DE102022122754A1

DE102022122754A1 - Systeme und verfahren zur überwachung des zustands einer kette

Info

Publication number: DE102022122754A1
Application number: DE102022122754.5A
Authority: DE
Inventors: Dennis J. Carroll; Paerhati Remutula; Philip L. Griggs; Sai Rohit Kumar Danda; Minchao Zhu; Avinash Gunda; Jason P. Joye; David R. Kracko
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2021-11-16
Filing date: 2022-09-08
Publication date: 2023-05-17
Also published as: US11798158B2; US20230153985A1; CN116136500A

Abstract

Systeme und Verfahren zur Überwachung des Kettenzustands einer Kette mit mehreren Gliedern in einem geschlossenen Kreislauf beim Umlaufen der Kette. Das System umfasst eine Kamera, die in Bezug auf die Kette statisch positioniert ist, wobei die Kamera dazu ausgelegt ist, ein Einzelbild zu erzeugen, um ein Glied unter den mehreren Gliedern einzuschließen, und ein Steuermodul, das mit der Kamera wirkgekoppelt und dazu programmiert ist, die folgenden Schritte durchzuführen: Empfangen des Einzelbilds, Umwandeln des Einzelbilds in ein Schwarz-Weiß-Einzelbild mit hohem Kontrast, Identifizieren eines Gliedtyps des Glieds in dem Schwarz-Weiß-Einzelbild auf Grundlage einer Bezugnahme auf eine Vielzahl von vorgegebenen Horizontvorlagen und Speichern des Glieds mit dem Gliedtyp und einer jeweiligen zeitlichen Markierung in einem Cache sowie Speichern einer Abfolge. Das System fährt fort, bis es feststellt, dass die Kette zum Startglied zurückgelaufen ist, identifiziert einen Kettentyp für die Kette und erstellt einen Fingerabdruck auf der Kette.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich allgemein auf Ketten, die bei der Herstellung von Schwermaschinen verwendet werden, und insbesondere auf Systeme und Verfahren zur Überwachung des Zustands von Förderketten.
Wie hierin verwendet, schließt eine Kette eine Förderkette ein und umfasst mehrere Glieder, die zu einem geschlossenen Kreislauf zusammengefügt sind. Eine Förderkette ist im Allgemeinen in einer Fertigungsumgebung dazu ausgelegt, ein Trägergerät zu umlaufen und wird häufig zum Bewegen von Gegenständen oder Geräten verwendet.
Der Zustand der Kette wirkt sich direkt auf die Effizienz der Produktion aus. Aufgrund von regelmäßigem Verschleiß sowie Mängeln oder Beschädigungen kann die Kette unerwartet reißen oder für den bestimmungsgemäßen Gebrauch unzureichend bzw. instabil werden, und technische Probleme können zu einer Störung in einer groß angelegten Fertigungsumgebung führen. Die Dauer einer solchen Störung kann von der Zeit abhängen, die benötigt wird, um die Mängel oder Beschädigungen zu lokalisieren und zu beheben. Förderketten können mehr als eine halbe Meile lang sein, so dass die Lokalisierung eines identifizierten defekten Glieds für den menschlichen Eingriff eine zeitkritische Situation darstellt.
Dementsprechend sind Verbesserungen der Systeme und Verfahren zur Überwachung des Kettenzustands wünschenswert. Die folgende Offenbarung stellt eine technologische Lösung für diese technischen Probleme bereit und befasst sich darüber hinaus mit verwandten Themen. Darüber hinaus werden andere wünschenswerte Merkmale und Eigenschaften des Systems und des Verfahrens aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen und dem vorangehenden Hintergrund ersichtlich.
KURZDARSTELLUNG
Bei einer Ausführungsform ist ein Verfahren zur Überwachung des Kettenzustands einer Kette mit mehreren Gliedern in einem geschlossenen Kreislauf beim Umlaufen der Kette vorgesehen. Das Verfahren umfasst das Empfangen eines Einzelbilds von einer Kamera, die in Bezug auf die Kette bei deren Umlaufen statisch positioniert ist, wobei die Kamera dazu ausgelegt ist, das Einzelbild zu erzeugen, um ein Glied unter den mehreren Gliedern einzuschließen, das Umwandeln des Einzelbild in ein Schwarz-Weiß-Einzelbild mit einem hohen Kontrast, das Identifizieren eines Gliedtyps des Glieds in dem Schwarz-Weiß-Einzelbild auf Grundlage einer Bezugnahme auf eine Vielzahl von vorgegebenen Horizontvorlagen und das Speichern des Glieds mit dem Gliedtyp und einer jeweiligen zeitlichen Markierung in einem Cache.
Bei einer Ausführungsform umfasst das Verfahren ferner das Lokalisieren von langen Linien in dem Schwarz-Weiß-Einzelbild, das Begradigen des Schwarz-Weiß-Einzelbilds, wenn festgestellt wird, dass das Schwarz-Weiß-Einzelbild auf Grundlage der jeweiligen Neigungen der langen Linien begradigt werden muss, das Isolieren eines Einzelbildhorizonts in dem Schwarz-Weiß-Einzelbild und wobei das Identifizieren des Gliedtyps ferner das Vergleichen des Einzelbildhorizonts mit der Vielzahl von vorgegebenen Horizontvorlagen umfasst.
Bei einer Ausführungsform umfasst das Verfahren ferner für jede vorgegebene Horizontvorlage aus der Vielzahl von vorgegebenen Horizontvorlagen das Ermitteln eines Passungskoeffizienten auf Grundlage des Bewegens der vorgegebenen Horizontvorlage über den Einzelbildhorizont, das Ermitteln eines Streckungskoeffizienten auf Grundlage des Streckens der vorgegebenen Horizontvorlage über den Einzelbildhorizont, wobei das Identifizieren des Gliedtyps ferner eine Funktion des Passungskoeffizienten und des Streckungskoeffizienten ist, und ferner das Speichern des Glieds mit dem Passungskoeffizienten und dem Streckungskoeffizienten in dem Cache.
Bei einer Ausführungsform umfasst das Verfahren ferner das Ermitteln, dass das Glied defekt ist, wenn das Schwarz-Weiß-Einzelbild auf Grundlage des Gliedtyps anzeigt, dass dem Glied eine Komponente fehlt oder einen Oberflächenfehler aufweist, und das Erzeugen eines Warnhinweises, dass das Glied defekt ist.
Bei einer Ausführungsform umfasst das Verfahren ferner das Empfangen von Benutzereingaben, die einen Fehlermodus und Fehlermodusbedingungen definieren, das Ermitteln, dass die Fehlermodusbedingungen in dem Schwarz-Weiß-Einzelbild existieren, und das Erzeugen eines Warnhinweises über das Glied und den Fehlermodus.
Bei einer Ausführungsform umfasst das Verfahren ferner das Empfangen von Benutzereingaben, die einen Fehlermodus und Fehlermodusbedingungen definieren, das Ermitteln, dass die Fehlermodusbedingungen in dem Schwarz-Weiß-Einzelbild existieren, und das Erzeugen eines Warnhinweises über das Glied und den Fehlermodus.
Bei einer Ausführungsform umfasst das Verfahren ferner nach dem Speichern des Glieds das Kennzeichnen des Glieds als ein Startglied und (a) das Empfangen mindestens eines nächsten Einzelbilds von der Kamera, wobei das mindestens eine nächste Einzelbild ein nächstes Glied aus den mehreren Gliedern umfassen soll, (b) das Umwandeln des mindestens einen nächsten Einzelbilds in ein nächstes Schwarz-Weiß-Einzelbild mit hohem Kontrast, (c) das Identifizieren eines Gliedtyps des nächsten Glieds in dem nächsten Schwarz-Weiß-Einzelbild und (d) das Speichern des nächsten Glieds mit dem Gliedtyp und der jeweiligen zeitlichen Markierung in einem Cache, (e) das Aufbauen eines Kettensegments, das eine Abfolge des Gliedtyps des nächsten Glieds und eines Gliedtyps mindestens eines vorhergehenden Glieds umfasst, und das Wiederholen von (a) bis (d), bis auf Grundlage einer Abfolge in dem Kettensegment festgestellt wird, dass die Kette zu dem Startglied zurückgelaufen ist.
Bei einer Ausführungsform umfasst das Verfahren ferner das Identifizieren eines Kettentyps für die Kette in Abhängigkeit von der Abfolge.
