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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum adaptieren und betreiben
von Prüfgeräten unterschiedlicher
Hersteller an einem einheitlichen System.
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Im
Bereich der Kraftfahrzeug-Werkstattausrüstung gibt es unterschiedliche
Gruppen von Prüfgeräten. In
einem ersten Schritt kann man zwischen Einzelprüfgeräten und Kombinationsprüfgeräten unterscheiden.
So gehört
beispielsweise ein Leistungsprüfstand
in der Regel zu der Klasse der Einzelprüfgeräte, wohingegen ein Bremsenprüfstand oft
in Kombination mit einem Stoßdämpferprüfstand und einer
Spurmessplatte zu einer so genannten Kraftfahrzeug-Prüfstraße kombiniert
wird.
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In
einem zweiten Schritt kann man die Prüfgeräte auch in ihrer Ausstattung
unterscheiden. Es gibt Prüfstände, bei
denen ein Mikrokontroller die Messdaten aufnimmt, auswertet und
zur Anzeige bringt. Dabei besteht die Anzeige oft nur aus einfachen
Lampen, Zeigern oder Ziffern. Bei moderneren Prüfständen oder Kraftfahrzeug-Prüfstraßen übernimmt
der Mikrokontroller zwar weiterhin das Aufnehmen der Messdaten,
diese werden dann aber in einer "leicht
verdaulichen" Form
an einen PC übertragen, der
aufgrund seiner deutlich höheren
Rechen- und Speicherleistung die übertragenen Daten einfacher auswerten, übersichtlicher
anzeigen, schneller ausdrucken und langfristig abspeichern kann.
In solchen PC-gestützten
Prüfstraßen werden
die ausgewerteten Messdaten häufig
in übersichtlichen
Diagrammen dargestellt.
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Aber
nicht nur die Darstellung der Messdaten unterscheidet sich, sondern
auch die Art der Bedienung, denn die Auswahl einer gewünschten
Funktion, das Einstellen einer passenden Option, die Eingabe einer
korrekten Information und das Lesen und Erkennen dieser Eingaben
lässt sich
bedeutend leichter und übersichtlicher
an einem PC-Bildschirm durchführen, als
an einigen Leuchtanzeigen und Ziffern, wenn es überhaupt möglich ist.
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Prüfstände der
zuvor beschriebenen Art sind immer nach dem gleichen Muster aufgebaut.
Ein Hersteller eines Prüfstandes
oder einer Kraftfahrzeug-Prüfstraße konstruiert
eine Mikrokontrollersteuereinheit, die in der Lage ist, die Daten
der verwendeten Sensoren einer Bodenbaugruppe (z.B. Bremsenprüfstand,
Stoßdämpferprüfstand,
Leistungsprüfstand,
Spurmessplatte usw.) zu erkennen und zu verarbeiten. Die Schaltungstechnik
in einer solchen Steuerung ist darauf ausgelegt, dass nur Sensoren mit
der geplanten Hardwarespezifikation (Anzahl Leitungen, Eingangsspannung,
Ausgangsspannung, Ausgangsstrom usw.) angeschlossenen werden können. Auch
die Anzahl der Sensoren ist meist vorbestimmt. Auf diese Weise können zwar
Bodenbaugruppen innerhalb des Spektrums eines Herstellers oft gegeneinander
ausgetauscht werden, der Austausch einer Bodenbaugruppe (z.B. eines
Bremsenprüfstandes)
durch ein vergleichbares Pro dukt eines anderen Herstellers ist auf
dieser Basis aber nicht möglich.
Dies wird zusätzlich
dadurch verhindert, dass Prüfstände unterschiedlicher
Hersteller mit variierenden Spezifikationen für z.B. Messbereiche und Kalibriervorrichtungen
und deren Anwendung versehen sind. Ebenfalls verhindern abweichende
Konstruktionslösungen
und Dimensionierungen von Schlüsselkomponenten
den Austausch von Prüftechnik
unterschiedlicher Hersteller. Letztlich ist auch die Betriebssoftware
der einzelnen Hersteller und deren Bedieneroberflächen nicht
in der Lage, sich an die Systemvoraussetzungen anderer Hersteller
anzupassen.
