DE102018113289A1 - Method and system for determining whole-body vibration - Google Patents
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Abstract
Verfahren zum Bestimmen von Ganzkörper-Vibrationen, umfassend die Verfahrensschritte:
a) Messen von Beschleunigungen eines Fahrzeugsitzes in x-, y- und z-Richtung mittels mindestens eines Sensors;
b) Übertragen der Beschleunigungsmesswerte an eine Recheneinheit mittels einer Übertragungseinheit;
c) Bestimmen eines Wertes einer bisherigen Exposition an Ganzkörper-Vibrationen mittels der Recheneinheit unter Verwendung der Beschleunigungsmesswerte.
Method for determining whole-body vibration, comprising the method steps:
a) measuring accelerations of a vehicle seat in the x-, y- and z-direction by means of at least one sensor;
b) transmitting the acceleration measurement values to a computing unit by means of a transmission unit;
c) determining a value of previous exposure to whole-body vibration by the computing unit using the acceleration measurements.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein System zum Bestimmen von Ganzkörper-Vibrationen.The invention relates to a method and system for determining whole-body vibration.
Unter Ganzkörper-Vibrationen sind im Allgemeinen mechanische Vibrationen zu verstehen, welche, wenn sie auf einen Körper eines Arbeiters übertragen werden, eine Gefahr für die Gesundheit und die Sicherheit eines Arbeiters darstellen, insbesondere für den Rücken des Arbeiters beziehungsweise für die Wirbelsäule. Dies ist insbesondere für Arbeitsbereiche relevant, in welchen der Arbeiter auf einem Fahrzeugsitz Platz genommen hat und der Fahrzeugsitz Vibrationen ausgesetzt ist. Beispiele hierfür sind Lastkraftwagenfahrer, Landwirte und Stapelfahrer.Whole-body vibration is generally understood to mean mechanical vibration which, when transmitted to a worker's body, poses a danger to the health and safety of a worker, particularly to the back of the worker or spine. This is particularly relevant for work areas in which the worker has been seated on a vehicle seat and the vehicle seat is subject to vibration. Examples include truck drivers, farmers and stackers.
Messungen der Ganzkörper-Vibrationen sind gemäß der Verordnung 2002/44/EC des Europäischen Parlaments beziehungsweise gemäß der deutschen Umsetzung der Verordnung zum Schutz der Beschäftigten vor Gefährdungen durch Lärm und Vibrationen (LärmVibrationsArbSchV) notwendig und sollten eingehalten werden. Der Grenzwert oder auch Expositionsgrenzwert A(8) liegt hierbei bei 1,15 m/s2 in x-Richtung und y-Richtung und bei 0,8 m/s2 in z-Richtung. Der Auslösewert beträgt 0,5 m/s2. Es ist jedoch zu beachten, dass in verschiedenen Ländern verschiedene Grenzwerte A(8) und Auslösewerte Bestand haben.Measurements of whole-body vibration are necessary in accordance with Regulation 2002/44 / EC of the European Parliament or in accordance with the German implementation of the Ordinance on the Protection of Workers against Dangers to Noise and Vibration (LärmVibrationsArbSchV) and should be complied with. The limit or exposure limit A (8) is 1.15 m / s 2 in the x-direction and y-direction and 0.8 m / s 2 in the z-direction. The tripping value is 0.5 m / s 2 . It should be noted, however, that in various countries different limit values A (8) and action values are valid.
Es ist somit Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und ein System zum Bestimmen von Ganzkörper-Vibrationen bereitzustellen.It is thus an object of the invention to provide a method and system for determining whole body vibration.
Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der Ansprüche 1 und 7 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung finden sich in den abhängigen Patentansprüchen.This object is achieved according to the features of
Kerngedanke der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Bestimmen von Ganzkörper-Vibrationen bereitzustellen, welches die Verfahrensschritte umfasst:
- a) Messen von Beschleunigungen eines Fahrzeugsitzes in x-, y- und z-Richtung mittels mindestens eines Sensors;
- b) Übertragen der Beschleunigungsmesswerte an eine Recheneinheit mittels einer Übertragungseinheit;
- c) Bestimmen eines Wertes einer bisherigen Exposition an Ganzkörper-Vibrationen mittels der Recheneinheit unter Verwendung der Beschleunigungsmesswerte.