Bei einer Ausführungsform umfasst das Verfahren ferner das Erstellen eines Fingerabdrucks der Kette, wobei der Fingerabdruck alle der mehreren Glieder der Kette in einer eindeutigen zeitlichen Abfolge umfasst.
Bei einer Ausführungsform umfasst das Verfahren ferner das Speichern des Fingerabdrucks für die Kette im Cache.
Bei einer Ausführungsform umfasst das Verfahren ferner das Erkennen in Abhängigkeit des Fingerabdrucks der Kette, dass der Kette ein weggenommenes Glied fehlt, und das Erzeugen einer darauf basierenden Benachrichtigung.
Bei einer Ausführungsform umfasst das Verfahren ferner das Erkennen in Abhängigkeit des Fingerabdrucks der Kette, dass die Kette ein defektes Glied aufweist, und das Erzeugen einer darauf basierenden Benachrichtigung.
Bei einer Ausführungsform ist ein System zur Überwachung des Kettenzustands einer Kette mit mehreren Gliedern in einem geschlossenen Kreislauf beim Umlaufen der Kette vorgesehen. Das System umfasst eine Kamera, die in Bezug auf die Kette bei deren Umlaufen statisch positioniert ist, wobei die Kamera dazu ausgelegt ist, ein Einzelbild zu erzeugen, um ein Glied unter den mehreren Gliedern einzuschließen, und ein Steuermodul, das mit der Kamera wirkgekoppelt und dazu programmiert ist, das Einzelbild zu empfangen, das Einzelbild in ein Schwarz-Weiß-Einzelbild mit hohem Kontrast umzuwandeln, einen Gliedtyp des Glieds in dem Schwarz-Weiß-Einzelbild auf Grundlage einer Bezugnahme auf eine Vielzahl von vorgegebenen Horizontvorlagen zu identifizieren und das Glied mit dem Gliedtyp und einer jeweiligen zeitlichen Markierung in einem Cache zu speichern.
Bei einer Ausführungsform ist das Steuermodul ferner dazu programmiert, lange Linien in dem Schwarz-Weiß-Einzelbild zu lokalisieren, das Schwarz-Weiß-Einzelbild zu begradigen, wenn festgestellt wird, dass das Schwarz-Weiß-Einzelbild auf Grundlage der jeweiligen Neigungen der langen Linien begradigt werden muss, einen Einzelbildhorizont in dem Schwarz-Weiß-Einzelbild zu isolieren und den Gliedtyp ferner durch Vergleichen des Einzelbildhorizonts mit der Vielzahl von vorgegebenen Horizontvorlagen zu identifizieren.
Bei einer Ausführungsform ist das Steuermodul ferner dazu programmiert, für jede vorgegebene Horizontvorlage aus der Vielzahl von vorgegebenen Horizontvorlagen einen Passungskoeffizienten auf Grundlage des Bewegens der vorgegebenen Horizontvorlage über den Einzelbildhorizont zu ermitteln, einen Streckungskoeffizienten auf Grundlage des Streckens der vorgegebenen Horizontvorlage über den Einzelbildhorizont zu ermitteln, den Gliedtyp ferner in Abhängigkeit vom Passungskoeffizienten und vom Streckungskoeffizienten zu identifizieren und das Glied ferner mit dem Passungskoeffizienten und dem Streckungskoeffizienten in dem Cache zu speichern.
Bei einer Ausführungsform ist das Steuermodul ferner dazu programmiert, zu ermitteln, dass das Glied defekt ist, wenn das Schwarz-Weiß-Einzelbild auf Grundlage des Gliedtyps anzeigt, dass dem Glied eine Komponente fehlt oder einen Oberflächenfehler aufweist, und einen Warnhinweis zu erzeugen, dass das Glied defekt ist.
Bei einer Ausführungsform ist das Steuermodul ferner dazu programmiert, Benutzereingaben zu empfangen, die einen Fehlermodus und Fehlermodusbedingungen definieren, auf Grundlage des Schwarz-Weiß-Einzelbilds zu ermitteln, dass die Fehlermodusbedingungen existieren, und einen Warnhinweis über das Glied und den Fehlermodus zu erzeugen.
Bei einer Ausführungsform ist das Steuermodul ferner dazu programmiert, Benutzereingaben zu empfangen, die einen Fehlermodus und Fehlermodusbedingungen definieren, zu ermitteln, dass die Fehlermodusbedingungen in dem Schwarz-Weiß-Einzelbild existieren, und einen Warnhinweis über das Glied und den Fehlermodus zu erzeugen.
Bei einer Ausführungsform ist das Steuermodul ferner dazu programmiert, nach dem Speichern des Glieds das Glied als ein Startglied zu kennzeichnen, (a) ein nächstes Einzelbild von der Kamera zu empfangen, wobei das nächste Einzelbild ein nächstes Glied aus den mehreren Gliedern umfassen soll, (b) das nächste Einzelbild in ein nächstes Schwarz-Weiß-Einzelbild mit hohem Kontrast umzuwandeln, (c) einen Gliedtyp des nächsten Glieds in dem nächsten Schwarz-Weiß-Einzelbild zu identifizieren und (d) das nächste Glied mit dem Gliedtyp und der jeweiligen zeitlichen Markierung in einem Cache zu speichern, (e) ein Kettensegment aufzubauen, das eine Abfolge des Gliedtyps des nächsten Glieds und eines Gliedtyps mindestens eines vorhergehenden Glieds umfasst, und (a) bis (d) zu wiederholen, bis auf Grundlage einer Abfolge in dem Kettensegment festgestellt wird, dass die Kette zu dem Startglied zurückgelaufen ist.
Bei einer Ausführungsform ist das Steuermodul ferner dazu programmiert, einen Kettentyp für die Kette in Abhängigkeit von der Abfolge zu identifizieren und einen Fingerabdruck der Kette zu erstellen, wobei der Fingerabdruck alle der mehreren Glieder der Kette in einer eindeutigen zeitlichen Abfolge umfasst.
Figurenliste
Die beispielhaften Ausführungsformen sind im Folgenden in Verbindung mit den folgenden Zeichnungsfiguren beschrieben, wobei gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente bezeichnen und wobei:

1-2 schematische Darstellungen zeigen, die Beispiele für Glieder einer Kette gemäß verschiedenen Ausführungsformen bereitstellen,
3 eine vereinfachte schematische Darstellung eines Glieds zur Verwendung bei der Kennzeichnung von Gliedkomponenten gemäß verschiedenen Ausführungsformen zeigt,
4 eine schematische Darstellung eines Systems zur Überwachung des Kettenzustands einer Kette mit mehreren Gliedern in einem geschlossenen Kreislauf beim Umlaufen der Kette gemäß verschiedenen Ausführungsformen zeigt,
5-6 jeweils ein Prozessablaufdiagramm, das ein beispielhaftes Verfahren zur Überwachung des Kettenzustands einer Kette mit mehreren Gliedern in einem geschlossenen Kreislauf beim Umlaufen der Kette darstellt, gemäß verschiedenen Ausführungsformen zeigen,
7 eine Veranschaulichung zeigt, die einige der Schritte des Verfahrens von 5-6 darstellen, und
8 und 9 Veranschaulichungen, die das Bewegen einer Horizontvorlage und das Ermitteln eines Streckungskoeffizienten und eines Passungskoeffizienten darstellen, gemäß verschiedenen Ausführungsformen zeigen.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Die folgende detaillierte Beschreibung hat lediglich beispielhaften Charakter und ist nicht dazu bestimmt, die Anwendung oder Gebrauchsmöglichkeiten einzuschränken. Darüber hinaus besteht nicht die Absicht, an eine ausdrückliche oder stillschweigende Theorie gebunden zu sein, die in dem vorstehenden technischen Gebiet, dem Hintergrund, der Kurzdarstellung oder der folgenden detaillierten Beschreibung dargestellt ist.
Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung können hierin in Form von Komponenten eines Funktionsblocks und/oder eines logischen Blocks und verschiedenen Verarbeitungsschritten beschrieben sein. Es sei darauf hingewiesen, dass solche Blockkomponenten durch eine beliebige Anzahl von Hardware-, Software- und/oder Firmwarekomponenten realisiert werden können, die dazu ausgelegt sind, die angegebenen Funktionen auszuführen. Beispielsweise kann eine Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung verschiedene integrierte Schaltungskomponenten verwenden, z. B. Speicherelemente, digitale Signalverarbeitungselemente, Logikelemente, Nachschlagetabellen oder dergleichen, die eine Vielzahl von Funktionen unter der Kontrolle eines oder mehrerer Mikroprozessoren oder anderer Steuergeräte ausführen können.
