basierend auf den aufgenommenen
Informationen kann ein an Bord liegendes Computermodul den Betrieb
von einem oder mehreren an Bord liegenden Modulen einstellen, wie
beispielsweise von den Bremssystemen, den Fahrzeuganzeigevorrichtungen
und so weiter. Da gegenwärtige
Fahrzeugsysteme an Komplexität
zunehmen, werden zusätzliche an
Bord liegende Komponenten hinzugefügt, die verdrahtete Datenverbindungen
zur Kommunikation erfordern. Als solches kann die Anzahl der Datenverbindungen,
die in einem einzigen Fahrzeug eingerichtet sind, eine komplexe
Verdrahtungsarchitektur zur Folge haben, die schwierig auszulegen,
herzustellen und/oder instand zu halten ist.
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Um
einige der Betrachtungspunkte anzusprechen, die mit drahtlosen Kommunikationsvorgängen assoziiert
sind, haben manche Fahrzeugsteuersysteme drahtlose Kommunikationsvorrichtungen
eingerichtet, um es dem an Bord liegenden Steuersystem zu ermöglichen,
drahtlos Daten mit nicht an Bord liegenden Systemen auszutauschen.
Ein solches System wird offenbart im US-Patent 6 112 152 ("das '112-Patent"), welches einen
an Bord liegenden Fahrzeugcomputer offenbart, der mit einer Vielzahl von
Fahrzeugsensoren verbunden ist, die unterschiedliche Arten von Fahrzeugbetriebsvorgängen bzw.
Betriebswerten liefern, wie beispielsweise das Brennstoffniveau,
die Motortemperatur, die Motordrehzahl, die Drosselpositionen und
so weiter. Das '112-Patent weist eine
drahtlose Kommunikationsschaltung auf, die in serieller Verbindung
mit dem an Bord liegenden Fahrzeugcomputer ist. Die Schaltung kann
Daten an Transponder übermitteln
und von diesen aufnehmen, die außerhalb des Fahrzeugs positioniert
sind. Durch die Anordnung können
Fahrzeuginformationen drahtlos von dem an Bord liegenden Computer
zu einem externen Transponder geleitet werden. Das '112-Patent offenbart
auch eine Anordnung, wo der externe Transponder als eine Übertragungsvorrichtung
arbeiten kann, die Daten zu dem an Bord liegenden Fahrzeugcomputer über eine drahtlose
Kommunikationsschaltung liefert.
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Obwohl
das in dem '112-Patent
beschriebene System Mittel zur drahtlosen Übertragung und zur Aufnahme
von Daten von einem entfernten System vorsieht, wie beispielsweise
von Tankstellen, Mautstationen und so weiter, sieht das '112-Patent keine Anordnung
vor, wo Daten drahtlos zwischen an Bord liegenden Modulen des Fahrzeugs übermittelt
werden. Verfahren, Systeme und hergestellte Artikel in Übereinstimmung
mit gewissen offenbarten Ausführungsbeispielen
können
eines oder mehrere der oben dargelegten Probleme lösen.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Systeme
und Verfahren werden offenbart, die drahtlose Kommunikationsvorgänge zwischen
an Bord liegenden Komponenten einer Arbeitsmaschine vorsehen. In
einem Ausführungsbeispiel
wird ein System offenbart, welches eine erste an Bord liegende Komponente
aufweist, die mit einem ersten Wandler assoziiert ist, um drahtlos
erste Datensignale von der ersten an Bord liegenden Komponente zu übertragen.
Das offenbarte System kann weiter eine zweite an Bord liegende Komponente
aufweisen, die mit einem Empfänger
assoziiert ist, um die drahtlos übertragenen
Datensignale von der ersten an Bord liegenden Komponente aufzunehmen,
und einen zweiten Wandler bzw. Sender, um drahtlos zweite Datensignale
von der zweiten an Bord liegenden Komponente zu übertragen. Die zweite an Bord
liegende Komponente erzeugt zweite Datensignale basierend auf den
empfangenen ersten Datensignalen und überträgt drahtlos die zweiten Datensignale durch
den zweiten Wandler.
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In
einem weiteren Ausführungsbeispiel
wird ein Verfahren zum Vorsehen von drahtlosen Kommunikationsvorgängen zwischen
an Bord liegenden Komponenten einer Arbeitsmaschine vorgesehen. Das
offenbarte Verfahren kann aufweisen, durch einen ersten Wandler
bzw. Sender, der mit einer ersten an Bord liegenden Komponente assoziiert
ist, drahtlose erste Datensignale zu übertragen und die ersten Datensignale
bei einem Empfänger
zu empfangen, der mit einer zweiten an Bord liegenden Komponente assoziiert
ist. Die zweite an Bord liegende Komponente kann zweite Datensignale
basierend auf den empfangenen ersten Datensignalen erzeugen. Die zweiten
Datensignale werden dann drahtlos durch einen zweiten Wandler übertragen,
der mit der zweiten an Bord liegenden Komponente assoziiert ist.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 veranschaulicht
ein schematisches Blockdiagramm einer beispielhaften Arbeitsmaschine,
die verdrahtete Verbindungen zwischen an Bord liegenden Komponenten
in Übereinstimmung
mit gewissen offenbarten Ausführungsbeispielen
aufweist;
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2 veranschaulicht
ein weiteres schematisches Blockdiagramm einer beispielhaften Arbeitsmaschine,
die verdrahtete Verbindungen zwischen an Bord liegenden Komponenten
in Übereinstimmung
mit gewissen offenbarten Ausführungsbeispielen
aufweist;
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3 veranschaulicht
ein weiteres schematisches Blockdiagramm einer beispielhaften Arbeitsmaschine,
die drahtlose Datenverbindungen zwischen an Bord liegenden Komponenten
in Übereinstimmung
mit gewissen offenbarten Ausführungsbeispielen
aufweist;
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4 veranschaulicht
ein schematisches Blockdiagramm einer weiteren beispielhaften Arbeitsmaschine,
die drahtlose Datenverbindungen zwischen an Bord liegenden Komponenten
in Übereinstimmung
mit gewissen offenbarten Ausführungsbeispielen
aufweist;
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5 veranschaulicht
ein schematisches Blockdiagramm von noch einer weiteren beispielhaften
Arbeitsmaschine, die drahtlose Datenverbindungen zwischen an Bord
liegenden Komponenten in Übereinstimmung
mit gewissen offenbarten Ausführungsbeispielen
aufweist;
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6 veranschaulicht
ein schematisches Blockdiagramm einer weiteren beispielhaften Arbeitsmaschine,
die drahtlose und verdrahtete Datenverbindungen zwischen an Bord
liegenden Komponenten in Übereinstimmung
mit gewissen offenbarten Ausführungsbeispielen
aufweist;
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7 veranschaulicht
ein Flussdiagramm eines beispielhaften Sensorsignalaufnahmeprozesses
in Übereinstimmung
mit gewissen offenbarten Ausführungsbeispielen;
und
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8 veranschaulicht
ein Flussdiagramm eines beispielhaften Steuermodulübertragungsprozesses
in Übereinstimmung
mit gewissen offenbarten Ausführungsbeispielen.
