DE3736901A1 - Anordnung zur datenuebertragung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Datenerfassungssystem, bei dem mit einer Vielzahl von Meßeinrichtungen aufgenommene (physikalische oder chemische) Werte in einer System-Haupt­ einheit gesammelt werden.

In einer Fabrik werden die Produkte verschiedenen Prüfungen unterworfen. Hierzu ist ein Prüfband vorgesehen, entlang dem Meßeinrichtungen unterschiedlicher Art angeordnet sind. Wäh­ rend des Vorbeilaufs der Produkte auf dem Prüfband werden deren physikalischen oder chemischen Größen mittels der Meß­ einrichtungen erfaßt und die die mit den Meßeinrichtungen erfaßten physikalischen oder chemischen Größen darstellenden Datenwerte in einer System-Haupteinrichtung gesammelt. Aus den in der System-Haupteinrichtung gesammelten Daten werden dann die Güte und die Produktausbeute berechnet.

An den Produkten werden verschiedenartige Prüfungen durch­ geführt; eine von ihnen ist die Bestimmung ihrer Abmessungen. Sind sie komplex gestaltet, müssen an jedem Gegenstand zehn oder mehr Meßwerte abgenommen werden. Eine einzelne Person kann diese Messungen mit einer Schiebelehre durchführen. Ge­ wöhnlich werden aber mehrere Personen auf die Aufgabe ange­ setzt, die jeweils mit einer Schiebelehre oder einer ähnli­ chen Meßeinrichtung einige wenige Abmessungswerte bestimmen. Diese Vorgehensweise ist bevorzugt, da bei ihr der Wirkungs­ grad höher und die Fehlerrate niedriger sind als wenn alle Abmessungswerte von einer einzigen Person bestimmt werden. Es sind daher in den meisten Fällen zahlreiche Meßeinrich­ tungen der gleichen Art erforderlich.

Die mittels der Meßeinrichtungen bestimmten Werte werden in der Haupteinheit eines Datenerfassungssystems gesammelt, das aus den Meßeinrichtungen, Kabelleitungen und Relais besteht. Die Meßeinrichtungen sind mit den Leitungen an die Relais und diese an den Hauptrechner in der System-Haupteinheit ge­ legt. Jedes Relais hat einen Eingangsanschluß, dem eine bestimmte Nummer zugewiesen ist. Die Nummer des Eingangsan­ schlusses dient als Kennummer (ID) der an das Relais über Kabel angeschlossenen Meßeinrichtung. Der Systemrechner kann jede Meßeinrichtung anhand dieser Kennummer identifizieren.

Der System-Hauptrechner im Datenerfassungssystem enthält ein Programm, das die an jedem Produkt zu bestimmenden Abmes­ sungswerte sowie die Reihenfolge der Messungen festlegt. Ent­ lang des Prüfbandes sind mehrere Meßpersonen aufgestellt. Die erste Meßperson mißt mit ihrer Meßeinrichtung den ersten Ab­ messungswert, die zweite Meßperson mit ihrer Meßeinrichtung den zweiten Abmessungswert, und so fort. Die von den Meßper­ sonen aufgenommenen Meßwerte werden von den Meßeinrichtungen selbsttätig über die Kabel und die Relais an den Rechner übermittelt, der anhand der Anschlußnummer des Relais, über das der jeweilige Wert gelaufen ist, den Abmessungswert selbst identifiziert und auch die Zeit feststellt, zu der er an die System-Haupteinheit übermittelt worden ist.

Das oben erläuterte Datenerfassungssystem hat jedoch Nach­ teile. Das Kabel, das jede Meßeinrichtung mit dem zum System­ rechner führenden Relais verbindet, kann die Meßperson - ins­ besondere wenn Schiebelehren angewandt werden - in ihrer Tä­ tigkeit stark behindern und damit deren Leistungsfähigkeit beeinträchtigen. Weiterhin ist die Anzahl der Meßeinrichtun­ gen, die sich an ein einziges Relais anschließen läßt, be­ grenzt; eine erhöhte Anzahl Relais führt zu einem umfangrei­ cheren System und höheren Kosten. Um diese Probleme zu besei­ tigen, könnte man ein bestimmtes Meßinstrument nach der Aus­ führung der ihm zugewiesenen Messung vom Eingangsanschluß seines Relais abnehmen und dort ein anderes Meßinstrument an­ schließen. Dieses Abnehmen und Anschließen ist jedoch mühsam und zeitraubend. Es senkt nicht nur die Effizienz des Sy­ stems, sondern ist auch äußerst fehlerträchtig.

