DE102010044766A1

DE102010044766A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Messung und Bewertung verschiedener physikalischer Größen

Info

Publication number: DE102010044766A1
Application number: DE201010044766
Authority: DE
Inventors: Michael Guckes
Original assignee: Hottinger Baldwin Messtechnik GmbH
Current assignee: Hottinger Bruel and Kjaer GmbH
Priority date: 2010-09-08
Filing date: 2010-09-08
Publication date: 2012-03-08
Also published as: WO2012031738A2; WO2012031738A3

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Messung und Bewertung einer Messkennlinie (8), bei der mittels mindestens eines Messgeräts oder eines Aufnehmers (3, 4) eine Reihe physikalischer Größen erfasst und in einer Auswertevorrichtung (1) in elektrische Signale umgewandelt und gespeichert werden. Zur Auswertung wird die Messkennlinie (8) mittels vorgebbarer Bewertungskriterien in der Auswertevorrichtung einer Bewertung unterzogen. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Bewertung mindestens durch ein Bewertungswerkzeug in Form einer Bewertungshantel (9, 9.1 bis 9.6) bestimmt wird. Dabei stellt die Bewertungshantel (9, 9.1 bis 9.6) in einem vorgegebenen Messgrößenbereich der Messkennlinie (8) eine definierte lineare Bewertungsstrecke (10) mit einem vorgebbaren Anfangspunkt (11) und einem vorgebbaren Endpunkt (12) innerhalb eines Koordinatensystems (7) dar.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung und Bewertung verschiedener physikalischer Größen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 12.
Zur Auswertung oder Bewertung von Messwerten werden diese Häufig in Abhängigkeit der Zeit oder einer anderen physikalischen Größe erfasst und als Kennlinie in einem kartesischen Koordinatensystem dargestellt. Zur Bewertung werden diese Messwerte häufig nur in einem bewertungserheblichen Zeit- oder Bereichsfenster ermittelt oder dargestellt, das mit seiner Fläche ein sogenanntes Bewertungswerkzeug darstellt. Zur näheren Bewertung ist deshalb noch die Vorgabe eines Bewertungskriteriums wie zum Beispiel die Über- oder Unterschreitung eines Grenzwertes notwendig.
Ein derartiges Mess- und Bewertungsverfahren ist aus der DE 102 48 972 B4 bekannt, nach dem die Echtheit von Münzen geprüft wird. Dabei laufen die Münzen mit ihrem Prägeprofil an einem Lichtsensor vorbei, wobei durch die Münze ein Lichtstrahl reflektiert und vom Sensor erfasst wird. Dazu wird der Oberwellencharakter des reflektierten Signalverlaufs mit Hilfe einer Fast-Furier-Transformation (FFT) ermittelt und in einem zeitlichen Bewertungsbereich als Bewertungsfenster dargestellt, dessen Fläche ein sogenanntes Bewertungswerkzeug bildet. In diesem Bewertungsbereich ist die Amplitude des transformierten Signalverlaufs über der Zeit erfasst und darstellbar. Zur Auswertung kann der Amplitudenverlauf zum Beispiel der der Originalmünze als Bewertungskriterien innerhalb des Bewertungsfensters mit einem weiteren Amplitudenverlauf zum Beispiel einer gefälschten oder einer anderen echten Münze verglichen werden, um die Echtheit festzustellen. Dazu werden als Bewertungskriterium innerhalb des Bewertungsfensters zum Beispiel Referenzfrequenzen von Maximalamplituden, Referenzflächen unter dem Signalverlauf oder ein Referenzflächenverhältnis unterhalb oder oberhalb des Signalverlaufs genannt, dessen Werte in einem elektronischem Speicher vorher abgelegt werden müssen. Zur Bewertung sind dann aber aufwendige Vergleichsrechenvorgänge notwendig, die bei schnellen Messzyklen die Bewertung ungünstig verlängern können. Ein derartiges Bewertungsverfahren hat den Nachteil, dass damit nur der Strukturverlauf auf der Oberfläche eines reflektierenden Metallkörpers innerhalb eines zeitlichen Bewertungsfensters überwacht werden kann.
Aus der WO 01/34972 A1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Messfenster-Positionierung für die Ionenstrommessung bekannt. Dazu wird die Größe der Ionenstromsignale an den Elektroden von Zündkerzen eines Verbrennungsmotors in Abhängigkeit der Zeit als Messkennlinie erfasst. hierzu ist eine elektronische Messschaltung für den Ionenstrom an der masseseitigen Sekundärwicklung des Zündsystems angeordnet. Zur Auswertung des Ionenstroms ist dabei ein zeitliches Bewertungsfenster als Bewertungswerkzeug vorgesehen, das am Funkenanfang geöffnet und nach dem Funkenende geschlossen werden soll, um ein weiteres Messfenster zu starten. Deshalb wird der Bewertungsfensteranfang und das -ende durch eine Funkenende-Erkennungseinheit erfasst, die die Lage des Bewertungsfensters festlegt, wobei als Bewertungskriterium die Unterschreitung eines Schwellenwertes des Ionenstroms in Abhängigkeit des Zündzeitpunkts vorgegeben ist. In einem kartesischen Koordinatensystem wird dies durch einen rechteckigen Raum eines konstanten Ionenstrom über der Zeit dargestellt, der im Grunde durch vier Eckpunkte begrenzt wird, nämlich dem Ionenstrom im Zündzeitpunkt und dem Ionenstrom beim Unterschreiten eines vorgegebenen Schwellenwerts zum Zeitpunkt des Funkenendes. Das Bewertungskriterium liegt darin, dass der Ionenstrom unter den Schwellenwert absinkt, wodurch mit Hilfe einer elektronischen Schaltung das gewünschte Messfenster zur Überwachung und Steuerung des Verbrennungsablaufs der Brennkraftmaschine als ein den Messprozess auslösendes Ereignis geöffnet wird. Mit einem derartigen Bewertungsfenster kann bei der Messsignalüberwachung aber nur die Unterschreitung eines konstanten Schwellenwerts zu einem erfassbaren Zeitpunkt als prozessauslösendes Ereignis festgestellt werden, was für die Bewertung anderer Messverfahren offensichtlich ungeeignet ist.
