ES2852401T3 - Método, dispositivo y sistema de posicionamiento para posicionar un sensor - Google Patents

Método, dispositivo y sistema de posicionamiento para posicionar un sensor Download PDF

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Abstract

Método para posicionar un sensor que comprende las siguientes etapas: - proporcionar (1) un modelo de simulación física de un sistema técnico (TS), comprendiendo el modelo de simulación física un sensor virtual en una posición dada, - simular (2) una prestación del sistema técnico por medio del modelo de simulación física, - proporcionar (3) una primera señal de respuesta del sensor virtual a la prestación simulada en una posición dada, - determinar (4), por medio de un algoritmo de optimización, una primera posición optimizada para el sensor virtual donde se intensifica la primera señal de respuesta y - proporcionar (5) coordenadas de la primera posición optimizada para posicionar un sensor físico (pS) en el sistema técnico - simular un fallo del sistema técnico (TS) por medio del modelo de simulación física, - proporcionar una segunda señal de respuesta al fallo mediante el sensor virtual, - determinar, por medio del algoritmo de optimización, una segunda posición optimizada del sensor virtual, donde se intensifica la segunda señal de respuesta al fallo y - proporcionar las coordenadas de la segunda posición optimizada y/o la segunda señal de respuesta al fallo en la segunda posición optimizada, y - colocar el sensor físico (pS) en la primera posición optimizada o la segunda posición optimizada por medio de un sistema (200) de posicionamiento.

Description

DESCRIPCIÓN
Método, dispositivo y sistema de posicionamiento para posicionar un sensor
La invención se refiere a un método, a un dispositivo y a un sistema de posicionamiento para posicionar un sensor para monitorizar un sistema técnico, en el que la posición del sensor se optimiza para proporcionar preferiblemente una señal de respuesta intensificada a una prestación del sistema técnico.
Para la monitorización del funcionamiento de un sistema técnico, por ejemplo, una planta industrial o una máquina, se desean posiciones precisas de los sensores para permitir, por ejemplo, una monitorización exhaustiva de las condiciones, un pronóstico de vida útil o detección y/o una identificación de fallos. Una mala colocación de un sensor puede conducir a datos de sensor deficientes y, por tanto, a una monitorización y/o un pronóstico imprecisos.
Sin embargo, una configuración de sensores óptima, en particular de diferentes tipos, está limitada por una accesibilidad o dominio restringido para montarlos o integrarlos.
El documento US2011106510 A1 se refiere a un diagnóstico de fallos de caja de engranajes y sistemas de monitorización de estados para cajas de engranajes. Da a conocer un método para determinar posiciones de sensor de prueba de fin de línea en o sobre una caja de engranajes, comprendiendo el método:
a) generar un modelo nominal para una caja de engranajes, un tren de transmisión y/o un generador y calcular un primer conjunto de respuestas simuladas correspondientes a una o más ubicaciones en o sobre una caja de engranajes, un tren de transmisión y/o un generador modelados;
b) introducir variaciones de fabricación en el modelo nominal y calcular un segundo conjunto de respuestas simuladas correspondientes a la una o más ubicaciones en o sobre la caja de engranajes, el tren de transmisión y/o el generador modelados;
c) generar una matriz de residuos simulados basándose en diferencias entre los conjuntos de respuestas simuladas primero y segundo; y
d) seleccionar una o más de la una o más ubicaciones en o sobre la caja de engranajes, el tren de transmisión y/o el generador modelados como sitios de ubicación para sensores de prueba de final de línea basándose en los valores de los residuos simulados correspondientes a cada una de la una o más ubicaciones.
Un objetivo de la presente invención es determinar una posición óptima para que al menos un sensor produzca una calidad de datos de sensor mejorada para un pronóstico y/o detección de fallos precisos.
El objeto se resuelve mediante las características de las reivindicaciones independientes. Las reivindicaciones dependientes contienen desarrollos adicionales de la invención.
Un primer aspecto de la invención se refiere a un método para posicionar un sensor según la reivindicación 1.
Una ventaja de la presente invención es que se encuentra una posición optimizada para un sensor físico usando una simulación física basada en ordenador de un sistema técnico y un sensor virtual, en la que se determina una posición optimizada basándose en una señal de respuesta del sensor virtual. El sensor virtual y el sensor físico son preferiblemente de un tipo similar o del mismo tipo. En particular, puede usarse un algoritmo de optimización adecuado para encontrar una posición optimizada para un sensor virtual donde se optimiza o intensifica su señal de respuesta simulada a la prestación del sistema técnico simulado. La optimización puede tener en cuenta además las limitaciones geométricas y las propiedades del sistema técnico, ya que se basa en particular en la simulación física. Determinar una posición mejorada para un sensor da como resultado preferiblemente una calidad de datos de sensor mejorada y, por tanto, permite una monitorización de las condiciones mejorada y/o un pronóstico de un estado del sistema técnico.