Es ist daher das Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Daten­ erfassungssystem anzugeben, mit dem sich der Wirkungsgrad der Aufnahme physikalischer oder chemischer Größen an Pro­ dukten erhöhen läßt und bei dem eine Zentraleinheit die gemessenen Werte genau identifizieren, sie klassieren und auf geeignete Weise sammeln kann.

Hierzu weist ein erfindungsgemäßes Datenerfassungssystem eine Vielzahl von Meßeinrichtungen, die jeweils Funksignale aus­ senden, die eine ihnen zugewiesene Kennummer (ID) sowie die aufgenommenen Meßwerte enthalten, und eine System-Hauptein­ heit auf, die die Funksignale von den Meßeinrichtungen auf­ nimmt und die von den Meßeinrichtungen ermittelten und in den Funksignalen enthaltenen Meßwerte entsprechend den in den Funksignalen ebenfalls enthaltenen Kennummern sammelt.

Fig. 1 ist eine schaubildliche Darstellung eines erfindungs­ gemäßen Datenerfassungssystems;

Fig. 2 ist eine Perspektivdarstellung eines Produkts, an dem mittels der Meßeinrichtungen im Datenerfassungssystem der Fig. 1 Abmessungswerte ermittelt werden können;

Fig. 3A ist eine Vorderansicht einer Schiebelehre, wie sie als Meßeinrichtung im Datenerfassungssystem der Fig. 1 geeignet ist;

Fig. 3B ist eine Seitenansicht der Schiebelehre der Fig. 3A;

Fig. 4 ist ein Blockdiagramm der Steuereinheit und der Meß­ einheit der in den Fig. 3A, 3B gezeigten Schiebelehre;

Fig. 5A und 5B sind Flußdiagramme zur Erläuterung der Arbeits­ weise des Datenerfassungssystems der Fig. 1;

Fig. 6 zeigt das Format der Funkmeldungen mit den Meßwerten des Produkts der Fig. 2; und

Fig. 7 ist ein Zeitdiagramm zur Erläuterung des Zusammenhangs zwischen den Datensignalen der Funkmeldung der Fig. 6 und dem diese darstellenden FM-Funksignal.

Die Fig. 1 zeigt schaubildlich ein erfindungsgemäßes Datener­ fassungssystem zum Sammeln von Werten, die an Produkten 12 gemessen werden, die in Pfeilrichtung auf dem Prüfband 14 vorbeilaufen. Die Produkte 12 können die in Fig. 2 gezeigte Gestalt haben. Es sind an jedem von ihnen die Abmessungen A bis J zu messen.

Am Prüfband 14 ist eine Vielzahl von Tischen 16 aufgestellt, an denen jeweils eine Meßperson 18 sich befindet. Auf jedem Tisch 16 liegen mehrere Meßinstrumente 20 wie Schiebelehren u. dgl. Jedem Meßinstrument 20 ist eine Kennummer ID zu­ gewiesen. Die Aufgabe jeder Meßperson 18 ist es, mit den Meß­ instrumenten 20 eine oder mehrere Abmessungen aufzunehmen. Zur Handhabung der Meßinstrumente 20 lassen sich auch Roboter einsetzen, so daß sich die Werte A bis J an jedem Produkt 12 selbsttätig aufnehmen lassen. Wie unten ausführlicher erläu­ tert, sendet jedes Meßinstrument 20 ein Funksignal aus, das den am Produkt 12 aufgenommenen Meßwert enthält.

