DE102006003193A1 - Verfahren zur Funktionsprüfung in einem Verkehrsmittel - Google Patents

Abstract

Verfahren zur Funktionsprüfung einer an einem Datenbus angeschlossenen Komponente (4) im Innenraum eines Verkehrsmittels, wobei der Zustand der Komponente (4) durch einen optischen bzw. elektromagnetischen Sensor (5) erfasst wird, wobei ein Datenbus-Monitor (6) die Datenbus-Signale/-Nachrichten erfasst und entsprechend deren zeitlichen Verlauf speichert, der Zustand der Komponente (4) vom Sensor (5) erfasst wird und bei Vorliegen ausgewählter Zustände Informationen in einem Datenspeicher (7) abgelegt werden. Der Sensor (5) ist im Innenraum des Verkehrsmittels angeordnet und erfasst mittels elektromagnetischer Strahlung die Stellung bzw. Position der Komponente (4), ein Triggersignal (9) setzt das Aufzeichnungsverfahren in Gang und bei Vorliegen eines Fehlersignals auf dem Datenbus (2, 3) werden die im Datenspeicher (7) abgelegten Nachrichten zur Funktionsprüfung bereitgestellt und zu den Datenbusnachrichten wird die Darstellung des Sensors (5) in zeitlicher Reihenfolge abgelegt, so dass zu jedem Datenbussignal das zu dieser Zeit erfasste Sensorerfassungsbild (10) angezeigt wird, um den tatsächlichen Zustand der Komponente (4) im Fehlerfall und deren nachfolgenden/vorausgehenden Zustandsverlauf anzuzeigen.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Funktionsprüfung einer an einem Datenbus angeschlossenen Komponente im Innenraum eines Verkehrsmittels. Der Zustand der Komponente kann durch einen optischen bzw. elektromagnetischen Sensor erfasst werden, wobei ein Datenbus-Monitor die Datenbus-Signale/Nachrichten erfasst und entsprechend deren zeitlichen Verlauf speichert. Der Zustand der Komponente wird vom Sensor erfasst und bei Vorliegen ausgewählter Zustände der Komponente werden Informationen in einem Datenspeicher abgelegt.
• In heutigen Verkehrsmitteln sind im Innenraum viele komplexe Systeme verbaut, die Komponenten und zugehörige Steuergeräte aufweisen und untereinander jeweils über Datenbusse, beispielsweise CAN-, LIN- oder MOST-Datenbusse vernetzt, sind. Aufgrund der Komplexität der einzelnen Komponenten ist es fast unmöglich einen vollständigen Funktionstest durchzuführen. Auch heute noch werden Funktionstests am Bandende innerhalb des Werks von Personen durchgeführt, die einzelne Funktionszustände der Komponenten aktivieren und dabei das Verhalten des Systems überprüfen. Dabei werden häufig wiederkehrende Fehler meist behoben. Andererseits entstehen in heutigen Verkehrsmitteln oft Fehlerzustände, die selten erscheinen, beispielsweise wenn eine Kombination verschiedener Komponenten eingeschaltet ist, die sich gegenseitig stören. Bei derartigen seltenen oder zufälligen Fehlern ist eine Funktionsprüfung der beteiligten Komponenten meist kaum durchführbar.
• Es ist bekannt, beim ausgelieferten Fahrzeug eine Diagnose durchzuführen und beispielsweise Datenbussignale in einem Fehlerspeicher abzulegen, um später das Vorliegen von Fehlern feststellen zu können und gegebenenfalls Komponenten auszutauschen. Vor der Auslieferung der Verkehrsmittel, beispielsweise bei Kraftfahrzeugen, werden so genannte Langstrecken- oder Dauerlauf-Tests durchgeführt, bei denen die Funktionen der einzelnen Komponenten überprüft werden sollen. Auch hierbei werden in dem fertig-gestellten und fertig-produzierten Fahrzeug innerhalb des Fehlerspeichers Fehlernachrichten abgelegt, die beispielsweise über den Datenbus übertragen werden. Problematisch sind aber auch hier zufällige Fehler im System oder Fehler, die aufgrund der Information im Fehlerspeicher nicht eindeutig nachverfolgt werden können. Dabei sollen Komponenten überprüft werden, die mittels optischer Erfassung oder einer elektromagnetischen Erfassung beispielsweise im Infrarotbereich durchgeführt werden kann. Beispielsweise kann das Kombiinstrument mit Kilometer und Drehzahlanzeige überwacht werden und mit dem zeitlichen Ablauf der Signale auf dem Datenbus verglichen werden.
