ES2206731T3 - Dispositivo para la deteccion de señales analogicas de medicion para la diagnosis acustica de piezas de ensayo. - Google Patents

Abstract

CON LA AYUDA DE RECEPTORES DE VIBRACIONES (13, 14), LA PIEZA DE ENSAYO (19, 20) PUEDE CAPTAR SEÑALES DE MEDICION ANALOGICAS (11, 12). UN ORDENADOR (1) ESTA EQUIPADO DE UNA TARJETA DE INTERFAZ ESTANDAR (10) QUE SE ACOPLA POR MEDIO DE UN INTERFAZ (6) PREFERENTEMENTE PARALELO Y QUE SIRVE PARA LA DIGITALIZACION DE LAS SEÑALES DE MEDICION. UN CONMUTADOR (21) SIRVE PARA LA GENERACION DE UNA SEÑAL DE DISPARO (16) QUE SE PUEDE TRANSMITIR A TRAVES DE UN INTERFAZ (7) PREFERENTEMENTE EN SERIE. UN PROGRAMA DE CONTROL (8) EN EL ORDENADOR CONECTA Y DESCONECTA LA ENTRADA DE SEÑALES DE MEDICION POR MEDIO DE LA SEÑAL DE DISPARO.

Description

Dispositivo para la detección de señales analógicas de medición para la diagnosis acústica de piezas de ensayo.

Durante la detección especialmente de cantidades mayores de señales de medición con una señal significativa que se extiende más allá de las variables físicas convencionales, como por ejemplo corriente, tensión y temperatura, hasta ahora está muy extendido utilizar disposiciones de medición complejas y compuestas de forma especial. Éste es especialmente el caso cuando las señales de medición derivadas de un proceso técnico o de un aparato técnico deben ser procesadas posteriormente, agrupadas y evaluadas de acuerdo con estrategias especiales.

Tal caso se presenta también durante el diagnóstico acústico de piezas de ensayo. Especialmente durante la fabricación de aparatos y máquinas grandes, que presentan componentes parciales móviles o giratorios es habitual una llamada verificación acústica de las piezas o bien diagnosis en un campo de ensayo. Tales aparatos y máquinas pueden ser, por ejemplo, motores, generadores, turbinas, pero también aspiradores de polvo, soplantes y muchos más. En este caso, se montan en uno o varios puntos seleccionados de una pieza de ensayo, por ejemplo en la región de cojinetes, accionamientos o ejes, por ejemplo sensores de vibraciones y de la aceleración similares a un micrófono. A partir de las vibraciones acústicas o mecánicas registradas y a partir del llamado sonido estructural se pueden derivar una pluralidad de manifestaciones técnicas. Así, por ejemplo, es posible simular valores reales que identifican la calidad de fabricación de una pieza de ensayo, o bien el estado de los medios de fabricación empleados. Además, se pueden observar manifestaciones condicionadas por el ejemplo de variables de interferencia conocidas, fenómenos de erosión condicionados por el desgaste y muchos más.

También durante el ensayo acústico y diagnosis de objetos técnicos está muy difundido emplear componentes de hardware especiales de alto rendimiento para la conexión en sensores de señales de medición en aparatos asistidos por ordenador, que se ocupan de la evaluación de los valores de medición detectados.

En el documento US-A-4 885 707 se describe un dispositivo que contiene una unidad portátil, accionada con batería, con microprocesadores y con otros circuitos y que sirve para el registro y procesamiento de señales de vibración y en el que se reduce al mínimo de una manera significativa la posibilidad de errores de manejo. Por medio de un lector de códigos de barras se lee un código de barras instalado en una máquina a verificar y en el caso de presencia de un código de barras válido se inicia el registro y el procesamiento automáticos, sirviendo el código de barras para la identificación de la máquina y para la selección de parámetros específicos de las máquinas depositados en la memoria de la unidad portátil. Las señales de vibración son detectadas por transductores de medición, especialmente por sensores de la aceleración y son transmitidas como señales analógicas de tensión a través de un cable de comunicación a la unidad portátil.

En cambio, la invención tiene el cometido de indicar un dispositivo para la detección de señales analógicas, que aparecen durante la diagnosis acústica de piezas de ensayo técnicas, en el que no debe emplearse a ser posible ninguna instrumentación especial.

El cometido se soluciona con el dispositivo indicado en la reivindicación 1. Otras formas de realización ventajosas del mismo están contenidas en las reivindicaciones dependientes.

