用于參數(shù)化傳感器的方法和設備的制作方法
【專利摘要】在試驗臺環(huán)境中的傳感器必須提前被參數(shù)化。這構成耗費的任務，該任務至今大都手動由試驗臺工程師實施。為了使傳感器（54）的參數(shù)化變得容易而提出，通過合適的定位方法測定傳感器（54）在試件（1）上的位置并且將所測定的位置與試件（1）的幾何數(shù)據(jù)比較，由此可以導出傳感器（54）在試件（1）上的位置并且通過在試件上的該位置，由傳感器（54）物理測量的參量可以配置給傳感器（54）。
【專利說明】用于參數(shù)化傳感器的方法和設備
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于參數(shù)化傳感器的方法和設備，所述傳感器安裝在試驗臺中的試件上。
【背景技術】
[0002]在用于試件、例如內(nèi)燃機、傳動系、車輛等的試驗臺中通常安裝有大量傳感器，以便可以檢測對于當前的試驗任務必需的數(shù)據(jù)。所述傳感器為此安裝在試件的確定的位置上并且必須在測量前被參數(shù)化，以便保證正確的測量。參數(shù)化在此包括將傳感器種類配置給傳感器、亦即將傳感器配置給其測量的物理參量以及確定傳感器在試件上的位置、亦即測量點，例如氣缸頭左邊的油壓或催化器前的排氣溫度。此外參數(shù)化也可以包括對傳感器類型的配置，例如壓力傳感器類型xyz或溫度傳感器類型xyz，以便能夠?qū)τ跍y量系統(tǒng)實現(xiàn)，使用傳感器的對應的傳輸功能并且借此可以從測量值推斷出在傳感器上存在的物理值。同樣參數(shù)化可以包括配置傳感器序列號或傳感器標識或必需的校準數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)通常在試驗臺環(huán)境中、例如在試驗臺計算機上或在自動化系統(tǒng)中存儲。參數(shù)化在此手動進行，即試驗臺工程師必須單獨進行不同傳感器的參數(shù)化，亦即必須配置需要的信息，這基于大量傳感器和大量要配置的信息是耗費的且容易出錯的任務。
[0003]為此已經(jīng)已知這樣的使傳感器的校準變得容易的方法。EP1300657A1例如描述一種方法，其中，傳感器的校準數(shù)據(jù)與該方法關聯(lián)，從而校準可以半自動或自動地進行。為此在傳感器中存儲有傳感器標志，借助所述傳感器標志可以從外部的存儲器調(diào)用校準數(shù)據(jù)。借此雖然傳感器可以自動校準，亦即為測量做預備，只是借此還未確定，該傳感器測量什么。例如可能在內(nèi)燃機上安裝有多個通常也是相同類型的壓力傳感器。所述壓力傳感器現(xiàn)在可以自動校準并且現(xiàn)在將測量數(shù)據(jù)提供給試驗臺軟件。只是借此還未確定，所述測量值來自內(nèi)燃機上的什么位置。該配置必須始終手動地通過試驗臺工程師進行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]因此本發(fā)明的任務是，相對于現(xiàn)有技術至少使傳感器的參數(shù)化變得容易并且至少能夠?qū)崿F(xiàn)部分自動的參數(shù)化。
[0005]該任務利用一種如下方法和設備解決，其中，傳感器傳輸信息，由檢測裝置檢測所述信息，并且由此通過定位方法測定傳感器在空間中的位置，將所測定的傳感器位置與試件的幾何數(shù)據(jù)進行比較并且通過該比較來確定傳感器在試件上的位置，并且接著以如下方式對傳感器進行參數(shù)化，即，基于所測定的在試件上的位置，把由傳感器物理測量的參量配置給被定位的傳感器。通過自動地確定在試件上的傳感器位置和由傳感器測量的物理參量，已經(jīng)可以顯著使參數(shù)化變得容易。以測量的物理參量關于測量地點的配置的形式，參數(shù)化的傳感器已經(jīng)為試驗臺工程師預定，這使傳感器類型和具體的傳感器的配置顯著變得容易，因為只還剩余少量的用于選擇。
[0006]如果傳感器位置和傳感器種類的自動配置由于在所測定的位置或所測定的物理參量中存在多義性是不可能的，則有利地提供用于手動選擇正確的位置或物理參量的建議。借此試驗臺工程師可以非常迅速地配置正確的傳感器種類或傳感器位置，這至少使參數(shù)化變得容易。