- a) measuring accelerations of a vehicle seat in the x-, y- and z-direction by means of at least one sensor;
- b) transmitting the acceleration measurement values to a computing unit by means of a transmission unit;
- c) determining a value of previous exposure to whole-body vibration by the computing unit using the acceleration measurements.
Dabei entsprechen die x-, y- und z-Richtung der longitudinalen Richtung, der lateralen Richtung und der vertikalen Richtung des Fahrzeugsitzes.In this case, the x, y and z directions correspond to the longitudinal direction, the lateral direction and the vertical direction of the vehicle seat.
Der mindestens eine Sensor ist dabei ausgebildet und vorgesehen, die Beschleunigungen in der jeweiligen Richtung zu messen. Es ist dabei denkbar, dass ein Sensor alle Richtungen misst oder für jede Richtung ein separater Sensor vorgesehen ist, das heißt, dass insbesondere drei Sensoren vorgesehen sind.The at least one sensor is designed and provided to measure the accelerations in the respective direction. It is conceivable that a sensor measures all directions or a separate sensor is provided for each direction, that is, in particular, three sensors are provided.
Unter dem Begriff „bisherige Exposition“ ist dabei die Exposition zu verstehen, die der Fahrer insgesamt bisher ausgesetzt war. Das heißt, dass, grob gesagt, alle bisherigen Expositionswerte summiert werden und ständig aktualisiert werden im Laufe der Zeit. Dabei werden aus den Beschleunigungsmesswerten zugehörige Expositionen bestimmt, welche dann summiert werden. Somit kann leicht Auskunft darüber gegeben werden, welchen Wert an Exposition der Fahrer seit Beginn der Tätigkeit ausgesetzt war und welchen Wert an Exposition noch verbleibend ist.The term "previous exposure" is understood to mean the exposure that the driver as a whole has hitherto been exposed to. This means that, roughly speaking, all previous exposure values are summed up and constantly updated over time. In this case, associated expositions are determined from the acceleration measurement values, which are then summed. Thus, it is easy to tell what level of exposure the driver has been exposed to since the beginning of the activity and what level of exposure remains.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei dem Messen der Beschleunigungen um ein kontinuierliches Messen. Das heißt, dass in regelmäßigen Zeitabständen Beschleunigungsmesswerte aufgenommen werden, wobei ein Zeitabstand zwischen 1 ms und 10 ms liegt, bevorzugter zwischen 1 ms und 5 ms und besonders bevorzugt zwischen 1 ms und 2 ms. Durch ein derartiges Messverfahren ist es daher möglich, ein möglichst genaues Ergebnis für die bisherige Exposition zu erhalten.In a preferred embodiment, measuring the accelerations is a continuous measurement. That is, acceleration measurements are taken at regular intervals with a time interval between 1 ms and 10 ms, more preferably between 1 ms and 5 ms, and most preferably between 1 ms and 2 ms. By means of such a measuring method, it is therefore possible to obtain the most accurate possible result for the previous exposure.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist es vorteilhaft, wenn die Beschleunigungsmesswerte an die Recheneinheit kabellos übertragen werden, wobei die kabellose Übertragung mindestes eines ist aus WLAN, NFC, Bluetooth oder eine Kombination daraus. Insbesondere wird Bluetooth bevorzugt.According to a further preferred embodiment, it is advantageous if the acceleration measured values are transmitted to the computing unit wirelessly, wherein the wireless transmission is at least one of WLAN, NFC, Bluetooth or a combination thereof. In particular, Bluetooth is preferred.
Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn die Recheneinheit in einem mobilen Endgerät, beispielsweise Smartphone, Tablet oder Laptop angeordnet ist. Durch die kabellose Übertragung lassen sich besonders einfach die aufgenommenen Beschleunigungsmesswerte an die Recheneinheit übertragen.This is particularly advantageous if the computing unit is arranged in a mobile terminal, for example a smartphone, tablet or laptop. The wireless transmission makes it very easy to transfer the recorded acceleration measured values to the arithmetic unit.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist das Verfahren einen weiteren Verfahrensschritt auf:
- d) Bestimmen eines Wertes einer momentanen Exposition an Ganzkörper-Vibrationen mittels der Recheneinheit unter Verwendung der Beschleunigungsmesswerte.
- d) determining a value of instantaneous exposure to whole-body vibration by the computing unit using the acceleration measurements.
Unter einer momentanen Exposition ist dabei zu verstehen, dass bei der aktuell einwirkenden Kraft, welche einhergeht mit einer Beschleunigung, die zugehörige aktuelle Exposition gemeint ist. Hierdurch kann beispielsweise angegeben werden, dass in der momentanen Fahrsituation besonders hohe Werte an Exposition erreicht werden und diese vermieden werden sollten. Es ist auch denkbar, dass unter Verwendung der momentanen Exposition bestimmt wird, wie lange der Fahrer einer derartigen Exposition ausgesetzt sein kann, bevor der Grenzwert überschritten wird.A current exposure is to be understood as meaning that the actual acting force, which is associated with an acceleration, is the associated current exposure. hereby For example, it can be stated that particularly high levels of exposure are achieved in the current driving situation and these should be avoided. It is also conceivable that the instantaneous exposure determines how long the driver may be exposed to such exposure before the limit is exceeded.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist das Verfahren einen weiteren Verfahrensschritt auf:
- e) Abspeichern der Beschleunigungswerte, der Werte der bisherigen Exposition und gegebenenfalls der momentanen Exposition in einer Speichereinheit.
- e) storing the acceleration values, the values of the previous exposure and, if applicable, the current exposure in a storage unit.
Durch das Abspeichern der jeweiligen Werte kann eine Evaluation durchgeführt; insbesondere ist dies vorteilhaft, wenn eine Überschreitung des Grenzwerts vorliegt und eine Verbesserung der Arbeitsbedingungen notwendig wird.By storing the respective values, an evaluation can be carried out; In particular, this is advantageous if the limit value is exceeded and an improvement in working conditions becomes necessary.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist das Verfahren einen weiteren Verfahrensschritt auf:
- f) Anzeigen des Werts der bisherigen Exposition und gegebenenfalls der momentanen Exposition mittels einer Anzeigeeinheit.
- f) Displaying the value of the previous exposure and, if applicable, the current exposure by means of a display unit.
Dabei ist es besonders vorteilhaft, dass der Wert der bisherigen Exposition der letztmals bestimmte Wert der bisherigen Exposition ist, so dass ein möglichst genauer Wert angezeigt wird.It is particularly advantageous that the value of the previous exposure is the last determined value of the previous exposure, so that the most accurate possible value is displayed.
Weiter wird die zugrunde liegende Aufgabe gelöst von einem System zum Durchführen eines erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei das System mindestens einen Sensor, eine Recheneinheit, eine Übertragungseinheit, eine Speichereinheit und eine Anzeigeeinheit aufweist.Furthermore, the underlying object is achieved by a system for carrying out a method according to the invention, wherein the system has at least one sensor, a computing unit, a transmission unit, a memory unit and a display unit.