La invención tiene la ventaja de que para la detección de señales de medición se pueden emplear exclusivamente componentes normalizados. Esto se consigue en el dispositivo según la invención especialmente porque las regiones de interfaces que están disponibles en un aparato normalizado, designado, por ejemplo, en el lenguaje coloquial como ordenador personal, se pueden emplear de una manera selectiva para la realización de funciones parciales técnicas durante la detección de señales de medición en el marco de la diagnosis acústica. Así, por ejemplo, una primera región de interfaces externas normalizadas se utiliza de forma exclusiva, una vez equipada con tarjetas de interfaces de nuevo normalizadas, para digitalizar las señales de medición analógicas de sensores de vibraciones y de la aceleración y para introducirlas en el ordenador.

El cometido del control del registro de las señales de medición, es decir, especialmente la conexión y desconexión, respectivamente, controladas por programa de la detección de las señales de medición, y con preferencia del control de maniobras automáticas dado el caso adicionales coordinadas en el tiempo con la pieza de ensayo respectiva y en su entorno se realiza empleando una segunda zona de interfaces externos normalizados del ordenador normalizado. En este caso se trata con preferencia de la región de los interfaces en serie normalizados del ordenador normalizado. Especialmente adecuadas a tal fin son las interfaces previstas habitualmente para la conexión de una impresora. Pero a tal fin se pueden emplear también los interfaces previstos habitualmente para la conexión de un aparato de entrada, designado en el lenguaje coloquial como ratón, o bien un llamado Gameport (puerto de juegos). A través de este interfaz se inscriben en el ordenador señales de disparo generadas por al menos un medio de conmutación exterior, con las que se pueden establecer el comienzo y el final de una detección de señales de medición. Pero tales señales de disparo se pueden emitir también a través del interfaz desde la segunda región, para controlar de una manera coordinada en el tiempo aparatos de manipulación automáticos que actúan sobre las piezas de ensayo o bien instalaciones de transporte automáticas.

El empleo selectivo según la invención de las regiones presentes en un ordenador normalizado de interfaces externas, por una parte, para la digitalización de las señales de medición y, por otra parte, para el intercambio separado de ello de señales de disparo de control posibilita emplear hardware de ordenador normalizado y especialmente tarjetas de interfaces normalizadas para la conversión analógica-digital de las señales de medición analógicas acondicionadas por los sensores de vibraciones y de la aceleración. Se ha mostrado de una manera sorprendente que se pueden emplear tarjetas de interfaces en la primera región en un interfaz externo que están diseñadas para el procesamiento digital de vibraciones de la pieza de ensayo respectiva, que se encuentran aproximadamente en la región de frecuencia audible. Tales tarjetas de interfaces pueden ser grupos estructurales designados en el lenguaje coloquial como las llamadas tarjetas de sonido, que sirven habitualmente para la reproducción acústica de informaciones digitales de voz y de música, que están memorizadas en la memoria del ordenador, es decir, para la conversión digital-analógica de ficheros digitales correspondientes.

La invención y otras ventajas de la misma se explican en detalle con la ayuda de un diagrama de bloques de principio representado en la figura.

En la figura se representa un ordenador 1 normalizado en forma de un diagrama esquemático de conexiones. En este caso, de entre los componentes habituales de un ordenador de este tipo solamente se muestran, en extracto, el procesador 2, una memoria 3 y el bus de datos 4 que se extiende, por ejemplo, sobre una llamada pletina principal del ordenador 1. Un programa de control 8 ejecutado por el procesador 2, que controla el desarrollo coordinado en el tiempo de las señales de medición analógicas que aparecen durante un análisis acústico de una pieza de ensayo, está simbolizado en el bloque del procesador 2 por medio de una casilla de trazos.

El bus de datos 4 está conectado, por una parte, a través de un interfaz interno 5, con el procesador 2, que recibe a través del mismo datos desde el bus de datos 4 o los alimenta a éste. Por otra parte, el bus de datos se ramifica hasta las llamadas regiones de interfaces. El ordenador 1 según la invención dispone en este caso al menos de una primera región 6 y de una segunda región 7 con interfaces externos del bus de datos 4. En una primera región de interfaz 9 separada, que se forma con preferencia por una carcasa del ordenador, que no se representa en la figura, se pueden instalar líneas de salida y tarjetas de interfaz en los interfaces externos del bus de datos.