• Von der Fa. Vector ist ein Software-unterstütztes Messsystem „CANgraph" käuflich zu erwerben, bei dem Datenbusnachrichten ausgewertet werden und parallel dazu Videosequenzen einer Kamera eingespielt werden können. Dieses System ist zur Messdatenauswertung bei Netzwerkentwicklung und Steuergeräteapplikation vorgesehen und wird dort in einem Verfahren angewendet, bei dem die Kamera Objekte außerhalb des Fahrzeugs aufnimmt, um Fehler eines Fahrspurerkennungssystems zu beobachten und auszuwerten. Das System arbeitet mit einer am Verkehrsmittel angebrachten Kamera, die das Umfeld des Fahrzeugs erfasst. Dabei werden die Fahreigenschaften des Fahrzeugs selbst ausgewertet und dazu die Nachrichten auf dem Datenbus dargestellt. Eine Funktionsprüfung von Komponenten im Innenraum des Verkehrsmittels durch den optischen Sensor ist dabei nicht vorgesehen.
• Ausgehend von dieser Entgegenhaltung CANgraph 5.6 auf der Internetseite www.vector-informatik.com ist die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Funktionsprüfung bei einem Verkehrsmittel weiterzubilden, um zufällige oder selten auftretende Fehler innerhalb des Innenraums des Verkehrsmittels auszuwerten und beheben zu können.
• Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Danach wird der Sensor im Innenraum des Verkehrsmittels angeordnet und dieser erfasst mittels elektromagnetischer Strahlung die Stellung bzw. Position der Komponente. Ein Triggersignal setzt das Aufzeichnungsverfahren in Gang und bei Vorliegen eines Fehlersignals auf dem Datenbus werden die im Datenspeicher abgelegten Nachrichten zur Funktionsprüfung bereitgestellt. Dabei wird die Darstellung des Sensors in zeitlicher Reihenfolge zu den Datenbusnachrichten abgelegt, so dass zu jedem Datenbussignal das zu dieser Zeit erfasste Sensorerfassungsbild angezeigt wird, um den tatsächlichen Zustand der Komponente im Fehlerfall und deren nachfolgenden/vorausgehenden Zustandsverlauf anzuzeigen.
• Erfindungsgemäß ist erkannt worden, dass bei sporadischen Fehlern und subjektiven Rückmeldungen des testenden Fahrers ein objektives Bild erzielt werden kann, wenn durch Synchronisation der Videosequenzen des optischen Sensors mit den Nachrichten und Signalen auf dem Datenbus die technische Funktion der Komponenten zum Zeitpunkt des Fehlerauftritts beobachtet wird. Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist es möglich eine Fehlerdiagnose im Verkehrsmittel durchzuführen und den Zustand der Komponenten im Innenraum des Fahrzeugs zeitgleich zu erfassen. Später, d. h. nach der Testphase, ist es möglich die Fehlersituation nochmals ablaufen zu lassen.
• Bevorzugt werden dabei Informationen in einen Ringspeicher abgelegt, so dass auch Informationen vor dem Eintritt eines Fehlers erfassbar sind, da im Ringspeicher die vor dem Triggersignal erfassten Sensordaten ebenso zugänglich sind. Bei Auftreten des sporadischen Fehlers werden dann die Informationen des Ringspeichers in einen so genannten Datenlogger herunter geladen, wobei es sich um einen Fehlerspeicher mit vielfältiger Fehlerbehebungsfunktionalität handelt. Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann erheblich Zeit bei der Analyse von sporadischen Fehlern bei Verkehrsmitteln eingespart werden, da die optischen bzw. Infrarot-Signale mit dem zeitlichen Verlauf der Datenbusnachrichten synchronisiert sind. Dabei können die Videosequenzen auf so genannte CAN-Log-Files synchronisiert werden. Die Funktionsprüfung wird bevorzugt am Bandende oder während eines Dauerlauftests des Verkehrsmittels während der Entwicklungsphase durchgeführt. Das Verfahren lässt sich aber auch als erweiterte Diagnose in Werkstätten im Zusammenhang mit dem ausgelieferten Fahrzeug verwenden, um selten auftretende Fehler zu erfassen.