Insbesondere ist der mindestens eine Sensor ausgebildet und dazu vorgesehen, Beschleunigung eines Fahrzeugsitzes in
Weiter ist bevorzugt eine Recheneinheit vorgesehen, welche ausgebildet und vorgesehen ist, mittels der gemessenen Beschleunigungen in der x-Richtung, der y-Richtung und der z-Richtung entsprechende bisher erreichte A(8)-Werte in der x-Richtung, der y-Richtung und der z-Richtung zu bestimmen, welche beispielsweise mit A(8)x, A(8)y und A(8)z bezeichnet werden können. Bei den ermittelten A(8)-Werten handelt es sich, wie bereits erwähnt, um eine Berechnung der bisher erreichten Exposition, das heißt, dass die A(8)-Werte die bisherige Vibrationsexposition angeben. Die Recheneinheit kann dabei im Fahrzeugsitz oder Nutzfahrzeugsitzes integriert sein oder sich außerhalb des Fahrzeugsitzes oder Nutzfahrzeugsitzes befinden.Furthermore, an arithmetic unit is preferably provided which is designed and provided for, by means of the measured accelerations in the x-direction, the y-direction and the z-direction, previously achieved A (8) values in the x-direction, the y-direction. Direction and the z-direction to determine, for example, with A (8) x , A (8) y and A (8) z can be designated. As already mentioned, the determined A (8) values are a calculation of the previously reached exposure, ie the A (8) values indicate the previous vibration exposure. The arithmetic unit can be integrated in the vehicle seat or commercial vehicle seat or located outside the vehicle seat or commercial vehicle seat.
Weiter vorzugsweise weist das System eine Übertragungseinheit auf, welche ausgebildet und vorgesehen ist, die von dem Sensor gemessenen Beschleunigungswerte an die Recheneinheit zu übertragen. Bevorzugt ist eine kabellose Übertragung durch die Übertragungseinheit vorgesehen, besonders bevorzugt mittels WLAN oder NFC und besonders bevorzugt mittels Bluetooth. Ebenso wie die Recheneinheit kann die Übertragungseinheit im Fahrzeugsitz oder Nutzfahrzeugsitzes integriert sein oder sich außerhalb des Fahrzeugsitzes oder Nutzfahrzeugsitzes befinden.Further preferably, the system has a transmission unit, which is designed and provided to transmit the acceleration values measured by the sensor to the arithmetic unit. A wireless transmission is preferably provided by the transmission unit, particularly preferably by means of WLAN or NFC and particularly preferably by means of Bluetooth. Like the arithmetic unit, the transmission unit can be integrated in the vehicle seat or commercial vehicle seat or can be located outside the vehicle seat or commercial vehicle seat.
Besonders bevorzugt weist das System eine Anzeigeeinheit auf, welche vorgesehen und ausgebildet ist, bestimmte Werte, die mittels den Beschleunigungswerten bestimmbar sind, anzuzeigen. Derartige Werte können beispielsweise die Reserve der Exposition sein, das heißt, der Wert, welcher anzeigt, wie viel Schwingungsexposition noch erlaubt ist. Der Wert der Reserve berechnet sich hierbei aus dem Grenzwert der Exposition minus der bisherigen Exposition. Ein weiterer Wert könnte die momentane Exposition sein, welche sich aus der Ableitung der bisherigen Exposition berechnet.Particularly preferably, the system has a display unit, which is provided and designed to display certain values which can be determined by means of the acceleration values. Such values may be, for example, the reserve of exposure, that is, the value which indicates how much vibration exposure is still allowed. The value of the reserve is calculated from the exposure limit minus the previous exposure. Another value could be the current exposure, which is calculated from the derivation of the previous exposure.
Weiter ist es denkbar, ausgehend von der Normierung der Exposition auf einen acht Stunden Tag, die Zeit berechenbar ist, bis der Auslösewert oder der Expositionsgrenzwert erreicht wird. Diese Zeit ist dabei natürlich abhängig von der momentanen Exposition und der bisherigen Exposition.It is also conceivable, based on the standardization of the exposure to an eight-hour day, that the time can be calculated until the action value or the exposure limit value is reached. Of course, this time depends on the current exposure and the previous exposure.