Según la invención, al menos una tarjeta de interfaz normalizada 10 está acoplada en la primera región 6 a través de un interfaz externo en el bus de datos 4. Ésta tiene el cometido de introducir al menos en el ordenador señales de medición analógicas, que son acondicionadas por sensores de vibraciones y de la aceleración, para la digitalización. En el ejemplo de la figura se representa un motor 19, que sirve como una pieza de ensayo que debe someterse a una diagnosis acústica. En esta pieza de ensayo están colocados, por ejemplo, los sensores de vibraciones y de la aceleración 13, 14, que generan las señales de medición analógicas 11, 12. Éstas son especialmente una medida de las vibraciones o bien del sonido estructural, que aparece en puntos seleccionados especialmente en la superficie de la pieza de ensayo de motor. Las señales de medición 11, 12 son alimentadas a una tarjeta de interfaz 10, que está conectada en un interfaz externo con preferencia paralelo en la región 6 en el bus de datos 4. Las señales de medición 11, 12 son transformadas, por ejemplo, entonces en forma digitalizada por medio de un programa de control 8 ejecutado por el procesador 2 o bien son depositadas en una memoria 3 conectada.

El dispositivo de detección según la invención dispone, además, al menos de un medio de conmutación externo para la generación de una señal de disparo binaria, que se puede introducir en la segunda región 7 en el bus de datos 4. En el ejemplo representado en la figura, una tecla 21 sirve como medio de conmutación. La señal de disparo 16 activada por ella es introducida a través de un bus externo desde la segunda región 7 en el bus de datos 4 del ordenador 1. A través de la evaluación del estado actual de la señal de disparo binaria 16 por medio del programa de control 8 en el ordenador 1 se puede conectar y desconectar la entrada de señales de medición digitalizadas 11, 12 en el ordenador 1. En el caso más sencillo, la señal de disparo puede ser activada o desactivada a través de una pulsación manual de la tecla 21.

La ventaja especial de la invención se ve en que la digitalización y entrada de valores de medición analógicos, que fueron tomados en la pieza de ensayo por sensores de vibraciones y de la aceleración, se realizan, por una parte, a través de tarjetas de interfaces, que están conectadas en una primera región de interfaces externos, mientras que la detección del desarrollo de señales de disparo, que controlan el desarrollo de un proceso de diagnóstico acústico, se realiza en una segunda región de interfaces externos del ordenador. Solamente a través de esta separación funcional es posible detectar, por ejemplo, señales eléctricas que representan vibraciones acústicas en una pieza de ensayo con tarjetas de interfaces 10 convencionales en los interfaces externos de un ordenador 1 convencional.

Es especialmente ventajoso que los interfaces externos sean en la primera región 6 interfaces paralelos normalizados del ordenador 1 y los interfaces externos en la segunda región 7 sean interfaces en serie normalizados del ordenador. Esta forma de realización de la invención hace posible que se emplee un ordenador convencional durante la detección de las señales de medición. Además, es especialmente ventajoso que el al menos un interfaz externo en la segunda región 7, en el que está conectado el al menos un medio de conmutación externo 21 para la generación de una señal de disparo analógica 16, corresponda a un interfaz normalizado, que sirve habitualmente para la conexión de una impresora en el ordenador 1 normalizado. Con la ayuda del programa de control se asignan entonces a las señales en el interfaz, a las que están asignadas habitualmente funciones para el control de la impresión, por ejemplo señales de control, que conectan y desconectan la impresora, activan la inserción de una hoja nueva o bien señalizan, por ejemplo, un atasco de papel, las funciones necesarias para la diagnosis acústica en el marco del control de la detección de señales de medición. Esto se explica en detalle más adelante. En el conjunto de líneas de señales de disparo, provisto en la figura con el signo de referencia 16, se trata, por lo tanto, por una parte, de señales generadas en el exterior y que influyen en el desarrollo del programa de control 8 en el procesador 2. Por otra parte, desde el programa de control 8 se pueden activar señales de disparo y se pueden transmitir hacia el exterior a través de un interfaz externo 7, con preferencia en serie.

