балансировочный станок с беспроводным интерфейсом связи (2 варианта)

Формула изобретения

1. Балансировочный станок с беспроводным интерфейсом связи, содержащий блок управления, датчик угловых перемещений вала станка, датчики вибрации вала, ручной или механический привод вала станка, управляемый блоком управления привода и тормоза вала, а также содержащий, по мере необходимости, систему измерения линейных размеров и дополнительный прижимной барабан, воздействующий радиально на балансируемое колесо, с дополнительными датчиками вибрации, отличающийся тем, что содержит дополнительно беспроводный интерфейс связи, часы-таймер реального или относительного времени и энергонезависимую память, предназначенные для сбора информации: о работе узлов и блоков системы, о качестве процесса регулирования, о событиях, происходящих в данной системе, и преобразования этой информации к определенному виду и записи в определенные поля энергонезависимой памяти и передачи ее из энергонезависимой памяти по запросу вышестоящего устройства по беспроводному интерфейсу связи, а также дистанционного управления, загрузки и/или изменения программы функционирования балансировочного станка, диагностирования, инициализации, настройки (калибровки) и тестирования данного станка через беспроводный интерфейс связи.

2. Балансировочный станок с беспроводным интерфейсом связи, содержащий блок управления, датчик угловых перемещений вала станка, датчики вибрации вала, ручной или механический привод вала станка, управляемый блоком управления привода и тормоза вала, а также содержащий, по мере необходимости, систему измерения линейных размеров и дополнительный прижимной барабан, воздействующий радиально на балансируемое колесо, с дополнительными датчиками вибрации, отличающийся тем, что содержит дополнительно симплексный интерфейс связи, часы-таймер реального или относительного времени и энергонезависимую память, предназначенные для сбора информации: о работе узлов и блоков системы, о качестве процесса регулирования, о событиях, происходящих в данной системе, и преобразования этой информации к определенному виду и записи в определенные поля энергонезависимой памяти и передачи ее из энергонезависимой памяти по запросу пользователя в вышестоящее устройство по беспроводному интерфейсу связи.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области информационных технологий и может быть использовано в отраслях шиноремонтного производства, в машиностроении, станкостроении и приборостроении, а также в других отраслях, где необходимо получать корректную информацию о ходе технологических процессов.

Известна "Система управления вибрацией GSP 9700", предназначенная для балансировки и устранения вибраций, вызванных неоднородностью автомобильного колеса. Информация доступна на сайте http://www.gsp9700.cоm. (1).

Данная система содержит блок управления, датчик угловых перемещений вала станка, датчики вибраций вала станка, электрический привод вала с тормозом, систему измерения линейных размеров, прижимной барабан с пневмоприводом, воздействующим радиально на балансируемое колесо.

Недостатками данной системы балансировки колес являются следующие:

- имеющийся балансировочный станок не производит накопление и обработку статистической и технологическое иноформации за большие промежутки времени (неделя, месяц и т.п.), в виду отсутствия необходимого большого объема памяти, имеющегося в блоке управления станком;

- второй недостаток является следствием первого и заключается в том, что современные балансировочные станки не обеспечивают выдачу статистики за большие промежутки времени, и особенно, выдачу их в понятном для пользователя виде, таких как о времени работы станка, о графике интенсивности нагрузок, о распределении часов простоя оборудования, о списке кодов ошибок управляющей системы, то есть этот станок является балансировочным станком, а не машиной для анализа статистики работы станка;

- в конструкции этого станка не заложена возможность обмена данными по беспроводному интерфейсу связи с целью получения доступа к внутренним ресурсам станка со стороны внешней системы; а это, в свою очередь, приводит к тому, что затрудняется поиск и определение неисправностей (диагностика), тестирование изделий (особенно групповое тестирование) на стадии сдачи станков ОТК, а также их калибровки.

Целью предлагаемого изобретения "Балансировочный станок с беспроводным интерфейсом связи" по двум вариантам является:

1. упрощение процедуры инициализации и настройки (калибровки) балансировочного станка еще на стадии его сборки;

2. упрощение процедуры тестирования станка на предприятии-изготовителе на стадии сдачи изделия ОТК;

3. упрощение процедуры диагностирования станка обслуживающими центрами в случае выявления неисправностей;

4. получение корректной информации сервисными службами о фактическом времени работы станка, о дате начала эксплуатации его, о списке кодов ошибок управляющей системы станка;

5. возможность загрузки новейшего программного обеспечения в блок управления станка (обновление программы) сервисными службами или пользователем;

6. получение руководством предприятия, эксплуатирующего балансировочный станок(ки), информации о загруженности конкретного станка в течение суток, недели, месяца к т.п.);

7. получение информации о распределении часов простоя оборудования.