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Detaillierte
Beschreibung
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Es
wird nun im Detail auf beispielhafte Ausführungsbeispiele Bezug genommen,
die in den beigefügten
Zeichnungen veranschaulicht sind. Wo immer es möglich ist werden die gleichen
Bezugszeichen in den Zeichnungen verwendet, um sich auf dieselben
oder auf die gleichen Teile zu beziehen.
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1 veranschaulicht
eine typische Arbeitsmaschinenumgebung 100, die eine Arbeitsmaschine 105 mit
einem Steuermodul 110 aufweist, weiter ein an Bord liegendes
Modul 120 und einen Sensor 130. Die Arbeitsmaschine,
wie der Ausdruck hier verwendet wird, bezieht sich auf eine feste
oder mobile Maschine, die eine gewisse Art eines Betriebsvorgangs ausführt, der
mit einem speziellen Industriezweig assoziiert ist, wie beispielsweise
Bergbau, Bau, Ackerbau und so weiter, und die in oder zwischen Arbeitsumgebungen
arbeitet (beispielsweise Baustelle, Abbaustelle, Leistungserzeugungseinrichtungen
und so weiter). Ein nicht einschränkendes Beispiel einer festen
Arbeitsmaschine weist ein Motorsystem auf, welches in einer Fabrik
oder einer Hochseeumgebung arbeitet (beispielsweise einer Hochseebohrplattform).
Nicht einschränkende
Beispiele von mobilen Maschinen weisen kommerzielle Maschinen auf, wie
beispielsweise Lastwägen,
Kräne,
Erdbewegungsfahrzeuge, Bergbaufahrzeuge, Baggerlader, Materialhandhabungsmaschinen,
Ackerbaumaschinen, Seefahrtmaschinen, Flugzeuge und irgendeine Bauart
einer mobilen Maschine, die in einer Arbeitsumgebung arbeitet. Eine
Arbeitsmaschine kann durch einen Verbrennungsmotor oder einen Elektromotor
angetrieben werden. Die Arten von oben aufgelisteten Arbeitsmaschinen
sind beispielhaft und sollen nicht einschränkend sein. Es wird in Betracht gezogen,
dass die Umgebung 100 irgendeine Art einer Arbeitsmaschine
aufweisen bzw. einrichten kann.
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Das
Steuermodul 110 kann eine oder mehrere an Bord liegende
Komponenten darstellen, die eine oder mehrere Komponenten der Arbeitsmaschine 105 steuern.
Das Steuermodul 110 kann eine oder mehrere Prozessorvorrichtungen
aufweisen (beispielsweise einen Mikroprozessor, einen Mikrocontroller
und so weiter) und eine oder mehrere Speichervorrichtungen, die
ermöglichen,
dass das Modul 110 einen oder mehrere Prozesse zur Steuerung
von einer oder mehreren Komponenten der Arbeitsmaschine 105 ausführt. Beispielsweise
kann das Steuermodul 110 einen oder mehrere Prozesse ausfüh ren, die Steuersignale
zur Steuerung des Betriebs des an Bord liegenden Moduls 120 erzeugen.
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Das
an Bord liegende Modul 120 kann eine oder mehrere an Bord
liegende Komponenten darstellen, die andere Komponenten oder Unterkomponenten
steuern und/oder davon gesteuert werden. Beispielsweise kann das
an Bord liegende Modul 120 eine Bedieneranzeigesteuervorrichtung,
ein Hydraulikpumpensystem, ein Brennstoffeinspritzsystem, eine Relais-
bzw. Weiterleitungsvorrichtung und irgendeine andere Bauart einer
Vorrichtung sein, die die Arbeitsmaschine 105 verwenden
kann, um Betriebsvorgänge
der Maschine während
der Laufzeit oder während
der ausgeschalteten Zeit zu erleichtern (d.h. der Motor der Maschine
läuft bzw.
läuft nicht).
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Der
Sensor 130 kann eine oder mehrere Vorrichtungen darstellen,
die Daten aufnehmen, die mit einer speziellen Komponente der (nicht
gezeigten) Arbeitsmaschine 105 assoziiert sind. Beispielsweise kann
der Sensor 130 ein Temperatursensor sein, der die Temperatur
einer speziellen Komponente, Unterkomponente oder eines Strömungsmittels
und/oder Gases innerhalb einer Komponente der Arbeitsmaschine 105 überwacht.
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Im
Betrieb der Arbeitsmaschine 105 kann der Sensor 130 ein
Sensorsignal liefern, um das Steuermodul 110 über eine
verdrahtete Datenverbindung zu steuern. Ansprechend darauf kann
das Steuermodul 110 einen Software-Prozess ausführen, der ein Steuersignal
basierend auf Daten erzeugt, die von dem Sensorsignal widergespiegelt
werden. Als eine Folge sendet das Steuermodul 110 das Steuersignal
an das an Bord liegende Modul 120 über eine andere verdrahtete
Datenverbindung, um den Betrieb des Moduls zu manipulieren.
