DE102010024932A1

DE102010024932A1 - Measuring system for detection of static and dynamic loads or deformations of e.g. storage rack system, utilized for retaining e.g. containers, has evaluation unit classifying source of load such that load is located based on classification

Info

Publication number: DE102010024932A1
Application number: DE102010024932A
Authority: DE
Inventors: Arno Nickel; Ulf Pambor
Original assignee: N LOG GmbH; Nlog GmbH
Current assignee: N LOG GmbH; Nlog GmbH
Priority date: 2010-06-24
Filing date: 2010-06-24
Publication date: 2011-12-29

Abstract

The system has multiple acceleration sensors (10) forming a spatial distributed sensor network (12), and connected with a data acquisition unit (13). A data profile is formed based on height, space direction and time duration of measurement signals and a transferred position of each acceleration sensor. An evaluation unit (14) determines a type and an extent of a load or deformation based on entered technical mechanical properties of individual components (9) or entire components, so that source of the load is classified by the evaluation unit. The load is located based on the classification.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein überwachendes Meßsystem zur Erfassung von statischen und dynamischen Belastungen oder Verformungen von Lagerregal-Systemen, Bühnen, Gerüsten oder Transportbahnen, die zur Aufnahme von stückigen Gegenständen, Gebinden, Personen oder Transportmitteln dienen, sowie von Dach- und Brückenkonstruktionen, welche jeweils aus Stäben, Holmen, Streben, Spannseilen oder plattenartigen Elementen aufgebaut sind. Es geht insbesondere um die Erkennung von Überbelastungen solcher Einrichtungen, die beispielsweise durch Überladungen oder durch Einwirkung schädigender Kräfte oder Stöße begründet sind. Bei industriellen Regalsystemen ebenso wie bei Dach-, Gerüst- und Brückenkonstruktionen ist es erforderlich, Überbelastungen schnell zu erkennen, um die Unfallgefahr zu senken.The present invention relates to a monitoring measuring system for detecting static and dynamic loads or deformations of storage rack systems, stages, scaffolds or transport tracks, which serve to receive lumpy objects, containers, people or means of transport, as well as roof and bridge constructions, respectively are constructed of rods, spars, struts, tension cables or plate-like elements. In particular, it is about the detection of overloading of such facilities that are justified, for example, by overloads or by the action of damaging forces or shocks. In industrial shelving systems as well as in roof, scaffolding and bridge constructions, it is necessary to quickly detect overloading in order to reduce the risk of accidents.

Gegenwärtig werden auf der Basis statischer Berechnungen gebaute Einrichtungen der genannten Art durch visuelle Inspektionen von Zeit zu Zeit überwacht. Die Inspektionsintervalle sind jedoch in der Regel sehr lang, so dass kurzfristig entstehende Gefahren nicht rechtzeitig erkannt werden können.At present, static-based devices of the type mentioned are monitored by visual inspections from time to time. However, the inspection intervals are usually very long, so that short-term risks can not be detected in time.

Es sind Lösungen bekannt, mit denen fachwerkartig konstruierte Rahmen, Gerüste oder Bauwerke mit Bezugsmarken versehen und mittels eines hinreichend beabstandeten stationären Meßsystems, zum Beispiel eines Meß-Lasers ( JP 2003291968AA , EP 2090 865 A2 ), vermessen und überwacht werden. Solche Lösungen erfordern aber die direkte Sicht auf markierte Bauteile, was jedoch oft, insbesondere in Regalsystemen, nicht oder nur mit großem Aufwand möglich ist. Außerdem werden kurzfristig einwirkende Überbelastungen, die zu kritischen Bauteilschwächungen, wie Beulen, Kerben oder Knicken, führen, hierdurch nicht erkannt.Solutions are known with which frames, scaffolds or structures constructed in the manner of a truss are provided with reference marks and by means of a sufficiently spaced stationary measuring system, for example a measuring laser ( JP 2003291968AA . EP 2090 865 A2 ), measured and monitored. However, such solutions require the direct view of marked components, which is often, especially in shelving systems, not possible or only with great effort. In addition, short-term overloading, leading to critical component weaknesses, such as dents, notches or kinks, thereby not recognized.

