KR20200120682A - 진단 유닛 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액추에이터(20) 상에서 검출되는 센서 데이터의 검출, 분석 및 데이터 관리를 위한 진단 유닛으로서, 상기 진단 유닛(1)은 적어도 하나의 센서(14, 15), 데이터 처리 유닛(10), 데이터 관리자(11) 및 인터페이스 유닛(12)을 포함하고; 상기 적어도 하나의 센서(14, 15), 상기 인터페이스 유닛(12), 및 상기 데이터 관리자(11)는 각각 상기 데이터 처리 유닛(10)에 연결되어, 데이터 교환을 가능하게 하며; 상기 진단 유닛(1)은 상기 액추에이터(20)와 모듈로 구축되는, 진단 유닛(1)에 관한 것이다.

Description

진단 유닛
본 발명은 액추에이터 또는 기계 요소 상에서 검출되는 센서 데이터의 검출, 분석 및 데이터 관리를 위한 진단 유닛에 관한 것이다.
액추에이터들 또는 기계 요소들 상에서 검출된 센서 데이터를 위한 진단 유닛들의 다양한 실시 예는 종래 기술로부터 이미 알려져 있었다. 대부분의 경우, 그것들은 진단 유닛들이 제어 유닛들의 하드웨어 및 소프트웨어에 의존하는 정도로 액추에이터들의 제어 유닛들에 직접 내장되어 있다. 이에 더하여, 진단 유닛에 의해 처리된 데이터는 일반적으로 위험 상태를 방지하기 위해 잠재적 위험 상태 또는 명령들의 결정을 가능하게 하지 않고 시간 경과에 따라 센서 데이터를 통해 결정되는 물리적 변수들을 반영한다. 뿐만 아니라, 제어부로부터 센서 데이터 또는 처리된 센서 데이터를 판독할 수 있는 옵션이 없는 경우가 종종 있는데, 이는 그러한 제어들이 보통 보호되고 단지 특수 인터페이스들을 통해서만 액세스 가능하기 때문이다. 그에 따라, 종래 기술에 알려져 있던 진단 유닛은 보통 단지 광학 또는 음향 경고 신호를 외부에서 전달한다.
또한, 정보는 일반적으로 진단 유닛으로부터 유선 형식으로만 전달되며, 이는 진단 유닛의 개조 동안 시간과 비용이 많이 드는 배선을 구현해야 함을 의미한다.
따라서, 본 발명의 목적은 전술한 난점들을 극복하고 액추에이터 상에서 검출된 센서 데이터의 검출, 분석 및 데이터 관리를 위한 진단 유닛을 제공하는 것이며, 상기 진단 유닛은 분석된 데이터를 용이하게 송신될 수 있다.
이러한 목적은 청구항 1에 따른 특징들의 조합에 의해 달성된다.
본 발명에 따르면, 액추에이터 또는 기계 요소 상에서 검출되는 센서 데이터의 검출, 분석 및 데이터 관리를 위한 진단 유닛이 제안된다. 상기 진단 유닛은 적어도 하나의 센서, 데이터 처리 유닛, 데이터 관리자 및 인터페이스 유닛을 갖는다. 상기 적어도 하나의 센서, 상기 인터페이스 유닛 및 상기 데이터 관리자는 각각 상기 데이터 처리 유닛에 연결되어, 데이터 교환을 가능하게 하고, 바람직하게는 상기 데이터 처리 유닛에 각각 연결선 또는 버스선을 통해 유선 방식으로 연결된다. 대안적으로, 상기 적어도 하나의 센서, 상기 인터페이스 유닛 및 상기 데이터 관리자는 또한 유선이 아니라 무선으로 상기 데이터 처리 유닛에 연결될 수도 있다. 상기 진단 유닛은 상기 액추에이터와 모듈로 통합된다. 모듈은 액추에이터 및 진단 유닛을 포함한다. 진단 유닛은 센서 데이터를 검출, 저장 및 처리하고 필요에 따라 인터페이스 유닛 및/또는 게이트웨이를 통해 상기 데이터를 송신하되, 데이터 처리 유닛은 바람직하게는 원치 않는 액추에이터 상태를 방지하기 위해 센서 데이터로부터 절차를 결정하도록 형성된다. 바람직하게는, 절차는 데이터 처리 유닛으로부터 인터페이스 유닛을 통해 배타적으로 송신된다.