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Wie
beschrieben kann die Arbeitsmaschine 105 Betriebsvorgänge basierend
auf Steuersignalen ausführen,
die von dem Steuermodul 110 geliefert werden. In typischen
Arbeitsmaschinen sind jedoch viele Komponenten und viele Sensoren
eingerichtet, um zu ermöglichen,
dass die Arbeitsmaschine gemäß den Konstruktionsspezifikationen
und Bedienerbefehlen arbeitet. 2 veranschaulicht
eine beispielhafte Arbeitsmaschine 205, die den komplexen Aufbau
widerspiegelt, der in der Verdrahtung von mehreren an Bord liegenden
Komponenten miteinander in einer Arbeitsmaschine auftreten kann.
In diesem Beispiel stellt die Arbeitsmaschine 205 eine
Verbrennungsmotorarbeitsmaschine dar, die viele Komponenten aufweist.
Diese Komponenten arbeiten in bekannter Weise zusammen, um zu gestatten,
dass die Arbeitsmaschine Aufgaben ausführt, die mit der Anwendung
assoziiert sind, für
die die Arbeitsmaschine ausgelegt ist (beispielsweise Material zu
pflügen,
Material zu schaufeln, Material zu liefern und so weiter). Beispielsweise
zeigt 2 die Arbeitsmaschine 205, die ein Gaspedal
bzw. eine Beschleunigungsvorrichtung 202, einen Gaspedalpositionssensor 204,
einen Brennstofftank 206, einen Brennstoffseparator bzw.
Brennstofffilter 207 und eine Brennstoffversorgungsleitung 211 aufweist,
die Brennstoff vom Tank 205 zu den Brennstoffeinspritzvorrichtungen 250 liefert.
Die Brennstoffeinspritzvorrichtungen 250 können auch
Hochdrucköl
durch Ölleitungen 219 aufnehmen.
Die Arbeitsmaschine 205 weist auch Strömungsmittelfiltervorrichtungen
auf, wie beispielsweise einen Ölfilter 222 und
einen Brennstofffilter 226. Ein Ölkühler 223 und eine Ölpumpe 224 wirken dahingehend,
dass sie sicher stellen, dass die ordnungsgemäße Menge an Öl mit der
korrekten Temperatur zu entsprechenden Komponenten der Arbeitsmaschine 205 geliefert
wird. Weiterhin kann die Arbeitsmaschine 205 durch Hydraulikströmungsmittel
gesteuerte Komponenten einrichten, die durch die Hydraulikpumpe 220 gespeist
werden.
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Wie
erwähnt
führt jede
der Komponenten der Arbeitsmaschine 205 Betriebsvorgänge aus,
die ermöglichen,
dass die Maschine 205 mit der Arbeitsmaschine in Beziehung
stehende Betriebsvorgänge ausführt, wie
beispielsweise Fahren, Handhabung von Material und so weiter. Um
diese Betriebsvorgänge
zu steuern, weist die Arbeitsmaschine 205 ein oder mehrere
Steuermodule auf, um Steuersignale vorzusehen, die diese Komponenten
bei ihrem Betrieb leiten. Beispielsweise weist die beispielhafte
in 2 gezeigte Arbeitsmaschine 205 ein Steuermodul 210 auf,
welches eine Schnittstelle mit vielen anderen an Bord liegenden
Komponenten der Arbeitsmaschine 205 herstellt. Bei spielsweise
kann die Beschleunigungsvorrichtung 202 von einem Bediener der
Arbeitsmaschine 205 betätigt
werden, um die Drehzahl eines (nicht gezeigten) Motors zu steuern, der
in der Arbeitsmaschine 205 arbeitet. Der Gaspedalpositionssensor 204 detektiert
die Position des Gaspedals (Beschleunigungsvorrichtung) 202 und liefert
ein Sensorsignal, welches die Position widerspiegelt, an das Steuermodul 210 über eine
verdrahtete Datenverbindung.
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Das
Steuermodul 210 kann auch Sensorsignale von anderen Sensoren
aufnehmen, die in der gesamten Arbeitsmaschine 205 positioniert
sind, die unterschiedliche Komponenten oder Zustände der Maschine 205 überwachen.
Beispielsweise können die
Sensoren 230-1 bis 230-S unterschiedliche Arten von
Sensoren darstellen, die unterschiedliche Komponenten und/oder Betriebsbedingungen
der Arbeitsmaschine 205 überwachen. Beispielsweise können die
Sensoren 230-1 bis 230-S einen Öltemperatursensor,
einen Ladedrucksensor, einen Kühlmitteltemperatursensor,
einen Einlasslufttemperatursensor, einen Atmosphärentemperatursensor, einen Öldrucksensor,
einen Brennstoffniveausensor, einen Einspritzbetätigungsdrucksensor, einen Motordrehzahlsensor,
einen Fahrtgeschwindigkeitsmechanismussensor, einen Nockenwellenpositionssensor
und irgendwelche anderen Arten von Sensorvorrichtungen aufweisen,
die die Arbeitsmaschine 205 aufweisen kann. Die Sensoren 230-1 bis 230-S können jeweilige
Sensorsignale an das Steuermodul 210 über verdrahtete Datenverbindungen
liefern, wie in der durchgezogenen Linie 231 in 2 gezeigt.
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Weiterhin
können
andere Arten von Komponenten dem Steuermodul 210 Informationen
liefern, die die Bedingungen oder den Zustand von gewissen Bedingungen
und/oder Komponenten der Arbeitsmaschine 205 widerspiegeln.
Beispielsweise kann die Arbeitsmaschine 205 Warnungslampen 215-1 bis 215-L aufweisen,
die jeweils ein Warnungssignal an das Steuermodul 210 liefern,
welches einen abnormen Zustand oder abnormen Betrieb von einer speziellen
Komponente oder von Komponenten der Arbeitsmaschine 205 widerspiegelt.