Eine andere Lösung, die insbesondere bei erdbebengefährdeten Gebäuden eingesetzt werden soll, verwendet in der Fachwerkkonstruktion eingesetzte Detektionsbauteile, welche durch Sensoren auf Riss-Entstehung überwacht werden ( JP 2006 250585 A ). Damit kann zwar ein einzelner Überbelastungsfall erkannt werden, häufigere lokale Belastungen und die Schwächung einzelner Bauteile jedoch nicht.Another solution, which is to be used in particular for earthquake-prone buildings, uses detection components used in the truss structure, which are monitored by sensors for cracking ( JP 2006 250585 A ). Thus, although a single overload case can be detected, more frequent local loads and the weakening of individual components but not.

In einer Reihe von Lösungen wird die Einstellung oder Veränderung der Lage oder Position eines Gegenstandes durch Verwendung einzelner Beschleunigungs- oder Neigungssensoren vorgeschlagen. In der Europäischen Patentanmeldung EP 2001 145 A2 wird ein Beschleunigungssensor zur Beurteilung der Lageabweichung oder von Installationsfehlern einer Basisstation verwendet, wobei hierzu in einer Auswerteschaltung die Neigungsdaten verarbeitet werden. Eine weitere Lösung verwendet ebenfalls Neigungssensoren, um Lageveränderungen von Ware in Schaufenstern oder Displays zu erkennen und damit der Überwachung der Ware zu dienen ( DE 10 2004 053 426 A1 ). All diese Lösungen nutzen jedoch ausschließlich die Erdbeschleunigungsachse als Referenz zur Bestimmung statischer Position- oder Lagedaten. Fachwerkartig aufgebaute Großstrukturen, wie Lagerregalsysteme, können damit nicht ganzheitlich überwacht werden.In a number of solutions, it is proposed to adjust or change the position of an object by using individual acceleration or inclination sensors. In the European patent application EP 2001 145 A2 For example, an acceleration sensor is used to assess the positional deviation or installation errors of a base station, for which purpose the tilt data is processed in an evaluation circuit. Another solution also uses inclination sensors to detect changes in the position of goods in shop windows or displays and thus to monitor the goods ( DE 10 2004 053 426 A1 ). However, all of these solutions use only the earth acceleration axis as a reference for determining static position or position data. Such large-scale framework structures, such as storage rack systems, can not be holistically monitored.

Es sind Lösungen zur Erfassung von Kollisionen, das heißt stoßartigen Krafteinwirkungen, bekannt, welche ein- oder mehrachsig messende Beschleunigungssensoren einsetzen. In der Offenlegungsschrift DE 10 2009 020 611 A1 werden mehrere Sensoren durch eine Kabelverbindung parallel geschaltet, um eine Kollision eines Fahrzeugs mit einem Objekt in einer schmalflächigen Zone einachsig zu erfassen. Diese Sensoren erfassen jedoch keine Neigungsdaten. Für die Erfassung von statischen und dynamischen Belastungen oder Verformungen von Großstrukturen in der beschriebenen Weise sind Lösungen dieser Art nicht geeignet.There are known solutions for detecting collisions, that is to say shock-like force effects, which use single-axis or multiaxial measuring acceleration sensors. In the published patent application DE 10 2009 020 611 A1 a plurality of sensors are connected in parallel by a cable connection to uniaxially detect a collision of a vehicle with an object in a narrow area. However, these sensors do not detect tilt data. For the detection of static and dynamic loads or deformations of large structures in the manner described solutions of this type are not suitable.

Es besteht daher die Aufgabe, ein Meßsystem zur Erfassung von statischen und dynamischen Belastungen oder Verformungen von Großstrukturen, wie Lagerregal-Systemen, Bühnen, Gerüsten oder Transportbahnen, Dach- oder Brückenkonstruktionen zu finden, mit dem insbesondere gefährliche Überbelastungen und schädigende Krafteinwirkungen detektiert werden können. Diese Aufgabe wird mit der vorliegenden Erfindung gemäß Anspruch 1 erfüllt. Weiterführende Ausprägungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 9 beschrieben.It is therefore an object to find a measuring system for detecting static and dynamic loads or deformations of large structures, such as storage rack systems, stages, scaffolds or transport paths, roof or bridge constructions, with the particular dangerous overloads and harmful effects of force can be detected. This object is achieved with the present invention according to claim 1. Further developments of the invention are described in claims 2 to 9.