Wie hierin verwendet, kann sich der Begriff „Modul“ einzeln oder in beliebiger Kombination auf jede Hardware, Software, Firmware, elektronische Steuerkomponente, Verarbeitungslogik und/oder Prozessorvorrichtung beziehen, die die eine dem Modul zugeordnete Funktionalität bereitstellen. Bei verschiedenen Ausführungsformen umfasst ein Modul eine oder mehrere der folgenden Komponenten: eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), ein feldprogrammierbares Gate-Array (FPGA), eine elektronische Schaltung, ein Computersystem mit einem Prozessor (gemeinsam, dediziert oder Gruppe) und einem Speicher, der ein oder mehrere Software- oder Firmwareprogramme ausführt, eine kombinatorische Logikschaltung und/oder andere geeignete Komponenten, die die dem Modul zugeordnete Funktionalität bereitstellen.
Der Kürze halber sind herkömmliche Techniken im Zusammenhang mit Signalverarbeitung, Datenübertragung, Signalisierung, Steuerung, maschinellen Lernmodellen, Radar, Lidar, Einzelbildanalyse und anderen funktionellen Aspekten der Systeme (und der einzelnen Betriebskomponenten der Systeme) hierin nicht im Detail beschrieben. Darüber hinaus sollen die in den verschiedenen hierin enthaltenen Figuren gezeigten Verbindungslinien beispielhafte funktionale Beziehungen und/oder physische Verbindungen zwischen den verschiedenen Elementen darstellen. Es ist zu beachten, dass viele alternative oder zusätzliche funktionelle Beziehungen oder physische Verbindungen in einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung vorhanden sein können.
Wie bereits erwähnt, gibt es technische Probleme bei der Verwendung von Förderketten. Regelmäßiger Verschleiß, Defekte und Beschädigungen können bewirken, dass die Kette unerwartet reißt oder für den bestimmungsgemäßen Gebrauch unzureichend/instabil wird, was zu einer Störung der Produktionsumgebung führen kann. Die Dauer einer solchen Störung kann von der Zeit abhängen, die benötigt wird, um die Mängel oder Beschädigungen zu lokalisieren und zu beheben. Da einige Förderketten mehr als eine halbe Meile lang sind, ist die Lokalisierung eines identifizierten fehlerhaften Glieds für den menschlichen Eingriff eine zeitkritische Situation.
Wie hierin verwendet, ist ein Glied ein montiertes Glied, das aus einer oder mehreren Gliedkomponenten im montierten Zustand besteht. Wie der Fachmann erkennen kann, bilden mehrere Glieder, die zu einem geschlossenen Kreislauf montiert sind, eine Kette. Bei verschiedenen Ausführungsformen handelt es sich bei der Kette um eine Förderkette, die dazu ausgelegt ist, um eine Vorrichtung zum Bewegen von Gegenständen zu laufen.
Beispielhafte Ausführungsformen stellen eine technische Lösung für diese Probleme in Form eines Systems zur Überwachung des Kettenzustands einer Kette mit mehreren Gliedern in einem geschlossenen Kreislauf beim Umlaufen der Kette (im Folgenden abgekürzt als System 402, 4) bereit. Wie hierin verwendet, umfasst das Überwachen des Kettenzustands das Identifizieren eines Gliedtyps für jedes Glied in der Kette, das Identifizieren von Gliedabfolgen in der Kette und das Identifizieren einer gesamten Gliedabfolge für eine gegebene Kette zusätzlich zum Erkennen von beschädigten und defekten Gliedkomponenten, Gliedern und Segmenten einer Kette. Die bereitgestellten Ausführungsformen überwachen den Kettenzustand auf zwei Ebenen, d. h. der einzelnen Glieder und der gesamten Kette, mittels der hierin beschriebenen Fingerabdruckmethodik.
Vorteilhafterweise können diese Ausführungsformen außerdem Konfigurationsprobleme in einer Kette erkennen. Daher können Ausführungsformen feststellen, wenn eine Kette nicht per se ausgefallen ist, sondern nicht nach einem erforderlichen Muster konstruiert wurde (z. B. einem erforderlichen Muster von A-Gliedern des Typs 1, gefolgt von B-Gliedern des Typs 2, aber die Ausführungsformen ermitteln C-Glieder des Typs 1 und D-Glieder des Typs 2).
Als Hintergrund und Kontext veranschaulichen 1-2 einige nicht einschränkende Beispiele von Gliedern in einer Kette gemäß verschiedenen Ausführungsformen, und 3 dient der Vereinfachung und Bezeichnung der Komponenten eines Glieds zur weiteren Bezugnahme. Es ist festzustellen, dass jede Kette ihre eigene jeweilige Abfolge der Glieder, je nach Gliedtyp, und ihre eigene Anzahl von Gliedern aufweist. In den Bildern von 1-2 sind drei beispielhafte Gliedtypen gezeigt: Mit Klammern sind die Grenzen eines vorderen Fangglieds 102, eines Abstandsplattenglieds 114und eines hinteren Fangglieds 104 angegeben.
Wie bereits erwähnt, umfasst jedes Glied mehrere Komponenten, einschließlich einer oder mehrerer Gliedplatten. Gliedplatten können verschiedenartige Formen aufweisen, wobei die Form der Funktion folgt, aber bei einer gegebenen Kette weisen die Gliedplatten im Allgemeinen die gleiche Länge auf (z. B. ist die Länge 310 gleich der Länge 312). Bei verschiedenen Ketten sind die Glieder vier Zoll lang, gemessen von der Mitte eines ersten Bolzens bis zur Mitte eines zweiten Bolzens. Bei anderen Ausführungsformen sind die Glieder sechs Zoll lang. Nicht einschränkende Beispiele für hierin verwendete Gliedplatten umfassen Reiterplatten 106, obere Platten 116, Abstandsplatten 108, eine oder mehrere der Gliedplatten118 und eine oder mehrere der Gliedplatte 120. Die Bolzen 110 erstrecken sich durch die verschiedenen Gliedplatten und verbinden sie schwenkbar miteinander. Die Muttern 112 fixieren die Komponenten des Glieds. Bei einigen Ausführungsformen ist die Abstandsplatte 108 in die Gliedplatte 118 integriert, wie anhand des Gliedsegments 306gezeigt. Bei einigen Ausführungsformen ist ein Bolzen 110 nur eine Verlängerung eines „Dogbone“-Gelenks, das zwei Glieder miteinander verbindet; daher dient bei einigen Konfigurationen der Kette, z. B. solchen, die keine Reiterplatte aufweisen, ein „Dogbone“-Gelenk der Funktionalität des Bolzens 110.
In den Bildern von 1-2 umfasst das vordere Fangglied 102 einen vorderen Fangmitnehmer 302, der mit einer Reiterplatte 106 verschraubt ist (über die Schraube 110 und die Mutter 112). Das hintere Fangglied 104 umfasst einen hinteren Fangmitnehmer 304, der mit einer Reiterplatte 106 verschraubt ist. Jede Reiterplatte 106 ist von den oberen Platten 116 durch eine Abstandsplatte 108 getrennt.
Es ist festzustellen, dass die beispielhafte Kette, die durch diese Glieder dargestellt ist, ein nicht einschränkendes Beispiel ist. Es gibt auch andere Kettenkonfigurationen, z. B. solche mit Fangmitnehmern, und Ketten, bei denen die Kette mit Schiebeblöcken versehen ist, um Dinge entlangzuschieben. Außerdem sind die Glieder manchmal durch Räder von oben in einem Wagen oder von unten wie bei einer kleinen elektrischen Eisenbahn getragen.
Die gestrichelten Linien zeigen ein Einzelbild 308 an, das von einer Kamera geliefert wird, wie ferner in Verbindung mit 4 beschrieben wird. Wie in 4 gezeigt, umfassen Ausführungsformen des Systems 402 eine Kamera 406, die in Bezug auf die Kette 401 bei deren Umlaufen statisch positioniert ist, ein Steuermodul 404 und eine oder mehrere externe Quellen 420.