El sistema técnico puede ser, por ejemplo, una planta industrial, una planta eléctrica, un motor o una turbina, pero no se limita a tales ejemplos. Un sensor puede ser cualquier tipo de sensor, tal como por ejemplo, una cámara, un sensor de temperatura, un sensor de tensión, un sensor de vibración o un sensor de flujo, pero no se limita a tales ejemplos. El modelo de simulación física del sistema técnico comprende las propiedades físicas del sistema técnico y puede usarse para realizar una simulación física, por ejemplo, una simulación dinámica, de su prestación. El modelo de simulación física preferiblemente puede calcularse previamente o construirse de antemano. El modelo de simulación física comprende además al menos un sensor virtual, que se atribuye al sistema técnico y que es adecuado preferiblemente para monitorizar la prestación del sistema técnico y devolver una señal de respuesta a la prestación. El modelo de simulación física puede basarse, por ejemplo, en un modelo de diseño asistido por ordenador, que describe las propiedades geométricas, y una simulación de análisis de elementos finitos, que describe las propiedades físicas.
La señal de respuesta de un sensor virtual en una posición dada puede registrarse virtualmente, es decir, simularse y almacenarse como un conjunto de datos, y alimentarse al algoritmo de optimización. La posición del sensor virtual se optimiza basándose en su señal de respuesta. El objetivo de la optimización puede potenciar la señal de respuesta del sensor virtual. Simular, por ejemplo, un motor que se monitoriza mediante un sensor de vibración puede dar como resultado una señal de respuesta de vibración específica en una posición de sensor dada. Puede encontrarse una posición de sensor optimizada basándose en dónde se intensifica la señal de respuesta de vibración.
Las coordenadas de la posición optimizada pueden emitirse y, por ejemplo, transferirse a un sistema de posicionamiento para colocar un sensor físico en la posición correspondiente.
Según una realización preferida del método, la señal de respuesta del sensor virtual puede compararse con información acerca de un comportamiento del sistema técnico adquirida a partir de la simulación y, dependiendo de la comparación, puede determinarse la primera posición optimizada.
Mediante el uso de información proporcionada por la simulación física acerca de propiedades físicas y/o técnicas del sistema técnico, pueden determinarse propiedades particulares que pueden indicar una posible posición adecuada para un sensor. En particular, puede usarse información acerca de un comportamiento del sistema técnico, por ejemplo, con respecto a una cantidad medida por el sensor. Una simulación física puede emitir, por ejemplo, las partes de un sistema técnico en las que pueden esperarse amplitudes de vibraciones altas. Esta información puede usarse para encontrar una posición de sensor optimizada para un sensor de vibración con el fin de producir una señal de respuesta óptima a las vibraciones del sistema.
Según una realización preferida del método
- puede colocarse un sensor físico en una posición dependiendo de las coordenadas de la primera posición optimizada,
- puede registrarse una señal de respuesta del sensor físico,
- pueden compararse las señales de respuesta del sensor virtual y el sensor físico, y
- puede validarse la posición, en la que se coloca el sensor físico, basándose en la comparación de las señales de respuesta.
Puede colocarse un sensor físico o real en el sistema técnico físico usando las coordenadas proporcionadas de la primera posición optimizada. Puede realizarse una validación, es decir, por ejemplo, una comprobación de posición o evaluación, de la colocación del sensor basándose en la comparación de las señales de respuesta correspondientes.
Según una realización preferida del método, puede proporcionarse una notificación acerca de un resultado de la validación.
Una notificación puede ser, por ejemplo, una señal de advertencia o confirmación, un mensaje o información visualizada dependiendo del resultado de la validación. Es favorable sustituir un sensor físico en caso de una validación negativa y repetir la comparación.
Según una realización preferida del método, el modelo de simulación física puede actualizarse basándose en datos de sensor del sensor físico.
Preferiblemente la actualización del modelo de simulación física se realiza dependiendo del resultado de la validación. Es favorable actualizar el modelo de simulación física basándose en datos del sensor físico en la primera posición optimizada para mejorar o refinar el posicionamiento del sensor y, por tanto, la calidad de datos de sensor. Según la invención
- puede simularse un fallo del sistema técnico por medio del modelo de simulación física,
- puede proporcionarse una señal de respuesta al fallo por el sensor virtual,
- puede determinarse una segunda posición optimizada del sensor virtual, donde se intensifica la señal de respuesta al fallo, por medio del algoritmo de optimización, y
- pueden proporcionarse las coordenadas de la segunda posición optimizada y/o la señal de respuesta al fallo en la segunda posición optimizada.
Es favorable simular un fallo o un error, tal como un fallo de sistema, o un error de software o hardware, del sistema técnico y proporcionar información acerca de la prestación errónea. En particular, puede examinarse la señal de respuesta simulada al fallo de un sensor virtual. Puede intensificarse determinando una posición optimizada del sensor. Por tanto, puede recuperarse una segunda posición optimizada para un sensor dependiendo de un fallo o error específico del sistema. Según una realización preferida del método
- puede registrarse una señal de respuesta de un sensor físico colocado en la segunda posición optimizada, - puede compararse la señal de respuesta del sensor físico con la señal de respuesta al fallo del sensor virtual, y - puede realizarse un control de errores del sistema técnico dependiendo de la comparación de las señales de respuesta.
La colocación de un sensor físico en una segunda posición optimizada, donde se espera una señal de respuesta intensificada a un fallo o error específico, puede permitir una detección de fallo y/o el pronóstico de un error específico de manera precisa.