Besonders bevorzugt werden die Werte der momentanen Exposition und der bisherigen Exposition mittels der Anzeigeeinrichtung in der Art einer Tankanzeige angezeigt, wobei der Beginn der Arbeit einen vollen Tank anzeigt und der Auslösewert einen Tank mit einem Rest anzeigt, vergleichbar mit der Reserve eines Tanks. Wird der Expositionsgrenzwert erreicht, so ist der Tank geleert. Weiter können Empfehlungen angezeigt werden, mittels welcher die Vibrationsexposition beeinflusst werden kann, beispielsweise durch Aufforderung zu einer langsameren Fahrt oder einer Verstellung der Dämpfereinstellung.More preferably, the values of the current exposure and the previous exposure are displayed by means of the display device in the manner of a fuel gauge, wherein the start of the work indicates a full tank and the trigger value indicates a tank with a remainder, comparable to the reserve of a tank. If the exposure limit is reached, the tank is emptied. Furthermore, recommendations can be displayed by means of which the vibration exposure can be influenced, for example by requesting one slower ride or an adjustment of the damper setting.
Besonders bevorzugt weist das System auch eine Speichereinheit auf, mittels welcher die gemessenen Werte der Beschleunigungen, der momentanen Exposition und der bisherigen Exposition abspeicherbar sind. Dadurch können die Werte auch zu einem späteren Zeitpunkt erneut ausgewertet werden, um eine Verbesserung der Schutzmaßnahmen gegenüber Vibrationen zu erzielen. Weiter kann eine verlässliche Anzeige bzw. Berechnung der momentanen und bisherigen Exposition bereitgestellt werden.Particularly preferably, the system also has a memory unit, by means of which the measured values of the accelerations, the current exposure and the previous exposure can be stored. As a result, the values can also be re-evaluated at a later date in order to improve the protective measures against vibrations. Furthermore, a reliable display or calculation of the current and previous exposure can be provided.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist der mindestens eine Sensor innerhalb eines Fahrzeugsitzes angeordnet. Innerhalb bedeutet insbesondere, dass der mindestens eine Sensor durch Teile des Fahrzeugsitzes verdeckt ist und nicht von außen erkannt wird. Weiter bevorzugt ist der mindestens eine Sensor innerhalb eines Sitzteils des Fahrzeugsitzes angeordnet. Hierdurch ist es möglich, die Beschleunigungen des Fahrzeugsitzes möglichst genau aufzunehmen.According to a particularly preferred embodiment, the at least one sensor is arranged within a vehicle seat. Within means in particular that the at least one sensor is covered by parts of the vehicle seat and is not recognized from the outside. More preferably, the at least one sensor is arranged within a seat part of the vehicle seat. This makes it possible to record the accelerations of the vehicle seat as accurately as possible.
Ebenso ist es besonders bevorzugt, dass die Übertragungseinheit innerhalb des Fahrzeugsitzes angeordnet ist. Die Übertragungseinheit steht dabei in signaltechnischer Verbindung mit dem mindestens einen Sensor.Likewise, it is particularly preferred that the transmission unit is arranged within the vehicle seat. The transmission unit is in signal communication with the at least one sensor.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.Further advantageous embodiments will become apparent from the dependent claims.
Weitere Ziele, Vorteile und Zweckmäßigkeiten der vorliegenden Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen zu entnehmen. Hierbei zeigen:
-
1 System zum Durchführen eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform; -
2 Verfahren zum Bestimmen von Ganzkörper-Vibrationen gemäß einer Ausführungsform; -
3 Bestimmung der Exposition; -
4 mögliche Anzeige einer Anzeigeeinheit; -
5 graphische Übersicht über die Exposition.
-
1 System for carrying out a method according to an embodiment; -
2 A method of determining whole body vibration according to an embodiment; -
3 Determination of exposure; -
4 possible display of a display unit; -
5 graphical overview of the exposure.
In den Figuren sind gleiche Bauteile jeweils mit den entsprechenden Bezugszeichen zu verstehen. Zur besseren Übersichtlichkeit können in manchen Figuren Bauteile nicht mit einem Bezugszeichen versehen sein, die jedoch an anderer Stelle bezeichnet worden sind.In the figures, the same components are to be understood in each case with the corresponding reference numerals. For better clarity components may not be provided with a reference numeral in some figures, but have been designated elsewhere.