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Basierend
auf den Sensor- und/oder Zustandsignalen kann das Steuermodul 210 Steuersignale
erzeugen, die den Betrieb von anderen an Bord liegenden Komponenten
der Arbeitsmaschine 205 steuern. Beispielsweise kann das
Steuermodul 210 Steuersignale über eine verdrahtete Datenleitung senden,
um ein Einlassluftheizungsrelais 212 basierend auf einem
Signal zu steuern, welches von einem Lufteinlasstemperatursensor
aufgenommen wird. Ansprechend darauf kann das Relais 212 den
Betrieb einer Einlassluftheizung 214 einstellen. Beispielsweise
kann das Steuermodul 210 die Brennstoffmenge einstellen,
die von den Brennstoffeinspritzvorrichtungen 250 basierend
auf Signalen geliefert wird, die von dem Gaspedalpositionssensor 204 geliefert
werden. Um dies zu tun, kann das Steuermodul 210 Signale über eine
verdrahtete Datenverbindung senden, die mit den Einspritzvorrichtungen 250 verbunden
ist. Weiterhin kann das Steuermodul 210 Steuersignale über eine
verdrahtete Datenverbindung senden, um den Betrieb der Hydraulikpumpe 220 basierend
auf einem oder mehreren Signalen einzustellen, die von den Sensoren 230-1 bis 230-S geliefert
werden.
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Wie
beschrieben können
viele verdrahtete Datenverbindungen in der Arbeitsmaschine 205 eingerichtet
werden, um zu ermöglichen,
dass das Steuermodul 210 Arbeitsmaschinensteuerfunktionen
ausführt.
Abhängig
von der Art der Arbeitsmaschine 205 kann die Anzahl der
an Bord liegenden Komponenten variieren. Als solches kann das komplexe
Verhalten und die Ressourcen, die bei der Verbindung dieser Komponenten
verwendet werden, zunehmen. Entsprechend sprechen Verfahren und
Systeme in Übereinstimmung
mit den offenbarten Ausführungsbeispielen
diese Punkte an, indem sie Fähigkeiten
zur drahtlosen Kommunikation zwischen verschiedenen an Bord liegenden
Komponenten der Arbeitsmaschine 205 vorsehen. Wie unten
besprochen, können diese
Fähigkeiten
zur drahtlosen Kommunikation als ein Ersatz für die verdrahteten in 2 abgebildeten Verbindungen
oder als eine Alternative (beispielsweise eine Unterstützung bzw.
Sicherheit) vorgesehen sein. 3 veranschaulicht
eine Arbeitsmaschine 305 in Übereinstimmung mit diesen Ausführungsbeispielen.
Wie gezeigt weist die Arbeitsmaschine 305 die gleichen
Komponenten auf wie die Arbeitsmaschine 205, die oben in
Verbindung mit 2 beschrieben wurde und sie
arbeitet in ähnlicher
Weise. Als solches beziehen sich die in 3 gezeigten
Bezugszeichen, die sich auf die gleichen Komponenten beziehen, wie
in 2 veranschaulicht, auf die gleichen oder ähnliche
Komponenten einer Arbeitsmaschine.
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Ein
Unterschied zwischen der Arbeitsmaschine 205 und der Arbeitsmaschine 305 ist
jedoch die Weise, in der die Daten zwischen Komponenten der Maschine 305 ausgetauscht
werden. Gemäß einem
Ausführungsbeispiel
ermöglicht
die Arbeitsmaschine 305 an Bord liegenden Komponenten,
Daten zum Steuermodul 210 über eine oder mehrere drahtlose
Datenverbindungen zu senden (als gestrichelte Linien in 3 gezeigt).
Um solche Kommunikationsvorgänge
zu erleichtern, kann die Arbeitsmaschine 305 Wandler bzw.
Sender zur drahtlosen Übertragung
aufweisen, die drahtlos Datensignale von einer Quellenkomponente
zum Steuermodul 210 übertragen.
Weiterhin kann das Steuermodul 210 mit einer Vorrichtung
zum drahtlosen Empfang konfiguriert sein, die die drahtlosen Datensignale
empfängt,
die von den Wandlern geliefert werden, und einen oder mehrere drahtlos übertragende
Wandler, die Datensignale zu Zielkomponenten über eine drahtlose Datenverbindung
senden.
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Die
drahtlosen Datenverbindungen, die von den Wandlern und Empfängern eingerichtet
sind, die in der Arbeitsmaschine 305 eingerichtet sind,
können mit
unterschiedlichen Arten von drahtlosen Technologien assoziiert sein.
Diese können
Infrarottechnologien, optische Technologien, Funktechnologien (beispielsweise
RFID = Hochfrequenzidentifikation) und andere Arten von drahtlosen
Technologien aufweisen, die es an Bord liegenden Komponenten der
Arbeitsmaschine 305 ermöglichen,
Daten mit dem Steuermodul 210 auszutauschen.
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In
einem Ausführungsbeispiel
sind die Sensoren 230-1 bis 230-S jeweils mit
einem entsprechenden Wandler 331-1 bis 331-S verbunden,
der drahtlose Kommunikationsvorgänge
(als gestrichelte Linien gezeigt) mit dem Steuermodul 210 vorsieht. Wenn
ein Sensor 230-1 bis 230-S vorbereitet ist, um Sensorsignale
an das Steuermodul 210 zu übertragen, werden als solches
die Sensorsignale zuerst zu einem entsprechenden Wandler 331-1 bis 331-S zur Umwandlung
in ein Format übertragen,
welches mit drahtlosen Kommunikationsvorgängen kompatibel ist. Darauf
folgend kann der Wandler 331-1 bis 331-S die Sensorsignale über eine
drahtlose Datenverbindung zu einem Empfänger 320 senden, der
konfiguriert ist, um solche drahtlosen Übertragungen von an Bord liegenden
Komponenten der Arbeitsmaschine 305 aufzunehmen. Als eine
Folge wandelt der Empfänger 320 die
empfangenen Datensignale in ihr geeignetes Format um und liefert
die Sensorsignale an das Steuermodul 210 zur Verarbeitung.