Die System-Haupteinheit 22 ist abgesetzt vom Prüfband 14 auf­ gestellt. Sie weist eine Antenne 24, einen Empfänger 26, die Steuerung 28, den Summer 30, die Alarmlampe 32 und einen System-Hauptrechner 34 auf. Die Antenne 24 fängt die von den Meßinstrumenten 20 ausgesandten Funksignale auf und gibt sie an den Empfänger 26, der ihren Inhalt über die Steuerung 28 auf den Rechner 34 gibt. Der Rechner 34 bestimmt, ob die Übertragung fehlerfrei erfolgte. Falls nicht, erregt die Steuerung 28 den Summer 30 und die Warnlampe 32, um den Feh­ lerfall anzuzeigen. Der Rechner 34 sammelt die in den dem Empfänger 26 zugeführten Funkmeldungen enthaltenen Meßwerte und analysiert sie.

Die Fig. 3A, 3B zeigen eine Schiebelehre, wie sie als Meß­ instrument 20 in dem oben beschriebenen Datenerfassungsy­ stem Einsatz finden kann. Wie gezeigt, weist sie die eigent­ liche Schiebelehre 36 und eine Steuereinheit 38 auf. Die Schiebelehre 36 hat eine Hauptskala 40 und einen Läufer 42 mit der Anzeige 54. Die Steuereinheit 38 ist auf der Rück­ seite des Läufers 42 an diesen angesetzt und weist mehrere Bestandteile auf, die weiter unten erläutert sind.

Die Hauptskala 40 der Schiebelehre 36 weist eine Skalenplatte 44 auf, in die ein Kapazitätsstreifen eingebettet ist. Auf der Innenfläche des Läufers 42 ist eine Elektrode angebracht und gleitet, wenn der Läufer 42 die Hauptskala 40 entlang läuft, über den Kapazitätsstreifen, wobei sich die von der Elektrode erfaßte Kapazität ändert. Diese Kapazitätsänderung läßt sich in den Abstand zwischen den Innen- bzw. Außenmeß­ kanten 50, 52 bzw. 46, 48 an der Hauptskala 40 bzw. dem Läu­ fer 42 umrechnen. Dieser Abstand, d. h. der mit der Schiebe­ lehre abgenommene Abmessungswert, wird von der Anzeige 54, einer Flüssigkristall-Anzeige, angezeigt.

Wie die Fig. 3A zeigt, ist auf der Fingerauflage des Läufers 42 ein Sendeknopf 56 angeordnet und eine Schraube in ein Ge­ windeloch im Läufer 42 eingeschraubt. Mit der Schraube 58 läßt sich der Läufer 42 auf der Hauptskala 40 festziehen. Ein mehrstelliger DIP-Schalter 60 ist an einer Seite der Steue­ rung 38 angebracht; an ihm läßt sich die Kennummer ID der Schiebelehre einstellen. Der Schalter 62 für die Speise­ spannungsversorgung ist auf der Rückseite der Steuereinheit 38 angebracht.

Die Fig. 4 zeigt in einem Blockdiagramm die Schiebelehre 36 und die Steuerung 38 der Meßeinrichtung. Wie die Figur zeigt, weist die Steuerung 38 eine CPU 64, den Bus 66, den ROM- Speicher 68, den RAM-Speicher 70, den Sender 72, eine Ein­ gabe/Ausgabe-(E/A)-Schnittstelle 74, den Sendeknopf 56 und den DIP-Schalter 60 auf. Die CPU 64 verarbeitet die Meßwerte aus der Schiebelehre 36, die über die E/A-Schnittstelle 74 auf dem Bus 66 anliegen. Der ROM-Speicher 68 enthält ein Steuerprogramm u. dgl. Der RAM-Speicher 70 nimmt vorüber­ gehend die Kennummer ID der Schiebelehre und die mit ihr aufgenommenen Meßwerte auf. Mit dem Sender 72 wird eine Funkmeldung ausgesendet, die die Kennummer ID und den mit der Schiebelehre aufgenommenen Meßwert enthält.

