[发明专利]故障检测系统和方法

权利要求书

1.一种机器(100)，其具有用于实时检测连接所述机器(100)的第一部件与所述机器(100)的第二部件的紧固件(224)的结构失效的故障检测系统，所述机器包括：

超声传感器(404)，其设置在所述紧固件(224)的一端处，所述超声传感器(404)与所述紧固件(224)成一体，并且能够发射传播经过所述紧固件(224)的长度的超声信号(506)和接收返回的超声信号(506)；

超声反射器(406)，其设置在所述紧固件(224)的另一端处，所述超声反射器(406)能够反射所述超声信号(506)并将所述返回的超声信号(506)发送到所述超声传感器(404)；

处理器(512)，其可操作地与所述超声传感器(404)相联，并能够接收表示发射所述超声信号(506)和接收所述返回的超声信号(506)之间的传播时间(510)的信号；

所述处理器(512)被设置成：

根据所述传播时间(510)计算所述紧固件(224)的实际长度；

将所述实际长度与所述紧固件(224)的预定长度进行比较；和

向所述机器(100)的电子控制器(612)发射表示所述紧固件(224)的实时结构状态的无线信号(519)。

2.根据权利要求1所述的机器(100)，其中，所述机器(100)还包括转向系统(200)，所述第一部件和所述第二部件均为转向臂(216)、致动器、横拉杆和支架中的至少一个，并且，所述紧固件(224)是球头螺栓(224)，所述球头螺栓(224)包括将所述球头螺栓(224)与形成在所述转向臂(216)中的匹配锥形孔(308)对准的锥形轴部分(306)。

3.根据前述任一项权利要求所述的机器(100)，其中，所述紧固件(224)在其一端处形成传感器腔(402)，在其相对端处形成反射器腔(408)，并且，所述超声传感器(404)设置在所述传感器腔(402)中，所述超声反射器(406)设置在所述反射器腔(408)中。

4.根据前述任一项权利要求所述的机器(100)，其中，所述紧固件(224)的结构状态包括在服务过程中通过加压于所述紧固件(224)而施加到所述紧固件(224)上的应变、或者在服务过程中由所述紧固件(224)的过度应变引起的裂缝。

5.根据前述任一项权利要求所述的机器(100)，其中，所述超声传感器(404)包括无线发送器和天线(517)，所述无线发送器被设置用来产生无线信号(519)，所述天线(517)被设置用来发射所述无线信号(519)。

6.根据前述任一项权利要求所述的机器(100)，其中，所述电子控制器(612)还包括故障诊断程序(618)，其被设置成根据所述无线信号(519)诊断所述紧固件(224)的结构状态。

7.根据前述任一项权利要求所述的机器(100)，其中，操作所述机器(100)的方法包括：

在操作过程中定期从所述超声传感器(404)发射超声信号(506)；

利用所述超声反射器(406)反射所述超声信号(506)；

在所述超声传感器(404)中接收所述超声信号(506)；

根据所述超声信号(506)的发射和接收之间的时间并根据所述超声信号(506)的预定速度计算所述紧固件(224)的实际长度；

定期将所述无线信号(519)从所述超声传感器(404)提供给所述电子控制器(612)；和

在所述电子控制器(612)中根据所述无线信号(519)确定是否出现故障状况。

8.根据权利要求7所述的机器(100)，还包括提供多个无线信号(608)，所述多个无线信号(608)的每一个通过设置在所述机器(100)中的多个紧固件中的一个来提供。

9.根据权利要求7或8所述的机器(100)，还包括确定所述超声信号(506)的强度，并在所述超声信号(506)的强度低于期望值时为所述紧固件(224)设定表示出现裂缝(513)的结构状态。

10.根据权利要求7-9中任一项所述的机器(100)，还包括在所述电子控制器(612)确定已经出现故障状况时至少本地和/或远程地提供警报。