Wesen der Erfindung ist, dass an Stellen hoher zu erwartender Verformung oder Neigungsveränderung einzelner Bauelemente oder der Gesamtheit ein- oder mehrachsig messende Beschleunigungssensoren angebracht sind, mit denen sowohl statische Lageveränderungen in Bezug zur Vertikalachse in mindestens einer Raumrichtung als auch dynamische Einwirkungen auf einzelne Bauelemente oder die Gesamtheit in allen Meßachsen der verwendeten Beschleunigungssensoren erfasst werden können, wobei die Pluralität der Beschleunigungssensoren ein räumlich verteiltes Sensornetz bildet und mit einer Datenerfassungseinheit verbunden ist, mit der anhand der Höhe, der Raumrichtung und des zeitlichen Verlaufs der Meßsignale sowie der übertragenen Position jedes einzelnen Beschleunigungssensors ein Datenprofil gebildet und mittels einer Auswerteeinheit die Art und das Ausmaß der Belastung oder Verformung anhand der eingegebenen technisch mechanischen Eigenschaften der einzelnen Bauelemente oder der Gesamtheit bestimmt und deren Ursache klassifiziert und lokalisiert wird. Die Beschleunigungssensoren sind vorzugsweise gekapselte und direkt anschließbare Bausteine, die neben der eigentlichen Meßeinheit die primäre Signalaufbereitung sowie die Anschlüsse zur Signalausgabe enthalten. Die Anbringung der Beschleunigungssensoren ist erfindungsgemäß an all solchen Stellen im dreidimensionalen Gefüge der Gesamtheit vorgesehen, an denen hohe Verformungen oder Neigungsveränderungen erwartet werden. Die Meßgenauigkeit und die Meßwertauflösung der Beschleunigungssensoren in den Achsen x, y und z werden so gewählt, dass zulässige Belastungsgrenzen von Bauelementen oder der Gesamtheit sicher erkannt werden. Die zu erkennenden Neigungsveränderungen liegen dabei meist unter 1°. Wirkt beispielsweise eine hohe Gewichts- oder Druckbelastung von oben auf ein Bauelement (9), wie etwa einen Holm gemäß 2, so entsteht eine Verformung (8) und damit eine Neigungswinkelveränderung β gegenüber der unbelasteten Ausgangssituation. Solche Neigungsveränderungen können mit dem nächstgelegenen Beschleunigungssensor (10) permanent erfasst werden. Werden mehrachsig messende Beschleunigungssensoren eingesetzt, so kann die Raumrichtung der Neigungsveränderung in einem xyz-Koordinatensystem ermittelt werden. Aber auch die Auswirkungen auf andere Bereiche der Gesamtheit können durch das Sensornetz (12), vgl. 1, erfasst werden, soweit diese innerhalb der Meßgenauigkeit der eingesetzten Beschleunigungssensoren liegen. Um kurzzeitige Krafteinwirkungen, wie zum Beispiel Stöße durch fehlbediente Hubgeräte, detailliert erfassen zu können, ist erfindungsgemäß eine hochfrequente Meßwertaufnahme in allen verfügbaren Meßachsen der Beschleunigungssensoren vorgesehen. Wird ein Bauelement (9) zum Beispiel durch einen kurzzeitig einwirkenden horizontalen Stoß belastet, vergleiche 2, so wird erfindungsgemäß ein zeitlicher Verlauf der Beschleunigungsdaten durch den nächstgelegenen und weitere Beschleunigungssensoren im Sensornetz erfasst und einer Auswerteeinheit zugeleitet. Die Position eines jeden Beschleunigungssensors wird durch die Anschlußstelle an der Datenerfassungseinheit oder durch mit den Meßwerten übertragenen digitalen Adress-Codes erkannt. Durch die Pluralität der Beschleunigungssensoren gebildete, räumlich verteilte Sensornetz wird erfindungsgemäß die Bildung eines Datenprofils für die überwachte Gesamtheit, wie zum Beispiel ein Lagerregal- System, eine Bühne, eine Dach- oder eine Brückenkonstruktion, ermöglicht. Die Meßsignale aller Beschleunigungssensoren im Sensornetz werden nach Höhe, Raumrichtung und zeitlichem Verlauf der Meßsignale zusammen mit den Positionsinformationen der Beschleunigungssensoren ausgewertet und Signalursachen klassifiziert und lokalisiert. Der Zustand der Gesamtheit oder einzelner Bauelemente wird überwacht und Belastungsschwerpunkte oder Krafteinwirkungszentren werden bestimmt. Zulässige Belastungs- oder Verformungsgrenzen ergeben sich aus den technisch mechanischen Festigkeitseigenschaften der einzelnen Bauelemente und der Gesamtheit. Entsprechende Grenzwerte werden erfindungsgemäß in der Auswerteeinheit eingegeben, und zu diesen wird ein vergleichender Bezug hergestellt. Durch die Weitergabe von Meß- und Analyseergebnissen durch die Ausgabeeinheit an Steuerungen oder Datenverarbeitungssysteme, welche die Nutzung von Einrichtungen, wie zum Beispiel Lagerregal-Systemen oder