[0007]優(yōu)選地，傳感器傳輸傳感器種類作為信息，這能夠?qū)崿F(xiàn)，從傳感器種類推斷出配置給傳感器的物理參量。借此足夠的是，確定傳感器在試件上的位置，因為傳感器的傳感器種類被預定。盡管如此，傳感器種類也可以從傳感器位置測定，然后可以將該傳感器種類與傳輸?shù)膫鞲衅鞣N類比較，這可以幫助避免可能的參數(shù)化誤差。
[0008]當傳感器傳輸其傳感器類型作為信息并且所述參數(shù)化包括將物理測量的參量和/或傳感器類型配置給被定位的傳感器時，則所述參數(shù)化可以大都自動化地進行，這顯著減少用于參數(shù)化的花費。
[0009]非常特別有利的是，傳感器傳輸單義的傳感器標志作為信息，并且基于該傳感器標志，把物理測量的參量和/或傳感器類型和/或校準數(shù)據(jù)配置給被定位的傳感器。
[0010]完全自動化的參數(shù)化借此是可能的，以此可以最小化用于參數(shù)化的花費。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]參考圖1說明本發(fā)明，該圖示例性地、示意性并且非限制性地示出本發(fā)明的一種優(yōu)選的設計。在此:
[0012]圖1示出用于按照本發(fā)明的參數(shù)化的系統(tǒng)。
【具體實施方式】
[0013]在圖1中，試件I設置在只勾畫的試驗臺2中，所述試件在這里是包括排氣系4和催化器5的內(nèi)燃機。這樣的試驗臺系統(tǒng)充分已知，因此在這里不討論對此更一步的細節(jié)。除了內(nèi)燃機之外，當然也還可以考慮其他試件1、例如傳動系、變速器，車輛等。如在試驗臺2中常見的那樣，在試件I上安裝有一系列傳感器51、52、53、54、55、56。傳感器51、52、53、54、55、56將它們的測量值通過線纜或無線地提供給一個監(jiān)控和控制試驗臺2、試件I和試驗過程并且評估試驗過程結(jié)果的自動化系統(tǒng)6。為了使用傳感器51、52、53、54、55、56，所述傳感器必須提前被參數(shù)化，借此傳感器51、52、53、54、55、56的測量值可以轉(zhuǎn)化為正確的物理參量。因此對于自動化系統(tǒng)6至少必須已知的是，測量值起源于試件上的哪里以及處于那里的傳感器51、52、53、54、55、56測量了什么。這必須在試驗過程開始之前已知地提供給自動化系統(tǒng)6。
[0014]為此設有一個利用適合的定位方法首先確定傳感器51、52、53、54、55、56的位置的定位單元10。這樣的定位方法本身充分已知并且可以使用對于本發(fā)明任意的合適的方法、例如三角測量、三邊測量、利用電磁波(例如微波)或聲波(例如超聲)的距離測量、基于多普勒效應的方法、激光測量、圖像識別等。該定位方法利用由傳感器(主動或被動)傳輸?shù)男畔?，以便由此按照使用的方法確定位置。所述信息在此由檢測裝置檢測和評估。傳感器51、52、53、54、55、56傳遞信息在此可以主動地、例如通過信息的編碼傳輸、或被動地例如在傳感器上的標簽進行，所述標簽通過光學的方法可以被讀取或瞄準。例如在三角測量中，測定基準點相對于測量地點的角度并且由此測定所述測量地點在空間中的位置。在三邊測量中測定參考位置相對于測量地點的距離。在此可以使用被動的、例如光學的或主動的、例如無線電技術的角度或距離測量。在激光測量中，通過激光束瞄準測量地點并且例如關于相或運行時間檢測和評估被反射的激光束。
[0015]這在圖1中以基于超聲的定位方法為例描述。為此在這里作為檢測裝置設置有三個超聲換能器11、12、13，其中也可以設置更多換能器。各個傳感器51、52、53、54、55、56現(xiàn)在依次發(fā)射超聲信號、例如編碼的確定的信息。為了數(shù)據(jù)傳輸原則上可以使用各種任意的傳輸協(xié)議和各種任意的合適的數(shù)據(jù)格式。基于運行時間測量，可以測定傳感器54和各個超聲換能器11、12、13之間的距離并且借此可以測定傳感器54關于超聲換能器11、12、13或其他任意的參考位置在空間中的位置。定位單元10將測定的傳感器位置54(x，y，z)發(fā)射給參數(shù)化單元3。參數(shù)化單元3可以例如在這里一樣是試驗臺環(huán)境中的獨立的單元，但也可以在試驗臺2的自動化系統(tǒng)6中或在定位單兀10中集成。