Según una realización preferida del método, el modelo de simulación física puede comprender una pluralidad de sensores virtuales de al menos dos tipos de sensores diferentes y pueden determinarse las posiciones optimizadas de los mismos donde se intensifican las señales de respuesta de los sensores virtuales por medio del algoritmo de optimización.
La simulación puede llevarse a cabo para una pluralidad de sensores de tipos de sensores diferentes, tal como una red de sensores. Usando un algoritmo de optimización adecuado, pueden encontrarse posiciones optimizadas para la pluralidad de sensores de modo que sus señales de respuesta se intensifican y sincronizan preferiblemente, por ejemplo, sin duplicar datos de sensor.
Según una realización preferida del método, el modelo de simulación física comprende un modelo de diseño y un modelo de datos o numérico o matemático del sistema técnico.
El modelo de simulación física puede basarse, por ejemplo, en un modelo de diseño asistido por ordenador, que describe las propiedades geométricas, y una simulación de análisis de elementos finitos, que describen las propiedades físicas. La simulación física puede emitir, por ejemplo, información acerca de la prestación esperada del sistema técnico simulado. Una simulación de análisis de elementos finitos puede proporcionar, por ejemplo, las condiciones físicas de los sistemas técnicos que pueden usarse para encontrar una posición optimizada para un sensor.
Según la invención, el sensor físico puede colocarse en la primera posición optimizada o la segunda posición optimizada por medio de un sistema de posicionamiento.
Preferiblemente, un sensor físico se coloca mediante, por ejemplo, un sistema de posicionamiento automatizado, tal como un accionador de un sistema automatizado tal como un robot, en las posiciones optimizadas proporcionadas primera o segunda.
Otro aspecto de la invención se refiere a un sistema según la reivindicación 9.
El sistema es adecuado en particular para ejecutar un método según la invención. Preferiblemente, el dispositivo está acoplado o atribuido al sistema técnico y/o al menos un sensor físico es adecuado para monitorizar el sistema técnico. También es posible que el dispositivo se implemente como una aplicación de software o una aplicación remota o en la nube que tenga una conexión de comunicación con el sistema técnico y/o un sensor físico. El dispositivo puede ser además un sistema de asistencia para apoyar a un usuario.
Según una realización preferida, el dispositivo del sistema puede comprender un módulo de validación configurado para validar una posición de un sensor físico, en el que se registra una señal de respuesta del sensor físico, se comparan las señales de respuesta del sensor virtual y el sensor físico, y se valida la posición del sensor físico basándose en la comparación de las señales de respuesta.
El módulo de validación puede acoplarse o atribuirse preferiblemente al sistema técnico y/o al menos a un sensor físico adecuado para monitorizar el sistema técnico.
Según una realización preferida, el dispositivo puede comprender un módulo de notificación configurado para proporcionar una notificación acerca de un resultado de la validación.
El módulo de notificación puede comprender o puede estar acoplado, por ejemplo, a un elemento de visualización que muestra, por ejemplo, un mensaje de notificación acerca del resultado de validación. El módulo de notificación puede acoplarse preferiblemente a un sistema de posicionamiento. El módulo de notificación puede proporcionar, por ejemplo, retroalimentación al dispositivo y/o al sistema de posicionamiento acerca del estado de la colocación del sensor.
Según la invención, el módulo de simulación puede estar configurado para simular un fallo por medio del modelo de simulación física, y el módulo de optimización puede estar configurado para determinar una segunda posición optimizada del sensor virtual, donde se intensifica la señal de respuesta al fallo del sensor virtual, por medio del algoritmo de optimización, y el módulo de salida puede estar configurado para proporcionar coordenadas de la segunda posición optimizada y/o una señal de respuesta al fallo del sensor virtual en la segunda posición optimizada.
Según una realización preferida, el dispositivo puede comprender un módulo de control de errores configurado para realizar un control de errores del sistema técnico, en el que
- se registra una señal de respuesta de un sensor físico colocado en la segunda posición optimizada,
- se compara la señal de respuesta del sensor físico con la señal de respuesta al fallo del sensor virtual, y
- se realiza un control de errores del sistema técnico dependiendo de la comparación de las señales de respuesta. Según una realización preferida del dispositivo, el módulo de simulación puede proporcionar una simulación del sistema técnico que comprende una pluralidad de sensores, que pueden monitorizar el sistema técnico y emitir señales de respuesta correspondientes, y el módulo de optimización puede estar configurado para determinar posiciones optimizadas para la pluralidad de sensores virtuales, donde se intensifican las señales de respuesta de los sensores virtuales por medio del algoritmo de optimización.
Según la invención, el sistema comprende además un sistema de posicionamiento, asignado a un dispositivo según la invención, configurado para colocar un sensor físico en una primera posición optimizada o en una segunda posición optimizada, en el que el dispositivo proporcionan coordenadas de la primera posición optimizada o de la segunda posición optimizada.
Preferiblemente, el sistema de posicionamiento está configurado para posicionar o colocar un sensor físico en el sistema técnico o en una posición atribuida al sistema técnico, de modo que el sensor puede monitorizar un estado del sistema técnico. El sistema de posicionamiento puede acoplarse a un dispositivo según la invención y/o ambos pueden integrarse conjuntamente en un sistema.