Die Kamera 406 ist dazu ausgelegt, eine kontinuierliche Videoaufzeichnung aufzunehmen und diese in Einzelbilder zu unterteilen. Die Kamera 406 erzeugt dadurch das Einzelbild 308 so, dass dieses ein Glied (z. B. Glied 410, Glied 412, Glied 414 und Glied 416) aus den mehreren Gliedern, die die Kette 401 umfassen, umfasst. Bei verschiedenen Ausführungsformen befindet sich die Kamera 406 in einem Kamerasystem 408 und ist dazu ausgelegt, Einzelbilder der Kette 401 (in Reaktion auf eine konfigurierbare Zeitsteuerung) zu erfassen, die erfassten Informationen in ein Einzelbild von Einzelbilddaten umzuwandeln und das Einzelbild an ein Steuermodul 404 zu übertragen, wie durch die Verbindung 418 angegeben, die drahtgebunden oder drahtlos sein kann. Bei verschiedenen Systemen 402 kann die Kamera 406 eine optische Kamera, eine Infrarotkamera oder eine andere Erfassungskamera sein. Bei verschiedenen Ausführungsformen empfängt die Kamera 406 Zeitkonfigurationen und andere Befehle (drahtgebunden oder drahtlos) von dem Steuermodul 404. Bei anderen Ausführungsformen ist das Kamerasystem 408 auch drahtgebunden oder drahtlos mit externen Quellen 420 verbunden und kann die oben genannten Zeitkonfigurationen und andere Befehle entweder vom Steuermodul 404 oder von einer oder mehreren externen Quellen 420 empfangen.
Externe Quellen 420 können eine Benutzerschnittstelle 422 oder eine zentrale Steuerung 424 (z. B. eine Flottensteuerung) sein. Externe Quellen 420 können das Internet umfassen. Die Benutzerschnittstelle 422 kann Teil einer allgemeinen Mensch-Maschine-Schnittstelle (HMI) sein und kann allgemein ein Anzeigegerät und ein Benutzereingabegerät (UI) umfassen. Bei verschiedenen Ausführungsformen kann das Benutzereingabegerät eine beliebige Kombination aus einer Tastatur, einem Cursorsteuerungsgerät, einem Spracheingabegerät, einem Gesteneingabegerät oder dergleichen sein.
Verschiedene Ausführungsformen des Systems 402 können eine oder mehrere andere Komponenten und/oder Systeme umfassen, die miteinander kommunizieren, im Allgemeinen über die externen Quellen 420.
In 4 ist die zentrale Verwaltung von Aufgaben/Operationen durch das Steuermodul 404 bereitgestellt. Bei anderen Ausführungsformen kann die zentrale Verwaltung von Aufgaben/Operationen durch einen Steuerschaltkreis, eine PLA, einen benutzerdefinierten Schaltkreis oder dergleichen erfolgen. Bei verschiedenen Ausführungsformen ist das Steuermodul 404 über die Verbindung 418 mit dem Kamerasystem 408, insbesondere mit der Kamera 406, und über den Bus 426 mit den externen Quellen 420 kommunikativ gekoppelt. Bei verschiedenen Ausführungsformen ist das Steuermodul 404 dazu ausgelegt, Befehle, Steuerungen und Energie für verschiedene Komponenten des Systems 402 zu übertragen.
Wie in 4 gezeigt, ist das Steuermodul 404 bei verschiedenen Ausführungsformen als erweitertes Computersystem realisiert, das ein computerlesbares Speichergerät oder -medium, d. h. den Speicher 54, zur Speicherung von Anweisungen, Algorithmen und/oder Programmen 56 und Betriebsparametern 58, wie z. B. vorprogrammierten Modell- und Konfigurationsanforderungen, umfasst. Das Steuermodul 404 umfasst außerdem einen Prozessor 50 zur Ausführung des Programms 56 und eine Eingabe-/Ausgabeschnittstelle (E/A) 52. Das computerlesbare Speichergerät oder -medium, d. h. der Speicher 54, kann flüchtigen und nichtflüchtigen Speicher umfassen, z. B. einen Festwertspeicher (ROM), einen Direktzugriffsspeicher (RAM) und einen Keep-Alive-Speicher (KAM). Ein KAM ist ein persistenter oder nichtflüchtiger Speicher, der zur Speicherung verschiedener Betriebsvariablen verwendet werden kann, während der Prozessor 50 ausgeschaltet ist. Der Speicher 54 kann unter Verwendung einer beliebigen Anzahl bekannter Speichervorrichtungen implementiert sein, wie z. B. PROMs (programmierbare Festwertspeicher), EPROMs (elektrische PROMs), EEPROMs (elektrisch löschbare PROMs), Flash-Speicher oder beliebige andere elektrische, magnetische, optische oder kombinierte Speichervorrichtungen, die in der Lage sind, Daten zu speichern, von denen einige ausführbare Befehle darstellen, die von dem Prozessor 50 bei der Steuerung des Fahrzeugs verwendet werden. Bei verschiedenen Ausführungsformen ist der Prozessor 50 dazu ausgelegt, das System 402 zu implementieren. Der Speicher 54 kann vom Prozessor 50 auch zum Zwischenspeichern von Daten, zur vorübergehenden Speicherung von Vergleichs- und Analyseergebnissen und dergleichen verwendet werden. Die Informationen im Speicher 54 können während eines Initialisierungs- oder Installationsvorgangs in einer Methode gegliedert und/oder aus einer externen Quelle importiert werden; sie können auch über eine Benutzer-E/A-Schnittstelle programmiert werden.
Bei verschiedenen Ausführungsformen wird eine Vielzahl von vorgegebenen Horizontvorlagen in den Parametern 58 gespeichert. Jede vorgegebene Horizontvorlage ist eindeutig einem bestimmten Linientyp zugeordnet und weist eine ideale Geometrie für den Linientyp auf, einschließlich einer Silhouette, einer Länge und einer Anforderung an die Glätte der Oberfläche. Wie weiter unten näher beschrieben, wird die Vielzahl der vorgegebenen Horizontvorlagen vom Steuermodul 404 zum Vergleich mit den Gliedern in dem Einzelbild verwendet, um einen Gliedtyp zu identifizieren, Ermittlungen über die Unversehrtheit und den Zustand des Glieds vorzunehmen und den allgemeinen Zustand der Kette zu ermitteln.
Die Eingabe-/Ausgabeschnittstelle (E/A) 52 kann über einen Bus mit dem Prozessor 50 wirkgekoppelt sein und ermöglicht die Kommunikation innerhalb des Moduls 404 sowie die Kommunikation außerhalb des Moduls 404. Die Eingabe-/Ausgabeschnittstelle (E/A) 52 kann eine oder mehrere drahtgebundene und/oder drahtlose Netzwerkschnittstellen umfassen und kann mit jedem beliebigen geeigneten Verfahren und jeder beliebigen geeigneten Vorrichtung implementiert werden. Bei verschiedenen Ausführungsformen umfasst die Eingabe-/Ausgabeschnittstelle (E/A) 52 die Hardware und Software zur Unterstützung eines oder mehrerer Kommunikationsprotokolle für die drahtlose Kommunikation zwischen dem Prozessor 50 und externen Quellen, wie z. B. Satelliten, der Cloud, Fernmeldetürmen und Bodenstationen. Bei verschiedenen Ausführungsformen unterstützt die Eingabe-/Ausgabeschnittstelle (E/A) 52 die Kommunikation mit Technikern und/oder eine oder mehrere Speicherschnittstellen zur direkten Verbindung mit Speichergeräten.
Im Betrieb des Systems 402 lädt der Prozessor 50 einen oder mehrere Algorithmen, Anweisungen und Regeln, die als Programm 56 verkörpert sind, und führt sie aus und steuert so den allgemeinen Betrieb des Systems 402. Im Betrieb des Systems 402 kann der Prozessor 50 über den Bus 426 Daten von der Verbindung 418 oder den externen Quellen 420 empfangen. Bei verschiedenen Ausführungsformen des Systems 402 kann das Steuermodul 404 dem System 402 zugeordnete Operationen gemäß einem Algorithmus durchführen, Operationen gemäß einer Zustandsmaschinenlogik durchführen und Operationen gemäß der Logik in einer programmierbaren Logikanordnung durchführen.