Указанная цель достигается следующим образов. К микроконтроллеру (процессору), встроенному в систему управления известного балансировочного станка, дополнительно присоединяется энергонезависимая память и часы-таймер реального времени.

Микроконтроллер по определенному алгоритму производит сбор информации с датчиков и исполнительных механизмов балансировочного станка в соответствии с определенным состоянием алгоритма программы управления станка, "зашитой" в энергонезависимую память программ микроконтроллера.

Далее микроконтроллер обрабатывает эту информацию и записывает ее в соответствии с определенным алгоритмом в определенные поля энергонезависимой памяти.

К микроконтроллеру также подсоединен беспроводный интересе связи, по которому производится обмен информацией и управление балансировочным станком, установка исполнительных механизмов станка, чтение информации с первичных датчиков и запись/чтение ресурсов микроконтроллера, а также выдача информации из энергонезависимой памяти во внешнее устройство по его запросу.

По интерфейсу связи может производиться также изменение данных в энергонезависимой памяти и обновление и загрузка програмного обеспечения.

Близкого аналога предлагаемому "Балансировочному станку с беспроводным интерфейсом связи" в доступной научно-технической и патентной информации не установлено.

В качестве отдаленного аналога можно принять "Систему управления вибраций GSP 9700" по источнику технической информации (1). На представленном чертеже изображен схематично предлагаемый "Балансировочный станок с беспроводным интерфейсом связи".

Предлагаемый балансировочный станок состоит: вал 1 станка, установленный на двух опорах 2; на одном конце вала 1 укреплено балансируемое колесо 3 посредством крепежного устройства 4; на другом конце вала 1 укреплен привод 5 вала с тормозом. На каждой опоре 2 установлено по одному датчику вибрации 6.

На валу 1 установлен также датчик угловых перемещений 7 вала 1. Блок управления 8 балансировочным станком содержит следующие узлы и микросхемы:

- микроконтроллер (процессор) 9, к которому, в свою очередь, подсоединены:

- блок индикации и управления 10;

- часы-таймер реального времени 11, выполненные на основе, например, микросхемы DS 1307, с подключенным к ней батарейным питанием;

- микросхема энергонезависимой памяти 12, например, AT 24 C 64 N-10 SI-2,5;

- беспроводный интерфейс связи 13;

- блок питания 14, который вырабатывает требуемые напряжения питания для соответствующих микросхем и узлов балансировочного станка, и подсоединен к ним.

Внешнее устройство 15 может быть соединено по беспроводному каналу связи 16 с блоком управления 8 балансировочного станка посредством беспроводного интерфейса связи 13. Блок питания 14 имеет вывод 17 подачи сетевого напряжения.

К приводу 5 балансировочного станка подсоединен блок управления 18 приводом 5 и тормозом, а блок управления 18 подсоединен к микроконтроллеру 9 балансировочного станка.

К блоку управления 8 подсоединена система измерения линейных размеров 19, которая, в свою очередь, посредством различных штанг, рычагов и линеек подсоединена к балансируемому колесу 3.

К блоку управления 8, по мере необходимости, может быть подсоединена система дополнительных датчиков вибрации 20, укрепленная, в свою очередь, на дополнительном прижимном барабане 21, воздействующем радиально на балансируемое колесо 3.

Беспроводный интерфейс связи может быть выполнен и функционировать по четырем вариантам и принцип связи приведен в таблице.

При этом, по первому варианту фотоприемник беспроводного интерфейса связи выполнен на основе микросхемы TSOP1236 фирмы Vishay, а передатчик выполнен на основе обыкновенного ИК-светодиода.

По второму варианту приемник и передатчик могут быть выполнены на микросборке ROK 101007 фирмы Ericsson с использованием решения Bluetooth.

По третьему и четвертому вариантам связь между балансировочным станком и внешним устройством может быть выполнена на основе комбинаций каналов связи - радиоволн к ИК-световых волн.

Все вышеописанное относится к "Балансировочному станку с беспроводным интерфейсом связи", реализованному по варианту 1.

По варианту 2 предлагаемый балансировочный станок отличается от варианта 1 тем, что содержит симплексный канал связи. При этом, передатчик информации физически расположен на балансировочном станке, а приемником является внешнее устройство 15.

Информация в этом варианте может передаваться как посредством ИК-световых волн, так и радиоволн.

Радиоканал связи 16 может быть выполнен, например, на основе микросборок ширмы RFM.

Преимуществом балансировочного станка, реализованного по варианту 2, является то, что стоимость нового решения будет значительно ниже (особенно с ИК-каналом связи), так как в качестве передатчика используется обыкновенный ИК-светодиод.