Según una realización preferida, el sistema de posicionamiento puede comprender un módulo de control configurado para controlar un accionador para colocar el sensor físico en la primera o segunda posición optimizada.
Las coordenadas de la primera o segunda posición optimizada pueden transferirse, por ejemplo, a un módulo de control y convertirse en un comando de control para controlar un accionador.
Según una realización preferida, el sistema de posicionamiento puede comprender un módulo de guiado configurado para proporcionar direcciones para posicionar el sensor físico en la primera o segunda posición optimizada.
Un módulo de guiado puede comprender, por ejemplo, un elemento de visualización que muestra, por ejemplo, un mapa interactivo del sistema técnico o puede asignarse a una configuración de realidad aumentada que apoye la colocación del sensor.
Al menos parte del dispositivo y/o el sistema de posicionamiento puede implementarse como un módulo de software y/o hardware.
Además, la invención se refiere a un producto de programa informático que puede cargarse directamente en la memoria interna de un ordenador digital, que comprende partes de código de software para realizar las etapas de uno de un método según la invención cuando dicho producto se ejecuta en un ordenador.
La invención se explicará con más detalle haciendo referencia a las figuras adjuntas.
La figura 1 muestra un diagrama de flujo de un método según la invención;
la figura 2 muestra un diagrama esquemático de un dispositivo según la invención;
la figura 3 muestra un diagrama esquemático de un sistema de posicionamiento según la invención; y
la figura 4 muestra un diagrama esquemático de un método según la invención.
Partes equivalentes en las diferentes figuras se etiquetan con los mismos signos de referencia.
La figura 1 muestra las etapas de un método según la invención para posicionar un sensor físico en una posición optimizada con el fin de proporcionar datos de sensor optimizados cuando se monitoriza una prestación de un sistema técnico.
La etapa 1 comprende proporcionar un modelo de simulación física del sistema técnico. El sistema técnico puede ser, por ejemplo, una planta industrial o eléctrica, un motor o algo similar. El modelo de simulación física puede definirse y construirse, por ejemplo, de antemano y puede recuperarse desde una unidad de almacenamiento o una base de datos. Comprende las propiedades físicas del sistema técnico y al menos de un sensor virtual que es adecuado para monitorizar una prestación del sistema técnico. Un sensor virtual puede ser, por ejemplo, un sensor térmico o de vibración o una cámara. El tipo de sensor del sensor simulado se elige basándose en un sensor físico que va a colocarse en el sistema técnico. El modelo de simulación física puede comprender un modelo de diseño, tal como un modelo de diseño asistido por ordenador, y un modelo de datos o numérico o matemático, por ejemplo, tal como un modelo de análisis de elementos finitos, del sistema técnico.
La prestación del sistema técnico se simula por medio del modelo de simulación física, véase la etapa 2. Como parte del procedimiento de simulación, el sensor virtual registra una señal de respuesta virtual a la prestación del sistema técnico simulado en una posición dada en el sistema técnico o cerca del sistema técnico, véase la etapa 3. Dicho de otro modo, por medio de la simulación física se obtiene una huella o característica o señal específica a una prestación del sistema técnico dependiendo del tipo de sensor. Por ejemplo, un sensor de vibración registra características de vibración específicas del sistema técnico. Las características y la intensidad de la señal de respuesta dependen de la posición del sensor virtual con respecto al sistema técnico y de su geometría y propiedades físicas.
La posición del sensor virtual puede elegirse, por ejemplo, basándose en información acerca de las propiedades físicas o un comportamiento del sistema técnico obtenida a partir de la simulación física. Por ejemplo, la simulación física puede proporcionar información acerca de partes del sistema técnico que muestran amplitudes de vibración altas o variaciones térmicas altas. Los sensores de vibración o temperatura colocados cerca de estas partes pueden producir, por ejemplo, una señal intensificada, en comparación con sensores colocados en diferentes ubicaciones. Preferiblemente, tal información de la simulación física puede usarse como entrada para el algoritmo de optimización para optimizar una posición de sensor.
En la etapa 4 la posición del sensor virtual se optimiza por medio de un algoritmo de optimización adecuado. Se determina una primera posición optimizada para un sensor comparando, por ejemplo, su señal de respuesta en diferentes posiciones. Se determina la primera posición optimizada, se potencia la señal de respuesta considerando las propiedades físicas y la geometría del sistema técnico y/o el sensor.
Las coordenadas de la primera posición optimizada determinada se proporcionan en la etapa 5 para posicionar un sensor físico de un tipo de sensor similar o el mismo tipo que el sensor virtual simulado en la primera posición optimizada en el sistema técnico.
El sensor físico puede colocarse en el sistema técnico, véase la etapa 6, por ejemplo, en una parte particular del sistema técnico o en sus proximidades, para permitir la monitorización de las condiciones o el estado. El sensor físico registra una señal de respuesta a una prestación del sistema técnico, véase la etapa 7. Comparando la señal de respuesta del sensor físico con la señal de respuesta registrada del sensor virtual, véase la etapa 8, puede comprobarse y validarse la posición del sensor físico, véase la etapa 9. Dicho de otro modo, la señal de respuesta registrada del sensor físico se compara con una señal característica obtenida previamente por la simulación del sistema técnico. Haciendo coincidir la señal de respuesta real con la virtual, puede determinarse una posición optimizada del sensor físico.