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Für die Werkstatt
ist dies von Nachteil, da sie stets ein neues Komplettsystem anschaffen
muss, auch wenn sie lediglich eine einzige Komponente der Prüftechnik
des aktuell verwendeten Herstellers durch eine vorteilhaftere Komponente
eines anderen Herstellers auszutauschen wünscht. Weiterhin ist es nicht
möglich,
bestehende Prüftechnik
unterschiedlicher Hersteller unter einer Bedieneroberfläche zusammenfassend
zu verwalten und zu steuern.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, eine Vorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen
des Anspruchs 1 zu schaffen, bei dem die zuvor dargestellten Nachteile
vermieden und die Möglichkeit
geschaffen wird, an eine einzige PC-gestützte Messdatenaufbereitungs-,
Bedien- und Auswerteeinheit Prüfgeräte beliebiger
Hersteller mit ihren unterschiedlichen Konstruktionen, Spezifikationen,
Sensoren, und Zusatzeinrichtungen anschließen und korrekt betreiben zu
können.
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Dies
wird in einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung zum einen
dadurch erreicht, dass eine Mikrokontrollersteuereinheit mittels
mehrerer einzeln auswechselbarer Module an beliebige Typen von Sensoren,
Aktoren und Schnittstellen für
die unterschiedlichsten Aufgabenstellungen in der Kraftfahrzeug-Prüftechnik
angepasst werden kann. Diese modulare Bauweise ermöglicht eine
herstellerübergreifende,
flexible elektrische Adaption von unterschiedlichen Prüfgeräten. Es
liegt auch gerade im Sinne der Erfindung, dass Geräte unterschiedlicher Hersteller
miteinander kombiniert werden können.
Es kommt in Werkstätten
des Öfteren
vor, dass über
die Jahre hinweg verschieden Geräte
unterschiedlicher Hersteller als Einzellösung angeschafft und aus Ermangelung
einer Lösung
auch jeweils einzeln betrieben werden. Diese Geräte können aufgrund ihrer Struktur
nur jeweils eine einzige spezifische Prüfung ausführen. Die Ergebnisse der jeweiligen
Prüfungen lassen
sich daher nicht zusammenfassen oder z.B. auf einem Prüfbericht
gemeinsam mit Kunden- und/oder Fahrzeuginformationen ausdrucken
oder abspeichern. Die vorgeschlagene Erfindung ermöglicht jetzt
die Zusammenführung
der einzelnen Geräte,
da die Adaption auf der untersten möglichen Ebene erfolgt und sowohl
Sensoren als auch Aktoren unterschiedlichster Art direkt ihren elektrischen
und mechanischen Spezifikationen entsprechend adaptiert. Es wird
keine Elektronik des entsprechenden Prüfgeräteherstellers benötigt. Somit
kann das erfindungsgemäße Diagnosesystem
auch dann eingesetzt werden, wenn die Elektroniken der zu adaptierenden
Geräte
defekt oder nicht mehr vorhanden sind.
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Zum
anderen ist die spezifische PC-Software des erfindungsgemäßen Diagnosesystems
auf die unterschiedlichen Spezifikationen der einzelnen Prüfgeräte unterschiedlicher
Hersteller einstellbar. So entnimmt die PC-Software einer integrierten
Datenbank die notwendigen Informationen über aktuell angeschlossene
Prüfgeräte der einzelnen
Her steller, um beispielsweise den von einem ersten Prüfgerätehersteller
vorgegebenen maximalen Bremskraftbereich eines Bremsenprüfstandes
korrekt anzuzeigen oder die Informationen der Impulsgeber der Rollenantriebe
und Tastrollen, um die Sicherheitsabschaltgrenze für dieses
Gerätemodell
korrekt zu berechnen. Das Stossdämpferprüfgerät kann somit
von einem zweiten Hersteller stammen. Auch die gerätespezifischen
Parameter dieses Gerätes
entnimmt die Betriebssoftware der integrierten Datenbank und stellt
z.B. Messverfahren, Messbereich, Messzeit und Sensorausgangssignalpegel
entsprechend den von Gerätehersteller
geforderten Spezifikationen ein. Auf diese Weise können eine
Vielzahl von Geräten unterschiedlicher
Hersteller innerhalb eines einzigen geschlossenen Diagnosesystems
zum Nutzen eines Anwenders betrieben werden.