Transportbahnen, betreffen, können mittels zeitlicher Zuordnung kausale Zusammenhänge zu entsprechenden Nutzungsvorgängen hergestellt werden.Essence of the invention is that at points of high expected deformation or inclination change of individual components or the entirety one or multi-axis measuring acceleration sensors are mounted with which both static positional changes with respect to the vertical axis in at least one spatial direction and dynamic effects on individual components or Entity in all measuring axes of the acceleration sensors used can be detected, the plurality of acceleration sensors forms a spatially distributed sensor network and is connected to a data acquisition unit, with the basis of the height, the spatial direction and the time course of the measuring signals and the transmitted position of each acceleration sensor Data profile formed and by means of an evaluation unit, the nature and extent of the load or deformation based on the input technical mechanical properties of the individual components or the Gesamth determined and their cause is classified and localized. The acceleration sensors are preferably encapsulated and directly connectable modules, which contain not only the actual measuring unit but also the primary signal processing and the connections for signal output. The attachment of the acceleration sensors is provided according to the invention at all such locations in the three-dimensional structure of the entirety, where high deformations or inclination changes are expected. The measurement accuracy and the Meßwertauflösung the acceleration sensors in the axes x, y and z are chosen so that allowable load limits of components or the whole are reliably detected. The changes in inclination are usually less than 1 °. For example, a high weight or pressure load from above on a component ( 9 ), such as a spar according to 2 , this results in a deformation ( 8th ) and thus a change in inclination β with respect to the unloaded starting situation. Such inclination changes can be made with the nearest accelerometer ( 10 ) are permanently recorded. If multiaxial measuring acceleration sensors are used, then the spatial direction of the inclination change can be determined in an xyz coordinate system. But the effects on other parts of the whole can also be influenced by the sensor network ( 12 ), see. 1 , are detected, as far as they are within the measurement accuracy of the acceleration sensors used. In order to detect short-term force effects, such as shocks by misoperated lifting devices, in detail, a high-frequency measured value recording is provided in all available measuring axes of the acceleration sensors according to the invention. Is a component ( 9 ), for example, by a momentarily acting horizontal shock charged, cf. 2 , according to the invention, a temporal course of the acceleration data is detected by the nearest and further acceleration sensors in the sensor network and fed to an evaluation unit. The position of each acceleration sensor is detected by the terminal at the data acquisition unit or by digital address codes transmitted with the measurements. According to the invention, the spatially distributed sensor network formed by the plurality of acceleration sensors makes it possible to form a data profile for the monitored entity, such as a storage rack system, a stage, a roof structure or a bridge construction. The measurement signals of all acceleration sensors in the sensor network are evaluated according to the height, spatial direction and time course of the measurement signals together with the position information of the acceleration sensors and classified and localized signal causes. The condition of the whole or individual components is monitored and stress centers or force action centers are determined. Permissible load or deformation limits result from the technical mechanical strength properties of the individual components and the totality. Corresponding limit values are input according to the invention in the evaluation unit, and to these a comparative reference is made. By passing on measurement and analysis results by the output unit to controllers or data processing systems, which relate to the use of facilities, such as storage rack systems or transport lanes, causal relationships can be made to corresponding usage processes by means of temporal assignment.