Aus der DE 10 2005 013 589 A1 ist ein Verfahren zur Bewertung einer ordnungsgemäßen Funktion eines Ultraschallsensors bekannt, bei dem wenigstens noch ein weiterer zweiter Ultraschallsensor vorgesehen ist. Dabei wird das ordnungsgemäße Funktionieren des ersten Sensors dadurch festgestellt, dass die Amplitude des ersten Sensors durch eine Reflektion am zweiten Sensor empfangen wird. Dazu ist nach dem Senden des Schallsignals vom ersten Sensor ein zeitliches Auswertefenster als sogenanntes Bewertungswerkzeug am zweiten Sensor vorgesehen. Zur Messung der Funktion des ersten Sensors ist in der Empfangsvorrichtung des zweiten Sensors als Bewertungskriterium ein Grenzwert im Speicher abgelegt, bei dessen Überschreitung eine ordnungsgemäße Funktion festgestellt wird. Dazu ist die empfangene Spannung auf der y-Achse gegenüber der Zeit auf der x-Achse eines Koordinatensystems als Messkennlinie dargestellt. Der Grenzwert ist dabei als konstante Spannung von einem Messbeginn bis zu einem Messende festgelegt, das die Größe des Auswertefensters beschreibt. Unterschreitet die Messspannung in diesem zeitlichen Auswertefenster die Grenzwertspannung nicht, so wird als ein qualitätsbestimmendes Kennzeichen die ordnungsgemäße Funktion festgestellt. Andernfalls kann als Bewertung der Ausfall des Sensors signalisiert werden. Bei diesem zeitlichen Auswertefenster ist als Bewertungskriterium aber auch vorgesehen, dass der Grenzwert in Abhängigkeit der Fahrgeschwindigkeit im Zeitbereich des Auswertefensters von einem höheren auf einen niedrigeren Grenzwert absenkbar ist. Da auch hier sichergestellt werden muss, dass das detektierte Schallsignal im Auswertefenster zwischen dem Anfangs- und dem Endzeitpunkt oberhalb des jeweiligen Grenzwertes liegt, müssen in der Auswerteschaltung sowohl für den Anfangszeitpunkt als auch für den Endzeitpunkt alle dazwischenliegenden Messspannungswerte in Form eines rechteckförmigen oder quadratischen Fensters vorgegeben werden oder errechenbar sein. Dazu ist aber immer die Vorgabe von mindestens vier, die Fläche des Fensters begrenzenden Eckpunkten notwendig, um den Zahlenraum berechnen zu können, der überschritten sein muss, um die Bewertung eines funktionsfähigen Sensors feststellen zu können. Eine weitergehende Bewertung ist mit einem derartigen Auswertefenster offensichtlich nicht möglich.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, die bekannten Mess- und Bewertungsverfahren und die dafür vorgesehenen Vorrichtungen so zu verbessern, dass das Bewertungsverfahren auf einfache Art und Weise an unterschiedliche Messverfahren und/oder unterschiedliche Bewertungskriterien angepasst werden kann und dies bei hoher Bewertungsgenauigkeit.
Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 und 12 angegebene Erfindung gelöst. Weiterbildungen und vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die Erfindung hat den Vorteil, dass bei einem Messverfahren durch die Eingabe zweier Punkte eine Bewertungshantel als Bewertungswerkzeug geschaffen wird, das für eine Vielzahl verschiedener Bewertungen von unterschiedlichen Messkennlinien geeignet ist. Dabei kann die Bewertungshantel nahezu beliebig im Messwertebereich positioniert werden, so dass damit vorteilhafterweise eine Vielzahl unterschiedlicher Bewertungen bei einfachster Handhabung möglich ist. So kann die Bewertungshantel vorteilhafterweise so positioniert werden, dass diese möglichst orthogonal von der Messkennlinie geschnitten wird, wodurch eine sehr genaue Bewertung erreichbar ist. Insbesondere hat dabei eine kurze Bewertungshantel den Vorteil, dass damit die Bewertung in beiden Bereichen der voneinander abhängigen physikalischen Größen sehr genau erfolgen kann, während man bei einer langen Bewertungshantel mindestens im Bereich einer der physikalischen Größen eine genaue Bewertung erreichbar ist, wobei bei der anderen Größe ein großer Toleranzbereich zugelassen werden kann.
Dabei hat eine besondere Ausbildung der Erfindung den Vorteil, dass in einem bewertbaren Messwertebereich auch mehr als nur eine Bewertungshantel als Bewertungswerkzeug vorgesehen werden kann, wodurch gleichzeitig auch unterschiedliche Bewertungen der Messkennlinie erfolgen können. Zusätzlich hat eine andere besondere Ausführung der Erfindung, bei der man zwischen unterschiedlichen Bewertungskriterien auswählen kann, den Vorteil, dass mit dem gleichen Bewertungswerkzeug unterschiedliche Messverfahren bewertbar sind. So ist mit einer Bewertungshantel beim einmaligen Schneiden eine beliebige Ist-Bedingung oder bei einem Nichtschneiden eine Nicht-Bedingung feststellbar. Bei einem zweimaligen Schneiden des Bewertungswerkzeugs ist hingegen bei entsprechend ausgewählten Bewertungskriterien ein Hystereseverlauf oder ein Umkehrpunkt der Messkennlinie bewertbar. Beim Bewertungskriterium der Gradientenmessung kann hingegen mit einer gleichartigen Bewertungshantel sowohl ein Endwert oder ein Unter- oder Überschreiten eines bewertbaren Messwertebereichs festgestellt und entsprechend bewertet werden.