Während die beispielhafte Ausführungsform des Systems 402 im Zusammenhang mit dem Steuermodul 404 beschrieben ist, das als voll funktionsfähiges erweitertes Computersystem implementiert ist, wird der Fachmann erkennen, dass die Mechanismen der vorliegenden Offenbarung in der Lage sind, als Programmprodukt mit dem Programm 56 und vorgegebenen Parametern verteilt zu werden. Ein solches Programmprodukt kann eine Anordnung von Befehlen umfassen, die als mehrere voneinander abhängige Programmcodemodule gegliedert sind, die jeweils dazu ausgelegt sind, einen separaten Prozess auszuführen und/oder eine separate algorithm ische Operation, die so angeordnet ist, dass sie den Datenfluss durch das System 402 verwaltet, durchzuführen. Die Programmcodemodule können jeweils eine geordnete Auflistung von ausführbaren Anweisungen zur Implementierung logischer Funktionen für die vom System 402 durchgeführten Prozesse umfassen. Die Anweisungen in den Programmcodemodulen bewirken bei Ausführung durch einen Prozessor (z. B. den Prozessor 50), dass der Prozessor Signale empfängt und verarbeitet und Logik, Berechnungen, Methoden und/oder Algorithmen wie hierin beschrieben ausführt.
Nach der Entwicklung können die Programmcodemodule, die ein Programmprodukt bilden, einzeln oder gemeinsam gespeichert und verteilt werden, wobei eine oder mehrere Arten von nicht transitorischen, computerlesbaren, signaltragenden Medien verwendet werden können, um die Anweisungen zu speichern und zu verteilen, wie z. B. ein nicht transitorisches computerlesbares Medium. Ein solches Programmprodukt kann eine Vielzahl von Formen annehmen, und die vorliegende Offenbarung gilt gleichermaßen unabhängig von der Art der computerlesbaren signaltragenden Medien, die zur Durchführung der Verteilung verwendet werden. Beispiele für signaltragende Medien umfassen beschreibbare Medien wie Disketten, Festplatten, Speicherkarten und optische Platten sowie Übertragungsmedien wie digitale und analoge Kommunikationsverbindungen. Es ist festzustellen, dass bei bestimmten Ausführungsformen auch cloudbasierte Speicher und/oder andere Techniken als Speicher und als Programmprodukt zur zeitbasierten Anzeige von Freigabeanforderungen verwendet werden können.
Unter nun folgender Bezugnahme auf 5-6 und unter weiterer Bezugnahme auf 1-4 werden verschiedene Verfahrensschritte zur Überwachung des Kettenzustands einer Kette mit mehreren Gliedern in einem geschlossenen Kreislauf beschrieben, allgemein dargestellt als Verfahren 500. Auf 7-8 wird zur Veranschaulichung der Schritte des Verfahrens 500 Bezug genommen.
Zur Veranschaulichung kann sich die folgende Beschreibung des Verfahrens 500 auf Elemente beziehen, die oben im Zusammenhang mit den 1-4 erwähnt wurden. Es sei darauf hingewiesen, dass das Verfahren 500 eine beliebige Anzahl zusätzlicher oder alternativer Operationen und Aufgaben umfassen kann, wobei die in 5-6 gezeigten Aufgaben nicht in der veranschaulichten Reihenfolge durchgeführt werden müssen und das Verfahren 500 in ein umfassenderes Verfahren oder eine umfassendere Methode integriert werden kann, z. B. eine Energiespar- oder Sicherheitsanwendung, die eine zusätzliche, hierin nicht näher beschriebene Funktionalität aufweist. Darüber hinaus können eine oder mehrere der in 5-6 gezeigten Aufgaben bei einer Ausführungsform des Verfahrens 500 weggelassen werden, wenn die beabsichtigte Gesamtfunktionalität erhalten bleibt.
Bei 502 beginnt das Verfahren mit dem Empfangen eines Einzelbilds 308 (z. B. 7, 702) von einer Kamera 406, die in Bezug auf die Kette 401 bei deren Umlaufen statisch positioniert ist, wobei die Kamera 406 dazu ausgelegt ist, das Einzelbild 702 so zu erzeugen, dass es ein Glied aus den mehreren Gliedern umfasst. Bei einigen Ausführungsformen wird im Hintergrund der Kette eine Weißwandtafel angebracht, um den Kontrast für die Erzeugung des Einzelbildhorizonts zu gewährleisten. Bei 504 wandelt das Verfahren das Einzelbild in ein Schwarz-Weiß-Einzelbild mit hohem Kontrast um (z. B. 7, 704). Bei einer Ausführungsform wird die Kontrastverbesserung durchgeführt, indem das Einzelbild von links nach rechts und von oben nach unten gescannt wird, wobei nach Rändern zwischen Schwarz und Weiß gesucht und diese verstärkt werden. Der hierin verwendete Begriff „hoher Kontrast“ ist ein gängiger Begriff aus der Fotografie und bedeutet eine begrenzte Farbpalette, in diesem Fall Schwarz und Weiß, mit hellen Weißtönen und dunklen Schatten und einem Kontrast, der über einem Schwellenkontrast liegt.
Bei 506 identifiziert das Verfahren den Gliedtyp des Glieds in dem Schwarz-Weiß-Einzelbild auf Grundlage der Bezugnahme auf die Vielzahl von vorgegebenen Horizontvorlagen. Das Schwarz-Weiß-Einzelbild 706 weist beispielsweise die angezeigte Horizontvorlage 708 auf, die als beste Übereinstimmung oder Passung für das Schwarz-Weiß-Einzelbild ermittelt wurde. Bei verschiedenen Ausführungsformen umfasst die Aufgabe 506 eine oder mehrere Aufgaben. Bei einigen Ausführungsformen werden in Schritt 506 die einzelnen Komponenten des Glieds identifiziert. Einige Ausführungsformen umfassen das Lokalisieren einzelner Komponenten und Merkmale, um ein Glied zu identifizieren. Nachdem festgestellt wurde, dass die richtigen Komponenten für einen Gliedtyp vorhanden sind, kann der Gliedtyp identifiziert werden.
Bei einigen Ausführungsformen wird bei 506 eine Rotationskorrektur (auch als Begradigen bezeichnet) durchgeführt. Für eine Rotationskorrektur lokalisiert das Verfahren 500 lange Linien im Schwarz-Weiß-Einzelbild. Lange Linien sind definiert als horizontale Linien, die im Wesentlichen gerade sind und sich im Wesentlichen über das Einzelbild erstrecken, oder eine Linie, die länger als eine Schwellenlänge ist. Unter Bezugnahme auf 3 können lange Linien z. B. eine oder mehrere der Linien 710, 712, 714, 716 und 718 umfassen. Die Neigung der langen Linien kann dann mit einem Schwellenwert für die Neigung verglichen werden (z. B. plus oder minus 2 % gegenüber einem flachen Horizont), um festzustellen, ob sie horizontal so eben sind, dass das Glied als gerade und nicht verdreht gilt. Wird festgestellt, dass das Schwarz-Weiß-Einzelbild auf Grundlage der jeweiligen Neigungen der langen Linien begradigt werden muss, kann das Verfahren dazu übergehen, dies zu korrigieren, indem es das Schwarz-Weiß-Einzelbild auf Grundlage der ermittelten Neigungen rotiert oder begradigt.
Sobald die erforderliche Begradigung erfolgt ist, kann das Verfahren 500 zu einem Schritt übergehen, bei dem ein Einzelbildhorizont in dem Schwarz-Weiß-Einzelbild isoliert wird. Das Isolieren eines Einzelbildhorizonts kann das Darstellen des Umrisses mit einem einzigen Vektor umfassen. Das Identifizieren des Gliedtyps kann ferner das Vergleichen des Einzelbildhorizonts mit der Vielzahl von vorgegebenen Horizontvorlagen umfassen. Eine beispielhafte Horizontvorlage 708 ist in 7 gezeigt.