En la etapa 10, se proporciona una notificación, por ejemplo, un mensaje visualizado, una entrada de registro o una señal de advertencia, dependiendo del resultado de la validación. La notificación puede comprender, por ejemplo, información acerca del estado y/o la corrección de la colocación, y/o la calidad de los datos de sensor adquirida por el sensor físico en una posición.
Los datos de sensor pueden usarse en particular para actualizar el modelo de simulación física del sistema técnico. Por tanto, la etapa 11, puede comprender, por ejemplo, un bucle de retroalimentación que retroalimenta datos de sensor como datos de entrada para refinar o mejorar el modelo de simulación física. Por tanto, actualizando el modelo de simulación física del sistema técnico, pueden repetirse, por ejemplo, las etapas 4 a 10 con el fin de encontrar una posición optimizada incluso más precisa para un sensor.
La figura 2 muestra un dispositivo 100, por ejemplo, un sistema de asistencia, para posicionar un sensor en una posición optimizada según la invención. El dispositivo comprende un módulo 101 de simulación, un módulo 102 de optimización y un módulo 103 de salida. El dispositivo 100 puede comprender además un módulo 104 de validación y/o un módulo 105 de notificación y/o un módulo 106 de control de errores. El dispositivo 100 es adecuado preferiblemente para realizar las etapas de un método según la invención. El dispositivo 100 puede comprender además al menos un procesador u ordenador para realizar al menos una de las etapas del método según la invención. Los módulos se acoplan preferiblemente entre sí. El dispositivo también puede implementarse como un componente de software y ejecutarse en un ordenador.
El módulo 101 de simulación está configurado para proporcionar un modelo de simulación física del sistema técnico y para realizar una simulación del mismo por medio del modelo de simulación física. El módulo 101 de simulación puede acoplarse, por ejemplo, a un medio de almacenamiento que almacena al menos un modelo de simulación físico. Además, el módulo 101 de simulación está configurado para proporcionar datos de una señal de respuesta de un sensor virtual a una prestación del sistema técnico simulado. El módulo 102 de optimización está configurado para determinar una primera posición optimizada para el sensor virtual, en el que una primera posición optimizada se encuentra basándose en la intensidad o fuerza o calidad de la señal de respuesta a una prestación del sistema técnico y por medio de un algoritmo de optimización adecuado.
El módulo 103 de salida proporciona datos de salida que comprende coordenadas de la posición optimizada y/o la señal de respuesta del sensor virtual en la posición optimizada. Los datos de salida pueden transferirse a un sistema de posicionamiento según la invención y tal como se muestra a modo de ejemplo en la figura 3, pueden configurarse para colocar un sensor físico en la primera posición optimizada.
El módulo 104 de validación está configurado para validar una primera posición optimizada de un sensor físico, que se colocó, por ejemplo, por el sistema de posicionamiento. La validación puede basarse en la comparación de la señal de respuesta real del sensor físico y la señal de respuesta del sensor virtual que se obtuvo a partir de la simulación. Por tanto, el módulo 104 de validación puede acoplarse a la salida de un sensor físico con el fin de recibir una señal de respuesta y analizarla.
El módulo 105 de notificación está configurado para proporcionar una notificación acerca de la validación. El módulo 105 de notificación puede acoplarse al módulo 104 de validación y/o al menos a un sensor físico. El módulo 105 de notificación puede ser, por ejemplo, un elemento de visualización que muestra un mensaje de notificación.
El dispositivo 100 puede ser, por ejemplo, un sistema de asistencia para proporcionar información a un usuario. El módulo 105 de notificación puede comprender una interfaz gráfica de usuario y de ese modo puede proporcionar información acerca de la colocación del sensor a un usuario, mientras que, por ejemplo, la simulación se ejecuta en una nube. Por ejemplo, si un usuario coloca el sensor físico en una posición desfavorable, la señal de respuesta recibida no puede coincidir con la señal de respuesta esperada a partir de la simulación. Moviendo el sensor físico a diferentes posiciones, la interfaz gráfica de usuario puede visualizar, por ejemplo, las diferentes señales recibidas y, por tanto, proporcionar información acerca de una colocación favorable o desfavorable del sensor.
En otra realización, el módulo 105 de notificación puede visualizar un modelo digital del sistema técnico, por ejemplo, basándose en la simulación, junto con una primera posición optimizada marcada del sensor virtual que puede hacerse coincidir con la posición real del sensor físico. Por ejemplo, se visualizan gráficas de los sensores de manera interactiva en sus posiciones correspondientes en un modelo de diseño asistido por ordenador. También puede mostrarse la salida de coordenadas sin procesar.