Wie die Fig. 4 weiter zeigt, weist die Schiebelehren-Einheit 36 weiterhin einen Ladungssensor 76, den Verstärker 78, den Analog/Digital-(A/D)-Wandler 80 und die Anzeige 54 auf. Der Ladungssensor 76 besteht aus dem in der Skalenplatte 44 ein­ gebetteten Kapazitätsstreifen und der Elektrode auf der In­ nenseite des Läufers 42. Wie bereits angegeben, kann der La­ dungssensor 76 ein Spannungssignal ausgeben, das den mit der Schiebelehre aufgenommenen Abmessungswert darstellt. Der Ver­ stärker 78 verstärkt das (analoge) Spannungssignal aus dem Ladungssensor 76, während der A/D-Wandler 80 es digitali­ siert und die Anzeige 54 den Wert anzeigt. Weiterhin wird der Wert digital vom A/D-Wandler 80 über die Verbindungsleitung an die E/A-Schnittstelle 74 der Steuerung 38 gelegt.

Der Verstärkungsgrad des Verstärkers 78 ist so eingestellt, daß der vom A/D-Wandler 80 angebotene digitale Wert genau dem von der Schiebelehre erfaßten Abmessungswert entspricht; aus dem gleichen Grund findet ein Nullpunktsabgleich statt. In dieser Ausführungsform zeigt die Anzeige 54 den Abmessungs­ wert als Effektivwert mit maximal sechs Stellen an.

Wie die Fig. 4 zeigt, enthält die Steuerung 38 auch eine Batterie 84, die an den Haupt-Schalter 62 für die Schaltung 86 der Speisespannungsversorgung führt, die die Betriebsspan­ nung V _D für die elektronischen Bauelemente der Schiebelehre liefert.

Die Arbeitsweise des beschriebenen Datenerfassungssystems soll nun anhand der Flußdiagramme der Fig. 5A, 5B erläutert werden.

Zunächst schaltet die Meßperson an jedem Tisch 16 mit dem Schalter 62 die Speisespannungsversorgung für bspw. die Schiebelehre 20 ein, so daß diese betriebsbereit ist (Schritt S 1), und stellt am DIP-Schalter 60 die Kennummer ID der jeweiligen Schiebelehre 20 ein (S 2), die dann im RAM-Speicher 70 abgelegt wird (S 3). Die Kennummer ID bleibt im RAM-Spei­ cher 70 erhalten, bis sie vom DIP-Schalter 60 mit einer neuen Kennummer überschrieben oder der Hauptschalter 62 ausge­ schaltet wird.

Danach nimmt die Meßperson mit der Schiebelehre 20 am Pro­ dukt 12 einen einzigen Abmessungswert ab (S 4). Insbesondere führt sie das Produkt 12 zwischen die Backen 46, 48 ein und verschiebt dann den Läufer 42, bis die Backe 48 des Läufers 42 und die Backe 46 der Hauptskala 40 fest am Produkt 12 an­ liegen. Während der Bewegung des Läufers 42 hat sich der von der Anzeige 54 angezeigte Wert fortlaufend geändert. Wenn nun die Backen 46, 48 fest am Produkt 12 anliegen, drückt die Meßperson auf den Sendeknopf 56 (S 5). Die CPU 64 in der Steu­ erung liest nun den an der E/A-Schnittstelle 74 anliegenden Wert ein, speichert ihn als korrekt gemessenen Wert im RAM- Speicher 70 (S 6) und bildet die in Fig. 6 schaubildlich ge­ zeigte Funkmeldung 88, die den Meßwert selbst sowie die Kenn­ nummer ID der Schiebelehre 20 enthält (S 7).

Wie die Fig. 6 zeigt, besteht diese Funkmeldung 88 aus einem Vorspann 90, einer zweistelligen Kennummer (ID) 92, dem sie­ benstelligen Meßwert 94, dem Paritätscode 96, dem Wagenrück­ lauf-(C/R)-Code 98 und dem Zeilenschaltungscode (LF) 100. Der Vorlauf 90 ist ein vorbestimmter Code, der angibt, daß die Meldung einen mit der Schiebelehre 20 bestimmten Meßwert ent­ hält. Mit dem Paritätscode 96 läßt sich die Meldung auf Über­ tragungsfehler zwischen dem Sender 72 und der System-Haupt­ rechner 22 prüfen, und der C/R-Code 98 markiert das Ende der vollständigen Funkmeldung 88.

Die CPU 64 gibt die so gebildete Meldung 88 auf den Sender 72, der sie (im Schritt S 8) frequenzmoduliert zur System- Haupteinheit 22 aussendet (S 9), wobei die die Schiebelehre 20 haltende Meßperson als Sendeantenne wirkt.