Eine ähnliche
Konfiguration ist für
die Warnungslampen 215-1 bis 215-L vorgesehen.
Jede dieser Komponenten kann auch Wandler 316-1 bis 316-L aufweisen,
die drahtlos die Zustands- bzw. Statusinformationen, die durch die
Warnungslampen 215-1 bis 215-L erzeugt wurden,
an den Empfänger 320 übertragen.
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Ansprechend
auf die empfangenen Sensorsignale kann das Steuermodul 210 Steuersignale
erzeugen, die an geeignete an Bord liegende Komponenten der Arbeitsmaschine 305 gerichtet
werden. In einem Ausführungsbeispiel
weist das Steuermodul 210 einen Wandler 315 zur
drahtlosen Übertragung auf,
um die Steuersignale umzuwandeln und drahtlos an die geeigneten
an Bord liegenden Komponenten zu übertragen. Jede dieser Komponenten
weist drahtlose Empfänger
auf, die die drahtlosen Steuersignale aufnehmen und in ein geeignetes
Format umwandeln und die Steuersignale an die an Bord liegende Komponente
liefern. Beispielsweise können
die Brennstoffeinspritzvorrichtungen 250 jeweils mit einem
Empfänger 351 assoziiert
sein (als eine einzige Einheit gezeigt), die Steuersignale aufnimmt,
die (als gestrichelte Linien gezeigt) durch den Wandler 315 übertragen
werden, der mit dem Steuermodul 210 assoziiert ist. Weiterhin
kann die Hydraulikpumpe 220 einen Empfänger 321 aufweisen,
der drahtlose Steuersignale aufnimmt, die (durch gestrichelte Linien
gezeigt) durch den Wandler 315 übertragen werden. Und in ähnlicher
Weise kann das Einlassluftheizungsrelais 212 einen drahtlosen
Empfänger 313 aufweisen,
der Steuersignale aufnimmt, die (als gestrichelte Linien gezeigt)
durch den Wandler 315 übertragen
werden. Auch können
die Warnungslampen Empfänger 317-1 bis 317-L aufweisen,
um drahtlose Daten von dem Steuermodul 210 zu empfangen. Weiterhin
kann der Beschleunigungspositionssensor 204 einen Wandler 304 aufweisen,
um drahtlose Sensorsignale zum Steuermodul 210 zu senden.
Obwohl 3 eine verdrahtete Verbindung zwischen der Beschleunigungsvorrichtung
bzw. dem Gaspedal 202 und dem Gaspedalpositionssensor 204 zeigt, kann
eine Datenverbindung zur drahtlosen Kommunikation mit entsprechenden
Wandlern und Empfängern
zwischen diesen beiden Komponenten aufgebaut sein.
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In
einem weiteren Ausführungsbeispiel
können
an Bord liegende Komponenten gemeinsam Wandler und/oder Empfänger verwenden,
um drahtlos Daten mit anderen an Bord liegenden Komponenten einer
Arbeitsmaschine auszutauschen. 4 veranschaulicht
eine beispielhafte Arbeitsmaschine 405 in Übereinstimmung
mit diesem Ausführungsbeispiel.
Wie gezeigt, weist die Arbeitsmaschine 405 die gleichen
Komponenten auf wie die Arbeitsmaschine 305, die oben in
Verbindung mit 3 beschrieben wurde, und arbeitet
in ähnlicher
Weise wie diese. Als solches beziehen sich die Bezugszeichen, die
in 4 gezeigt sind, die sich auf die gleichen Komponenten
wie in 3 veranschaulicht beziehen, auf die gleichen oder
auf ähnliche
Komponenten einer Arbeitsmaschine. In diesem Ausführungsbeispiel
jedoch weist die Arbeitsmaschine 405 gemeinsam verwendete
Wandler und/oder Empfänger
auf. Beispielsweise können
die Sensoren 230-1 bis 230-S gemeinsam den Wandler 430 verwenden,
um drahtlos Sensorsignale an den Empfänger 320 zu übertragen,
der mit dem Steuermodul 210 assoziiert ist. Weiterhin können die
Brennstoffeinspritzvorrichtungen 250 gemeinsam einen gemeinsamen
Empfänger 451 verwenden,
der Steuersignale aufnimmt, die drahtlos vom Wandler 315 übertragen
wurden, der mit dem Steuermodul 210 assoziiert ist. Auch
können
die Warnungslampen 215-1 bis 215-L einen gemeinsamen
Wandler 416 verwenden, um drahtlos Zustandsignale zum Steuermodul 210 zu übertragen,
und einen gemeinsamen Empfänger 417,
um drahtlos Steuersignale von dem Steuermodul 210 zu empfangen.
Entsprechend sind Verfahren und Systeme in Übereinstimmung mit den offenbarten
Ausführungsbeispielen
nicht auf spezielle Konfigurationen zwischen an Bord liegenden Komponenten
und drahtlosen Kommunikationsvorrichtungen eingeschränkt, wie
beispielsweise einen Wandler und einen Empfänger.
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Wie
beschrieben, richten die Arbeitsmaschinen 305 und 405 drahtlose
Datenverbindungen durch Wandler und Empfänger ein, die es ermöglichen,
dass mehrere an Bord liegende Komponenten der Arbeitsmaschinen 305 und 405 drahtlos
Daten und/oder Steuersignale übermitteln.