기계 요소는 예를 들어, 가스 압력 스프링일 수 있으며, 여기서 가스 압력은 진단 유닛을 통해 모니터링, 저장 및 처리된다. 대안적으로, 기계 요소는 예를 들어, 진동이 센서에 의해 검출되고 진단 유닛에 의해 처리되는 나사 또는 금속 하우징과 같은 다른 요소들일 수도 있다.
하나의 바람직한 개량은 진단 유닛이 전력을 공급하기 위한 공급 유닛을 더 가지며, 공급 유닛은 자율 전원 공급을 가능하게 하기 위해 바람직하게는 배터리 또는 배터리 팩이다. 대안적으로, 진단 유닛으로의 전원 공급은 또한 액추에이터의 전원 공급을 통해 유선 형태로 구현될 수도 있다. 뿐만 아니라, 대안적인 실시 예에서, 공급 유닛은 액추에이터에 의해 구동되는 발전기일 수 있다.
인터페이스 유닛 및/또는 게이트웨이는 바람직하게는 송신 및 수신 모듈을 가지며, 이를 통해 인터페이스 유닛은 데이터를 엑추에이터의 제어부에 무선으로 송신하고/거나 데이터를 제어부로부터 무선으로 수신하도록 형성된다. 진단 유닛에 의해 구현되는 진단에 더하여, 센서 데이터 또는 결정된 절차들이 제어부로 송신될 수 있다.
하나의 바람직한 설계 변형으로, 진단 유닛은 또한 인터페이스 유닛을 통해 연결될 수 있고 바람직하게는 디스플레이 유닛에 무선으로 연결될 수 있다. 이 경우, 인터페이스 유닛은 데이터를 디스플레이 유닛에 무선으로 송신하도록 그리고/또는 데이터를 디스플레이 유닛으로부터 무선으로 수신하도록 설계된다. 디스플레이 유닛은 예를 들어, 스마트폰 또는 태블릿일 수 있다.
상기 진단 유닛의 추가 실시 예에서, 상기 데이터 처리 유닛은 상기 적어도 하나의 센서로부터 센서 데이터를 수신하여, 상기 데이터를 상기 데이터 관리자에 저장하고, 수신되고/거나 상기 데이터 관리자에 저장된 상기 센서 데이터로부터 진단 방법에 의해 진단 데이터를 생성하도록 설계된다. 또한, 상기 데이터 처리 유닛은 상기 진단 데이터를 상기 데이터 관리자에 저장하고 상기 데이터를 상기 인터페이스 유닛에 송신하도록 설계된다.
검출된 상기 센서 데이터를 처리하고 상기 센서 데이터에 기초하여 진단을 가능하게 하기 위해, 상기 데이터 처리 유닛은 상기 센서 데이터에 관한 보간, 보외, 푸리에 분석 및/또는 진동 분석을 수행하도록 설계된다.
추가 설계 변형에서, 인터페이스 유닛은 데이터 직접 교환을 가능하게 하는 방식으로 데이터 관리자에 직접 또는 즉시 연결된다. 추가적으로 또는 대안적으로, 상기 적어도 하나의 센서가 데이터 직접 교환을 가능하게 하는 방식으로 데이터 관리자에 직접 또는 즉시 연결된다.
상기 진단 유닛의 하나의 바람직한 설계는 추가적으로 상기 진단 유닛이 유니버셜 인터페이스로 통합되는 것을 제공한다. 이 경우의 인터페이스는 플러그 커넥터, 암 플러그 커넥터 또는 수 플러그 커넥터로 완전하게 설계될 수 있다. 대안적으로, 진단 유닛은 또한 예를 들어 연결 링크로서, 액추에이터와 그것의 대응하는 제어부 사이의 데이터 또는 공급 라인에 플러깅되는 플러그 어댑터로 통합될 수도 있다.
또한, 진단 유닛은 센서 데이터의 분석이 완료된 후 인터페이스 유닛으로부터의 데이터가 송신 준비가 되었음을 디스플레이하는 광학 디스플레이 유닛을 가질 수 있다.