Die
Weiter sind eine Recheneinheit
Der mindestens eine Sensor
Die vom Sensor
Die Recheneinheit
Die Werte der momentanen Exposition beziehungsweise der bisherigen Exposition können mittels der Anzeigeeinrichtung
Weiter ist eine Speichereinheit
Die
- S1) Messen von Beschleunigungen in der x-Richtung, y-Richtung und z-Richtung mittels des Sensors,
- S2) Übertragen der Messwerte der Beschleunigungen an eine Recheneinheit mittels einer Übertragungseinheit,
- S3) Bestimmen des Wertes der bisherigen Exposition und gegebenenfalls der momentanen Exposition mittels der Recheneinheit,
- S4) Anzeigen der Werte der bisherigen Exposition und gegebenenfalls der momentanen Exposition mittels der Anzeigeeinheit.
- S1) measuring accelerations in the x-direction, y-direction and z-direction by means of the sensor,
- S2) transmitting the measured values of the accelerations to a computing unit by means of a transmission unit,
- S3) determining the value of the previous exposure and optionally the instantaneous exposure by means of the arithmetic unit,
- S4) Display the values of the previous exposure and, if applicable, the current exposure by means of the display unit.
In der folgenden
Zunächst werden die durch den mindestens einen Sensor
Anschließend werden die aus den gewichteten Beschleunigungswerten ax, ay und az die Quadratmittelwerte der gewichteten Werte bestimmt und mit awx, awy und awz bezeichnet. Ein Quadratmittelung wird hierbei verwendet, um Spitzen nach oben stärker zu bewerten.Subsequently, the average values of the weighted values are determined from the weighted acceleration values a x , a y and a z and designated a wx , a wy and a wz . Square averaging is used here to better evaluate peaks up.
Mittels dieser gewichteten Werte awx, awy und awz werden die jeweiligen Expositionswerte A(8)x, A(8)y und A(8)z bestimmt, mittels der nachstehenden Berechnungsformel:
Aus den erhaltenen Werten A(8)x, A(8)y und A(8)z wird ein einzelner Wert bestimmt, welcher dem maximalen Wert der bisherigen Exposition entspricht, das heißt, welcher Wert näher am Expositionsgrenzwert für die jeweilige Richtung ist.From the obtained values A (8) x , A (8) y and A (8) z , a single value is determined, which corresponds to the maximum value of the previous exposure, that is, which value is closer to the exposure limit value for the respective direction.
Die jeweiligen Schritte sind in der
Eine bevorzugte Anzeige ist der
Dabei wird auf der linken Seite der Wert angezeigt, welcher dem Wert der noch zur Verfügung stehenden Vibrationsaufnahme entspricht, das heißt, berechnet durch den Expositionsgrenzwert minus dem Wert der bisherigen Exposition.In this case, the value which corresponds to the value of the still available vibration absorption, that is to say calculated by the exposure limit minus the value of the previous exposure, is displayed on the left side.
Auf der rechten Seite erkennt man den Wert der momentanen Exposition, welcher einen ersten Bereich
Darüber hinaus sind ein erster Anzeigebereich
Die
Sämtliche in den Anmeldungsunterlagen offenbarten Merkmale werden als erfindungswesentlich beansprucht, sofern sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.All disclosed in the application documents features are claimed as essential to the invention, provided they are new individually or in combination over the prior art.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Systemsystem
- 22
- Sensorsensor
- 33
- Recheneinheitcomputer unit
- 44
- Übertragungseinheittransmission unit
- 55
- Anzeigeeinheitdisplay unit
- 66
- Speichereinheitstorage unit
- 77
- Fahrzeugsitzvehicle seat
- 88th
- erster Bereichfirst area
- 99
- zweiter Bereichsecond area
- 1010
- dritter Bereichthird area
- 1111
- erster Anzeigebereichfirst display area
- 1212
- zweiter Anzeigebereichsecond display area
- 1313
- dritter Anzeigebereichthird display area
- 1414
- Sitzteilseat part
Claims (9)
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