Obwohl die 3 und 4 gewisse
motorbasierte Komponenten zeigen, die drahtlose Wandler und/oder
Empfänger
aufweisen, sind die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele nicht auf jene
eingeschränkt,
die oben in Verbindung mit diesen Figuren beschrieben wurden. Irgendeine
Anzahl und irgendeine Art von Komponenten der Arbeitsmaschinen 305 und 405 kann einen
Wandler und/oder einen Empfänger
zum drahtlosen Austausch von Daten mit anderen an Bord liegenden
Komponenten aufweisen. Beispielsweise veranschaulicht 5 ein
anderes Beispiel einer Arbeitsmaschine 505, die drahtlose
Kommunikationsvorgänge
zwischen an Bord liegenden Komponenten aufweist.
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Wie
in 5 gezeigt, weist die Arbeitsmaschine 505 ein
Steuermodul 510 auf, welches ähnlich wie das Steuermodul 210 konfiguriert
sein kann und ähnlich
arbeitet. In der Arbeitsmaschine 505 sieht jedoch das Steuermodul 510 Steuersignale
vor, um den Betrieb von Komponenten für ein Getriebe 522 einzustellen,
das mit der Arbeitsmaschine 505 assoziiert ist. Gemäß gewissen
Ausführungsbeispielen kann
das Steuermodul 510 einen drahtlosen Empfänger 511 und
einen drahtlosen Wandler 512 zur Kommunikation mit an Bord
liegenden Komponenten der Arbeitsmaschine 505 aufweisen,
um den Betrieb des Getriebes 522 zu steuern. Beispielsweise
kann ein Gang/Schaltungsmodul 515 von einem Bediener der
Arbeitsmaschine 505 betätigt
werden. Das Modul 515 kann Signale liefern, die die Bedienerbefehle
widerspiegeln, um den Betrieb des Getriebes 522 der Arbeitsmaschine 505 einzustellen
(beispielsweise Umschaltung von Gängen und so weiter). Daher kann
das Gang/Schaltungsmodul 515 einen Wandler 513 aufweisen,
der Gang/Schaltungsmodulsignale zum Steuermodul 510 umwandelt
und über
den Empfänger 511 sendet.
Darauf ansprechend kann das Steuermodul 510 Steuersignale
für ein
oder mehrere Steuerventile 525 innerhalb des Getriebes 522 erzeugen.
Die Steuersignale werden zu einem Steuerventilempfänger 520 durch
den Wandler 512 übertragen.
Der Steuerventilempfänger 520 wandelt
die Steuersignale um und sendet sie an das (die) geeignete Steuerventil(e).
Gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel
kann das Steuermodul 510 Steuersignale basierend auf einem
oder mehreren Sensorsignalen erzeugen, die von (nicht gezeigten)
Steuerventilsensoren geliefert werden. Diese Sensorsignale können drahtlos
an den Steuermodulempfänger 511 über einen
Steuerventilsensorwandler 534 übertragen werden, der von dem
Getriebe 522 vorgesehen wird.
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Entsprechend
ermöglichen
die offenbarten Ausführungsbeispiele,
dass eine Arbeitsmaschine drahtlose Kommunikationsvorgänge zwischen
an Bord liegenden Komponenten vorsieht. Obwohl die obigen Ausführungsbeispiele
mit Bezug auf Sensorkomponenten und ein entsprechendes Steuermodul beschrieben
werden, können
Ausführungsbeispiele eingerichtet
werden, die gestatten, dass mehrere Steuermodule drahtlos mit anderen
Arten von Komponenten kommunizieren. Weiterhin können verdrahtete Datenverbindungen
mit drahtlosen Datenverbindungen zum Zweck der Redundanz oder der Unterstützung bzw.
Reserve eingerichtet werden. Beispielsweise veranschaulicht 6 ein
schematisches Blockdiagramm einer beispielhaften Arbeitsmaschine 605,
die mehrere Steuermodule (beispielsweise elektronische Steuermodule) 610-1 bis 610-M aufweist,
weiter eine an Bord liegende Schnittstellenkomponente 620,
an Bord liegende Komponenten 630 und 640 und eine
nicht an Bord liegende Schnittstellenkomponente 650. Die
Steuermodule 610-1 bis 610-M können Steuermodule darstellen,
die ähnlich wie
das Steuermodul 210 konfiguriert sind, das oben in Verbindung
mit den 2, 3 und 4 beschrieben
wird, und die in ähnlicher
Weise arbeiten. D.h., die Steuermodule 610-1 bis 610-M können konfiguriert
sein, um die Betriebsvorgänge
von mindestens einer anderen an Bord liegenden Komponente zu steuern,
und zwar durch Erzeugung von einem oder mehreren Steuersignalen.
Weiterhin können
die Steuermodule 610-1 bis 610-M auch Daten miteinander
austauschen, um ihre jeweiligen Steuervorgänge auszuführen. Die an Bord liegende
Schnittstel lenkomponente 620 kann eine Verarbeitungsvorrichtung darstellen,
die mehrere Datenverbindungen verbindet, die in der Arbeitsmaschine 605 vorgesehen
sind, wie beispielsweise die Datenverbindungen 621, 622, 623 und 624.
Diese Datenverbindungen können
bezüglich
des Formates und des Protokolls ähnlich
sein oder nicht. Die an Bord liegenden Komponenten 630 und 640 können jeweils
ein oder mehrere an Bord liegende Module widerspiegeln, die durch
an Bord liegende Komponenten der Arbeitsmaschine 605 gesteuert
werden können
oder andere steuern können. Die
nicht an Bord liegende Schnittstellenkomponente 650 kann
eine Vorrichtung widerspiegeln, die nicht an Bord liegende Kommunikationsvorgänge zwischen der
Arbeitsmaschine 605 und einem oder mehreren nicht an Bord
liegenden Systemen vorsieht, wie beispielsweise einem Computersystem,
einer anderen Arbeitsmaschine, einer vom Bediener gesteuerten Funkeinheit
und so weiter. Die nicht an Bord liegende Schnittstellenkomponente 650 kann
Daten von einem nicht an Bord liegenden System zur Übertragung
zu einer anvisierten an Bord liegenden Komponente aufnehmen, wie
beispielsweise zu einem oder mehreren Steuermodulen 610-1 bis 610-M durch
die Schnittstellenkomponente 620.