[0016]在幾何數(shù)據(jù)庫20中存儲有用于試件I的幾何數(shù)據(jù)，參數(shù)化單元3可以訪問所述幾何數(shù)據(jù)。作為幾何數(shù)據(jù)在此可以考慮所有如下數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)以空間點或構件連同它們在空間中的位置的形式描述試件I，例如設計環(huán)境的3D-CAD-數(shù)據(jù)。試件2的每個構件在此通過其三維尺寸確定和已知。通過將所測定的傳感器位置54(x，y，z)與參數(shù)化單元3中的幾何數(shù)據(jù)進行比較，可以測定傳感器54在試件I上的位置或傳感器54在試件I的確定的構件上的布置結(jié)構，由此可以建立在位置和傳感器之間的關系。
[0017]為此在設計試件時用于傳感器的可能的安裝地點可以已經(jīng)被限定并且存儲在設計數(shù)據(jù)(例如CAD數(shù)據(jù))中。這當然也可以事后做成已經(jīng)存在的設計數(shù)據(jù)。例如在位置(X，y, z)可能定義孔，連同描述的數(shù)據(jù)如“溫度傳感器的測量點”或還更具體地同樣連同所屬的標準名稱、例如測量點“T_EX_C01”。借此，位置關于測量任務(亦即關于測量的物理參量的)配置是清楚而簡單的。當然在此設計數(shù)據(jù)必須被對應地處理和增加，然而這只須進行一次。
[0018]替選地，所述設計數(shù)據(jù)(例如CAD數(shù)據(jù))可能包含構件清單。從構件清單本身或從附加的描述的文本或從每個構件的附加的標簽可以然后例如借助包含可能的構件的預定的詞匯表通過詞比較測定構件。
[0019]此外也可能完全一般地定義啟發(fā)學，由此則可以確定傳感器的最可能的位置。為此也可能附加地類似于傳感器的定位來測量在試件上的附加的基準點，以便輔助傳感器的定位。所述附加的基準點可以相對于這些基準點描述用于典型的試件配置的測量地點位置(例如油底殼、排氣系、氣缸頭等)。這樣的基于啟發(fā)學的規(guī)則可能例如大致以如下方式定義，即“油底殼在下面”、“排氣系在側(cè)向”、“氣缸頭在油底殼上方”等。當然也可能使用人工智能方法、例如神經(jīng)元網(wǎng)絡或?qū)＜蚁到y(tǒng)。
[0020]當然該比較也可以在定位系統(tǒng)10中實施。以這種方式，每個傳感器51、52、53、54、55,56可以配置給至少一個構件或空間位置。從所述配置的位置則可以對傳感器種類做推斷。在許多情況中由此能夠單義地測定傳感器種類。例如在測定傳感器位置“排氣-排出口 ；氣缸I”時可以推斷出，這一定涉及溫度傳感器，因為在該構件上沒有另一種傳感器可合適地使用。接著也可以自動分配測量參量“溫度端口氣缸I”甚至以及為此要配置的標準名稱、例如在這里T_EX_C01。該信息一一亦即哪些傳感器對于哪個構件或?qū)τ谀膫€空間位置是可能的一一可以在參數(shù)化單元3中或在傳感器數(shù)據(jù)庫21中或在其他適合的存儲位置上存儲。[0021]在試件的其他構件上，傳感器位置關于傳感器種類的僅多義的配置是可能的。例如在馬達的油道中溫度傳感器和壓力傳感器可能直接并排地設置。在測定位置“在油道中”時，可以至少提供有限的選擇(在這里溫度和壓力)，所述選擇然后可以手動地由試驗臺工程師正確地配置，以此至少使參數(shù)化顯著變得容易。
[0022]如果構件的或傳感器54在試件上的位置的單義的測定是不可能的，則也可以為試驗臺工程師提供可能構件或位置的選擇以用于手動的選擇，這至少使參數(shù)化變得容易。
[0023]因此傳感器51、52、53、54、55、56可以單獨地由所述自動測定的位置至少部分地被自動參數(shù)化。在這種情況中，自動的參數(shù)化只包括確定傳感器51、52、53、54、55、56的位置和由此確定它們的測量的物理參量(亦即傳感器種類)。具體安裝的傳感器、亦即例如傳感器類型和校準數(shù)據(jù)關于所測定的位置的進一步配置然后可以手動進行。