Eine weitere besondere Ausbildung des Bewertungswerkzeugs als Hüllkurve hat den Vorteil, dass man damit durch eine Nicht-Bedingung (kein Schneiden einer Hantel) für die unterschiedlichsten Messkennlinien die Einhaltung eines vorgegebenen Messbereichs feststellen kann, auch wenn dieser sehr komplex ist.
Die Erfindung einer Vorrichtung zur Messung und Bewertung hat den Vorteil, dass dies mit einem herkömmlichen elektronischen Messverstärker erfolgen kann, der dazu nur eine programmgesteuerte Rechenvorrichtung enthalten muss oder zusätzlich benötigt. Dabei ist vorteilhafterweise zur Eingabe der Hantelpunkte und zur Auswahl der Bewertungskriterien lediglich noch ein Anzeigegerät und eine Eingabevorrichtung vorgesehen. Dabei ist zur Darstellung der Messkennlinie in einem Koordinatensystem das Anzeigegerät und zur Eingabe der Hantelpunkte und zur Aktivierung der oder des vorgegebenen Messverfahrens die Eingabevorrichtung notwendig, um mit der Mess- und Bewertungsvorrichtung eine Vielzahl unterschiedlicher Mess- und Bewertungsverfahren durchzuführen. Diese sind vorteilhafterweise durch eine einfache Eingabe und Auswahl der vorgebbaren Messverfahren mittels einer Tastatur oder einer Computermaus als Eingabevorrichtung schnell ausführbar und auf einfache Weise an veränderte Prozesse oder prozessbestimmende Ereignisse anpassbar. Dabei kann mittels der Eingabevorrichtung auch leicht zwischen verschiedenen prozessbestimmenden Ereignissen vorzugsweise zur An- oder Abschaltung als Online-Ereignis oder einer qualitätsbestimmenden Angabe als „In-Ordnung”- oder „Nicht-in-Ordnung”-Angabe gewählt werden.
Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels, das in der Zeichnung dargestellt ist, näher erläutert. Es zeigen:
1: eine schematisch dargestellte Mess- und Auswertevorrichtung zur Erfassung und Bewertung von Messergebnissen;
2: eine in einem Koordinatensystem eines Anzeigegeräts dargestellte Messkennlinie einer Kraft in Abhängigkeit eines Betätigungswegs mit einem hantelförmigen Bewertungswerkzeug zur Bewertung eines Schalterprüfprozesses;
3: eine in einem Koordinatensystem dargestellte Messkennlinie mit hantelförmigem Bewertungswerkzeug zur Feststellung einer Grenzwertüberschreitung;
4: eine in einem Koordinatensystem dargestellte Messkennlinie mit sechs verschiedenen hantelartigen Bewertungswerkzeugen zur Feststellung unterschiedlichster Messgrößenbewertungen;
5: eine in einem Koordiantensystem dargestellte Messkennlinie mit zwanzig hantelartigen Bewertungswerkzeugen, die eine Hüllkurve bilden, und
6: eine in einem Koordinatensystem dargestellte Bewertungshantel mit axial verlängernden Fortsätzen und Orthogonal-Fortsätzen.
In 1 der Zeichnung ist eine schematisch dargestellte Mess- und Bewertungsvorrichtung zur Erfassung einer Schaltkraft F in Abhängigkeit eines Schaltweges S dargestellt, die ein Messverstärker 1 als Auswertevorrichtung enthält, der die Messwerte als Kennlinie 8 erfasst, speichert und auf einem Monitor 5 als Anzeigegerät in einem Koordinatensystem 7 darstellt und diese mit einer Bewertungshantel 9 als Bewertungswerkzeug entlang einer linearen Hantelstrecke 10 auswertet.
Die dargestellte Mess- und Bewertungsvorrichtung dient zur Prüfung eines gefertigten herkömmlichen elektrischen Drehschalters 2 auf seine ordnungsgemäße Funktionsfähigkeit. Dabei wird der Schalter 2 von einer aufgebrachten Drehkraft F betätigt, die gleichzeitig von einem Kraftaufnehmer 3 als Dehnungsmessstreifenaufnehmer erfasst wird. Durch die Betätigung mit einer Drehkraft F wird der Schaltkontakt gegen eine umkippende Federspannung auf einen Kontaktsitz über die Strecke S betätigt, um einen elektrischen Schaltkreis zu schließen. Dazu wird die Betätigungsstrecke S gleichzeitig von einem Wegaufnehmer 4 erfasst.
Beide Aufnehmer 3, 4 sind mit dem Messverstärker 1 verbunden, der die erfassten elektrischen Messsignale verstärkt und zur Auswertung speichert. Dabei dient der Messverstärker 1 nicht nur zur Erfassung und Speicherung der elektrischen Signale, die aus den physikalischen Größen wie zum Beispiel, einer Kraft, Druck, Drehmoment oder einem Weg gebildet wurden, sondern gleichzeitig auch zur Bewertung oder Auswertung der erfassten Messkennlinie 8, die eine Prozesskurve darstellt. Das gesamte Messverstärkersystem umfasst zusätzlich noch einen Monitor 5 als Anzeigegerät, der in einem kartesischen Koordinatensystem 7 darstellbaren Messkennlinie 8 und einer dazu festlegbaren Bewertungshantel 9 als Bewertungswerkzeug.