데이터 관리자는 저장된 데이터가 외부에서 판독될 수 있는 정도로 진단 유닛으로부터 분리 가능하게 형성될 수 있다.
본 발명에 따르면, 복수의 모듈을 포함하는 시스템이 또한 제안된다. 각각의 모듈들은 액추에이터 및 액추에이터 상의 센서 데이터를 검출하는 본 발명에 따른 진단 유닛을 갖는다.
하나의 바람직한 개량은 진단 유닛들이 그것들 각각의 인터페이스 유닛을 통해 중앙 유닛에 연결되며, 상기 중앙 유닛은 데이터를 수집, 디스플레이 또는 송신하는 것을 제공한다.
또한 본 발명에 따르면, 본 발명에 따른 진단 유닛을 갖고 액추에이터 상에서 검출되는 데이터를 분석하기 위한 방법이 제안된다. 상기 적어도 하나의 센서가 상기 액추에이터 상에서 측정되는 물리적 변수들로부터 센서 데이터를 생성하고 상기 데이터를 데이터 관리자 및/또는 데이터 처리 유닛에 송신한다. 상기 센서 데이터는 상기 데이터 관리자에 저장된다. 상기 데이터 처리 유닛은 송신되고/거나 저장된 상기 센서 데이터로부터 현재 및/또는 장차 액추에이터 상태를 결정하고 상기 액추에이터 상태를 상기 데이터 관리자에 저장한다. 상기 데이터 처리 유닛은 상기 액추에이터 상태를 미리 결정된 위험 상태들과 비교한다. 상기 액추에이터 상태가 위험 상태에 대응할 때, 상기 센서 데이터 및/또는 저장된 특성 맵들로부터 상기 위험 상태를 초래하는 위험원이 결정되고 상기 데이터 관리자에 저장된다.
상기 방법의 하나의 개량에 따르면 상기 데이터 처리 유닛이 복수의 미리 결정된 절차에 의해, 상기 위험원 및 상기 센서 데이터로부터, 상기 위험 상태를 해결 또는 방지하기 위한 절차를 결정하는 것이 바람직하다. 후속하여, 적어도 상기 절차, 상기 액추에이터 상태 및 상기 위험 상태가 상기 인터페이스 유닛을 통해 상기 제어부 또는 상기 디스플레이 유닛에 송신된다. 대안적으로, 단지 상기 절차만이 또한 송신될 수 있거나 초기에 상기 절차가 송신될 수 있고, 요청시, 액추에이터 상태 또는 위험 상태와 같은 데이터가 송신될 수 있다. 이 경우, 적어도 상기 절차, 상기 액추에이터 상태 및 상기 위험 상태는 상기 데이터 관리자로부터 판독되고 후속 송신을 위해 상기 인터페이스 유닛에 캐싱될 수 있다.
이전에 개시된 특징들은 이것이 기술적으로 실현 가능하고 상기 특징들이 서로 모순되지 않는 한 원하는 대로 조합될 수 있다.
본 발명의 다른 바람직한 추가 실시 예들은 종속 청구항들에서 특징지어지고/거나 도면들에 의해, 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 설명과 함께 다음에서 더 상세하게 제시된다.
도 1은 액추에이터(20) 및 진단 유닛(1)을 포함하는 모듈(2)의 토폴로지 구조를 개략적으로 도시한다.
도 1은 액추에이터(20) 및 진단 유닛(1)을 포함하는 모듈(2)의 토폴로지 구조를 개략적으로 도시한다. 진단 유닛(1)은 각각이 액추에이터(20) 상의 물리적 변수를 결정하는 두 개의 센서(14, 15)를 갖는다. 뿐만 아니라, 진단 유닛(1)은 데이터 처리 유닛(10), 데이터 관리자(11), 인터페이스 유닛(12) 및 배터리(13)로서 구현되는 공급 유닛을 가지며, 이것들은 공통 하우징(1')에 배열된다. 센서들(14, 15), 배터리(13), 데이터 관리자(11) 및 인터페이스 유닛(12)은 각각 유선(16, 17, 18)을 통해 데이터 처리 유닛(10)에 연결된다.