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Jede
der an Bord liegenden Komponenten der Arbeitsmaschine 605 kann
auch Vorrichtungen zur drahtlosen Kommunikation einsetzen, um drahtlose
Datenverbindungen mit anderen Komponenten einzurichten. Beispielsweise
können
die an Bord liegenden Komponenten einen Wandler und/oder einen Empfänger 660 aufweisen,
um drahtlose Datensignale zu senden und zu empfangen. Durch diese
Anordnung können
mehrere Steuermodule (d.h. 610-1 bis 610-M) drahtlos
Daten austauschen. Alternativ können
die Steuermodule 610-1 bis 610-M Daten durch die
verdrahtete Datenverbindung 632 gleichzeitig mit den drahtlosen
Kommunikationsvorgängen oder
anstatt diesen austauschen. In ähnlicher
Weise kann die Schnittstellenkomponente 620 drahtlos Daten
mit an Bord liegenden Komponenten 630, 640 und
der nicht an Bord liegenden Schnittstellenkomponente 650 austauschen
und/oder mit diesen Komponenten durch verdrahtete Datenverbindungen 621 bzw. 622 bzw. 624 kommunizieren.
Durch diese Anordnung kann die Arbeitsmaschine 605 die
verdrahteten Datenverbindungen und/oder die drahtlosen Datenverbindungen als
Sicherungskommunikationsmittel bzw. Unterstützungskommunikationsmittel
in dem Fall einsetzen, dass eine der Datenverbindungen einen Fehler
oder ein Versagen bei einer Kommunikation erfährt. Somit kann in dem Fall,
dass eine an Bord liegende Komponente bestimmt, dass eine Kommunikation über eine
drahtlose Datenverbindung nicht ausgeführt werden kann, die an Bord
liegende Komponente konfiguriert werden, um eine verdrahtete Datenverbindung
zu verwenden (beispielsweise die Datenverbindungen 621, 622, 623 und/oder 624)
um Daten mit einer anderen an Bord liegenden Komponente auszutauschen.
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Obwohl 6 die
Arbeitsmaschine 605 so zeigt, dass sie mit verdrahteten
Datenverbindungen ausgerüstet
ist, kann die Arbeitsmaschine 605 mit einigen oder mit
allen verdrahteten Datenverbindungen 621, 622, 623 und/oder 624 ausgerüstet sein,
um der Maschine zu gestatten, drahtlose Kommunikationsvorgänge zwischen
den Modulen zu erleichtern. Obwohl dies in 6 nicht
gezeigt ist, können
zusätzlich
andere Arten von Komponenten vorgesehen sein, die einen Wandler
und/oder Empfänger
zum drahtlosen Austausch von Daten mit anderen an Bord liegenden
Komponenten aufweisen, wie beispielsweise mit Sensoren, Relais,
Anwenderschnittstellenvorrichtungen und so weiter.
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Wie
erklärt,
ermöglichen
die offenbarten Ausführungsbeispiele
einer Arbeitsmaschine, an Bord liegende drahtlose Kommunikationsvorgänge zwischen
Komponenten der Maschine vorzusehen. 7 veranschaulicht
einen beispielhaften Sensorsignalaufnahmeprozess in Übereinstimmung
mit gewissen offenbarten Ausführungsbeispielen.
Anfänglich
kann eine Sensorvorrichtung, die mit einem Wandler ausgerüstet ist,
ein Sensorsignal erzeugen und dieses Signal zum Wandler liefern
(Schritt 710). Der Wandler formatiert das Sensorsignal
zur drahtlosen Übertragung
(Schritt 720) und überträgt das Signal
zu einem Steuermodul über
ein an Bord liegendes drahtloses Netzwerk (Schritt 730).
Ein Empfänger,
der mit dem Steuermodul assoziiert ist, nimmt das drahtlose Sensorsignal
auf (Schritt 740) und wandelt das Signal in ein geeignetes
Format zur Verarbeitung durch das Steuermodul um (Schritt 750). Das Steuermodul
kann dann das Sensorsignal verarbeiten, um ein oder mehrere Steuersignale
zur Übertragung
zu einer oder mehreren anderen Komponenten der Arbeitsmaschine zu
erzeugen (Schritt 760).
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8 veranschaulicht
einen beispielhaften Steuermodulübertragungsvorgang
in Übereinstimmung
mit gewissen offenbarten Ausführungsbeispielen.
Wie erklärt
kann das Steuermodul basierend auf einem empfangenen Sensorsignal
ein Steuersignal erzeugen (Schritt 810). Das Steuermodul
kann das Steuersignal zu einem Wandler senden, der das Signal zur Übertragung über ein
an Bord liegendes drahtloses Netzwerk formatiert (Schritt 820).
Der Wandler sendet dann das formatierte Steuersignal zu einer anvisierten
an Bord liegenden Komponente über
das drahtlose Netzwerk (Schritt 830). Ein Empfänger, der
mit der anvisierten an Bord liegenden Komponente assoziiert ist,
nimmt das drahtlose Steuersignal auf (Schritt 840) und
wandelt das Signal in ein Format um, das mit der anvisierten an
Bord liegenden Komponente kompatibel ist (Schritt 850).
Die an Bord liegende Komponente kann dann das Steuersignal verarbeiten,
um einen gewissen Prozess basierend auf den Informationen auszuführen, die
in dem Steuersignal eingeschlossen sind, wie beispielsweise die
Einstellung des Hydraulikströmungsmitteldruckes
für eine
Unterkomponente, die Einstellung der Brennstoffversorgung für eine Unterkomponente
und so weiter (Schritt 860).