Zur Eingabe der beliebig festlegbaren Bewertungshantel 9 ist vorzugsweise noch eine Tastatur 6 oder eine Computermaus als Eingabevorrichtung vorgesehen, die mit dem Messverstärker 1 verbunden ist, wobei das Messverstärkersystem aus dem Messverstärker 1, dem Monitor 5 und der Tastatur 6 besteht. Dabei stellt der Messverstärker 1 eine programmgesteuerte elektronische Auswertevorrichtung dar, in dessen Rechenschaltung insbesondere die Bewertung der Messkennlinie 8 programmmäßig vorgesehen ist.
Zur Prüfung der ordnungsgemäßen Funktion eines hergestellten Drehschalters 2 wird zunächst eine Referenzkennlinie als Messkennlinie 8 an einem als „In Ordnung” befundenen Schalters 2 mittels der vorgenannten Auswertevorrichtung als Mess- und Bewertungsvorrichtung ermittelt, wobei die Messkennlinie 8 in 2 der Zeichnung näher dargestellt ist. Dabei wird die Messkennlinie 8 in einem Koordinatensystem 7 dargestellt, bei dem auf der Ordinate die Dreh- oder Schaltkraft F und auf der Abszisse die Schaltstrecke S angegeben ist. Bei einer Betätigung des Drehschalters 2 bewegt sich zunächst der Schaltmechanismus oder der Schaltkontakt proportional zur Schaltkraft F, um dann bei einer mechanischen Schaltspitze F_a umzuschalten. Dabei fällt die Betätigungskraft F von der Schaltspitze F_a auf eine Anschaltkraft F_r zurück, bei der der Schaltkontakt an seinem Kontaktsitz anschlägt. Bei einer weiteren Kraftbetätigung steigt dann die Betätigungskraft F in Abhängigkeit der weiteren Betätigungsstrecke weiter proportional an. Da es bei der ordnungsgemäßes Funktion des vorliegenden Drehschalters 2 nach der Referenzkennlinie 8 hauptsächlich darauf ankommt, dass der Schalter 2 bei der erfassten Anschaltspitze F_a und einer Betätigungsstrecke S_a schaltet, um dann von der Anschaltspitze F_a bei einer weiteren Schaltstrecke S_a minus S_r auf die Betätigungskraft Fr abzusinken, wird nur dieser Messgrößenbereich bewertet.
Zur Bewertung dieses Prozessablaufs kann nun zwischen der Anschaltspitze F_a mit der Betätigungsstrecke S_a und der Betätigungskraft F_r mit der Betätigungsstrecke S_r eine Bewertungswerkzeug in Form einer sogenannten Bewertungshantel 9 vorgesehen werden. Dabei stellt die Bewertungshantel 9 im Grunde eine lineare definierte Strecke 10 als Bewertungsstrecke zwischen einem Anfangspunkt 11 und einem Endpunkt 12 im Koordinatensystem 7 des zu bewertenden Messgrößenbereichs dar.
Zur Festlegung der Bewertungshantel 9 kann bei einer am Monitor 5 dargestellten Referenzkennlinie 8 als Messkennlinie zunächst der Anfangspunkt 11 durch die Koordinaten F_a und S_a und der Endpunkt 12 durch die Koordinaten F_r und S_r mittels der Eingabevorrichtung 6 eingegeben werden, wodurch auch die definierte Strecke 10 der Bewertungshantel 9 vorgegeben ist. Da bei einer derartigen Schalterprüfung als Messprozess die Messkennlinie 8 die Hantelstrecke 10 seitlich und richtungsmäßig in bestimmter Reigenfolge schneidet, wird dies zur Bewertung der Messkennlinie 8 programmgemäß durch die Anzahl der Schnittpunkte der Bewertungsstrecke 10 vorgegeben. Bei der dargestellten Referenzkennlinie 8 ist der Drehschalter 2 offenbar funktionsmäßig in Ordnung, wenn die Bewertungshantel 9 an ihrem Anfangspunkt 11 und ihrem Endpunkt 12 und einem Zwischenpunkt 13 geschnitten wird. Dazu wird vorzugsweise durch eine programmgesteuerte nicht dargestellte Eingabemaske eingegeben, dass die Bewertungshantel 9 minmalerweise dreimal und maximalerweise dreimal geschnitten werden darf.
Weiterhin kann zur Bewertung auch vorgegeben werden, dass die Bewertungshantel 9 zweimal von innen beziehungsweise unten und einmal von außen beziehungsweise oben geschnitten werden muss, um die ordnungsgemäße Funktion des Schalters 2 festzustellen. Dabei bedeutet innen zumindest nach einer der Koordinatenachsen gerichtet und außen entgegen mindestens einer der Koordinatenachsen gerichtet. Sollte bei der Prüfung des Drehschalters 2 allerdings noch ein Toleranzbereich berücksichtigt werden, so könnte man dies durch eine Verlängerung der Bewertungshantel 9 vorsehen, in dem man die Koordinate des Anfangspunkts 11 und des Endpunkts 12 entsprechend verschiebt und koordinatenmäßig vorgibt. Bei jedem weiteren Prüfvorgang, der nachfolgend hergestellten Schalter 2 kann durch die Bewertung mit der Bewertungshantel 9 bei einem dreimaligen Schneiden als qualitätsbestimmendes Kennzeichen festgestellt werden, dass der Drehschalter 2 ordnungsgemäß seine vorgesehene Funktion erfüllt. Dabei ist gerade die schräge Lage der Bewertungshantel 9 im Koordinatensystem 7 vorteilhaft, die ein nahezu orthogonales Schneiden der durchlaufenden Messkennlinie 8 ermöglicht und daher genaue Schnittpunkte und damit eindeutige Bewertungskenngrößen ermöglicht.