도 1에 도시된 실시 예에서, 액추에이터(20)는 내부 압력이 유체에 의해 설정되는 유압 실린더이다. 센서(14)는 유체에 의해 실린더에 생성되는 내부 압력을 검출하고 검출된 내부 압력에 관한 정보를 센서 데이터 형태로 선(16)을 통해 데이터 처리 유닛(10)에 송신한다. 데이터 처리 유닛(10)은 간격을 두고, 센서(14)에 의해 송신된 센서 데이터를 데이터 관리자(11)에 저장된 최대 값과 비교하고 내부 압력이 최대 값을 초과하는지 여부를 결정한다. 또한, 송신된 센서 데이터는 그것의 전달 시간 및 측정 시간과 함께 바람직하게는 센서 데이터의 이력 및/또는 진행이 데이터 관리자(11) 상에 저장되는 정도로 일정한 간격으로 데이터 관리자(11) 상에 저장된다. 데이터 처리 유닛(10)은 일정한 간격으로 저장된 센서 데이터의 적어도 일 부분을 검색하고 센서 데이터의 보외에 의해 내부 압력이 미리 결정된 최대 값을 초과할 때를 결정한다.
실린더에서의 내부 압력은 액추에이터 상태에 대응한다. 내부 압력이 최대 값 미만인 경우, 이는 추가 조치가 필요하지 않다는 안전한 액추에이터 상태인 것으로 고려된다. 내부 압력이 최대 값을 초과하거나 데이터의 보외에 의해, 최대 값이 예를 들어 24시간의 미리 결정된 기간 내에 초과되었음이 결정되는 경우, 이는 위험 상태로 고려된다. 예를 들어, 주변 온도, 실린더 온도, 실린더 위치 및 데이터 관리자(11)에 저장된 데이터 (예를 들어, 연수, 설계 유형 또는 작동 파라미터들과 같은 액추에이터에 관한)와 같은 추가 센서 데이터에 따라, 데이터 처리 유닛(10)은 데이터 관리자(11)에 저장된 위험 상태를 개선하기 위한 잠재적 명령 대안들의 그룹으로부터 이용 가능한 데이터와 관련된 명령 및/또는 절차를 선택한다.
절차가 선택되면, 데이터 처리 유닛(10)은 플래그를 써서, 위험 상태의 존재를 대응하는 센서 데이터 및 절차 모두와 함께 저장하고 절차를 각각의 센서 데이터와 함께 인터페이스 유닛(12) 및 무선 연결(19)을 통해 디스플레이 유닛(3)에 송신한다. 송신이 실패하는 경우, 인터페이스 유닛(12)은 플래그가 설정되는 한, 절차를 대응하는 센서 데이터와 함께 일정한 간격으로 디스플레이 유닛에 전달하려고 시도한다.
위험 상태가 제거되었으면, 이는 센서들(14, 15)에 의해 검출되고 설정된 플래그는 삭제된다.
본 발명은 그것의 설계가 상술된 바람직한 대표적인 실시 예들로 제한되지 않는다. 더 정확히 말하면, 기본적으로 상이한 설계들로도 제시된 솔루션을 이용할 수 있는 많은 변형 예가 고려될 수 있다.

Claims (12)

  1. 액추에이터(20) 상에서 검출되는 센서 데이터의 검출, 분석 및 데이터 관리를 위한 진단 유닛으로서,
    상기 진단 유닛(1)은 적어도 하나의 센서(14, 15), 데이터 처리 유닛(10), 데이터 관리자(11) 및 인터페이스 유닛(12)을 갖고,
    상기 적어도 하나의 센서(14, 15), 상기 인터페이스 유닛(12), 및 상기 데이터 관리자(11)는 각각 상기 데이터 처리 유닛(10)에 연결되어, 데이터 교환을 가능하게 하며;
    상기 진단 유닛(1)은 상기 액추에이터(20)와 모듈로 구축되는, 진단 유닛(1).
  2. 청구항 1에 있어서,
    전원 공급을 위한 공급 유닛을 더 갖는, 진단 유닛(1).
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 공급 유닛은 배터리(13) 또는 배터리 팩인, 진단 유닛(1).