Die Fig. 7 ist ein Zeitdiagramm zur Erläuterung des Zusammen­ hangs zwischen den digitalen Signalen der Meldung 88 aus der CPU 64 einerseits und den frequenzmodulierten Ausgangssigna­ len des Senders 72 andererseits. Wie die Fig. 7 zeigt, wer­ den digitale Signale 102 der Meldung 88 auf "0"-Pegel zu frequenzmodulierten Signalen 104 einer niedrigeren Frequenz F 1, die digitalen Signale 102 mit "1"-Signale zu frequenz­ modulierten Signalen 104 der höheren Frequenz F 2 umgewan­ delt. Insbesondere wird jedes digitale Signal 102 mit "0"- Pegel (bzw. L-Pegel) zu einem Signal 104 mit n Impulsen, jedes digitale Signal 102 mit "1"-Pegel (bzw. H-Pegel) zu einem Signal 104 mit m Impulsen verwandelt, wobei n < m gilt.

Die so frequenzmodulierte Funkmeldung 88 wird von der Antenne 24 der System-Haupteinheit 22 aufgefangen und auf den Empfän­ ger 26 der Einheit 22 gegeben (S 10), der sie demoduliert, die digitale Datenmeldung wiederherstellt (S 11) und diese über die Steuerschaltung 28 auf den System-Hauptrechner 34 gibt.

Der System-Hauptrechner 34 prüft anhand des Paritätscodes 96 der Meldung 88, ob bei der Übertragung zwischen Sender 72 und Antenne 24 ein Fehler aufgetreten ist (S 12). Falls ja, gibt der Rechner 34 an die Steuerschaltung 28 ein entsprechendes Signal ab, infolgedessen die Steuerung den Summer 30 und die Warnlampe 32 erregt, um den Fehlerfall anzuzeigen (S 13). Die Meßperson, die das akustische und das optische Signal des Summers 30 bzw. der Warnlampe 32 wahrnimmt, kann dann den gleichen Wert am Produkt 12 erneut abnehmen.

Der System-Hauptrechner 34 enthält einprogrammiert die Rei­ henfolge, in der die Abmessungswerte A bis J an jedem Produkt 12 und Tisch 16 aufgenommen werden sollten, die Kennummern ID der Meßinstrumente 20 zur Verwendung beim Aufnehmen der Werte A bis J sowie die Toleranzbereiche für die Werte A bis J prüft anhand derselben die von den Meßeinrichtungen 20 übermittelten Meldungen. Mißt daher die Meßperson an einem Tisch 16 einen anderen als den geforderten Abmessungswert oder bestimmt sie die Werte A bis J in der falschen Reihen­ folge oder benutzt sie ein falsches Meßinstrument, zeigt der Rechner 34 den bei der Prüfung des Produkts eingetretenen Fehler an und veranlaßt, daß der Summer 30 und die Warnlampe 32 den Fehlerfall anzeigen.

Ermittelt der Rechner im Schritt S 12, daß keine Fehler aufge­ treten sind, legt er die Meldung auf einem Aufzeichnungsträ­ ger ab. M. a. W.: der Rechner 34 sammelt die Datenwerte A bis J aus den Meldungen 88, die einwandfrei von den Meßinstrumen­ ten 20 zur System-Haupteinheit 22 übertragen worden sind (S 14). Der Rechner 34 analysiert die erfaßten Werte der Ab­ messungen A bis J auf das Einhalten der Gütevorgaben und ver­ arbeitet die an vielen Produkten 12 gemessenen Werte A bis J weiter zu Durchschnittswerten der Produktgüte und -ausbeute (S 15).

Da die an jedem Produkt 12 aufgenommenen Werte A bis J der Haupteinheit 22 in Form von Funkmeldungen übermittelt werden, brauchen die Meßeinrichtungen 20 mit der Haupteinheit 22 nicht über Leitungskabel verbunden zu werden. Die Meßeinrich­ tungen 20 lassen sich daher leichter handhaben als in der Vergangenheit. Das erfindungsgemäße Datenerfassungssystem läßt eine erhöhte Arbeitseffizienz zu. Da weiterhin keine Kabel oder Relais erforderlich sind, läßt das System sich sehr klein ausführen.