• Bevorzugt wird der Zustand in dem sich die Komponente befindet, durch den der Sensor in bestimmten Zeitabschnitten abspeichert und die an diesem Zeitpunkt übertragenen Bus-Signale oder -Nachrichten werden zeitsynchron zugeordnet.
• Sowohl die Bus-Signale/-Nachrichten als auch das Sensorerfassungsbild am Anfang und am Ende eines Zeitabschnitts werden jeweils zeitgleich auf einem Bildschirm dargestellt. Dadurch lässt sich bei der Funktionsprüfung beispielsweise am Bandende auf einfache Weise bei einem auftretendem Fehler erkennen, in welchem Zustand sich die überwachte Komponente befunden hat und wie diese auf den Fehler reagiert. Die Daten werden jeweils in einem Ringspeicher abgelegt und in bestimmten Zeitabständen oder bei Auftritt eines Fehlers oder beginnend mit einem manuellen Triggersignal in einen Datenlogger eingespeichert. Auf diese Weise lässt sich im Umfeld des interessierenden Fehlerzeitpunkts der Zustand beispielsweise bei einem Kombiinstrument oder bei Bedien-Eingabeschaltern nachträglich noch feststellen.
• Das Verfahren wird bevorzugt bei einem tatsächlichen oder simulierten Dauerlauftest des Verkehrsmittels im oder außerhalb des Werks bei der Entwicklung des Verkehrsmittels oder bei der Funktionsprüfung des Verkehrsmittels eingesetzt. Dabei wird bei der Funktionsprüfung beispielsweise bei einem Bedienelement im Innenraum des Verkehrsmittels die zugeordnete Verkehrsmittelfunktion überprüft. Beispielsweise kann das Datenbussignal fehlerhafter Scheibenwischer als Innenraumfunktion gleichzeitig mit der Wischbewegung des Scheibenwischers und der Schalterstellung des Bedienelements erfasst werden und gegebenenfalls der Ausfall des Scheibenwischers detektiert werden. Andererseits kann auch ein optisches Anzeigelement wie ein Kombiinstrument dargestellt werden, und bei einem Fehlersignal auf dem Datenbus festgestellt werden, ob das gegebenenfalls digitale Kombiinstrument beispielsweise mit LED-Anzeige zu diesem Zeitpunkt Geschwindigkeit oder die Drehzahl des Verkehrsmittels anzeigt.
• Als Sensor wird bevorzugt eine Kamera im sichtbaren optischen Bereich oder im Infrarotbereich verwendet, wobei die Videosequenzen der Kamera mit Nachrichten des Datenbusses synchronisiert werden. Bevorzugt wird eine digitale CCD-Kamera 5 eingesetzt, die im Innenraum des Verkehrsmittels Komponenten beobachtet. Die Kamera kann auch mit einem extremen Weitwinkel ausgestattet sein, so dass sämtliche Komponenten innerhalb des Fahrzeugs aufgenommen werden, und es können der Datenbusnachricht zugeordnete Beobachtungsfelder aus dem Gesamtbild automatisch ausgewählt werden. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass die Kamera manuell auf das Kombiinstrument oder auf die entsprechende Komponente ausgerichtet wird, um dort eine Funktionsprüfung durchzuführen.
• Erfindungsgemäß ist auch eine Testvorrichtung entwickelt worden, die zur Durchführung des Funktionsprüfungsverfahrens für interne Komponenten im Innenraum des Verkehrsmittels geeignet ist. Dabei ist ein portabler Datenbus-Datenlogger vorgesehen, welcher einerseits mobile Flashspeicher aufweist, um die aufgenommenen Funktionsprüfungsdaten vom Datenlogger zu einem herkömmlichen Prüfrechner zu übertragen. Der Datenlogger weist Anschlüsse auf, die es ermöglichen, die im Verkehrsmittel vorhandenen Datenbusse, wie ein CAN-, ein LIN- oder ein MOST-Datenbus anzuschließen. Mit einer Einstellfunktion kann einerseits ein manueller Trigger gesetzt werden, um die Beobachtung zu beginnen. Andererseits können aber auch bestimmte Zeitsequenzen aus dem gesamten Beobachtungszeitraum erfasst werden.
• Dabei kann bei der Funktionsprüfung eine generalisierende Ansicht der Datenbussignale dargestellt werden, um anhand der Nachrichten auf dem Datenbus den Eintritt eines bestimmten Ereignisses herauszufiltern. Ebenfalls können auf bestimmte Funktionssignale Triggersignale eingerichtet werden, so dass beim Eintreten des Ereignisses die Funktionsprüfung beginnt.
