Testen und Prüfen Die Vorteile einer skalierbaren Messdatenerfassung

Modular aufgebaute Messtechnik ist für Produktentwickler entscheidend, da sich das System der Messaufgabe anpasst. Wir zeigen ein skalierbares System zur Messdatenerfassung von GHM Messtechnik.

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dataTec AG

GHM Messtechnik GmbH

Neue Modelle müssen schnell entwickelt werden, um den rasch wechselnden Anforderungen zu genügen und gleichzeitig steigende Qualitätsansprüche zu bedienen. Das gilt für die Automobilindustrie, die für die individuelle Mobilität in Zeiten von geforderter Flexibilität steht und ebenso für die Industrie, die sich Produktionsausfälle wegen defekter Maschinen nicht leisten kann.

„Die Kunden erwarten ausgereifte und zuverlässige Technik“, sagt der Branchenmanager Thomas Maul, von der GHM Messtechnik in Erolzheim. „Hierfür ist das SIQUAD Messdatenerfassungssystem der richtige Partner. Durch den modularen Aufbau ist es das passende Messsystem für unterschiedliche Aufgaben, um schon während der Produktionsentwicklung Fehler zu erkennen und korrigieren zu können. „In Kürze bringen wir eine neue SIQUAD-Zentraleinheit auf den Markt, diese setzt auf ein modulares Konzept der Außenanbindung und trägt somit den veränderten und zukünftigen Anforderungen Rechnung.“

Emotionsfreier Vergleich physikalischer Größen

Doch was unterscheidet technisch ausgereifte Produkte von Fehlentwicklungen? Die Unterschiede bestehen meist nur aus winzigen Details, minimalen Abweichungen und unpräzisen Verarbeitungen, die mit präziser Messtechnik in der Produktentwicklungs- und Produktverifikationsphase festgestellt und frühzeitig in Testphasen bereinigt werden können.

Grundsätzlich werden in Dynamik- und Prüfstanduntersuchungen physikalische Größen wie Dehnungen, Temperaturen, Beschleunigung, Druck, Drehzahl, Drehmomente, Wege, Kräfte, Spannungen und Ströme festgehalten. Sie erlauben einen emotionsfreien Vergleich von geringfügig erscheinenden, aber doch entscheidenden Veränderungen und sorgen bereits bei der Entwicklung für ein besseres Verständnis in der Konstruktion. „Die Anzahl der gewünschten Informationen wächst hinsichtlich der Kanalzahl und Datendichte rasant, denn sie führt zu Technik, die unsere Kunden als selbstverständlich voraussetzen“, erklärt es der Wirtschaftsingenieur.

Darauf sollte beim Messsystem geachtet werden

„Bei der Wahl des optimalen Geräts ist es ratsam, auch künftige Anforderungen an das Messsystem zu berücksichtigen“, führt Maul aus. „Dazu gehören unter anderem Erweiterbarkeit, Skalierbarkeit und Flexibilität, um auf veränderte oder erweiterte Messaufgaben reagieren zu können.“ Im Allgemeinen benötigen schnelle Messsignale für ein präzises Abbild des Signalverlaufs eine hohe Abtastrate und Auflösung. Dazu sind moderne Analog-Digital-Wandler notwendig, aber auch eine leistungsfähige Hardware. Filter und eine potentialgetrennte Signalverarbeitung sorgen dafür, dass Störsignale eliminiert werden und die Qualität der erfassten Daten steigt.

Das SIQUAD-Messdatensystem erfasst die Sensordaten und dank des modularen Aufbaus lässt sich die Messlösung an verschiedene Anforderungen anpassen. Die Geräte bieten Kompaktgeräte mit wenigen Messkanälen aber auch vernetzte Multi-Rack-Konfigurationen für hohe Kanalzahlen. Für häufig wechselnde Messaufgaben mit verschiedenen Sensorarten eignet sich der Universalmessverstärker, der eine Vielzahl von Sensortypen erfassen kann. Für regelmäßig wiederkehrende Messaufgaben stehen sensorspezifische Messverstärker für die gängigsten Sensortypen zur Verfügung. Spezialeinschübe wie ein CAN-Interface für die zeitsynchrone Erfassung von CAN-Botschaften oder ein Messverstärker für elektrische Leistungen runden das Systemprogramm ab.

Erweiterte Version mit modularem Schnittstellenkonzept

Die Messverstärker verfügen jeweils über einen eigenen Signalprozessor (DSP), um die erfassten Messdaten zu verarbeiten und aufzubereiten. Zum PC gelangen die Daten über Ethernet-Schnittstelle und werden per CAN oder optional über analoge Ausgänge weiter verarbeitet. Die Parametrierung des Messsystems erfolgt mit DaSoft. Um die Daten zu erfassen stehen neben hauseigener Erfassungssoftware auch DAQSoft-Treiber für LabVIEW und DASYLab zur Verfügung. Eine Funktionsbibliothek ermöglicht es, kundeneigene Anwendungen einzubinden.

Die Zentraleinheit der SIQUAD-Familie wird durch eine erweiterte Version abgelöst. „Damit tragen wir veränderten Anforderungen Rechnung und setzen auf ein modulares Konzept der Außenanbindung“, erläutert Maul. „Dadurch ist das System schnell an neue Schnittstellenanforderung anpassbar und damit zukunftssicher.“

EtherCAT wurde als Schnittstelle für Automatisierungsaufgaben in das System integriert. Die Datenverarbeitung erlaubt Zykluszeiten bis zu 100 µs, was einer Datenrate von 10 kS/s je Kanal entspricht. Das Multiprozessorkonzept überträgt parallel und unabhängig Daten an allen angeschlossenen Schnittstellenmodulen. Neben Ethernet, EtherCAT und CAN sind weitere Schnittstellen denkbar, wie Module für SD-Karten oder WLAN.

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