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Industrielle
Anwendbarkeit
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Verfahren
und Systeme in Übereinstimmung mit
offenbarten Ausführungsbeispielen
ermöglichen, dass
eine Arbeitsmaschine drahtlose Kommunikationsvorgänge zwischen
an Bord liegenden Komponenten vorsieht. Die offenbarten Anordnungen
ermöglichen,
dass die Arbeitsmaschine mit weniger Drähten konfiguriert wird, als
eine typische Arbeitsmaschine, was somit die Komplexität der Verdrahtung
der Maschine reduziert. In anderen Ausführungsbeispielen kann eine
Arbeitsmaschine sowohl verdrahtete als auch drahtlose Datenverbindungen einsetzen,
um Kommunikationsvorgänge
zwischen den Komponenten vorzusehen.
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In
einem Ausführungsbeispiel
ist eine Arbeitsmaschine, die ein Steuermodul aufweist, mit einem
Empfänger
und einem Wandler ausgerüstet,
um drahtlose Datensignale zu empfangen und zu senden. Weiterhin
weist die Arbeitsmaschine andere an Bord liegende Komponenten auf,
wie beispielsweise Sensoren und an Bord liegende Module, die auch
mit Wandlern und/oder Empfängern
ausgerüstet
sind, um drahtlos Daten mit dem Steuermodul auszutauschen. Beispielsweise
können
die Sensoren drahtlos Sensorsignale zum Steuermodul durch jeweilige Wandler
liefern. Das Steuermodul nimmt die Sensorsignale durch einen Empfänger auf
und erzeugt wiederum entsprechende Steuersignale. Das Steuermodul überträgt dann
drahtlos die Steuersignale zu einer oder mehreren anvisierten an
Bord liegenden Komponenten durch einen Wandler. Die anvisierten an
Bord liegenden Komponenten können
die Steuersignale durch einen drahtlosen Empfänger empfangen und wiederum
die Signale verarbeiten, um ihre Betriebsvorgänge oder die Betriebsvorgänge von
anderen an Bord liegenden Komponenten einzustellen.
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In
anderen Ausführungsbeispielen
können die
an Bord liegenden Komponenten einen gemeinsamen Wandler und/oder
Empfänger
verwenden, um drahtlos Daten mit anderen an Bord liegenden Komponenten
auszutauschen. Somit können
die an Bord liegenden Komponenten basierend auf ihren Funktionen
gruppiert werden, um Wandler und/oder Empfänger gemeinsam zu verwenden.
Alternativ kann die Arbeitsmaschine extra dafür vorgesehene Wandler und/oder
Empfänger
zur Anwendung durch gewisse an Bord liegende Komponenten einsetzen,
und zwar basierend auf ihrer physischen Stelle innerhalb der Arbeitsmaschine.
Entsprechend sind die offenbarten Ausführungsbeispiele nicht auf irgendwelche
speziellen Anordnungen von drahtlosen Vorrichtungen und entsprechenden
an Bord liegenden Komponenten zur Einrichtung von drahtlosen Netzwerken
innerhalb der Arbeitsmaschine eingeschränkt.
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Wie
erklärt
weisen die offenbarten Ausführungsbeispiele
eine Anordnung auf, wo die Arbeitsmaschine eine nicht an Bord liegende
Schnittstellenkomponente aufweisen kann, die Daten mit einem nicht
an Bord liegenden System aus tauscht. Die nicht an Bord liegende
Schnittstellenkomponente kann mit einem Wandler und/oder mit einem
Empfänger
ausgerüstet
sein, um drahtlose Daten mit anderen an Bord liegenden Komponenten
auszutauschen, wie beispielsweise mit einer an Bord liegenden Schnittstellenkomponente.
Durch diese Anordnung kann die nicht an Bord liegende Schnittstellenkomponente
Datenaktualisierungen aufnehmen (beispielsweise Flash-Datei-Aktualisierungen),
Befehlssignale (beispielsweise Motorparametereinstellungen oder
Datenwerte, und so weiter) und andere Arten von Datennachrichten
von dem nicht an Bord liegenden System. Die nicht an Bord liegende
Schnittstellenkomponente kann ihre Wandler einstellen, um drahtlos
die Datenaktualisierungen, Befehlssignale und so weiter an eine
anvisierte an Bord liegende Komponente über ein an Bord liegendes drahtloses
Netzwerk zu übertragen.
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Andere
Ausführungsbeispiele,
Merkmale, Aspekte und Prinzipien der offenbarten beispielhaften
Systeme können
in verschiedenen Umgebungen eingerichtet werden und sind nicht auf
die Baustellenumgebung eingeschränkt.
Beispielsweise kann irgendeine Art einer Arbeitsmaschine die offenbarten Ausführungsbeispiele
einrichten, um an Bord liegende drahtlose Kommunikationsvorgänge zwischen den
Komponenten vorzusehen. Auch kann irgendeine Art einer drahtlosen
Technologie durch die offenbarten Ausführungsbeispiele eingesetzt
werden, um den drahtlosen Austausch von Daten zwischen an Bord liegenden
Komponenten zu erleichtern. Obwohl oben offenbarte und in den Figuren
veranschaulichte Ausführungsbeispiele
Wandler bzw. Sender und/oder Empfänger aufweisen, die mit entsprechenden
an Bord liegenden Komponenten assoziiert sind, können zusätzlich eine, einige oder alle
dieser an Bord liegenden Komponenten konfiguriert sein, um einen Wandler
und/oder einen Empfänger
zum drahtlosen Austausch von Daten mit anderen an Bord liegenden Komponenten
der Arbeitsmaschine auszutauschen. Weiterhin sind die hier offenbarten
Prozesse nicht inhärent
in Beziehung mit irgendeinem speziellen System und können von
einer geeigneten Kombination von elektrisch basierten Komponenten
eingerichtet bzw. ausgeführt
werden. Andere Ausführungsbeispiele
als jene, die ausdrücklich
hier beschrieben werden, werden dem Fachmann aus einer Betrachtung
der Beschreibung und aus einer praktischen Ausführung der offenbarten Systeme
offensichtlich werden. Es ist beabsichtigt, dass die Beschreibung und
die Beispiele nur als beispielhaft angesehen werden, wobei der wahre
Umfang der Erfindung durch die folgenden Ansprüche gezeigt wird.