Mit einem derartigen Mess- und Bewertungsverfahren mit einer Bewertungshantel 9 als Bewertungswerkzeug ist nicht nur die Überwachung von qualitätsbestimmenden Kennzeichen von Schaltern möglich, sondern dadurch sind auch eine Vielzahl anderer unterschiedlicher messbarer Prozesse bewertbar. So können damit alle Messkennlinien 8 bewertet werden, die zeitgleich überwacht werden müssen und bei denen das Schneiden der Bewertungshantel 9 ein Ereignis auslösen soll, was eine sogenannte Online-Überwachung darstellt.
Ein derartiges Mess- und Bewertungsverfahren ist in 3 der Zeichnung dargestellt, das als Online-Überwachung vorgebbar oder auswählbar ist. Dazu ist eine Messkennlinie 8 dargestellt, die zum Beispiel als physikalische Größe eine Kraft F, ein Druck oder ein Drehmoment in Abhängigkeit der Zeit t oder einer anderen physikalischen Größe im Koordinatensystem 7 angibt. Dabei beginnt die Messkennlinie 8 vom Nullpunkt des Koordinatensystems 7 und soll bei Erreichen eines bestimmten Grenzwertebereichs in Abhängigkeit der Zeit oder einer anderen physikalischen Größe ein bestimmtes Ereignis auslösen. Deshalb ist im Grenzwertebereich zwischen F₁ und F₂ etwa orthogonal zum Verlauf der Messkennlinie 8 eine Bewertungshantel 9 angeordnet. Diese wird zum Beispiel durch Eingabe des Anfangspunktes 11 mit dem Anfangskoordinaten F₂ und T₁ und des Endpunktes 12 mit den Endkordinaten F₁ und t₂ vorgegeben.
Gleichzeitig wird als Bewertungskriterium vorgegeben, dass die Messkennlinie 8 die Bewertungshantel 9 im Minimalfall und im Maximalfall einmal schneiden darf und mit dessen Eintreten das prozessbestimmende Ereignis auslösbar ist, wie zum Beispiel die Ausschaltung der Kraftbelastung oder das ein vorgegebener Qualitätsanspruch („In-Ordnung”) erfüllt ist. Bei einer derartigen Vorgabe des Bewertungskriteriums des einmaligen Schneidens der Bewertungshantel 9 ist es dann unbedeutend, ob die Bewertungshantel 9 von innen beziehungsweise unten oder von außen beziehungsweise oben geschnitten wird, um das Ereignis auszulösen. Teilweise soll aber nur bei der Unterschreitung eines Kennlinienverlaufs ein Ereignis ausgelöst werden. Dafür kann dann als Bewertungskriterium vorgegeben werden, dass nur bei einem Schneiden der Bewertungshantel 9 von außen beziehungsweise oben die Auslösung des Ereignisses erfolgen muss, in dem der durch die Bewertungshantel 9 gebildete Grenzwertebereich unterschritten wird. Andererseits ist gleichfalls vorgebbar, dass nur beim überschreiten des Grenzwertebereichs der Bewertungshantel 9 von unten beziehungsweise innen das vorgegebene Ereignis ausgelöst werden soll.
Die Bewertung des Messkennlinienverlaufs kann aber auch durch mehrere Bewertungshanteln 9 innerhalb eines Koordinatensystems 7 erfolgen. Dabei können programmgesteuert eine Vielzahl von Bewertungskriterien der positionierten Bewertungshanteln 9 vorgegeben werden, die je nach der Messaufgabe variieren können. In 4 der Zeichnung sind sieben verschiedene Bewertungshanteln 9.1 bis 9.6 vorgesehen, denen unterschiedliche Bewertungskriterien vorgebbar sind. So ist in 4 der Zeichnung eine Messkennlinie 8 von beispielsweise einem Druckverlauf P in einem nicht dargestellten Druckmittelzylinder in Abhängigkeit einer Kraftbelastung F auf einen Kolben des Druckmittelzylinders dargestellt, die bereits ohne Kraftbelastung F₀ einen Anfangsdruck P₁ aufweist, der dann unstetig bis zu einem Umkehrpunkt 16 bei einer Kraftbelastung F₂ zu einem Druck P₂ ansteigt und dann bei nachlassender Kraftbelastung abfällt, um zum Beispiel in Folge einer nachfolgenden Erwärmung dann auf sein Maximum von P₃ wieder anzusteigen.
Zur Bewertung dieser Messkennlinie 8 ist zum Beispiel eine erste Bewertungshantel 9.1 festgelegt, die bei der Kraft F₀ beginnt und bei einer geringen Anfangskraftbelastung einen konstanten Druckgrenzwert als Online-Ereignis überwacht. Dabei ist das Online-Ereignis mit einem vorgebenden Bewertungskriterium so vorgesehen, dass nur bei einem Schneiden durch die Messkennlinie 8 von innen beziehungsweise unten das Ereignis ausgelöst wird. Als auszulösendes Online-Ereignis kann sowohl die An- oder Abschaltung eines Herstellungs-, Prüf- oder Messprozesses oder eine Signalisierung erfolgen.
Zur weiteren Bewertung sind zwischen den Kraftbelastungspunkten F₁ und F₂ innerhalb der Messkennlinie 8 zwei gleichartige zweite Bewertungshanteln 9.2 festgelegt, die zwei unterschiedlichen aber konstanten Druckverläufen folgen. Diese Bewertungshanteln 9.2 dienen einer sogenannten Gradientenmessung und überwachen damit jeweils einen gestrichelt markierten Gradientenbereich 14, 15 oberhalb und unterhalb der jeweiligen zweiten Bewertungshantel 9.2. Dabei kann jeweils als Bewertungskriterium programmgesteuert festgelegt oder ausgewählt werden, ob der obere Gradientenbreich 14 und/oder der untere Gradientenbereich 15 überwacht werden soll. Durchläuft die Messkennlinie 8 den jeweils überwachten Gradientenbereich 14, 15, so kann dies zur Bewertung als qualitätsbestimmendes Kennzeichen angezeigt oder damit ein Online-Ereignis ausgelöst werden.