[0024]在一種改善的設計中，傳感器51、52、53、54、55、56不只發(fā)射中性的編碼的信息，而是也發(fā)射傳感器51、52、53、54、55、56的種類、亦即測量的物理參量的種類、例如壓力、溫度、氧氣濃度等。傳感器種類可以在此例如簡單地以附加信息的形式、例如“I”用于溫度、“2”用于壓力等傳輸。借此可以自動化地實施傳感器種類關于測定的位置的單義的配置，即使在所述位置關于安裝的傳感器允許多義性的情況中。由此可以借助自動化的參數(shù)化對每個傳感器通過其位置和傳輸?shù)膫鞲衅鞣N類進行特性描述，亦即例如在油底殼上的溫度傳感器、在催化器前的氧氣傳感器、在催化器后的溫度傳感器、在第X個氣缸上的壓力傳感器
坐寸ο
[0025]傳感器種類在此不再需要由傳感器54在試件上的所測定的位置導出，而是可以從由傳感器54傳輸?shù)男畔⒅兄苯拥贸?。盡管傳感器種類也可以從傳感器位置測定，例如以便通過冗余度可以進行可信度比較，以便避免在參數(shù)化中的誤差，或以便當傳感器種類出于任何的原因不能夠評估或不能夠正確地被評估時也能夠?qū)崿F(xiàn)參數(shù)化。
[0026]在進一步的設計中，傳感器51、52、53、54、55、56還傳輸傳感器類型、例如溫度傳感器PT 100、壓力傳感器0..1000毫巴等，以此傳感器51、52、53、54、55、56在自動的參數(shù)化后原則上已經(jīng)可準備使用，亦即測量值可以轉(zhuǎn)變?yōu)檎_的物理值。傳感器類型可以編碼地例如以在由傳感器發(fā)射的信息中的附加字段的形式傳輸。傳感器類型可以在此附加于傳感器種類傳輸。但傳感器種類也可以從傳感器類型導出，以此也可以取消傳感器種類的傳輸。
[0027]但在一種優(yōu)選的實施方式中，傳感器51、52、53、54、55、56提供其單義的標識，從而參數(shù)化也可以包括配置對于每個傳感器存在的校準數(shù)據(jù)。為此可以設有傳感器數(shù)據(jù)庫
21,在所述傳感器數(shù)據(jù)庫中對于每個傳感器51、52、53、54、55、56存儲并且通過傳感器標志可調(diào)用對應的數(shù)據(jù)、例如校準數(shù)據(jù)。傳感器51、52、53、54、55、56的校準對于無誤差的且可靠的測量是有利的。為此也存在用于規(guī)范傳感器標志的對應的標準，例如TEDS標準(按照IEEE1451.4Transducer Electronic Data Sheet)。所述傳感器標志能夠例如通過傳感器序列號實現(xiàn)傳感器54的優(yōu)選單義的標識。在這種情況中，傳感器種類和傳感器類型也可以通過傳輸?shù)膫鞲衅鳂酥緩膫鞲衅鲾?shù)據(jù)庫21查詢并且不須特意由傳感器54 —起傳輸。
[0028]傳感器51、52、53、54、55、56的定位也可以利用數(shù)字圖像識別的方法進行。為此，所述傳感器可以例如設有適合的圖形標記、例如用于傳感器類型的標志或單義的傳感器標志，所述圖形標記可以通過圖像識別評估。借此再次可以至少測定傳感器51、52、53、54、55、56的位置和(至少部分自動地)測定傳感器種類。如果在傳感器上附加地也還設置有傳感器類型或甚至能夠?qū)崿F(xiàn)單義標識的單義的傳感器標志，所述傳感器標志可以由圖像識別評估，則參數(shù)化可以如以上描述地自動化地也對進一步的信息進行配置。
[0029]另一種替選方案使用運動的天線，所述運動的天線能夠?qū)崿F(xiàn)對多普勒效應的應用。借此可以使傳感器51、52、53、54、55、56的位置確定更準確并且也許也可以檢測通過固定的天線或換能器不可達到的傳感器。
[0030]同樣可以設定，使用冗余數(shù)量的天線、換能器、拍照裝置、激光器等。借此可以借助不同的天線、換能器、拍照裝置、激光器等測定、亦即多重地測定傳感器51、52、53、54、55、56的位置。平均值確定或可能性預測(測定對于傳感器位置的最高的可能性)的使用又可以導致提高的精確性。這在如下情況中也可能有幫助，其中，傳感器51、52、53、54、55、56這樣設置，使得發(fā)射的波例如基于試件I的幾何的給定條件不能被所有的天線、換能器、拍照裝置等檢測到。