Die Erfindung mit bevorzugten Weiterbildungen wird nachstehend unter Einbeziehung folgender Abbildungen beschrieben:The invention with preferred developments is described below with reference to the following figures:

1: Lagerregal-System mit Beschleunigungssensornetz 1 : Storage rack system with accelerometer sensor network

2: Belastungsfälle und Meßdatenverläufe 2 : Load cases and measured data courses

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Lagerregal-SystemStorage rack system
22: Gegenständeobjects
33: Stäberods
44: HolmeHolme
55: Strebenpursuit
66: Spannseilentensioning cables
77: plattenartige Elementeplate-like elements
88th: Verformungdeformation
99: Bauelementmodule
1010: Beschleunigungssensoraccelerometer
1111: Vertikalachsevertical axis
1212: Sensornetzsensor network
1313: DatenerfassungseinheitData acquisition unit
1414: Auswerteeinheitevaluation
1515: Ausgabeeinheitoutput unit
1616: Anschlussbuchsesocket
1717: Kabelelectric wire
1818: KabelabzweigstückJunction piece
1919: Daten-BUS-NetzData bus network
2020: Sendeeinheittransmission unit

In einem Anwendungsbeispiel gemäß 1 befindet sich ein erfindungsgemäßes Meßsystem zur Erfassung von statischen und dynamischen Belastungen oder Verformungen in einem Lagerregal-System (1), das zur Aufnahme von stückigen Gegenständen (2) oder Gebinden dient und aus Stäben (3), Holmen (4), Streben (5), Spannseilen (6) oder plattenartigen Elementen (7) aufgebaut ist. Das Lagerregal-System kann zum Beispiel als Palettenregal, Fachbodenregal, Kragarmregal oder vergleichbare Bauart ausgeführt sein. An Stellen hoher zu erwartender Verformung (8) oder Neigungsveränderung einzelner Bauelemente (9) oder der Gesamtheit sind ein- oder mehrachsig messende Beschleunigungssensoren (10) angebracht, mit denen sowohl statische Lageveränderungen in Bezug zur Vertikalachse (11) in mindestens einer Raumrichtung als auch dynamische Einwirkungen auf einzelne Bauelemente (9) oder die Gesamtheit in allen Meßachsen der verwendeten Beschleunigungssensoren (10) erfasst werden können. Die Befestigung der Beschleunigungssensoren (10) erfolgt in beispielhaften Ausführungen des vorgeschlagenen Meßsystems an von der Bedien- oder Belastungsseite abgewandten Stellen durch Klemm-, Schraub-, Niet- oder Klebeverbindungen an den Bauelementen (9). In dem in 1 gezeigten Anwendungsbeispiel eines Lagerregal-Systems (1), hier eines Paletten- oder Fachbodenregals, sind die Beschleunigungssensoren (10) an vertikalen Stäben (5), auch Stützen oder Ständer genannt, sowie an horizontal eingebauten Holmen (4) befestigt. Bei den im Wesentlichen gewichtsbelasteten horizontalen Holmen (4) ist der Anbringungsort der Beschleunigungssensoren (10) beispielhaft in Bereichen hoher erwarteter Steigungswerte der Biegeverlaufskurve vorgesehen.In an application example according to 1 is an inventive measuring system for detecting static and dynamic loads or deformations in a storage rack system ( 1 ), which is suitable for receiving lumpy objects ( 2 ) or containers and rods ( 3 ), Holmen ( 4 ), Aspiration ( 5 ), Tensioning cables ( 6 ) or plate-like elements ( 7 ) is constructed. The storage rack system can be designed, for example, as a pallet rack, shelf shelf, Kragarmregal or similar design. In places of high expected deformation ( 8th ) or inclination change of individual components ( 9 ) or the whole are single or multi-axial measuring Acceleration sensors ( 10 ), with which both static positional changes in relation to the vertical axis ( 11 ) in at least one spatial direction as well as dynamic effects on individual components ( 9 ) or the entirety in all measuring axes of the acceleration sensors used ( 10 ) can be detected. The mounting of the acceleration sensors ( 10 ) takes place in exemplary embodiments of the proposed measuring system at points remote from the operating or loading side by clamping, screwing, riveting or adhesive connections to the components ( 9 ). In the in 1 shown application example of a storage rack system ( 1 ), here a pallet or shelf shelf, are the acceleration sensors ( 10 ) on vertical bars ( 5 ), also called supports or stands, as well as horizontally built-in spars ( 4 ) attached. In the case of the essentially weight-loaded horizontal bars ( 4 ) is the mounting location of the acceleration sensors ( 10 ) is provided by way of example in regions of high expected gradient values of the bending curve.