  4. 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 인터페이스 유닛(12)은 데이터를 상기 액추에이터(20)의 제어부에 무선으로 송신하도록 그리고/또는 데이터를 상기 제어부로부터 무선으로 수신하도록 설계되는, 진단 유닛(1).
  5. 청구항 1 내지 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 진단 유닛(1)은 또한 디스플레이 유닛(3)에 연결되고
    상기 인터페이스 유닛(12)은 데이터를 상기 디스플레이 유닛(3)에 무선으로 송신하도록 그리고/또는 데이터를 상기 디스플레이 유닛(3)으로부터 무선으로 수신하도록 설계되는, 진단 유닛(1).
  6. 청구항 1 내지 5 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 데이터 처리 유닛(10)은 상기 적어도 하나의 센서(14, 15)로부터 센서 데이터를 수신하여, 상기 데이터를 상기 데이터 관리자(11)에 저장하고, 수신되고/거나 상기 데이터 관리자(11)에 저장된 상기 센서 데이터로부터 진단 방법에 의해 진단 데이터를 생성하도록 설계되되,
    상기 데이터 처리 유닛(10)은 또한 상기 진단 데이터를 상기 데이터 관리자(11)에 저장하고 상기 데이터를 상기 인터페이스 유닛(12)에 송신하도록 설계되는, 진단 유닛(1).
  7. 청구항 1 내지 6 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 데이터 처리 유닛(10)은 상기 센서 데이터에 관한 보간, 보외, 푸리에 분석 및/또는 진동 분석을 수행하도록 설계되는, 진단 유닛(1).
  8. 청구항 1 내지 7 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 인터페이스 유닛(12)이 상기 데이터 관리자(11)에 직접 연결되어 데이터 직접 교환을 가능하게 하고/거나,
    상기 적어도 하나의 센서(14, 15)가 상기 데이터 관리자(11)에 직접 연결되어 데이터 직접 교환을 가능하게 하는, 진단 유닛(1).
  9. 청구항 1 내지 8 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 진단 유닛(1)은 유니버셜 인터페이스로 통합되는, 진단 유닛(1).
  10. 각 모듈(2)이 액추에이터(20) 및 상기 액추에이터(20) 상에서 센서 데이터를 검출하는 청구항 1 내지 9 중 어느 한 항에 따른 각각의 진단 유닛(1)을 갖는, 복수의 모듈(2)을 포함하는 시스템.
  11. 청구항 1 내지 9 중 어느 한 항에 따른 진단 유닛(1)으로 액추에이터(20) 상에서 검출되는 데이터를 분석하기 위한 방법으로서,
    적어도 하나의 센서(14, 15)가 상기 액추에이터(20) 상에서 측정되는 물리적 변수들로부터 센서 데이터를 생성하고 상기 데이터를 데이터 관리자(11) 및/또는 데이터 처리 유닛(10)에 송신하고, 상기 센서 데이터가 상기 데이터 관리자(11)에 저장되는 단계,
    상기 데이터 처리 유닛(10)이 송신되고/거나 저장된 상기 센서 데이터로부터 현재 및/또는 장차 액추에이터 상태를 결정하고 상기 액추에이터 상태를 상기 데이터 관리자(11)에 저장하고, 상기 데이터 처리 유닛(10)이 상기 액추에이터 상태를 미리 결정된 위험 상태들과 비교하며, 상기 액추에이터 상태가 위험 상태에 대응할 때, 상기 센서 데이터 및/또는 저장된 특성 맵들로부터 위험원이 결정되고 상기 데이터 관리자(11)에 저장되는 단계를 포함하는, 방법.
  12. 청구항 11 및 청구항 4 또는 5에 있어서, 상기 데이터 처리 유닛(10)은 복수의 미리 결정된 절차에 의해 상기 위험원 및 상기 센서 데이터로부터 상기 위험 상태를 제거 또는 방지하기 위한 절차를 결정하고, 적어도 상기 절차, 상기 액추에이터 상태 및 상기 위험 상태가 상기 인터페이스 유닛(12)을 통해 상기 제어부 또는 상기 디스플레이 유닛에 송신되는, 방법.
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