En otra realización, el módulo 101 de simulación puede estar configurado además para simular un fallo o un error o una avería del sistema técnico, que se introduce en el modelo de simulación física. En particular, la simulación puede dar como resultado una señal de respuesta de un sensor virtual a la prestación errónea debido al fallo. El módulo 102 de optimización puede estar configurado en particular para determinar una segunda posición optimizada para el sensor virtual donde se intensifica su señal de respuesta al fallo introducido por medio de un algoritmo de optimización adecuado. Como resultado, la simulación puede producir una señal de respuesta esperada o señal característica para un fallo específico.
Las coordenadas de la segunda posición optimizada pueden proporcionarse por el módulo 103 de salida y usarse para posicionar un sensor físico en la posición acorde en el sistema técnico físico. La señal de respuesta del sensor físico en la segunda posición optimizada puede registrarse y compararse con la señal de respuesta del sensor virtual al fallo introducido. El módulo 106 de control de errores está configurado para realizar un control de errores del sistema técnico comprobando, por ejemplo, si las señales de respuesta coinciden. En particular, las características de una señal del sensor físico en la segunda posición optimizada, como por ejemplo un espectro de vibración específica, pueden usarse para detectar o pronosticar un fallo específico.
La figura 3 muestra un sistema 200 de posicionamiento según la invención, configurado para posicionar un sensor físico en una primera o segunda posición optimizada, en el que las coordenadas de la posición optimizada se proporcionan por un dispositivo 100 según la invención y tal como se muestra, por ejemplo, en la figura 2. El sistema 200 de posicionamiento puede asignarse a o acoplarse con el módulo 100 de asistencia, y/o con un accionador A y/o un sensor físico pS, por ejemplo, a través de una interfaz de comunicación o conexión C. También es posible que el módulo 100 de asistencia y el sistema 200 de posicionamiento, o al menos partes de sus módulos, se implementen en un sistema o máquina o un servidor en la nube. Es favorable que el sistema 200 de posicionamiento y/o el dispositivo 100 se acoplen con el sistema técnico y/o al menos con uno de los sensores físicos pS. El dispositivo 100 y el sistema 200 de posicionamiento según la invención pueden estar configurados para realizar etapas del método según la invención.
El sistema 200 de posicionamiento puede comprender un módulo 201 de control. El módulo 201 de control está configurado para controlar un accionador A para colocar el sensor físico pS en una primera o segunda posición optimizada. El módulo 103 de salida del dispositivo 100 puede proporcionar las coordenadas de una posición optimizada y transferir esta información al módulo 201 de control. El módulo 201 de control puede controlar, por ejemplo, un brazo robótico que puede montar un sensor físico pS en la posición optimizada determinada, por ejemplo, un sensor integrado que puede montarse dentro de un procedimiento de ensamblaje automatizado.
El sistema 200 de posicionamiento puede comprender además un módulo 202 de guiado que está configurado para proporcionar direcciones para posicionar el sensor físico pS en la primera o segunda posición optimizada. El módulo 202 de guiado puede acoplarse preferiblemente con un elemento de visualización y/o el módulo 105 de notificación. Por ejemplo, el módulo 202 de guiado puede proporcionar direcciones con respecto a las coordenadas de posición que se visualizan mediante el módulo 105 de notificación.
Puede implementarse un bucle de retroalimentación para mejorar la colocación del sensor. Por ejemplo, el módulo 202 de guiado proporciona direcciones para posicionar un sensor físico pS en una posición determinada. El sensor físico pS proporciona una señal de respuesta a la prestación del sistema técnico TS, en el que la señal de respuesta puede compararse con una señal esperada por el módulo 104 de validación. El resultado de la validación se proporciona mediante el módulo 105 de notificación. Si la colocación del sensor físico pS todavía no es óptima, el módulo 105 de notificación puede proporcionar retroalimentación al sistema 200 de posicionamiento para refinar el posicionamiento.
Es posible además que el sistema técnico TS comprenda transductores que establecen un sistema de navegación que puede usarse para determinar una ubicación de unos sensores en relación con los transductores. La información acerca de la ubicación de los sensores puede proporcionarse al sistema 200 de posicionamiento.
El módulo 202 de guiado puede proporcionar además direcciones para el módulo 201 de control o para herramientas adicionales con el fin de colocar un sensor físico en una posición dada. Por ejemplo, el módulo 202 de guiado puede acoplarse a una interfaz de realidad aumentada, por ejemplo, gafas de realidad aumentada, que pueden usarse para colocar el sensor físico en la posición correcta. La posición correcta para el sensor puede determinarse, por tanto, mediante el seguimiento del sensor a través de una característica de identidad o pegatina unida al mismo o mediante el seguimiento de objetos y midiendo la distancia actual entre el sensor y una característica de referencia en el sistema técnico.
De manera similar, en otra realización, la colocación del sensor mediante el sistema 200 de posicionamiento puede soportarse por una cámara externa o escáner 3D para capturar una imagen o vídeo del sistema técnico y el sensor físico montado en el mismo. La imagen o película capturada puede compararse con la simulación física y/o al menos con el modelo de diseño mediante, por ejemplo, el módulo 104 de validación.
La figura 4 muestra esquemáticamente un método según la invención para posicionar un sensor para una monitorización optimizada de un sistema técnico TS. Se muestran un dispositivo 100 y un sistema 200 de posicionamiento, que se acoplan preferiblemente entre sí.