Предлагаемый "Балансировочный станок с беспроводным интерфейсом связи" по варианту 1 работает (функционирует) следующим образом.

В тело микроконтроллера 9 вставлены две дополнительные программы:

1. программа мониторинга состояния системы;

2. программа поддержки связи по беспроводному интерфейсу.

Вход в данные программы осуществляется по прерыванию. Для первой программы - по прерыванию от таймера (или часов реального или относительного времени), а для второй программы - по прерыванию от последовательного интерфейса микроконтроллера 9. Обе программы работают в тоновом режиме.

Программа мониторинга состояния системы собирает всю необходимую информацию, касающуюся работы и состояния системы, а именно:

- информацию с первичных датчиков (вибрации, оборотов вращения вала, положений исполнительных механизмов и т.п.);

- информацию с выходов, управляющих исполнительными механизмами;

- информацию о состоянии систем балансировочного станка;

- информацию с панели индикации и управления;

- другую необходимую технологическую информацию.

Далее эта информация декодируется и производится ее первичный анализ с целью отбора интересующей информации. После этого производится ее кодирование с целью уменьшения объема, занимаемого этой информацией.

Специальная подпрограмма в соответствии с определенным алгоритмом производит запись этой закодированной информации в ячейки энергонезависимой памяти 12. Программа поддержки связи по беспроводному интерфейсу связи 13 осуществляет следующие действия:

- чтение значений времени из часов-таймера реального или относительного времени и выдачи этой информации в канал связи 16 в соответствии с определенным протоколом обмена;

- чтение и изменение полей энергонезависимой памяти 12;

- чтение значений информации с датчиков первичных величин;

- чтение значений информации с выходов, управляющих исполнительными механизмами, балансировочного станка;

- чтение и запись определенных переменных и констант, с которыми работает "основная" программа управления микроконтроллера 9;

- выдачу значений информации из канала связи 16 в соответствии с определенным протоколом в исполнительные механизмы балансировочного станка;

- изменение памяти программ или загрузка памяти программ микроконтроллера 9 в соответствии с информацией, полученной из канала связи 16;

- запуск программы балансировочного станка с определенного места с определенными параметрами;

- запись/чтение ресурсов микроконтроллера 9.

Данные действия, инициированные пользователем, позволяют производить обмен информацией между внешним устройством 15 и балансировочным станком, а также позволяют осуществлять управление станком, тестирование и диагностику его через беспроводный канал связи 16.

Вышесказанное относится к предлагаемому балансировочному станку по варианту 1.

Балансировочный станок по варианту 2 функционирует аналогичным образом, за исключением того, что программа поддержки связи по беспроводному интерфейсу связи несколько упрощена. Вывод информации в канал связи 16 осуществляется путем длительного удерживания (5 секунд и более) определенной кнопки на панели индикации и управления 10 балансировочного станка. При этом внешнее устройство 15 должно быть переведено в состояние ожидания данных.

Протокол интерфейса в данном случае (по варианту 2) ориентирован только на выдачу информации. Выдача информации производится блоковыми посылками, в которые включена информация об уникальном серийном номере балансировочного станка, значение часов-таймера реального или относительного времени, информация из энергонезависимой памяти 12 и другая необходимая технологическая информация.

По вариантам 1 и 2 предлагаемого балансировочного станка часы-таймер 11 могут быть сконструированы таким образом, что могут хранить информацию как об изменении реального времени, так и об изменении относительного времени.

Реальное время можно выставлять на таймере:

- по варианту 1 - посредством воздействия информации на балансировочный станок по беспроводному интерфейсу связи или путем запуска программы, которая установит (однократно) истинное значение часов-таймера реального времени;

- по варианту 2 - аналогично, посредством запуска программы или путем пересчета относительного времени.

Пересчет и хранение относительного времени особенно выгодно в станках, где главное требование предъявляется к его дешевизне.

Получение реального времени из относительного времени осуществляет внешнее устройство 15 путем пересчета из относительного (так как оно само хранит реальное время).

Информация, считанная внешним устройством 15 (в качестве него выступает компьютер) из балансировочного станка, интерпретируется в удобном для восприятия виде на дисплее внешнего устройства 15.

Пользователь, запустив специальную программу, содержащуюся во внешнем устройстве 15, может производить тестирование, диагностирование балансировочного станка и дистанционное управление им или группой станков. Калибровка (настройка) станка осуществляется также по запуску специальной программы.

Конструкции предлагаемого балансировочного станка по вариантам 1 и 2 изготовлены и опробованы с положительным результатом в мае 2001 года в г. Омске.

Литература

1. "Система управления вибраций GSP9700", предназначенная для балансировки и устранения вибраций, вызванных неоднородностью автомобильного колеса; информация доступна на сайте http://www.gsp9700.com.