Vorzugsweise zur Hysterese-Messung ist eine dritte Bewertungshantel 9.3 zum Beispiel bei einer konstanten Kraftbelastung F über einen vorgegebenen Druckbereich ΔP festgelegt. Diese dritte Bewertungshantel 9.3 wird von der dargestellten Messkennlinie 8 zweimal geschnitten, was bei bestimmten Messaufgaben eine Bewertung eines Hystereseverlaufs zulässt, ohne dass die gesamte Messkennlinie 8 ausgewertet werden müsste. Deshalb ist das Bewertungsverfahren programmmäßig so ausgebildet, dass nach Festlegung der dritten Bewertungshantel 9.3 mit ihrem Anfangspunkt 11 in einer nicht dargestellten Eingabemaske ein Feld für Hysteresemessung als Bewertungskriterium aktivierbar ist, wobei bei einem zweimaligen Durchlauf der Messkennlinie 8 durch die Bewertungshantel 9.3 dies als Hystereseverlauf bewertet und zum Beispiel als qualitätsbestimmendes Kennzeichen anzeigbar ist.
Zur weiteren Überwachung der Messkennlinie 8 ist eine vierte Bewertungshantel 9.4 vorgesehen, die zur Bewertung eines Umkehrpunktes 16 dient. Dazu werden zunächst die beiden Anfangs- 11 und Endpunkte 12 der vierten Bewertungshantel 9.4 in einer nicht dargestellten Eingabemaske des Bewertungsverfahrens auf dem Monitor 5 als Anzeigegerät festgelegt. Zur Feststellung des Umkehrpunktes 16 kann dann als Bewertungskriterium vorzugsweise ein zweimaliges Schneiden der vierten Bewertungshantel 9.4 vorgegeben werden, wobei die Bewertungshantel 9.4 einmal von innen beziehungsweise unten und einmal von außen beziehungsweise oben geschnitten werden muss. Wird ein derartiger Verlauf der Messkennlinie 8 festgestellt, wird dies als Vorliegen eines Umkehrpunktes 16 bewertet und auf dem Monitor 5 zum Beispiel als qualitätsbestimmendes Kennzeichen angezeigt oder im Prozessverlauf als prozessbestimmendes Ereignis weiterverarbeitet.
Insbesondere zur Feststellung einer Nicht-Bedingung ist eine fünfte Bewertungshantel 9.5 vorgesehen. Dazu kann nach Eingabe des Anfangs- 11 und Endpunktes 12 für die fünfte Bewertungshantel 9.5 in einer nicht dargestellten Eingabemaske als Bewertungskriterium ein Eingabefeld mit der Angabe „darf die Hantel nicht schneiden” aktiviert werden. Bei einem dargestellten Verlauf der Messkennlinie 8, die die fünfte Bewertungshantel 9.5 nicht schneidet, sondern an dieser außen vorbei läuft, erfolgt dann programmgesteuert die Bewertung als qualitätsbestimmendes Ereignis sinngemäß, dass die „Nicht-Bedingung” erfüllt ist. Wird hingegen die fünfte Bewertungshantel 9.5 geschnitten, erfolgt die Bewertung „Nicht-Bedingung nicht erfüllt”.
Zur Überwachung eines Messgrößenbereichs, in dem ein Endwert einer Messkennlinie 8 liegt, erfolgt durch die Festlegung der sechsten Bewertungshantel 9.6. Da ein Endwert nur vorliegt, wenn nach dem Schneiden einer Bewertungshantel 9.6 dieser außerhalb der Bewertungshantel 9.6 gelegene Bereich nicht mehr verlassen wird, ist dieses Bewertungsverfahren so ausgebildet, dass auch die gestrichelt dargestellten Fortsätze 17 der sechsten Bewertungshantel 9.6 zur Auswertung genutzt werden. Dazu werden die Fortsätze 17 zur Bewertung als unendliche Strahlen vorgegeben, die zur Bewertung als Endwertbereich nicht geschnitten werden dürfen. Zur Bewertung als Endwertüberwachung wird als Bewertungskriterium deshalb programmgesteuert neben dem Schneiden der sechsten Bewertungshantel 9.6 zusätzlich festgestellt, ob die Fortsätze 17 auch geschnitten werden dürfen oder nicht. Werden diese Fortsätze 17 nicht geschnitten, so wird nach Vorgabe des Bewertungskriteriums der Endwertüberwachung in der nicht dargestellten Eingabemaske zum Beipiel als qualitätsbestimmendes Kennzeichen sinngemäß angezeigt, „Endwertbereich in Ordnung”.
Die in 4 der Zeichnung dargestellten Bewertungshanteln 9.1 bis 9.6 zur Auswertung einer Messkennlinie 8 sind nicht abschließend, sondern können auch einzeln oder in anderen Kombinationen und in Mehrfachausführungen beliebig in einem Koordinatensystem 7 zusammengestellt werden.