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Das
erfindungsgemäße Diagnosesystem
bezieht sich aber nicht alleine auf schwere, mit dem Boden verbundene
Prüfstände, wie
z.B. Bremsenprüfstände, Stoßdämpferprüfstände, Leistungsprüfstände und
Spurmessplatten, sondern auch auf leichte, flexibel einsetzbare
Prüfgeräte, wie
z.B. Abgasprüfgeräte, Lichteinstellgeräte oder
sonstige in Kraftfahrzeug-Werkstätten
eingesetzte Geräte.
Selbst über Funkschnittstellen
betriebene Prüf-
oder Testgeräte sind
mittels entsprechender Funkmodule in das Diagnosesystem integrierbar.
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Der
besondere Nutzen für
den Eigentümer eines
erfindungsgemäßen Diagnosesystems
liegt darin begründet,
dass jede beliebige Prüfgerätehardware
in das Diagnosesystem integriert werden kann und somit seinen Wert
zum Teil erheblich steigern kann, da nicht zwangsläufig ein
neues Kornplettsystem angeschafft werden muss. So kann z.B. ein
bestehender Rollenbremsenprüfstand
eines beliebigen Herstellers mit einer simplen Mikrokontrollersteuerung
und einer einfachen Zeigeranzeige zu einem Expertensystem mit weitreichender
Fehlerdiagnose, Datenbank und Ausdruckfunktion aufgerüstet werden,
ohne dass dazu die Anschaffung eines neuen kompletten Prüfstandes
notwendig wäre.
Am effektivsten und gewinnbringendsten ist das erfindungsgemäße Diagnosesystem
allerdings, wenn mehrere Prüfgeräte unterschiedlicher
Hersteller zu einem Diagnosesystem zusammengefasst werden und auf
diese Weise von einer einzigen Elektronik gesteuert und von einer
einzigen Betriebssoftware verwaltet und bedient werden können.
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Der
besondere Nutzen für
den Bediener eines erfindungsgemäßen Diagnosesystems
liegt darin begründet,
dass die Bedienoberfläche
der Betriebssoftware immer gleich strukturiert bleibt, also in gleicher
und bekannter Weise bedient wird, selbst wenn Prüfgeräte der gleichen Gattung gegeneinander
ausgetauscht werden. Findet zum Beispiel ein Wechsel eines Abgasprüfgerätes oder
eines Bremsenprüfstandes
statt, so ändert
sich zwar die Prüfgerätehardware
und möglicherweise
auch das Schnittstellenmodul bzw. das Modul für den Bremsenprüfstand,
die Struktur und die Bedienung der Oberfläche ändern sich jedoch nicht. Lediglich
wenn sich aus dem Wechsel des Prüfgerätes ein
geänderter
Funktionsumfang (weniger oder mehr Funktionen, größerer oder
kleinerer Messbereich usw.) ergibt, wird die Oberfläche angepasst,
die Bedienung der Oberfläche
folgt jedoch dem bereits bekannten Schema. Somit ist die Einarbeitung
in wechselnde Prüfgeräte kinderleicht
und ohne Probleme durchführbar.
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Anhand
der Figuren wird die Erfindung in einem Ausführungsbeispiel mit der Adaption
eines Rollenbremsenprüfstands
dargestellt.
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1 zeigt
ein Blockschaltbild der Elektronik des erfindungsgemäßen Diagnosesystems
mit einer Auswahl elektrischer Adaptionsmöglichkeiten eines Rollenbremsenprüfstandes
eines beliebigen Herstellers.