Die Kennummer ID der Meßeinrichtungen 20 lassen sich ohne weiteres zweistellig angeben, so daß sich im erfindungsgemä­ ßen System die Anzahl der Meßeinrichtungen 20 leichter als bei herkömmlichen Datenerfassungssystemen erhöhen läßt. Weiterhin lassen die Kennummern ID der Meßeinrichtungen 20 erforderlichenfalls durch Umprogrammieren des System-Haupt­ rechners 34 ändern - bspw. wenn sie durch Meßinstrumente an­ derer Art ersetzt werden müssen, um Produkte unterschiedli­ cher Gestalt zu prüfen. M. a. W.: das erfindungsgemäße System läßt sich zur Aufnahme und Analyse physikalischer und che­ mischer Größen an Produkten unterschiedlichster Art ein­ setzen.

Da weiterhin jeder an einem Produkt aufgenommene Wert von einer Kennummer begleitet ist, kann der Hauptrechner 34 falsche Daten zurückweisen, wie sie auftreten können, wenn eine Meßeinrichtung mit einer Leitung an ein falsches Relais gelegt ist. Die mit dem erfindungsgemäßen System erfaßten Daten sind daher verläßlich.

Claims (7)

1. Datenerfassungssystem mit einer Vielzahl von Meßein­ richtungen zur Aufnahme verschiedener Werte eines Gegenstan­ des sowie einer System-Haupteinheit, in der die mit den Meß­ einrichtungen gemessenen Werte gesammelt werden, dadurch gekennzeichnet, daß
jede der Meßeinrichtungen (20) am Gegenstand (12) einen Wert mißt und diesen sowie eine ihr zugewiesene Kennung (ID) in Form von Funksignalen aussendet, und daß
die System-Haupteinheit (22) den Meßwert und die Kennung (ID) aus jeder Meßeinrichtung empfängt und die Meßwerte aus den Meßeinrichtungen (20) in der Zuordnung zu deren Kennungen sammelt.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Meßeinrichtungen (20) jeweils
einen Datenspeicher (70) zur Aufnahme der jeweiligen Kennung (ID),
eine Meßeinrichtung (36) zu Aufnahmen eines Wertes am Gegenstand (12) und
einen Sender (72) aufweisen, der den mit der Meßeinrich­ tung aufgenommenen Wert und die im Datenspeicher (70) befind­ liche Kennung (ID) in Form von Funksignalen aussendet.

3. System nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Meßeinrichtungen (20) weiterhin jeweils eine Einrichtung (60) zum Einstellen der Kennung (ID) aufweisen und der Datenspeicher (70) die an der Einrich­ tung (60) eingestellte Kennung (ID) speichert.

4. System nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Meßeinrichtungen (20) weiterhin jeweils einen Analog/Digital-(A/D)-Wandler (80), der den von der Meßeinrichtung (36) aufgenommenen Meßwert digitalisiert, und eine Einrichtung (64) aufweisen, die aus dem Digitalwert aus dem A/D-Wandler (80) und der Kennung (ID) im Speicher (70) eine serielle Datenmeldung (88) bildet, die der Sender (72) als Funkmeldung aussendet.

5. System nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Meßeinrichtungen (20) weiterhin jeweils eine Einrichtung (56) aufweisen, um den Sender (72) zu betätigen und so die serielle Datenmeldung (88) auszusen­ den.

6. System nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die serielle Datenmeldung (88) eine zweistellige Kennung (92) und einen siebenstelligen Datenwert (94) einschl. Dezimalpunkt enthält, wie er von der Meßein­ richtung (36) ermittelt worden ist.

7. System nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die System-Haupteinheit (22) einen Em­ pfänger (26), der die vom Sender (72) gefunkten seriellen Da­ tenmeldungen (88) aufnimmt, sowie einen System-Hauptrechner (34) aufweist, der die in den vom Empfänger (26) aufgenomme­ nen seriellen Datenmeldungen (88) enthaltenen Meßwerte in Zuordnung zu den in den Datenmeldungen ebenfalls enthaltenen Kennungen sammelt.