Eine besondere Zusammenstellung von aneinander anschließenden Bewertungshanteln 9 zu einer geschlossenen Hüllkurve 18 zur Bewertung einer Messkennlinie 8 ist in 5 der Zeichnung näher dargestellt. Dabei besteht die dargestellte Hüllkurve 18 aus zwanzig einzelnen Bewertungshanteln 9, die jeweils einen gemeinsamen Anfangs- 11 oder Endpunkt 12 miteinander aufweisen. Eine derartige Hüllkurve 18 kann im einfachsten Fall schon aus drei miteinander verbundenen Bewertungshanteln 9 gebildet werden. Zur Bewertung einer bestimmten Messkennlinie 8 kann dabei in einer Eingabemaske als Bewertungskriterium eingegeben werden, dass keine der Bewertungshanteln 9 geschnitten werden darf. Dabei sind als Bewertungskriterium Bewertungen von Messkennlinien 8 möglich, die inner- oder außerhalb der Hüllkurve 18 liegen. Soll zum Beispiel eine innenliegende Messkennlinie 8 insbesondere eine Hysterese-Kennlinie überwacht werden, kann die Eingabe der Messwerte innerhalb der Hüllkurve 18 vorgesehen werden. Wird die Bewertungsbedingung wie bei der dargestellten Messkennlinie 8 erfüllt, so kann dies als qualitätsbestimmendes Kennzeichen zum Beispiel als „In-Ordnung” oder andernfalls als „Nicht-in-Ordnung” bewertet werden. Daran können wie bei den vorstehenden Ausführungen gleichfalls auch prozessbestimmende Ereignisse geknüpft werden.
Eine weitere Ausführung der Bewertung einer Messkennlinie 8 ist in 6 der Zeichnung dargestellt, bei der auch orthogonal angeordnete strahlenförmige Fortsätze zur Bewertung herangezogen werden. Hierdurch wird die zu 4 der Zeichnung vorgesehene Bewertung der sechsten Bewertungshantel 9.6 auch auf strahlenförmige orthogonale Fortsätze 20 erweitert. Dabei stellen die orthogonalen Fortsätze 20 strahlenförmige Geraden dar, die jeweils durch den Anfangs- 11 und den Endpunkt 12 der Bewertungshantel 9 verlaufen und orthogonal zu den Fortsätzen 17 gerichtet sind. Dadurch wird der Messgrößenbereich im Koordinatensystem 7 in sechs Quadranten A, B, C, D, E und F unterteilt, die zur Überwachung der Kennlinie 8 genutzt werden können. Dazu ist nach Festlegung der Bewertungshantel 9 vorgesehen, als Bewertungskriterium eine programmgesteuerte Gradientenmessung auf einer nicht dargestellten Eingabemaske zu aktivieren. Dadurch kann neben der Schneidung der Bewertungshantel 9 als Bewertungskriterium zusätzlich vorgegeben werden, welche der Fortsätze 17 und/oder Orthogonal-Fortsätze 20 noch geschnitten werden sollen oder nicht. Bei bestimmten zu überwachenden Messaufgaben ist dadurch zur Bewertung feststellbar, in welchem Quadranten A, B, C, D, E oder F eine Messkennlinie 8 beginnt, endet, ein Maximum oder ein Minimum aufweist, das als Bewertungskriterium zusätzlich mit vorgegeben werden kann.
Mit dem Bewertunngswerkzeug der Bewertungshantel 9, 9.1 bis 9.6 können zur Auswertung von Messkennlinienverläufen in einem Koordinatensystem 7 auf einfache Weise zusätzlich eine Vielzahl von Bewertungskriterien herangezogen werden. Dabei kann als Bewertungskriterium neben der festgelegten Bewertungshantel 9, 9.1 bis 9.6 auch die Anzahl der Schnittpunkte, eine vorgegebene Schnittrichtung oder ein bestimmtes Messverfahren, wie zum Beispiel eine Hysteresemessung, Umkehrpunktmessung oder Gradientenmessung programmgesteuert vorgegeben werden. Je nach Messaufgabe oder Prozessablauf kann dies zum Beispiel als qualitätsbestimmendes Kennzeichen durch eine Bewertungsangabe „in Ordnung” oder „nicht in Ordnung” bewertet werden. Die Bewertung kann gleichfalls aber auch durch Vorgabe eines Online-Ereignisses erfolgen, in dem dadurch ein Herstellungsprozess, ein weiterer Mess- oder ein Prüfprozess begonnen oder beendet wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10248972 B4 [0003]
WO 01/34972 A1 [0004]
DE 102005013589 A1 [0005]

Claims

Mess- und Bewertungsverfahren, bei dem mittels mindestens eines Messgeräts oder mindestens eines Aufnehmers (3, 4) eine Reihe physikalischer Größen in Abhängigkeit einer anderen physikalischen Größe erfasst werden und in einer Auswertevorrichtung (1) die Messwerte zu einer in einem kartesischen Koordinatensystem (7) darstellbaren Messkennlinie (8) umgewandelt und gespeichert werden, und mittels mindestens eines vorgebbaren Bewertungswerkzeugs und mindestens eines vorgebbaren Bewertungskriteriums eine Bewertung der Messkennlinie (8) oder deren Verlaufs erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass das Bewertungswerkzeug in Form einer Bewertungshantel (9, 9.1 bis 9.6) bestimmt wird, die im Messgrößenbereich der Messkennlinie (8) eine definierte lineare Bewertungsstrecke (10) mit einem festlegbaren Anfangspunkt (11) und einem festlegbaren Endpunkt (12) innerhalb des Koordinatensystems (7) darstellt.
Mess- und Bewertungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Anfangspunkt (11) durch zwei vorgebbare voneinander abhängige physikalische Größen und der Endpunkt (12) durch zwei weitere voneinander abhängige physikalische Größen innerhalb eines bewertbaren Messgrößenbereichs festgelegt wird, die durch eine lineare Bewertungsstrecke (10) zu einer Bewertungshantel (9, 9.1 bis 9.6) verbunden werden.
Mess- und Bewertungsverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Bewertungskriterium ein bestimmter Messkennlinienverlauf festgelegt wird, bei dem ein vorgegebenes prozessbestimmendes Ereignis dann ausgelöst wird oder eine vorbestimmte Bewertung der Qualität der Messung dann erfolgt, wenn die Messkennlinie (8) die Bewertungshantel (9, 9.1 bis 9.6) in einer vorbestimmten Anzahl schneidet oder nicht schneidet.