In einer bevorzugten Ausprägung der Erfindung liegt die Meßgenauigkeit der eingesetzten Beschleunigungssensoren (10) bei ±0,1° oder darunter und die Meßdatenerfassungsfrequenz bei 300 Hz oder darüber. Zur dauerhaften Sicherstellung der Meßgenauigkeit der Beschleunigungssensoren (10) wird ferner vorgeschlagen, dass die Beschleunigungssensoren (10) jeweils einen Temperatursensor beinhalten, mit dessen Meßdaten thermisch bedingte Veränderungen der Meßergebnisse im Rahmen der primären Signalaufbereitung im Beschleunigungssensor (10) laufend kompensiert werden. Damit ist ferner eine Nutzung der Beschleunigungssensoren (10) zur Temperaturausgabe möglich.In a preferred embodiment of the invention, the measurement accuracy of the acceleration sensors used ( 10 ) at ± 0.1 ° or below and the measurement data acquisition frequency at 300 Hz or above. For permanently ensuring the measuring accuracy of the acceleration sensors ( 10 ) it is further proposed that the acceleration sensors ( 10 ) each include a temperature sensor, with the measured data thermally induced changes in the measurement results in the context of primary signal processing in the acceleration sensor ( 10 ) are continuously compensated. This is also a use of the acceleration sensors ( 10 ) possible for temperature output.

Eine weitere Ausführung des erfindungsgemäßen Meßsystems ist so gestaltet, dass die statischen Meßsignale der Beschleunigungssensoren (10) mittels der Auswerteeinheit (14) mit deren früheren Meßergebnissen oder den Referenzwerten ihres Ausgangszustands nach deren Anbringung verglichen und die Veränderungen als Angaben zur Form oder Lageveränderung einzelner Bauelemente (9) oder der Gesamtheit als Funktionen der Zeit numerisch oder grafisch oder in Form von Warn- oder Alarmmeldungen oder Ausgangssignalen an einer Ausgabeeinheit (15) ausgegeben werden. Unmittelbar nach dem Anbau eines Beschleunigungssensors (10) an einem Bauelement (9) können die von ihm ausgegebenen Beschleunigungswerte bestimmt und in der Auswerteeinheit (14) als Referenzwerte des Ausgangszustands gespeichert werden.A further embodiment of the measuring system according to the invention is designed so that the static measuring signals of the acceleration sensors ( 10 ) by means of the evaluation unit ( 14 ) are compared with their previous measurement results or the reference values of their initial state after their application and the changes as indications of the shape or positional change of individual components ( 9 ) or the whole as functions of time numerically or graphically or in the form of warning or alarm messages or output signals at an output unit ( 15 ). Immediately after mounting an acceleration sensor ( 10 ) on a component ( 9 ), the acceleration values it outputs can be determined and stored in the evaluation unit ( 14 ) are stored as reference values of the initial state.

Um das Ausmaß von kurzzeitig auf einzelne Bauelemente (9) oder die Gesamtheit einwirkenden Energien und hieraus resultierenden Verformungen mittels der Auswerteeinheit (14) bestimmen zu können, wird vorgeschlagen, dass bei solchen Ereignissen unter Einbeziehung einprogrammierter Geometrie- und Festigkeitskenndaten die Form und der Verlauf der Signalkurve, gekennzeichnet insbesondere durch Amplituden, Wellenlängen oder Schwingungsverlauf von Meßausschlägen, ausgewertet oder eine Integration der Beschleunigungsmeßwerte über der Zeit durchgeführt wird. In 2 ist ein beispielhafter Verlauf einer Signalkurve für Beschleunigungsdaten a_x in der Wirkrichtung der dynamischen Einwirkung, hier der x-Achse des zugrunde gelegten Koordinatensystems, dargestellt, aus welchem die genannten charakteristischen Eigenschaften erfindungsgemäß entnommen werden. Wenn bei einer dynamischen Einwirkung auf ein Bauelement (9) oder die Gesamtheit Beschleunigungsmeßwerte in mehreren Achsen gemessen werden, so ergibt sich im Falle der Verwendung mehrachsig messender Beschleunigungssensoren (10) die Hauptrichtung der dynamischen Einwirkung aus den Beschleunigungsmeßwerten der einzelnen Meßachsen, und zwar unter Anwendung trigonometrischer Gesetzmäßigkeiten in der Auswerteeinheit (14).To the extent of short-term on individual components ( 9 ) or the total of acting energies and resulting deformations by means of the evaluation unit ( 14 ), it is proposed that in such events including programmed geometry and strength characteristics, the shape and the course of the signal curve, characterized in particular by amplitudes, wavelengths or waveforms of Meßausschlägen evaluated or integration of acceleration measurements over time is performed. In 2 is an exemplary course of a signal curve for acceleration data a _x in the effective direction of the dynamic action, here the x-axis of the underlying coordinate system, shown, from which the said characteristic properties are taken according to the invention. If, during a dynamic action on a component ( 9 ) or the entirety of acceleration measurements are measured in several axes, the result in the case of the use of multiaxial measuring acceleration sensors ( 10 ) the main direction of the dynamic action from the acceleration measurements of the individual measuring axes, using trigonometric laws in the evaluation unit ( 14 ).