El dispositivo de detección de señales de medición representado en el ejemplo de la figura contiene de una manera ventajosa adicionalmente un aparato de manipulación automática 1, por ejemplo un robot industrial. De esta manera, los sensores de vibraciones y de la aceleración 13, 14 se pueden colocar de una manera totalmente automática y especialmente de forma controlada a través del programa de control 8 en el ordenador 1 en la pieza de ensayo 19, 20 o bien se pueden retirar de nuevo. El comienzo y el final de tales acciones, es decir, la presenta o ausencia de la disponibilidad de la pieza de ensayo 19 para el ensayo, se pueden señalizar al programa de control 8 en el ordenador 1 por medio de una señal de disparo 16 binaria correspondiente, que es introducida a través de un control 18 propio del aparato de manipulación 15, a través de un interfaz 17 separado en este control 18 y a través de un interfaz en la segunda región 7. Por lo tanto, de esta manera es posible un control coordinado en el tiempo del aparato de manipulación automática 15 a través del programa de control 8 en el ordenador con la ayuda de señales binarias de disparo 16, que pueden ser emitidas a través de un interfaz desde la segunda región 7 o bien pueden ser introducidas a través de ésta.

El ejemplo de un dispositivo de detección de señales de medición representado en la figura contiene adicionalmente una instalación automática de transporte 22, por medio de la cual se pueden conducir las piezas de ensayo bajo control por programa hacia el aparato de manipulación automática 1. Se representan a modo de ejemplo las piezas de ensayo 19 y 20. En este caso, como ya se ha descrito anteriormente, se somete la pieza de ensayo a una diagnosis acústica, mientras que e prepara la pieza de ensayo 20 para la realización de una diagnosis de este tipo. También aquí se puede realizar un control totalmente automático, coordinado en el tiempo, de la instalación automática de transporte 22 a través del programa de control 8 en el ordenador 1 con la ayuda de señales binarias de disparo 16, que son emitidas al menos a través de un interfaz desde la segunda región 7. También es posible que sea señalizada al programa de control 8, por ejemplo, la consecución de una posición deseada de la instalación de transporte 22 a través de una señal de disparo correspondiente 16.

Por lo tanto, en el ejemplo representado en la figura, la disponibilidad de la pieza de ensayo 19 para el ensayo se puede señalizar desde la segunda región 7 al programa de control 8 por medio de una señal de disparo 16 generada por el dispositivo de manipulación 1 a través de un interfaz con preferencia en serie. Esto provoca a continuación el comienzo del registro de señales analógicas de medición 11, 12 a través de la tarjeta de interfaz 10 en el interfaz externo de la segunda región 6. Las señales de medición pueden ser procesadas posteriormente por el procesador 2 y pueden ser depositadas, por ejemplo, en una memoria 3. El final del registro de señales de medición se puede realizar a través de una instrucción correspondiente, dirigida desde el programa de control 8 a la tarjeta de interfaz 10 y transmitida desde allí a través del bus de datos 4. Al mismo tiempo se genera por el programa de control 8 una señal de disparo 16 correspondiente y se transmite a través de un interfaz desde la segunda región 7 hacia el aparato de manipulación 15 y a la instalación de transporte. El aparato de manipulación retira a continuación de una manera automática los sensores de vibraciones y de la aceleración 13, 14, respectivamente. fuera de la pieza de ensayo 19, la instalación de transporte 22 desplaza la pieza de ensayo 20 a una posición de ensayo correspondiente y el aparato de manipulación 15 coloca entonces los sensores de vibraciones y de la aceleración 13, 14, respectivamente, en las posiciones correspondientes de la pieza de ensayo 20. La secuencia de estas acciones técnicas se puede controlar totalmente por medio de señales de disparo 16 desde el programa de control 8.

Durante la verificación de una segunda pieza de ensayo 20 existe, por ejemplo, la posibilidad de que señales de medición acústicas, que han sido tomadas de una o varias piezas de ensayo precedentes y que han sido depositadas, por ejemplo, en la memoria 3, sean emitidas a través del bus de datos 4 y de la tarjeta de interfaz 10 a un dispositivo de reproducción, por ejemplo un altavoz 25 que está conectado en la tarjeta de interfaz 10 a través de una línea 24. Por lo tanto, el personal de servicio puede comparar, por ejemplo, un nivel teórico de ruido acústico emitido a través del altavoz 25 con el nivel de ruido real, que es emitido por una pieza de ensayo actual. De esta manera, son posibles ya primeros ensayos en el marco de la diagnosis acústica de una pieza de ensayo.