Ein weiterer Aspekt der Identifizierung des Gliedtyps bei 506 kann das Ermitteln von Passung und Streckung umfassen (siehe 8 und 9). Bei einer Ausführungsform kann das Verfahren 500 bei 506 den Passungskoeffizienten für jede von N Vorlagen ermitteln, um die Gliedkonfiguration zu identifizieren. Beispielsweise kann das System 402 für jede vorgegebene Horizontvorlage aus der Vielzahl von vorgegebenen Horizontvorlagen einen Passungskoeffizienten ermitteln, der darauf beruht, dass die Horizontvorlage 708 über den Einzelbildhorizont bewegt wird und Überschreitungen/Unterschreitungen oder Lücken erkannt werden. Dies ist in 8 veranschaulicht, die die Horizontvorlage 708 mit der Gliedlänge 802 zeigt. Die Horizontvorlage 708 wird anfangs bei 804 positioniert und schrittweise von links nach rechts zu einer nächsten Position 806 bewegt, wobei dieses Bewegen in Schritten von 808 fortgesetzt wird. Die Schritte sind konfigurierbar und können zusammen mit den anderen Parametern 58 gespeichert werden. Wenn der Fehler oder die Spanne zwischen der Horizontvorlage und dem Einzelbildhorizont gegen Null geht (eine perfekte Passung), geht der Passungskoeffizient auf Eins. Der Passungskoeffizient kann mit einem konfigurierbaren Passungsschwellenwert verglichen werden, und wenn der Passungskoeffizient größer als der Passungsschwellenwert ist, wird die Horizontvorlage so ermittelt, dass sie mit dem Einzelbildhorizont übereinstimmt. Bei manchen Ausführungsformen wird dieser Passungskoeffizient verwendet, um die Gliedvorlage zu identifizieren. In 9 zeigt das Bild oben auf der Seite, wie eine Horizontvorlage 902 (eine gepunktete Linie) von links nach rechts über den Einzelbildhorizont 904 bewegt wird, wie im Einzelbild von oben nach unten veranschaulicht.
Der Streckungskoeffizient kann auf ähnliche Weise ermittelt werden. Sobald der Gliedtyp ermittelt ist, wird die Horizontvorlage schrittweise über den Einzelbildhorizont gestreckt, z. B. indem die Horizontvorlage 708 auf eine Länge von 810 gestreckt und über den Einzelbildhorizont bewegt wird, während Über- und Unterschreitungen oder Lücken erkannt werden. Je stärker die Horizontvorlage gestreckt werden muss, um mit dem Einzelbildhorizont übereinzustimmen (größere Streckung), desto geringer ist der Streckungskoeffizient. Der Streckungskoeffizient kann mit einem konfigurierbaren Streckungsschwellenwert verglichen werden, und wenn der Streckungskoeffizient kleiner als der Streckungsschwellenwert ist, wird der Einzelbildhorizont als fehlerhaft gestreckt eingestuft. Bei einigen Ausführungsformen kann das Identifizieren des Gliedtyps ferner das Auswählen einer Horizontvorlage, die am besten mit dem Glied in dem Einzelbild übereinstimmt, in Abhängigkeit vom Passungskoeffizienten und vom Streckungskoeffizienten umfassen. In 9 zeigt das untere Bild eine Horizontvorlage 906 (gepunktete Linie), die von links nach rechts (jeweils mit dem gleichen Bewegungsstartpunkt links) über den Einzelbildhorizont 908 in einer Reihe von aufeinanderfolgenden Bildern von oben nach unten gestreckt wird.
Bei einigen Ausführungsformen werden der Passungskoeffizient und der Streckungskoeffizient gleichzeitig vom System ermittelt. Schieben (Bewegen) Sie z. B. unter Verwendung einer Horizontvorlage mit einer ersten Länge (z. B. 100) diese Horizontvorlage schrittweise über das Einzelbild und zeichnen Sie bei jedem Schritt etwaige Fehler (Unterschiede zwischen dem Einzelbildhorizont in dem Einzelbild und der Horizontvorlage) beim Bewegen über das Einzelbild auf. Strecken Sie dann die Vorlage (erhöhen Sie schrittweise ihre Länge), bis sie die Länge 101 hat, bewegen Sie dann die Horizontvorlage erneut über den Einzelbildhorizont in dem Einzelbild und zeichnen Sie die Fehler auf. Wiederholen Sie anschließend den Vorgang, um alle Längenwerte für einen vorgegebenen Bereich (z. B. 100-120) zu durchlaufen, der der jeweiligen Horizontvorlage zugeordnet ist. Nach Abschluss dieser mehrfachen Bewegungsvorgänge prüft das System alle gesammelten Fehlerwerte und ermittelt eine Kombination aus Bewegungsposition und gestreckter Länge, die den geringsten Fehler ergab. Das kombinierte Bewegen und Strecken kann in einer Programmierschleife beschrieben werden, wie unten dargestellt:

Schleife WALKING_START von MIN_WALK_START bis MAX_WALK_START
Schleife STRETCH_FACTOR von MIN_STRETCH_FACTOR bis MAX_STRETCH_FACTOR
Vergleichen Sie die Vorlage mit dem Einzelbildhorizont von WAL-KING_START mit STRETCH_FACTOR.
Schleife beenden.
Schleife beenden.
Verwenden Sie den besten WALKING_START und STRETCH_FACTOR.

Bei 508 ermittelt das Verfahren bei verschiedenen Ausführungsformen unter Verwendung des Schwarz-Weiß-Einzelbilds 704, ob das Glied defekt ist. Bei einigen Ausführungsformen basiert die in 508 vorgenommene Ermittlung auf einer vorgegebenen Gliedlänge (z. B. damit ein Streckdefekt als Defekt festgestellt werden kann). Bei einigen Ausführungsformen basiert die Ermittlung bei 508 auf einer vorgegebenen Oberflächenglätte (z. B. damit ein Riss oder eine Verformung als Defekt festgestellt werden kann). Bei einigen Ausführungsformen basiert die Ermittlung bei 508 auf der Feststellung, dass eine Komponente des Glieds fehlt, defekt oder beschädigt ist (z. B. ein gebrochener Bolzen). Auf fehlende Glieder wird im Folgenden näher eingegangen. Bei einigen Ausführungsformen wird zusätzlich zu den vorgegebenen Parametern ein Benutzer-Fehlermodus über die Benutzerschnittstelle 422 empfangen, und die Ermittlung bei 508 erfolgt weiterhin auf Grundlage des von dem Benutzer-Fehlermodus bereitgestellten Kriteriums. Bei verschiedenen Ausführungsformen wird bei 510 bei Ermitteln eines Defekts ein Warnhinweis erzeugt, wobei der Warnhinweis eine E-Mail-Benachrichtigung, eine Textbenachrichtigung oder ein Objekt der grafischen Benutzeroberfläche oder eine Leuchte sein kann, die auf einem Display aufleuchtet. Bei verschiedenen Ausführungsformen umfasst die E-Mail-Benachrichtigung das Einzelbild aus der Videoaufzeichnung der Kamera 406.
Bei 512 geht das Verfahren dazu über, das Glied mit seinem Gliedtyp und einer entsprechenden zeitlichen Markierung in einem Cache zu speichern. Bei Ausführungsformen, bei denen andere Feststellungen über das Glied getroffen wurden, wie z. B. ein Passungskoeffizient, ein Streckungskoeffizient, ob ein Defekt vorliegt, wenn ein Defekt vorliegt, welchem Fehlermodus er zuzuordnen ist usw., können diese Feststellungen auch mit dem Glied, dem Gliedtyp und der zeitlichen Markierung gespeichert werden. Alle diese Daten, die mit dem Glied gespeichert werden, können als Metadaten für das Glied bezeichnet werden. Der hierin beschriebene Fingerabdruck für die Kette wird aus den Metadaten über jedes Glied in einer Kette erstellt, insbesondere aus dem Gliedtyp und dem Streckungskoeffizienten der Glieder in der Kette.
Die Schritte 502-512 können zuverlässig zur Identifizierung eines Gliedtyps und zur Erkennung des Zustands jedes Glieds in einer Kette sowie zur Erzeugung von Benachrichtigungen und Warnhinweisen auf Grundlage von Feststellungen herangezogen werden. Das Verfahren 500 kann nun zu den Schritten 602-620, die optional von Schritt 512 abzweigen können, übergehen und zusätzliche Informationen über die Kette in ihrer Gesamtheit bereitstellen.
Bei 602 kann das Verfahren das Glied als Startglied markieren und mit der Verarbeitung weiterer Glieder fortfahren. Bei einigen Ausführungsformen entsprechen mehrere Einzelbilder einem Glied, so dass das Verfahren als Nächstes zur Suche nach einem neuen Glied übergeht. Bei 604 wird mindestens ein nächstes Einzelbild (z. B. mindestens ein inkrementiertes Einzelbild) empfangen, und bei 606 kann das Verfahren 500 die Schritte 504-510 an dem mindestens einen nächsten Einzelbild durchführen, um dadurch das Glied in dem mindestens einen nächsten Einzelbild zu identifizieren. Das inkrementierte Einzelbild wird zusammen mit dem vorherigen Einzelbild gespeichert, und diese aufeinanderfolgenden Einzelbilder bilden bei 608 den Beginn einer Kettenabfolge.