Mess- und Bewertungsverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Bewertungskriterium ein bestimmter Messkennlinienverlauf festgelegt wird, bei dem ein vorgegebenes prozessbestimmendes Ereignis dann ausgelöst wird oder eine vorbestimmte Bewertung der Qualität der Messung dann erfolgt, wenn die Messkennlinie (8) die Bewertungshantel (9, 9.1 bis 9.6) in einer vorbestimmten Anzahl und/oder einer vorgegebenen Richtung schneidet oder nicht schneidet.
Mess- und Bewertungsverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Bewertungskriterium eine erste Gradientenmessung festgelegt wird, bei der ein vorgegebenes prozessbestimmendes Ereignis dann ausgelöst wird oder eine vorbestimmte Bewertung der Qualität der Messung dann erfolgt, wenn die Messkennlinie (8) die Bewertungshantel (9) nicht schneidet und die Messkennlinie (8) einen vorbestimmten oberen (14) und/oder unteren Quadranten (15) durchläuft oder nicht durchläuft.
Mess- und Bewertungsverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Bewertungskriterium eine Hysteresemessung festgelegt wird, bei der ein vorgegebenes prozessbestimmendes Ereignis dann ausgelöst wird oder eine vorbestimmte Bewertung der Qualität der Messung dann erfolgt, wenn die vorgegebene Bewertungshantel (9.3) von der Messkennlinie (8) zweimal geschnitten wird.
Mess- und Bewertungsverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Bewertungskriterium eine Messung des Umkehrpunktes (16) festgelegt wird, bei dem ein vorgegebenes prozessbestimmendes Ereignis dann ausgelöst wird oder eine Bewertung der vorgegebenen Qualität der Messung dann erfolgt, wenn die Bewertungshantel (9.4) von der Messkennlinie (8) aus zwei gegenläufigen Richtungen zweimal geschnitten wird.
Mess- und Bewertungsverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Bewertungskriterium eine Nicht-Bedingungs-Messung festgelegt wird, bei der ein vorgegebenes prozessbestimmendes Ereignis dann ausgelöst wird oder eine Bewertung der vorgegebenen Qualität der Messung dann erfolgt, wenn die vorgegebene Bewertungshantel (9.5) von der Messkennlinie (8) nicht geschnitten wird.
Mess- und Bewertungsverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Bewertungskriterium eine Endwertmessung festgelegt wird, bei der ein vorgegebenes prozessbestimmendes Ereignis dann ausgelöst wird oder eine Bewertung der vorgegebenen Qualität der Messung dann erfolgt, wenn die vorgegebene Bewertungshantel (9.6) von der Messkennlinie (8) einmal geschnitten wird und die Messkennlinie (8) die beiden strahlenförmigen Fortsätze (17) der Hantelstrecke (10) nicht schneidet.
Mess- und Bewertungsverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Bewertungskriterium eine Hüllkurvenmessung festgelegt oder ausgewählt wird, wobei mindestens drei miteinander verbundene Bewertungshanteln (9) eine Hüllkurve (18) bilden, bei der ein vorgegebenes prozessbestimmendes Ereignis dann ausgelöst wird oder eine Bewertung der vorgegebenen Qualität der Messung dann erfolgt, wenn die Messkennlinie (8) eine der Bewertungshanteln (9) der Hüllkurve (18) schneidet oder nicht schneidet.
Mess- und Bewertungsverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Bewertungskriterium eine zweite Gradientenmessung festgelegt oder ausgewählt wird, wobei die Bewertungshantel (9) in Richtung der Bewertungsstrecke (10) zwei gegenläufige strahlenförmige Fortsätze (17) und orthogonal dazu zwei durch die Anfangs- (11) und Endpunkte (12) verlaufende Orthogonal-Fortsätze (20) aufweist, die den Messgrößenbereich des Koordinatensystems (7) in sechs Quadranten (A, B, C, D, E, F) unterteilen, bei der ein vorgegebenes prozessbestimmendes Ereignis dann ausgelöst wird oder eine Bewertung der vorgegebenen Qualität der Messung dann erfolgt, wenn die Messkennlinie (8) die Bewertungshantel (9) mindestens einmal schneidet und in mindestens einem der vorgegebenen Quadranten ein vorgegebener Messkennlinienverlauf erfasst oder nicht erfasst wird.
Mess- und Bewertungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bewertung einer Messkennlinie (8) mehrere Bewertungshanteln (9, 9.1 bis 9.6) innerhalb eines bewertbaren Messgrößenbereichs festgelegt werden, für die die gleichen oder unterschiedliche Bewertungskriterien festgelegt werden.
Vorrichtung zur Messung und Bewertung einer Messkennlinie (8), die mindestens ein Messgerät oder mindestens einem Aufnehmer (3, 4) zur Erfassung zweier voneinander abhängiger physikalischer Größen umfasst, die mit einer Auswertevorrichtung (1) zur Durchführung eines Verfahrens zur Messung und Bewertung nach einem der Ansprüche 1 bis 11 verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bewertung der Messkennlinie (8) die Auswertevorrichtung (1) mit einem Anzeigegerät (5) verbunden ist, in dem der Verlauf der Messkennlinie (8) darstellbar ist und dass eine Eingabevorrichtung (6) vorgesehen ist, mit der zur Bewertung mindestens eine Bewertungshantel (9, 9.1 bis 9.6) und mindestens ein Bewertungskriterium festlegbar ist.
Vorrichtung zur Messung und Bewertung einer Messkennlinie (8) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswertevorrichtung (1) als programmgesteuerter elektronischer Messverstärker ausgebildet ist, der ein Bewertungswerkzeug (9) umfasst, das als Ausführungsprogramm einer elektronischen Rechenschaltung innerhalb des Messverstärkers (1) ausgebildet ist.