La invención tiene la ventaja especial de que se puede controlar de una manera totalmente automática una zona de medición de diagnosis acústica 23, como se representa en el ejemplo de la figura, y que puede estar equipada con un dispositivo de manipulación automática 15 al menos para la colocación de los sensores de las señales de medición y con una instalación automática de transporte 22 para la colocación de las piezas de ensayo, sin que deben emplearse para ello componentes especiales de hardware. En su lugar, se pueden emplear como ordenador 1 y como tarjetas de interfaces 10 componentes normalizados habituales para la digitalización o bien para la reconversión analógica de las señales analógicas de medición, como por ejemplo los llamados ordenadores personales y las tarjetas de sonido.

Claims (9)

1. Dispositivo para la detección de señales analógicas de medición (11, 12) para la diagnosis acústica de piezas de ensayo (19, 20) con

a)

sensores de vibraciones y de la aceleración (13, 14), respectivamente, con los que se pueden detectar señales analógicas de medición (11, 12) de la pieza de ensayo (19, 20) respectiva,

b)

un ordenador normalizado (1), que presenta al menos una primera y una segunda región (6, 7) con interfaces externos del bus de datos (4) del ordenador (1),

c)

al menos una tarjeta de interfaz normalizada (10), que está acoplada en la primera región (6), a través de un interfaz externo, en el bus de datos (4), y que sirve para la digitalización de las señales analógicas de medición (11, 12) procedentes de los sensores de vibraciones y de la aceleración (13, 14), respectivamente, y al menos para su entrada en el ordenador (1) y para la reproducción acústica de informaciones digitales de voz y de música depositadas en una memoria del ordenador (1),

d)

al menos un medio de conmutación (21, 17, 18) para la generación de una señal binaria de disparo (16), que se puede introducir a través de un interfaz externo en la segunda región (7) en el bus de datos (4), y con

e)

un programa de control (8) en el ordenador (1), con el que se puede conectar y desconectar, después de la evaluación del estado actual de la señal binaria de disparo (16), la entrada de señales de medición digitalizadas (11, 12) en el ordenador (1).

2. Dispositivo según la reivindicación 1, donde los interfaces externos en la primera región (6) son interfaces en paralelo normalizados del ordenador (1).

3. Dispositivo según la reivindicación 1 ó 2, donde los interfaces externos en la segunda región (7) son interfaces en serie normalizados del ordenador (1).

4. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, donde al menos un interfaz externo en la segunda región (7), en el que está conectado el al menos un medio de conmutación (21, 17, 18) para la generación de una señal binaria de disparo (16), es un interfaz normalizado, que sirve habitualmente para la conexión de una impresora en el ordenador (1) normalizado.

5. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, donde la al menos una tarjeta de interfaz (10) normalizada, que está acoplada en la primera región (6) a través de un interfaz externo en el bus de datos (4), está diseñada de tal forma que se pueden digitalizar señales analógicas de medición (11, 12), que son detectadas por los sensores de vibraciones y de la aceleración (13, 14), respectivamente, y corresponden a vibraciones de la pieza de ensayo (19, 20) respectiva que se encuentran aproximadamente en la región de frecuencia audible.

6. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, con un aparato de manipulación automática (1), con el que se pueden colocar y retirar de nuevo, respectivamente, sensores de vibraciones y de la aceleración (13, 14), controlados por programa, en una pieza de ensayo (19, 20), y con el que se señaliza al programa de control (8) en el ordenador (1) la disponibilidad de la pieza de ensayo para el ensayo a través de una señal binaria de disparo (16) correspondiente, que es introducida en la segunda región (7) a través de un interfaz.

7. Dispositivo según la reivindicación 6, donde se lleva a cabo un control coordinado en el tiempo del aparato de manipulación automática (15) a través del programa de control (8) en el ordenador (1) con la ayuda de señales binarias de disparo (16), que son emitidas a través de un interfaz desde la segunda región (7).

8. Dispositivo según la reivindicación 6 ó 7, con una instalación automática de transporte (22), a través de la cual se conducen piezas de ensayo (19, 20), controladas por programa, al aparato de manipulación automática (1).

9. Dispositivo según la reivindicación 8, donde se lleva a cabo un control coordinado en el tiempo de la instalación automática de transporte (22) a través del programa de control (8) en el ordenador (1) con la ayuda de señales binarias de disparo (16), que son emitidas a través de un interfaz desde la segunda región (7).