Además, se muestra un sistema técnico TS con sensores físicos pS asignados. Los sensores físicos pS puede ser del mismo tipo o al menos de dos tipos diferentes. Por medio de los módulos 101 a 106 del dispositivo 100 se determinan posiciones optimizadas para los sensores físicos pS para proporcionar una monitorización mejorada del sistema técnico TS. Los sensores se colocan en las posiciones optimizadas por medio del sistema 200 de posicionamiento. Las señales recibidas de los sensores físicos pS pueden retroalimentarse al módulo 104 de validación para validar la colocación de los sensores. Por tanto, el dispositivo 100, el sistema 200 de posicionamiento y los sensores físicos pS se acoplan preferiblemente entre sí con el fin de proporcionar información de retroalimentación acerca de las posiciones de sensor y por ejemplo para mejorar de manera iterativa el posicionamiento de los sensores.
El módulo 101 de simulación proporciona preferiblemente un modelo de simulación física del sistema técnico TS que comprende una pluralidad de sensores virtuales. El módulo 102 de optimización está configurado para proporcionar primeras posiciones optimizadas para los sensores, en particular, teniendo en cuenta diferentes tipos de sensores y/o propiedades físicas y geométricas del sistema. Puede haber, por ejemplo, dos tipos diferentes de sensores: sensores de temperatura y sensores de vibración. La optimización de sus posiciones respectivas se basa en sus señales de respuesta a una prestación del sistema técnico TS, como por ejemplo la variación de temperatura o la fuerza de vibración durante el funcionamiento. Las señales de respuesta en las primeras posiciones optimizadas se potencian preferiblemente y/o muestran una característica específica, por ejemplo, un espectro de vibración o una curva de temperatura. Las coordenadas de las primeras posiciones optimizadas determinadas se transfieren al sistema 200 de posicionamiento que está configurado para colocar los sensores físicos pS en sus primeras posiciones optimizadas respectivas. Preferiblemente, las señales de respuesta de los sensores físicos pS en las primeras posiciones optimizadas se intensifican y permiten una monitorización precisa de las condiciones y/o el estado del sistema técnico TS. Por medio del módulo 104 de validación, las posiciones de los sensores físicos pS pueden validarse comparando las señales de respuesta reales registradas con las señales de respuesta esperadas a partir de la simulación. Por ejemplo, un sensor de vibración puede registrar un espectro de vibración específico que muestra amplitudes altas en frecuencias específicas. Este espectro puede compararse con el espectro esperado que se recuperó a partir de la simulación física del sistema técnico TS.
Además, el dispositivo 100 puede estar configurado para simular un fallo específico del sistema técnico TS y para proporcionar segundas posiciones optimizadas para posicionar los sensores físicos pS, en el que en las segundas posiciones optimizadas se espera que las señales de respuesta de sensor se potencien si se produce el fallo. Por tanto, colocar los sensores físicos pS en las segundas posiciones optimizadas respectivas puede mejorar el control de errores.
Todos los métodos y etapas del método pueden implementarse mediante medios correspondientes que se adaptan para realizar las etapas respectivas del método. Todas las funciones proporcionadas por medios particulares pueden ser una etapa de método del método.
El alcance de protección viene dado por las reivindicaciones y no se restringe por las características explicadas y la descripción tal como se muestra en las figuras.
La invención no se limita a los ejemplos descritos. La invención también comprende todas las combinaciones de cualquiera de las características descritas o representadas.

Claims (16)

  1. REIVINDICACIONES
    i. Método para posicionar un sensor que comprende las siguientes etapas:
    - proporcionar (1) un modelo de simulación física de un sistema técnico (TS), comprendiendo el modelo de simulación física un sensor virtual en una posición dada,
    - simular (2) una prestación del sistema técnico por medio del modelo de simulación física,
    - proporcionar (3) una primera señal de respuesta del sensor virtual a la prestación simulada en una posición dada,
    - determinar (4), por medio de un algoritmo de optimización, una primera posición optimizada para el sensor virtual donde se intensifica la primera señal de respuesta y
    - proporcionar (5) coordenadas de la primera posición optimizada para posicionar un sensor físico (pS) en el sistema técnico
    - simular un fallo del sistema técnico (TS) por medio del modelo de simulación física,
    - proporcionar una segunda señal de respuesta al fallo mediante el sensor virtual,
    - determinar, por medio del algoritmo de optimización, una segunda posición optimizada del sensor virtual, donde se intensifica la segunda señal de respuesta al fallo y
    - proporcionar las coordenadas de la segunda posición optimizada y/o la segunda señal de respuesta al fallo en la segunda posición optimizada, y
    - colocar el sensor físico (pS) en la primera posición optimizada o la segunda posición optimizada por medio de un sistema (200) de posicionamiento.
  2. 2. Método según la reivindicación 1, en el que la primera señal de respuesta del sensor virtual se compara con información acerca de un comportamiento del sistema técnico adquirida a partir de la simulación, y dependiendo de la comparación se determina la primera posición optimizada.