• Die vorliegende Erfindung wird nun im Zusammenhang mit der folgenden Zeichnung genauer beschrieben. Es zeigen in schematischer Ansicht
• 1 eine erste Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Funktionsprüfung mit einem Datenlogger für Videosequenzen und
• 2 eine zweite Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einem Datenlogger gemäß einer weiteren Ausführungsform.
• Das Verfahren zur Funktionsprüfung wird im Zusammenhang mit einer an einem Datenbus 1 angeschlossenen Komponente 4 im Innenraum eines Verkehrsmittels angewendet. Im Verkehrsmittel sind am Kombiinstrument 4 bzw. an dessen Steuergerät noch der Motorraumdatenbus 2 und gegebenenfalls einen optischer Datenbus wie ein MOST-Datenbus angeschlossen. Bei der Funktionsprüfung soll der Zustand der Komponente 4 durch einen optischen bzw. elektromagnetischen Sensor 5 erfasst werden. Als Sensor 5 kommt insbesondere eine digitale Kamera in Frage, die im optischen- oder im Infrarotbereich arbeitet und die Position oder Stellung der Komponenten 4 im Fahrzeug erfasst. Beim Kombiinstrument 4 kann beispielsweise die Stellung eines Zeigers 8 erfasst werden und diese jeweils im Datenspeicher 7 abgelegt werden. Der Datenspeicher 7 ist im Ausführungsbeispiel als Ringspeicher ausgebildet, der jeweils eine zeitlich zugeordnete Videosequenz 12 von der digitalen Kamera 5 rückspeichert und nach einer gewissen Zeit damit die ersten Daten überschreibt.
• Ein Datenbusmonitor 6 nimmt parallel dazu die Datenbussignale/-Nachrichten zeitlich synchronisiert auf und den Videosequenzen 12 der Komponente 4 wird jeweils die zeitlich parallel verlaufende Nachricht auf dem Datenbus 1, 2 zugeordnet. Wird nun im Datenbus 1, 2 eine Fehlernachricht übertragen, welche die fehlerhafte Funktion der beobachteten Komponente 4 oder einer anderen Komponente feststellt, werden die Videosequenzen 12 aus dem Datenspeicher 7 in ein Diagnosespeichermittel 13 eingespeichert. Infolge dessen kann dann später die Funktionsprüfung offline zum Zeitpunkt des Fehlereintritts nachvollzogen werden und wegen der zeitlichen Gegenüberstellung der Datenbusnachrichten mit den Videosequenzen 12 der beobachteten Komponente 4, können komplexe Zusammenhänge im System in Bezug auf deren Funktion besser überprüft werden.
• Neben der Fehlernachricht auf dem Datenbus 1, 2 kann auch ein manueller Trigger 9 ausgelöst werden, insbesondere dann, wenn ein schwer erkennbarer Fehler oder ein sporadischer Fehler im System auftritt, so dass man beim überprüfen des Systems später offline die Fehlersituation nachvollziehen kann. Der Datenbusmonitor 6 kann ein so genannter Datenlogger sein, der über einen CAN-Datenbus 3 mit dem Diagnosespeicher verbunden ist und auf diese Weise die mit einem Zeitstempel versehenen Datenbusnachrichten zum Diagnosespeicher überträgt. Um synchronisierte Funktionsprüfungsdaten zu erhalten muss die Zeiterfassung bei der digitalen Kamera 5 und die Zeiterfassung beim Datenlogger 6 synchronisiert sein, und es wird bevorzugt ein Zeitstempel mit den Videosequenzen 12 und den Datenbusnachrichten abgelegt. Statt dem Zeitstempel kann auch ein Name für die Videosequenz und ein Zeitversatz gegenüber dem Triggersignal von dem CAN-Datenbus 3 an den Datenlogger 6 versandt werden, so dass später eine zeitsynchrone Zuordnung der Videosequenzen 12 zu dem Fahrzeug-Datenbus-Signalen erfolgen kann. Der Datenlogger 6 weist bevorzugt eine Anzeige auf, um ein Sensorerfassungsbild oder auch bestimmte Daten am Bildschirm auszugeben. Bei dem vorliegenden ersten Ausführungsbeispiel sind die Datenbusse 1-3 direkt am Datenlogger angeschlossen und die Daten werden bei einem transportablen CAN-Datenlogger 6 gesammelt und können dort später offline angezeigt werden.
• Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel ist der Datenlogger 6 zusammen mit dem Ringspeicher 7 und dem Diagnosespeicher 13 innerhalb eines einzigen Systems vorgesehen und ein Steuergerät 14 steuert die zeitsynchrone Rückspeicherung der Datenbusnachrichten und der Videosequenzen 12 im Diagnosespeicher 13. Bevorzugt werden nach dem Auslösen des Triggers 9 die letzten Sekunden aus dem Ringspeicher zeitsynchron zu den Bus-Signalen ausgelesen und im Diagnosespeicher 13 rückgespeichert. Auf diese Weise kann die Funktion eines Kombiinstruments oder von Bedientasten 11 im Innenraum des Verkehrsmittel in Bezug auf sporadisch auftretende Fehler einfach überprüft und diagnostiziert werden. Das Funktionsprüfungsverfahren wird bevorzugt bei der Entwicklung des Verkehrsmittels innerhalb des Werks angewendet, kann aber auch bei Diagnosefahrten oder bei Dauerlauftestfahrten mit problematischen Fahrzeugen durchgeführt werden.

Claims (9)

1. Verfahren zur Funktionsprüfung einer an einem Datenbus (1) angeschlossenen Komponente (4) im Innenraum eines Verkehrsmittels, wobei der Zustand der Komponente (4) durch einen optischen bzw. elektromagnetischen Sensor (5) erfasst wird, wobei ein Datenbus-Monitor (6) die Datenbus-Signale/-Nachrichten erfasst und entsprechend deren zeitlichem Verlauf speichert, der Zustand der Komponente (4) vom Sensor (5) erfasst wird und bei Vorliegen ausgewählter Zustände Informationen in einem Datenspeicher (7) abgelegt werden, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (5) im Innenraum des Verkehrsmittels angeordnet wird und dieser mittels elektromagnetischer Strahlung die Stellung bzw. Position (8) der Komponente (4) erfasst, dass ein Triggersignal (9) das Aufzeichnungsverfahren in Gang setzt und bei Vorliegen eines Fehlersignals auf dem Datenbus (2, 3) die im Datenspeicher (7) abgelegten Nachrichten zur Funktionsprüfung bereitgestellt werden und dass zu den Datenbusnachrichten die Darstellung des Sensors (5) in zeitlicher Reihenfolge abgelegt wird, so dass zu jedem Datenbussignal das zu dieser Zeit erfasste Sensorerfassungsbild (10) angezeigt wird, um den tatsächlichen Zustand der Komponente (4) im Fehlerfall und deren nachfolgenden/vorausgehenden Zustandsverlauf anzuzeigen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zustand des Sensors (5) in bestimmten Zeitabschnitten abgespeichert und die an diesem Zeitpunkt übertragenen Bussignale oder -nachrichten abgespeichert werden und dass auf einem Bildschirm (10) das Sensorerfassungsbild mit den zeitgleichen Bussignalen/-nachrichten dargestellt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren bei einem tatsächlichen oder simulierten Dauerlauftest des Verkehrsmittels im Werk bei der Funktionsprüfung des Verkehrsmittels eingesetzt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren bei der Funktionsprüfung von Bedienelementen (11) im Innenraum des Verkehrsmittels und deren zugeordneter Verkehrsmittelfunktion oder bei der Funktionsprüfung von optischen Anzeigeelementen (8) im Fahrzeug angewendet wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der optische Sensor (5) eine Kamera im sichtbaren optischen Bereich oder im Infrarotbereich ist, wobei die Videosequenzen (12) der Kamera mit Nachrichten des Datenbusses synchronisiert werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Videosequenzen (12) in einem Ringspeicher (7) abgespeichert werden, so dass auch Informationen zeitlich vor dem auslösenden Ereignis bzw. Fehler aufgezeichnet und rückgespeichert werden.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Rückspeicherung auf einem transportablen Datenlogger (6) erfolgt, indem bestimmte Videosequenzen (12) des Ringspeichers (7) abgespeichert werden und in bestimmten Zeitabschnitte analysiert und/oder nachbearbeitet werden.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem auftretenden elektronischen Fehler auf dem Datenbus die Sensorsignale als Videosequenzen abgelegt werden, wodurch sporadisch auftretende Fehler und deren Auswirkung auf die zu untersuchende Komponente erfasst werden.
9. Testvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8.