【權利要求】
1.用于參數(shù)化傳感器(54)的方法，所述傳感器安裝在試驗臺(2)中的試件(I)上，其特征在于:傳感器(54)傳輸信息，由檢測裝置檢測所述信息，并且由此通過定位方法測定傳感器(54)在空間中的位置(54 (X，y, z)),將所測定的傳感器位置(54 (x, y, z))與試件(I)的幾何數(shù)據(jù)進行比較并且通過該比較來確定傳感器(54)在試件(I)上的位置并且接著以如下方式對傳感器(54)進行參數(shù)化，即，基于所測定的在試件(I)上的位置(54 (X，y, z))，把由傳感器(54)物理測量的參量配置給被定位的傳感器(54)。
2.按照權利要求1所述的方法，其特征在于:在所測定的位置(54(x，y，z))或所述測定的物理參量中存在多義性的情況下，提供用于手動選擇正確的位置或物理參量的建議。
3.按照權利要求1或2所述的方法，其特征在于:傳感器(54)傳輸其傳感器種類作為信息，并且從所述傳感器種類得出配置給傳感器(54)的物理參量。
4.按照權利要求1或2所述的方法，其特征在于:傳感器(54)傳輸其傳感器類型作為信息并且所述參數(shù)化包括將物理測量的參量和/或傳感器類型配置給被定位的傳感器(54)。
5.按照權利要求1或2所述的方法,其特征在于:傳感器(54)傳輸單義的傳感器標志作為信息，并且基于該傳感器標志，把物理測量的參量和/或傳感器類型和/或校準數(shù)據(jù)配置給被定位的傳感器(54)。
6.用于參數(shù)化傳感器(54)的設備，所述傳感器安裝在試驗臺(2)中的試件(I)上，其特征在于:設有檢測裝置，利用該檢測裝置能檢測由傳感器(54)傳輸?shù)男畔⒉⑶夷軐⒂蓚鞲衅鱾鬏數(shù)脑撔畔鬏數(shù)蕉ㄎ粏卧?10)上，所述定位單元(10)由此通過定位方法測定傳感器(54)在空間中的位置(54(x, y, z));設有參數(shù)化單元(3),在所述參數(shù)化單元中，能將所測定的傳感器位置(54 (x, y, z))與試件(I)的幾何數(shù)據(jù)進行比較，并且通過該比較能確定傳感器(54)在試件(I)上的位置(54(x，y, z));并且接著通過參數(shù)化單元(3)以如下方式能對傳感器(54)進行參數(shù)化，S卩，基于所確定的在試件(I)上的位置，能把由傳感器(54)物理測量的參量配置給被定位的傳感器(54)。
7.按照權利要求6所述的方法，其特征在于:定位單元(10)或參數(shù)化單元(3)構建成用于在所測定的位置(54(x，y, z))或所測定的物理參量中存在多義性的情況下提供用于手動選擇正確的位置或物理參量的建議。
8.按照權利要求6或7所述的方法，其特征在于:所述定位單元(10)或參數(shù)化單元(3)構建成用于測定由傳感器(54)傳輸?shù)膫鞲衅鞣N類和由此測定配置給傳感器(54)的物理參量并且將所述傳感器種類和所述物理量配置給傳感器(54 )。
9.按照權利要求6或7所述的方法，其特征在于:所述定位單元(10)或參數(shù)化單元(3)構建成用于測定由傳感器(54)傳輸?shù)膫鞲衅黝愋秃陀纱藴y定配置給傳感器(54)的物理參量并且將所測定的物理參量和/或所述傳感器類型配置給傳感器(54)。
10.按照權利要求6或7所述的方法,其特征在于:所述定位單元(10)或參數(shù)化單元(3)構建成用于測定由傳感器(54)傳輸?shù)膫鞲衅鳂酥竞陀纱藴y定配置給傳感器(54)的傳感器類型和配置給傳感器(54)的物理參量并且將所測定的傳感器類型和/或所測定的物理參量和/或校準數(shù)據(jù)配置給傳感器(54)。
【文檔編號】G01M15/00GK103857990SQ201280048498
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2012年10月2日 優(yōu)先權日:2011年10月27日
【發(fā)明者】P·普里勒, M·保爾韋伯, R·費勒格爾 申請人:Avl里斯脫有限公司