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2 zeigt
ein Blockschaltbild der Betriebssoftware des erfindungsgemäßen Diagnosesystems mit
Auswahleinheit und der Adaption für den in 1 beispielhaft
dargestellten Rollenbremsenprüfstand.
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Wie
in 1 dargestellt, bildet eine Hauptplatine 6 die
Basis der Elektronik, die über
eine Schnittstelle 7 mit einer weiteren Datenverarbeitungseinheit
mit Bildschirm und Tastatur verbunden ist und Steckplätze für mehrere
Module 4, 5 aufweist. Die elektrische Adaption
des Prüfstandes
erfolgt nun durch Anpassung der Sensormodule 4 und/oder
Aktormodule 5 an die im aktuellen Prüfstand verwendeten Sensortypen 2 und/oder
Aktortypen 3. Für
jeden möglichen
Sensortyp 2, Zweidraht oder Dreidraht, 5 Volt
oder 12 Volt Betriebsspannung, 1–9 mA oder 4–20 mA Datenstrom,
Analog- oder Digitalausgang, ist ein passendes Adaptionsmodul 4 erhältlich.
Die Sensoren 2 werden nun entsprechend ihren elektrischen
Spezifikationen an die entsprechend ausgewählten Module 4 angeschlossen.
Gleiches gilt für die
Anpassung eventueller Aktoren in einem Prüfsystem. So kann es z.B. notwendig
sein, die Motoren 3 eines Bremsenprüfstands einzuschalten oder
bei einem Stoßdämpferprüfgerät Magnetventile
zu betätigen,
um eine Prüfung
auszuführen.
Aktoren können unterschiedliche
Aufgaben in einem Prüfgerät ausführen. Wie
aus 1 zu ersehen ist, können durch den Einsatz von
Schnittstellenmodulen neben der Anpassung von Sensoren und Aktoren,
auch beliebige Schnittstelltypen 9 wie z.B. RS232, RS485
oder auch CAN-Bus Schnittstellen bereitgestellt werden. So können auch
zukünftige
Prüfgeräte bzw.
Prüfstände 10 nachträglich problemlos
in das Diagnosesystem integriert werden. In dieser Variante des
erfindungsgemäßen Diagnosesystems
ist die Hauptplatine bereits mit einem Mikrokontroller bestückt, der
seinerseits eine Verbindung mit den einzelnen Modulen aufbaut. Da
eine Datenverbindung zwischen den einzelnen Modulen und dem Mikrokontroller
auf der Hauptplatine besteht, kann in einer weiteren Ausgestaltung
der Erfindung auch vorgesehen sein, diese Verbindung als Funkverbindung
aufzubauen, um auch Prüfgeräte adaptieren
zu können,
zu denen keine Kabelverbindungen möglich oder sehr aufwendig sind.
Eine Elektronik arbeitet jedoch auch erfindungsgemäß, wenn
alle Komponenten der Elektronik auf einer einzigen Leiterplatte
bestückt
sind. Jedoch ist dann die Flexibilität des Systems eingeschränkt.
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In 2 ist
eine einfache Funktionsübersicht der
Adaption verschiedener Prüfgeräte dargestellt. Das
Basismodul 11 der Software besteht z.B. aus der Mess-,
Kunden- und Fahrzeugdatenbank, sowie aus den allgemein für den Betrieb
einer Prüf-
und Diagnosesoftware notwendigen Funktionsmodulen, wie Auftragsmanagement,
Prüfablaufverwaltung
usw. Weiterhin wird die Schnittstelle 12 zur Mikrokontrollesteuerung 6 und
anderen Geräten
ebenfalls von dem Basismodul 11 bedient.
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Mit
einer manuellen Auswahleinheit können in
einem Menü der
Software nun aus einer so genannten Hersteller-Hardware-Datenbank 17 verschiedene
Prüfstände unterschiedlicher
Hersteller, wie z.B. Bremsenprüfstände 1,
Stoßdämpferprüfgeräte 13 und
Spurmessplatten 14, gewählt
werden. Weiterhin ist die Auswahl von verschiedenen Prüfgeräten, wie
z.B. Abgastestgeräten 10 und
weiteres Equipment 10, möglich.