Die Pluralität der Beschleunigungssensoren (10) bildet erfindungsgemäß ein räumlich verteiltes Sensornetz (12). Die Beschleunigungssensoren (10) sind in dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel mittels mehradriger Kabel (17) und unter Verwendung von Kabelabzweigstücken (18) in einem Daten-BUS-Netz (19) verkettet sowie spannungsversorgt. Das Daten-BUS-Netz (19) ist mit einer Datenerfassungseinheit (13) verbunden, mit der anhand der Höhe, der Raumrichtung und des zeitlichen Verlaufs der Meßsignale sowie der übertragenen Position jedes einzelnen Beschleunigungssensors (10) ein Datenprofil gebildet und mittels einer Auswerteeinheit (14) die Art und das Ausmaß der Belastung oder Verformung (8) anhand der in ihr eingegebenen technisch mechanischen Eigenschaften der einzelnen Bauelemente oder der Gesamtheit bestimmt und deren Ursache klassifiziert und lokalisiert wird. In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung werden die statischen Meßsignale der Beschleunigungssensoren (10) mittels der Auswerteeinheit (14) mit deren früheren Meßergebnissen oder den Referenzwerten ihres Ausgangszustands nach deren Anbringung verglichen werden und die Veränderungen als Angaben zur Form oder Lageveränderung einzelner Bauelemente (9) oder der Gesamtheit als Funktionen der Zeit numerisch oder grafisch oder in Form von Warn- oder Alarmmeldungen oder Ausgangssignalen an einer Ausgabeeinheit (15) ausgegeben.The plurality of acceleration sensors ( 10 ) forms according to the invention a spatially distributed sensor network ( 12 ). The acceleration sensors ( 10 ) are in the in 1 shown embodiment by means of multi-core cable ( 17 ) and by using cable branch pieces ( 18 ) in a data BUS network ( 19 ) linked and supplied with power. The data bus network ( 19 ) is connected to a data acquisition unit ( 13 ), with the basis of the height, the spatial direction and the time course of the measuring signals and the transmitted position of each acceleration sensor ( 10 ) formed a data profile and by means of an evaluation ( 14 ) the nature and extent of the load or deformation ( 8th ) is determined on the basis of the technical mechanical properties of the individual components or the totality entered in it, and the cause of which is classified and localized. In a preferred embodiment of the invention, the static measurement signals of the acceleration sensors ( 10 ) by means of the evaluation unit ( 14 ) are compared with their previous measurement results or the reference values of their initial state after their application and the changes as indications of the shape or positional change of individual components ( 9 ) or the whole as functions of time numerically or graphically or in the form of warning or alarm messages or output signals at an output unit ( 15 ).

Bei einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung wird in der Auswerteeinheit (14) durch Einbeziehung von in ihr eingegebenen Festigkeitsdaten zu den verwendeten Bauelementen (9) sowie Daten zur Geometrie und dem konstruktiven Aufbau der Gesamtheit sowie unter Verwendung technisch mechanischer Gesetzmäßigkeiten rechnerisch bestimmt und mittels der Ausgabeeinheit (15) angezeigt, ob elastische oder plastische Verformung vorliegt.In a further embodiment variant of the invention, in the evaluation unit ( 14 ) by incorporating strength data entered in it into the components used ( 9 ) as well as data on the geometry and the structural design of the assembly as well as under use technically mechanical laws determined mathematically and by means of the output unit ( 15 ) indicates whether elastic or plastic deformation is present.