Es ist festzustellen, dass die Kette beim weiteren Umlaufen schließlich zum Startglied zurückkehrt, und die aktuellen Glieder beginnen, mit den in der Vergangenheit gespeicherten Gliedern in einer Abfolge übereinzustimmen; dies kann als Umfalten oder Überlappen der Fingerabdrücke im Cache bezeichnet werden, was zu einem Fingerabdruck für die Kette führt.
Das Verfahren verwendet den Fingerabdruck, um zu ermitteln, ob er bei 610 „zum Startglied gelaufen“ ist. Tatsächlich faltet das Verfahren im Wesentlichen die Gliedstichproben über sich selbst, um zu ermitteln, ob das Startglied wiedergefunden wurde. Dazu vergleicht das Verfahren in einer Schleife zunächst N Glieder mit N zweiten Gliedern, dann N+2 erste Glieder mit N+2 zweiten Gliedern usw. Dann verwendet das Verfahren den niedrigsten durchschnittlichen Fehler (Average_Error), der durch diese Schleifen berechnet wird, um zu ermitteln, dass das beste N eine tatsächliche Anzahl von Gliedern in der Kette darstellt. Eine beispielhafte Schleife liefert:

Schleife N=SMALLEST_LEN bis LARGEST_LEN um 2
Cumulative_Error = 0
Schleife i=1 bis N
Cumulative_Error=Cumulative_Error+abs(link_stretches[i] - link_stretches[i+N])
Schleife beenden.
Average_Error = Cumulative_Error / N
Schleife beenden.

Dementsprechend kehrt das Verfahren 500, wenn es feststellt, dass das inkrementierte Einzelbild das Startglied nicht umfasst, bei 610 zu 604 zurück und setzt das Umlaufen so lange fort, bis es sich wieder auf dem Startglied befindet.
Bei 612 kann zumindest auf Grundlage der Abfolge der Glieder der Kettentyp identifiziert und mit den Informationen über die Kettenglieder gespeichert werden. Bei einigen Ausführungsformen kann eine Abfolge von nur sechs Gliedern verwendet werden, um die Kette und das Startglied zu identifizieren. Bei 614 kann die Kette mit einem Fingerabdruck versehen werden, was bedeutet, dass die eindeutigen Glieder/Gliedtypen in ihrer Abfolge für diese spezielle Kette zusammengestellt werden, möglicherweise einschließlich der Streckungskoeffizienten und Passungskoeffizienten.
Bei verschiedenen Ausführungsformen bildet die Abfolge der Glieder nicht nur einen eindeutigen Fingerabdruck in einer Kette, sondern das Verfahren verwendet eine durchschnittliche Streckung für unterschiedliche Kettensegmente, um einen eindeutigen Fingerabdruck zu bilden. Wenn sich das Kettenmuster beispielsweise alle 50 Glieder wiederholt (z. B. vorderes Fangglied, Abstandsglied, vorderes Fangglied, Abstandsglied, hinteres Fangglied, Abstandsglied und dann 22 Paare von Deckplatten/Abstandsgliedern), berechnen Ausführungsformen zusätzlich eine durchschnittliche Streckung der wiederkehrenden Segmente mit sich wiederholender Länge und speichern diese zusätzlich mit den Fingerabdruckinformationen für die Kette. Bei einigen Ausführungsformen wird dies als Kettensegmentfingerabdruck für die Kette definiert, um diesen von dem oben beschriebenen Kettengliedfingerabdruck zu unterscheiden.
Der Fingerabdruck der Kette kann bei 618 gespeichert werden und stellt eine nützliche historische Referenz bereit, wenn die Kette weiter umläuft, denn jetzt können das Verfahren 500 und das System 402 ein Glied in der Kette lokalisieren und jedes Glied, wie es gerade erfasst wird, mit seinen früheren Daten vergleichen. Auf Grundlage des Vergleichs mit den früheren Daten können das Verfahren 500 und das System 402 erkennen, dass ein Glied bei 618 weggenommen wurde, und können ein Glied identifizieren, das bei 620 gestreckt oder defekt geworden ist. Darüber hinaus können das Verfahren 500 und das System 402 auf Grundlage des Fingerabdrucks ferner eine Zeitspanne vorhersagen, die zwischen einer aktuellen Stelle im Umlaufen der Kette und dem Zeitpunkt vergeht, zu dem ein bestimmtes Glied wieder in der Videoaufzeichnung, d. h. wieder vor der Kamera, erscheint. Diese Vorhersagefähigkeit verbessert die Effizienz der Arbeiter beim Auffinden und Wiederherstellen defekter Glieder gegenüber den verfügbaren Lösungen erheblich.
Wie bereits erwähnt, können das Verfahren 500 und das System 402 bei 618 erkennen, dass ein Glied weggenommen wurde. Sobald das System die Kette identifiziert hat, kann es erkennen, wenn ein Glied von der Kamera übersehen wurde, und ferner erkennen, welches Glied genau übersehen wurde. Dies geschieht auf dreierlei Weise: 1. wenn benachbarte Glieder vorhanden sind, die physisch nicht benachbart sein können, z. B. eine obere Platte gefolgt von einer weiteren oberen Platte anstelle eines Abstandsglieds, 2. wenn erkannt wird, dass das Muster (der Kette) die falsche Länge aufweist, d. h. 48 Glieder zwischen den Wiederholungen des Musters anstelle von 50, oder 3. durch Einfügen eines Platzhalterglieds in eine Stichprobenabfolge der Kette, das die Abfolgenbildung der nachfolgenden Stichprobe effektiv verschiebt und so die Übereinstimmung des Fingerabdrucks wiederherstellt.
Das Einfügen des Platzhalterglieds bedeutet das Einfügen eines Platzhalterglieds, das bei der Berechnung des durchschnittlichen Fehlers ignoriert wird. Das Platzhalterglied wird zunächst an einer ersten vermuteten Position eines fehlenden Glieds eingefügt, dann an einer zweiten vermuteten Position und an einer dritten vermuteten Position usw. Nach jedem Einfügen wird die Gesamtpassung des Fingerabdrucks mit einem Zielwert für die Kette verglichen und ein Fingerabdruckvergleichsfehler berechnet. Das System 402 erkennt, dass ein Platzhalterglied an der richtigen Stelle eingefügt wurde, wenn ein plötzlicher Rückgang des Fingerabdruckvergleichsfehlers auftritt; d. h. dieser Rückgang des Fingerabdruckvergleichsfehlers zeigt an, dass die richtige Stelle für das fehlende Glied gefunden/erkannt wurde. Genauer gesagt, setzt das System 402 das Umlaufen der Kette nach Feststellung des Startglieds fort, lässt ein Platzhalterglied durch mehrere vermutete Positionen eines fehlenden Glieds laufen, berechnet einen Fingerabdruckvergleichsfehler an jeder vermuteten Position der mehreren vermuteten Positionen, vergleicht alle Fingerabdruckvergleichsfehler miteinander und erkennt eine korrekte Stelle für das fehlende Glied, wenn der Fingerabdruckvergleichsfehler größer als ein Schwellenwert ist, der kleiner als die verbleibenden Fingerabdruckvergleichsfehler ist.
Dieses Konzept lässt sich noch weiter ausbauen, z. B. kann es mehr als ein fehlendes Glied geben. Die Platzhalterglieder können mehr als 1 sein, was bedeutet, dass eine Abfolge von Gliedern ausgelassen wurde. Darüber hinaus ist es möglich, dass N nicht aufeinanderfolgende Glieder ausgelassen wurden. In diesem Fall kann das System mehr als eine Sammlung von Platzhaltergliedern durch die Stichproben bewegen und so einen Fingerabdruck mit mehr als einer fehlenden Abfolge von Gliedern wiederherstellen, aber immer noch in der Lage sein, die Position der Stichprobenglieder anhand eines historischen Fingerabdrucks zu identifizieren.
Darüber hinaus ist es für einen Fachmann festzstellen, dass die Erkennung des Einzelbildhorizonts, wie sie in diesen Ausführungsformen vorgesehen ist, einen flexiblen Ansatz für die Zustandsüberwachung bietet, da die Kette in der Praxis wahrscheinlich mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten gefahren wird, abrupt startet und stoppt, usw. Daher sind verfügbare Systeme zur Überwachung des Kettenzustands, die nur nach der Zeit kalibriert sind, sehr hinderlich und umständlich für die Arbeit in einer groß angelegten Produktionsumgebung.
