DE102022114316A1 - Verfahren zur Inbetriebnahme eines Neigungssensors - Google Patents

Abstract

Verfahren zur Inbetriebnahme eines Neigungssenson mit folgenden Verfahrensschrittena) Installation des Neigungssensors an einem beweglichen Element in der Ausgangsstellung des Elementsb) Bestromung des Neigungssensorsc) Automatisiertes Ausführen eines Teachvorgangs / Nullpunktsetzen.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Inbetriebnahme eines Neigungssensor.
• Ein Neigungssensor misst die Drehung um eine definierte Achse, wobei die Messung über die Schwerkraftmessung stattfindet und somit im Bezug zur Lotrichtung ist. Oftmals misst der Sensor in der grundlegenden Einsituation nicht exakt 0°, weshalb die Neigung meistens nur relativ gemessen wird. Hierfür muss bei Inbetriebnahme ein Nullpunktsetzen erfolgen.
• Weicht der Winkel zwischen Drehachse des Sensors und Graviationsvektor von 90° ab (Sensor- und Erdkoordinatensystem stimmen nicht überein) und hat der Sensor 3 Messachsen, so wird für eine bestmöglich Messung im Sensor nicht nur der Nullpunkt gesetzt, sondern auch ein neues Bezugssystem definiert. Dieser Vorgang bei der Inbetriebnahme wird oft Teachen bezeichnet.
• Sowohl das Nullpunkt setzen, als auch das Teachen wird bei der Erstinbetriebnahme durch den Anwender manuell durchgeführt. Für den Anwender eine unbefridigende Situation, die Zeit benötigt und Kosten verursacht. Weiter besteht das Risiko, dass dieser Schritt bei der Inbetriebnahme vergessen wird und die zu realisierende Applikation auf Grund inkorrekter Messdaten nicht richtig funktioniert.
• Aufgabe der Erfindung ist es die Inbetriebnahme eines Neigungssensors zu erleichtern.
• Diese Aufgabe wird durch das im Anspruch 1 angegebene Verfahren gelöst.
• Vorteilhafte Weiterentwicklungen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen angegeben.
• Die wesentliche Idee der Erfindung ist es, die Teachfunktion bei Erstinbetriebnahme - beispielsweise eines Neigungssensors - welche dem Kunden ansonsten notwendige Parametierschritte und somit Zeit und Kosten spart, automatisiert durchzuführen.
• Als Trigger wird die Bestromung bei der Erstinbetriebnahme genutzt.
• Nachfolgend ist die Erindung anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:
• 1 verschiedene Applikationsbeispiele
• 2 detailliertes Applikationsbeispiel
• 3 Werkstück mit Neigungssensor
• 1 zeigt eine Vielzahl von Applikationsbeispielen für Neigungssensoren im Bereich mobile Arbeitsmaschinen.
• 2 zeigt eines der Applikationsbeispiele in detailiertere Form mit Display 1, Ethernet 2, Ethernetkamera 3,Basic Controller, CAN 5, RFID-System 6, Basic Display 7, Neigungssensor 8, Analogsensor 9, IO-Control, Ventil 11, CAN 12, Motor 13, 3D-Kamerasystem 14 und Steuerung 15.
• 3 Werkstück in unterschiedlichen Neigungs-Positionen mit einem Neigungssensor. In der linken Figur ist das Werkstück in der Ausgangsstellung des beweglichen Werkstücks (Elements) dargestellt. Der Neigungssensor ist schräg im Werkzeugkoordinatensystem eingebaut. Durch das Teachen des Neigungssensors bei horizontal ausgerichtetem Werkstück wird das Sensorkoordinatensystem in das Werkstückkoordinatensystem überführt.
• In der linken Figur ist das bewegliche Werkstück angehoben dargestellt. Die Rohdaten des Neigungssensors werden im Sensorkoordinatensystem ausgegeben. Im Teachmodus werden sie ins Werkstückkoordinatensystem umgerechnet.
• Nachfolgend ist das Verfahren näher angegeben.
• Bei der Inbetriebnahme eines Neigungssenson werden folgende Verfahrensschritte durchgeführt.
1. a) Installation des Neigungssensors an einem beweglichen Element (Baggerschaufel,...) in der Ausgangsstellung des Elements
2. b) Bestromung des Neigungssensors
   1. a. Nullpunktsetzen des aktuellen Wertes:
      1. i. Ermittlung des Neigungswinkels α in der Ausgangsstellung
      2. ii. Kontinuierliche Messug des Neigungswinkels β
      3. iii. Ausgabe des Messwinkels Δ, wobei Δ = β - α
   2. b. Teachen
      1. i. Ermittlung der Ausgangsstellung und Rotationsmatrix zwischen Sensorkoordinatensystem und Erdkoordinatensystems
      2. ii. Kontinuierliche Messung der Neigungswinkel aller 3 Messachsen
      3. iii. Ausgabe der gewünschten Messwinkel mittels Koordinatentransformation mittels der Rotationsmatrix
• Das bewegliche Element kann z. B. Teil einer mobilen Arbeitsmaschine sein (Baggerschaufel).
• Die Ausgabe des/der Messwinkel Δ erfolgt über eine Standardschnittstelle z. B. IO-Link.
• Neigungssensoren beinhalten eine Auto-Teach-Funktion, welche einmalig bei der erstmaligen Bestromung nach der Produktion je nach Anzahl der Messachsen automatisch ein Nullpunktsetzen oder ein Teachen durchführen. Somit muss der Kunde den Sensor nur in der gewünschten Einbaulage montieren und den Sensor im Anschluss bestromen und in Betrieb nehmen. Hierdurch spart der Nutzer Zeit, Kosten und reduziert eine mögliche Fehlerquelle in der Applikation

Claims (3)

1. Verfahren zur Inbetriebnahme eines Neigungssenson mit folgenden Verfahrensschritten c) Installation des Neigungssensors an einem beweglichen Element in der Ausgangsstellung des Elements d) Bestromung des Neigungssensors e) Automatisiertes Ausführen eines Teachvorgangs / Nullpunktsetzen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das bewegliche Element, Teil einer mobilen Arbeitsmaschine ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgabe des Messwinkels Δ über eine Standardschnittstelle erfolgt.

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