Eine vorgeschlagene Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Beschleunigungssensoren (10) eine integrierte Sendeeinheit (20) besitzen, welche Meßsignale mittels einer Trägerfrequenz kabellos an die Datenerfassungseinheit (13), welche über eine dementsprechende Empfangseinheit verfügt, überträgt. Diese Ausführung des Meßsystems wird insbesondere dann bevorzugt, wenn auch die Spannungsversorgung der Beschleunigungssensoren (10) kabellos erfolgen kann, zum Beispiel bei Spannungsversorgung durch in die Beschleunigungssensoren eingebaute Batterien oder andere sensorintegrale oder sensornahe Energiequellen.A proposed development of the invention provides that the acceleration sensors ( 10 ) an integrated transmission unit ( 20 ), which signals by means of a carrier frequency wirelessly to the data acquisition unit ( 13 ), which has a corresponding receiving unit transmits. This embodiment of the measuring system is particularly preferred, although the voltage supply of the acceleration sensors ( 10 ) can be carried out wirelessly, for example, when power is supplied by batteries built into the acceleration sensors or other sensor-integral or sensor-near energy sources.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

JP 2003291968 AA [0003]
EP 2009865 A2 [0003]
JP 2006250585 A [0004]
EP 2001145 A2 [0005]
DE 102004053426 A1 [0005]
DE 102009020611 A1 [0006]

Claims

Measuring system for the detection of static and dynamic loads or deformations of storage rack systems ( 1 ), Platforms, scaffolds or conveyor tracks intended to receive lumpy objects ( 2 ), Containers, persons or means of transport, as well as roof and bridge constructions, each consisting of bars ( 3 ), Holmen ( 4 ), Aspiration ( 5 ), Tensioning cables ( 6 ) or plate-like elements ( 7 ), characterized in that at locations of high expected deformation ( 8th ) or inclination change of individual components ( 9 ) or the entirety of single or multiaxial measuring acceleration sensors ( 10 ) with which both static positional changes in relation to the vertical axis ( 11 ) in at least one spatial direction as well as dynamic effects on individual components ( 9 ) or the entirety in all measuring axes of the acceleration sensors used ( 10 ), the plurality of acceleration sensors ( 10 ) a spatially distributed sensor network ( 12 ) and with a data acquisition unit ( 13 ), with the basis of the height, the spatial direction and the time course of the measured signals and the transmitted position of each acceleration sensor ( 10 ) formed a data profile and by means of an evaluation ( 14 ) the nature and extent of the load or deformation ( 8th ) determined on the basis of the entered technical mechanical properties of the individual components or the totality and their cause is classified and localized.

Measuring system according to claim 1, characterized in that the static measuring signals of the acceleration sensors ( 10 ) by means of the evaluation unit ( 14 ) are compared with their previous measurement results or the reference values of their initial state after their application and the changes as indications of the shape or positional change of individual components ( 9 ) or the whole as functions of time numerically or graphically or in the form of warning or alarm messages or output signals at an output unit ( 15 ).

Measuring system according to claim 1 or 2, characterized in that the measuring accuracy of the acceleration sensors used ( 10 ) is ± 0.1 ° or less and the measured data acquisition frequency is 300 Hz or above.

Measuring system according to one of claims 1 to 3, characterized in that the acceleration sensors ( 10 ) each include a temperature sensor, with the measured data thermally induced changes in the measurement results in the primary signal processing in the acceleration sensor ( 10 ) are continuously compensated.

Measuring system according to one of claims 1 to 4, characterized in that the extent of short-term to individual components ( 9 ) or the total of acting energies and resulting deformations by means of the evaluation unit ( 14 ) is determined on the basis of the shape and course of the signal curve, characterized in particular by amplitudes, wavelengths or waveforms of Meßausschlägen, or by integration of Beschleunigungsmeßwerte over time including programmed geometry and strength characteristics.

Measuring system according to one of claims 1 to 5, characterized in that in the evaluation unit ( 14 ) by incorporating strength data into the components used ( 9 ) as well as data on the geometry and the constructional structure of the ensemble are determined mathematically and by means of the output unit ( 15 ) indicates whether elastic or plastic deformation exists.

Measuring system according to one of claims 1 to 6, characterized in that the acceleration sensors ( 10 ) at points remote from the operating or loading side by means of clamping, screwing, riveting or adhesive connections to the components ( 9 ) are attached.

Measuring system according to one of claims 1 to 7, characterized in that the acceleration sensors ( 10 ) two connection sockets ( 16 ) and with cables connected to them ( 17 ) and by using cable branch pieces ( 18 ) in a data BUS network ( 19 ) and supplied with power.

Measuring system according to one of claims 1 to 8, characterized in that the acceleration sensors ( 10 ) an integrated transmission unit ( 20 ), which signals by means of a carrier frequency wirelessly to the data acquisition unit ( 13 ), which has a corresponding receiving unit transmits.