  3. 3. Método según una de las reivindicaciones anteriores, en el que
    - el sensor físico (pS) se coloca (6) en una posición dependiendo de las coordenadas de la primera posición optimizada,
    - se registra (7) una señal de respuesta del sensor físico (pS),
    - se comparan (8) las señales de respuesta respectivas del sensor virtual y el sensor físico (pS), y
    - se valida (9) la posición, en la que se coloca el sensor físico (pS), basándose en la comparación de las señales de respuesta.
  4. 4. Método según la reivindicación 3, en el que se proporciona (10) una notificación acerca de un resultado de la validación.
  5. 5. Método según una de las reivindicaciones anteriores, en el que el modelo de simulación física se actualiza (11) basándose en datos de sensor del sensor físico (pS).
  6. 6. Método según la reivindicación 1, en el que
    - se registra una señal de respuesta de un sensor físico (pS) colocado en la segunda posición optimizada, - se compara la señal de respuesta del sensor físico (pS) con la señal de respuesta al fallo del sensor virtual, y
    - se realiza un control de errores del sistema técnico (TS) dependiendo de la comparación de las señales de respuesta.
  7. 7. Método según una de las reivindicaciones anteriores, en el que el modelo de simulación física comprende una pluralidad de sensores virtuales de al menos dos tipos de sensores diferentes y se determinan posiciones optimizadas de los mismos donde se intensifican las señales de respuesta de los sensores virtuales por medio del algoritmo de optimización.
  8. 8. Método según una de las reivindicaciones anteriores, en el que el modelo de simulación física comprende un modelo de diseño y un modelo de datos o numérico o matemático del sistema técnico (TS).
  9. 9. Sistema para posicionar un sensor, que comprende:
    - un dispositivo (100), comprendiendo el dispositivo:
    - un módulo (101) de simulación configurado para proporcionar un modelo de simulación física de un sistema técnico (TS), comprendiendo el modelo de simulación física un sensor virtual en una posición dada, y para simular una prestación del sistema técnico (TS) por medio del modelo de simulación física, y para proporcionar una primera señal de respuesta del sensor virtual a la prestación simulada en una posición dada,
    - un módulo (102) de optimización configurado para determinar, por medio de un algoritmo de optimización, una primera posición optimizada para el sensor virtual donde se intensifica la primera señal de respuesta y - un módulo (103) de salida configurado para proporcionar coordenadas de la primera posición optimizada para posicionar un sensor físico (pS) en el sistema técnico (TS),
    en el que
    el módulo (101) de simulación está configurado además para simular un fallo por medio del modelo de simulación física, y el módulo (102) de optimización está configurado además para determinar, por medio del algoritmo de optimización, una segunda posición optimizada del sensor virtual, donde se intensifica la señal de respuesta al fallo del sensor virtual y el módulo (103) de salida está configurado además para proporcionar coordenadas de la segunda posición optimizada y/o una señal de respuesta al fallo del sensor virtual en la segunda posición optimizada; comprendiendo además el sistema un sistema (200) de posicionamiento configurado para colocar el sensor físico (pS) en la primera posición optimizada o en la segunda posición optimizada.
  10. 10. Sistema según la reivindicación 9, comprendiendo el dispositivo (100) un módulo (104) de validación configurado para validar una posición del sensor físico (pS), y para registrar una señal de respuesta del sensor físico, comparar las señales de respuesta respectivas del sensor virtual y el sensor físico (pS), y validar la posición del sensor físico basándose en la comparación de las señales de respuesta.
  11. 11. Sistema según una de las reivindicaciones 9 ó 10, comprendiendo además el dispositivo (100) un módulo (105) de notificación configurado para proporcionar una notificación acerca de un resultado de la validación.
  12. 12. Sistema según la reivindicación 9, comprendiendo además el dispositivo (100) un módulo (106) de control de errores configurado para realizar un control de errores del sistema técnico (TS), y para
    - registrar una señal de respuesta de un sensor físico colocado en la segunda posición optimizada, - comparar la señal de respuesta del sensor físico con la señal de respuesta al fallo del sensor virtual, y - realizar un control de errores del sistema técnico dependiendo de la comparación de las señales de respuesta.
  13. 13. Sistema según una de las reivindicaciones 9 a 12, en el que el módulo (101) de simulación está configurado para simular una pluralidad de sensores virtuales, de al menos de dos tipos de sensores diferentes, y el módulo (102) de optimización está configurado para determinar posiciones optimizadas para la pluralidad de sensores virtuales, donde se intensifican las señales de respuesta de los sensores virtuales por medio del algoritmo de optimización.
  14. 14. Sistema (200) de posicionamiento según la reivindicación 9, que comprende además un módulo (201) de control configurado para controlar que un accionador coloque el sensor físico (pS) en la primera o la segunda posición optimizada.
  15. 15. Sistema (200) de posicionamiento según una de las reivindicaciones 9 ó 15, que comprende además un módulo (202) de guiado configurado para proporcionar direcciones para posicionar el sensor físico (pS) en la primera o la segunda posición optimizada.
  16. 16. Producto de programa informático que puede cargarse directamente en la memoria interna de un ordenador digital, que comprende partes de código de software para realizar las etapas de una de las reivindicaciones 1 a 8 cuando dicho producto se ejecuta en el ordenador.
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