Anwendungstool zur Synchronisation von Datensignalen
Mit der Hochsprache LabVIEW kann man nicht nur Daten erfassen und Anlagen steuern, sondern ebenso gut Daten visualisieren und bearbeiten. Dies mit einer einfachen Desktop Anwendung und ohne spezielle Hardware.
Wir durften für einen Kunden eine Anwendung entwickeln um Daten zu synchronisieren. Bei seinem Messaufbau war es nicht möglich alle Messdaten über dieselbe Software zu erfassen. Dadurch hatte er schlussendlich zwei unterschiedlich formatierte Dateien mit Messdaten.
Wir haben für ihn ein Anwendungstool mit LabVIEW entwickelt, welches die Daten liest, nach automatischen oder manuellen Kriterien synchronisiert und anschliessend in eine gemeinsame Datei speichert. Da bei gewissen Messkampagnen viele ähnliche Daten anfallen, welche auf dieselbe Weise synchronisiert werden müssen, wurde auch eine automatische Mehrfachsynchronisation programmiert. Bei dieser kann der Anwender zuerst die Synchronisationsbedingungen eingeben und testen. Darüber hinaus können die Daten auch gefiltert und zugeschnitten werden. Falls die Daten mit unterschiedlichen Aufzeichnungsraten erfasst wurden, können die Datenpunkte beliebig hinauf-- oder heruntergetaktet werden. Sind alle diese Kriterien für ein Datensatz festgelegt, können alle anderen Datensätze nach denselben Kriterien automatisch synchronisiert, gefiltert und zugeschnitten werden.
Aucodys unterstützt im Bereich Bahnanwendungen
Aucodys besitzt langjährige Erfahrung im Schienenfahrzeugbereich. Die Firma hat sich über Jahre viel Knowhow vor allem im Bereich Neigetechnik und Drehgestellüberwachung angeeignet und unterstützt verschiedene Firmen in diesem Bereich.
Aucodys arbeitete ausserdem an der datenbankgestützten Neigetechnik, welche mit den bestehenden Sensoren (Beschleunigungssensoren, Kreiselsensoren) am vorlaufenden Drehgestell in Front des Zuges sowie einer Datenbank eine sehr genaue Positionierung des Zuges mit Hilfe eines Kalman-Filters berechnet. Mit dem Wissen der präzisen Position auf dem Gleis und der Datenbank wird der Neigevorgang des Wagens exakt ermittelt. Der Wagen legt sich vergleichbar einem Motorrad elegant in die Kurve. Dieses System ist nun in den USA im Einsatz und kann trotz relativ schlechten Gleiszuständen ein exaktes Neigesignal berechnen.
Die Drehgestellüberwachung wird bei hoher Geschwindigkeit und grenzüberschreitenden Zügen immer wichtiger oder wird sogar vom Standard ab einer gewissen Geschwindigkeit vorgeschrieben. Deshalb werden in diesem Bereich bei vielen Zugstypen alle Fahrwerke mit Beschleunigungs- und Temperatursensoren ausgerüstet. Diese Sensoren müssen bestimmte Kriterien erfüllen, damit sie korrekte Signale liefern und über eine lange Zeit fehlerfrei funktionieren. Zum Beispiel muss der Messbereich des Beschleunigungssensors genügend gross sein, damit es auch bei sehr hohen Signalfrequenzen keine Sättigungseffekte gibt. Ein zu kleiner Messbereich führt zu nicht linearem Signalverhalten, das ebenso im Nutzfrequenzband (also bei tieferen Frequenzen) starke Signalverzerrungen ergeben kann.
Um die Signalverarbeitung und die Detektionsalgorithmen der Drehgestellüberwachung zu simulieren und zu programmieren bietet sich MATLAB und Simulink (MathWorks) an. Mit Simulink kann das Detektionssystem simuliert und anschliessend für den Überwachungsrechner automatisch ein Code erzeugt werden. Weitere Tools von MathWorks helfen, dass die Software den Standards (EN 50657) für Sicherheitsanforderungen entspricht (Safety Integrity).
Positions- und Geschwindigkeitsmessung mit dem GPS-Empfänger 3DM-GX5-45 von LORD
Für ein Entwicklungsprojekt benötigten wir die Geschwindigkeit eines landwirtschaftlichen Fahrzeuges mit mindestens 20 Hz Abtastfrequenz. Dafür gibt es verschiedene Möglichkeiten; es können Radarsensoren oder Encoder (Drehgeber) mit entsprechendem Aufwand ins Fahrzeug integriert werden. Wir haben uns schliesslich für einen GPS-Empfänger (oder GNSS-Empfänger) mit IMU (Inertial Measurement Unit: dreiachsige Kreisel- und Beschleunigungssensoren) und integriertem Kalman-Filter entschieden. Dabei sind wir auf den 3DM-GX5-45 von LORD gestossen, welche alle diese Funktionen beinhaltet.
Der eingebaute GNSS-Empfänger aktualisiert mit 4 Hz die Position bzw. den Geschwindigkeitswert. Diese Aktualisierungsfrequenz ist jedoch für die spezielle Messanwendung zu niedrig, um zum Beispiel das Bremsverhalten des Fahrzeuges zu analysieren. Deshalb kommen die in x-, y- und z-Richtung platzierten Beschleunigungs- bzw. Kreiselsensoren zum Zug, die mit 1 kHz abgetastet werden und dem Kalman-Filter neben dem GNSS-Signal zur Verfügung stehen. Der Kalman-Filter ermittelt damit die Position und die Geschwindigkeit des Fahrzeuges, das am Ausgang des 3DM-GX5-45 mit 100 Hz zur Verfügung steht.