Somit wurden die bereitgestellten Systeme und Verfahren zur Überwachung des Kettenzustands einer Kette mit mehreren Gliedern in einem geschlossenen Kreislauf beim Umlaufen der Kette beschrieben.
Obwohl in der vorstehenden detaillierten Beschreibung mindestens eine beispielhafte Ausführungsform vorgestellt wurde, sei darauf hingewiesen, dass es eine große Anzahl von Abwandlungen gibt. Es sei außerdem darauf hingewiesen, dass die beispielhafte Ausführungsform oder die beispielhaften Ausführungsformen nur Beispiele und nicht dazu gedacht sind, den Umfang, die Anwendbarkeit oder die Konfiguration der Offenbarung in irgendeiner Weise zu begrenzen. Vielmehr bietet die vorstehende detaillierte Beschreibung dem Fachmann einen praktischen Leitfaden für die Umsetzung der beispielhaften Ausführungsform oder der beispielhaften Ausführungsformen. Es können verschiedene Änderungen in der Funktion und Anordnung der Elemente vorgenommen werden, ohne dass der Umfang der Offenbarung, wie er in den angefügten Ansprüchen und deren gesetzlichen Äquivalenten dargelegt ist, verlassen wird.

Claims

Verfahren zur Überwachung des Kettenzustands einer Kette mit mehreren Gliedern in einem geschlossenen Kreislauf beim Umlaufen der Kette, umfassend: Empfangen eines Einzelbilds von einer Kamera, die in Bezug auf die Kette bei deren Umlaufen statisch positioniert ist, wobei die Kamera dazu ausgelegt ist, das Einzelbild so zu erzeugen, dass es ein Glied aus den mehreren Gliedern umfasst, Umwandeln des Einzelbilds in ein Schwarz-Weiß-Einzelbild mit hohem Kontrast, wobei ein hoher Kontrast ein Kontrast ist, der größer als ein Schwellenkontrast ist, Identifizieren eines Gliedtyps des Glieds in dem Schwarz-Weiß-Einzelbild auf Grundlage der Bezugnahme auf eine Vielzahl von vorgegebenen Horizontvorlagen und Speichern des Glieds mit dem Gliedtyp und einer entsprechenden zeitlichen Markierung in einem Cache.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend: Lokalisieren von langen Linien in dem Schwarz-Weiß-Einzelbild, wobei lange Linien länger als eine Schwellenlänge sind, Begradigen des Schwarz-Weiß-Einzelbilds, wenn festgestellt wird, dass das Schwarz-Weiß-Einzelbild auf Grundlage der jeweiligen Neigungen der langen Linien begradigt werden muss, Isolieren eines Einzelbildhorizonts in dem Schwarz-Weiß-Einzelbild und wobei das Identifizieren des Gliedtyps ferner das Vergleichen des Einzelbildhorizonts mit der Vielzahl der vorgegebenen Horizontvorlagen umfasst.
Verfahren nach Anspruch 2, ferner umfassend: für jede vorgegebene Horizontvorlage aus der Vielzahl von vorgegebenen Horizontvorlagen, Ermitteln eines Passungskoeffizienten auf Grundlage des Bewegens der vorgegebenen Horizontvorlage über den Einzelbildhorizont, Ermitteln eines Streckungskoeffizienten auf Grundlage des Streckens der vorgegebenen Horizontvorlage über den Einzelbildhorizont, wobei das Identifizieren des Gliedtyps ferner eine Funktion des Passungskoeffizienten und des Streckungskoeffizienten ist, und ferner Speichern des Glieds mit dem Passungskoeffizienten und dem Streckungskoeffizienten im Cache.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend: Ermitteln, dass das Glied defekt ist, wenn das Schwarz-Weiß-Einzelbild auf Grundlage des Gliedtyps anzeigt, dass dem Glied eine Komponente fehlt oder einen Oberflächenfehler aufweist und Erzeugen eines Warnhinweises, dass das Glied defekt ist.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend: nach dem Speichern des Glieds Kennzeichnen des Glieds als Startglied und (a) Empfangen mindestens eines nächsten Einzelbilds von der Kamera, wobei das mindestens eine nächste Einzelbild ein nächstes Glied aus den mehreren Gliedern enthalten soll, (b) Umwandeln des mindestens einen nächsten Einzelbilds in ein nächstes Schwarz-Weiß-Einzelbild mit hohem Kontrast, (c) Identifizieren eines Gliedtyps des nächsten Glieds im nächsten Schwarz-Weiß-Einzelbild und (d) Speichern des nächsten Glieds mit dem Gliedtyp und der entsprechenden zeitlichen Markierung in einem Cache, (e) Aufbauen eines Kettensegments, das eine Abfolge des Gliedtyps des nächsten Glieds und eines Gliedtyps mindestens eines vorhergehenden Glieds umfasst und Wiederholen von (a) bis (d), bis auf Grundlage einer Abfolge in dem Kettensegment festgestellt wird, dass die Kette zu dem Startglied zurückgelaufen ist.
Verfahren nach Anspruch 5, ferner umfassend das Erstellen eines Fingerabdrucks der Kette, wobei der Fingerabdruck alle der mehreren Glieder der Kette in einer eindeutigen zeitlichen Abfolge umfasst.
Verfahren nach Anspruch 6, ferner umfassend: Erkennen in Abhängigkeit vom Fingerabdruck der Kette, dass der Kette ein weggenommenes Glied fehlt, und Erzeugen eines darauf basierenden Warnhinweises oder Erkennen in Abhängigkeit vom Fingerabdruck der Kette, dass die Kette ein defektes Glied aufweist, und Erzeugen eines darauf basierenden Warnhinweises.
System zur Überwachung des Kettenzustands einer Kette mit mehreren Gliedern in einem geschlossenen Kreislauf beim Umlaufen der Kette, umfassend: eine Kamera, die in Bezug auf die Kette bei deren Umlaufen statisch positioniert ist, wobei die Kamera dazu ausgelegt ist, ein Einzelbild so zu erzeugen, dass es ein Glied aus den mehreren Gliedern umfasst, und ein Steuermodul, das mit der Kamera wirkgekoppelt und dazu programmiert ist: das Einzelbild zu empfangen, das Einzelbild in ein Schwarz-Weiß-Einzelbild mit hohem Kontrast umzuwandeln, wobei ein hoher Kontrast ein Kontrast ist, der größer als ein Schwellenkontrast ist, einen Gliedtyps des Glieds in dem Schwarz-Weiß-Einzelbild auf Grundlage der Bezugnahme auf eine Vielzahl von vorgegebenen Horizontvorlagen zu identifizieren und das Glied mit dem Gliedtyp und einer entsprechenden zeitlichen Markierung in einem Cache zu speichern.
System nach Anspruch 8, wobei das Steuermodul ferner dazu programmiert ist: lange Linien in dem Schwarz-Weiß-Einzelbild zu lokalisieren, wobei lange Linien länger als eine Schwellenlänge sind, das Schwarz-Weiß-Einzelbild zu begradigen, wenn festgestellt wird, dass das Schwarz-Weiß-Einzelbild auf Grundlage der jeweiligen Neigungen der langen Linien begradigt werden muss, einen Einzelbildhorizont in dem Schwarz-Weiß-Einzelbild zu isolieren und ferner den Gliedtyp durch Vergleichen des Einzelbildhorizonts mit der Vielzahl von vorgegebenen Horizontvorlagen zu identifizieren.
System nach Anspruch 9, wobei das Steuermodul ferner dazu programmiert ist: für jede vorgegebene Horizontvorlage aus der Vielzahl von vorgegebenen Horizontvorlagen einen Passungskoeffizienten auf Grundlage des Bewegens der vorgegebenen Horizontvorlage über den Einzelbildhorizont zu ermitteln, einen Streckungskoeffizienten auf Grundlage des Streckens der vorgegebenen Horizontvorlage über den Einzelbildhorizont zu ermitteln, den Gliedtyp ferner in Abhängigkeit vom Passungskoeffizienten und vom Streckungskoeffizienten zu identifizieren und ferner das Glied mit dem Passungskoeffizienten und dem Streckungskoeffizienten im Cache zu speichern.