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Ein
weiteres Modul 23 des erfindungsgemäßen Diagnosesystems stellt
mittels einer manuellen Auswahleinheit die entsprechenden Online-Anzeigen während den
entsprechenden Prüfungen
bereit, zeigt alle ermittelten Daten nach einem kompletten Prüfablauf
an und steuert den Ausdruck einer Vielzahl von Ergebnisdarstellungen.
Wie anhand des Rollenbremsenprüfstandes 1 in 2 ersichtlich,
ist für
jeden Prüfstand
bzw. für
jedes Prüfgerät die Auswahl
einer speziellen Type möglich.
Dies wird durch den manuellen Zugriff auf die Auswahlbox 18 realisiert,
die dann u.a. den Zugriff auf die Hersteller-Hardware-Datenbank 17 steuert
und der zu dieser Hardware 1 gehörenden Kalibrier-Datenbank 16,
die Referenzinformationen enthält,
die für
die Genauigkeit der angezeigten Werte elementar wichtig sind. In
der Hersteller-Hardware-Datenbank 17 sind nach der Selektion eines
bestimmten Bremsenprüfstands 1 eines
beliebigen Herstellers, z.B. die Werte für den maximalen Skalenanzeige-
bzw. Messbereich, automatisch festgelegt und in der Anzeigefunktion
entsprechend berücksichtigt.
Der gewählte
Prüfstand
wird auf diese Weise immer mit seiner bestmöglichen Skalenauflösung betrieben.
Weiterhin sind sowohl die Durchmesser der Antriebsrollen und der
Tastrollen, sowie die Anzahl der Impulse pro Umdrehung beider Rollentypen
in der integrierten Hersteller-Hardware-Datenbank 17 hinterlegt.
Diese Angaben dienen u.a. der Berechnung der Bremskraft und des
Schlupfs, sowie der automatischen Durchmesserdiagnose. Die Angaben
in der Kalibrier-Datenbank 16 dienen andererseits der korrekten
Umsetzung der vom Gesetzgeber vorgeschriebenen Kalibrierung des
Prüfstandes.
Da diese Daten von Prüfstand
zu Prüfstand
unterschiedlich sind, muss die Basissoftware diese Daten gezielt in
den Berechnungs- und Diagnoseprozess des Betriebsmoduls 15 des
Rollenbremsensprüfstands
einbinden, um die unterschiedlichsten Prüfstände korrekt betreiben zu können. Speziell
die sehr wichtige Aufgabe der Kalibrierung der Prüfgeräte kann
durch die ebenfalls bei diesem Bremsenprüfstandstyp hinterlegten Daten
unterschiedlicher Kalibriersysteme mit unterschiedlichen Hebelübersetzungen,
Kalibrierpositionen und Gewichten problemlos bewältigt werden. Auch sind Angaben
zu den bei diesem speziellen Prüfstand
verwendeten Sensoren und Aktoren in der Datenbank gespeichert und
erleichtern so dem Servicetechniker die Adaption fremder Prüfstandshardware.
Weitere Daten wie Getriebedrehzahl, Motorleistung und -polzahl sind
wichtige Parameter für die
ebenfalls integrierte Selbstdiagnosefunktion, die alle Eingaben
auf Plausibilität überprüft und während des
Betriebs überwacht.
Weiterhin finden diese Daten Verwendung, wenn z.B. ein zusätzliches
Gerät, ein
Frequenzumrichter zur Reglung der Antriebsmotoren eingesetzt wird.
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In
vereinfachter Weise ist ebenfalls das Betriebsmodul 19 der
Stoßdämpferprüfung 13 mit
der zugehörigen
Typenselektion 20 und das Betriebsmodul 21 der
Spurprüfung 14 mit
der entsprechenden Typenselektion 22 dargestellt.