Der 3DM-GX5-45 wurde mit Hilfe der SPS-Steuerung PLCnext Control AXC F 3152 von Phoenix Contact in ein Mess- und Auswertungssystem integriert. Das Auswertungstool sämtlicher und zusätzlicher Messwerte wurde mit LabVIEW programmiert. Verschiedene Testfahrten mit Personenfahrzeugen sowie mit einem landwirtschaftlichen Fahrzeug zeigen plausible Geschwindigkeitsdaten, wobei die richtigen Einstellungen des 3DM-GX5-45 sowie eine korrekte Handhabung entscheidend sind.
Signalerfassung und Steuerung bei einem Prüfstand
Einer unserer Kunden im Raum Winterthur, welcher im Bereich Gasreinigungsanlagen tätig ist, erteilte uns den Auftrag mit Hilfe von LabVIEW seinen Prüfstand zu erneuern und zu automatisieren. Wir entwickelten die gesamte Steuerung und Signalerfassung des Prüfstandes. Dabei kamen ein LabVIEW-Controller von NI (Industrie Controller IC-3120) sowie Phoenix Contact Schnittstellenklemmen (Phoenix Contact Axioline F Buskoppler - AXL F BK EC mit analogen und digitalen IO-Modulen) zum Einsatz, die via EtherCAT miteinander verbunden sind.
Die Signalerfassung umfasst Daten von 23 Temperaturen, 6 Drücken, 4 Strömungen, diverse Status sowie weitere Messgrössen. Die Signale werden von Analogsensoren, über digitale Kommunikationskanäle wie serielle Schnittstellen, Modbus und Spezial-Protokolle über TCP/IP übermittelt. Die Datenreihen werden kontinuierlich in einem Logfile gespeichert. Zudem zeichnet eine Error-Datei die Fehlermeldungen und Zustände der Anlage auf.
Für die spezifischen Messreihen haben wir weitere Messdateien mit den definierten Messeinstellungen programmiert. Der Industriecontroller steuert via die analogen und digitalen IO's die Temperaturen, den Gasdurchfluss sowie die Gasdosierungen.
3D-Scan mithilfe Lasertriangulation
Heute ist alles in Bewegung. Selbst für die Wartung der Züge sollen diese so kurz als möglich stillstehen.
Aucodys durfte ein aussergewöhnliches Messsystem entwickeln. Sehen sie selbst im Video.
Diagnose Check während der Fahrt
Für einen Bahntechnikkunden entwickelten wir ein Raddiagnosesystem, welches die nötigen Messdaten berührungslos am einfahrenden Zug aufnimmt. So können bei der Einfahrt des Zuges ins Depot die nötigen Diagnosedaten ermittelt werden, anstatt wie bis anhin die entsprechenden Radachsen zeitaufwändig einzeln aufzubocken. Die Steuerung und die Messeinrichtung wurde mit LABVIEW auf einer Realtime Maschine implementiert und die Daten mit MATLAB ausgewertet. Aucodys konnte dem Kunden eine präzise und spezifische Lösung bieten, dank ihrem spezialisierten und vielseitigen Knowhow.
Regelung
Um den Lasersensor im Messbereich zu halten, wurde er auf einen konstanten Abstand zum Rad geregelt.
Aucodys baut auch für ihre Regelstrecke die gewünschte Regelung oder erstellt spezifische Steuerungen.
Finden sie weitere Beispiele.
Datenauswertung
Die Datenauswertung und Visualisierung wurde mit MATLAB durchgeführt.
Aucodys wertet ihre Daten und Messwerte aus und Visualisiert sie in Anschaulichen Grafiken. Finden sie weitere Beispiele.
Einfache Datenerfassung mit NI Karten
Sie haben eine NI Datenerfassungskarte (z.B. NI USB-60xx, USB-9xxx, PCI-6xxx) für analoge Signale, aber keine
Messsoftware, um die Messdaten zu analysiren und zu speichern? Dazu können sie unsere DaErf Software
nutzen.
Mit DaErf können sie einfach die Kanäle definieren und skalieren, sowie Daten überwachen,
filtern und auf Knopfdruck speichern. Die im TDMS-Format gespeicherten Daten können im integrierten
TDMS-Viewer angeschaut und nach Bedarf als Textdatei exportiert werden.
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DAQ National Instruments - Analysieren |
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Sofort messen
Mit DaErf, der Datenerfassungssoftware von Aucodys können sie einfach Signale mithilfe einer NI-Card aufzeichnen (in der Free Version nur mit einem Signal möglich).
Tiefpassfilter
Um Antialiasing in den erfassten digitalen Daten zu vermeiden, enthält die Applikation zwei Tiefpassfilter zur Auswahl. So lassen sich Downsamplings für das Abspeichern ohne Signalfehler bewerkstelligen.
Erfassen, Speichern und Weiterverarbeiten
Speichern sie die Daten im professionellen TDMS-Format von LabVIEW ab. Die Applikation enthält einen integrierten Betrachtungsmodus für ihre Aufzeichnungen und erlaubt das Exportieren als Textdatei.
Wünschen sie weitere Funktionalitäten in der Software?
oder Beratung bei der Auswertung ihrer Daten? Wir
unterstützen sie gerne mit unserem Know-How in Signalverarbeitung und Datenanalyse sowie Aufbereitung.
Installation und Einrichtung
Das Video zeigt die Installation und die erste Schritte mit DaErf.
Systemvoraussetzungen
- Windows 7 oder neuer
- NI Datenerfassungskarte
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