Widerstandsfähige, modulare und mobile Messdaten-Erfassung für mobile Maschinen und Fahrzeuge

  • Messen in rauen Umgebungen erfordert robuste MesshardwareMessen in rauen Umgebungen erfordert robuste Messhardware
  • Messen in rauen Umgebungen erfordert robuste Messhardware
  • Das neue imc CRONOS-XT Messsystem mit externem Display
  • Verteilte Datenerfassung mit Imc-Cronos-XT-Modulen

Sollen an Fahrzeugen wie Bau- oder Landmaschinen Daten mobil erfasst, gespeichert und weiterverarbeitet werden, sollte das Messsystem entsprechend robust ausgelegt sein. So wie ein neues modulares Messsystem, dessen Module sich über einen Klick-Mechanismus miteinander verbinden lassen und das auch bei extremen Umweltbedingungen synchron Messwerte über alle Kanäle erfasst.

Bei Fahrversuchen bestimmter Fahrzeugtypen, wie Bau- und Landmaschinen, sind häufig widerstandsfähige und kompakte oder modular aufgebaute Messsysteme gefragt. Die Gründe hierfür liegen in der weitgehend ungeschützten Montage des Messsystems beziehungsweise der Messmodule am Fahrzeug. Zur Vermeidung von Störeinflüssen werden diese nahe an einer Messstelle platziert, sind also jeder Witterung und allen Fahrzeugvibrationen und -bewegungen ausgesetzt.
Vor allem Betriebsfestigkeitsuntersuchungen oder die Ermittlung von Lastkollektiven an Fahrzeugen werden unter Extrembedingungen durchgeführt. Rauhe Wüstenpisten, sandige Dünen, felsige Untergründe, die Querung eines Flusses sowie Temperaturen über 40 °C oder unter -20 °C beanspruchen während der Winter- oder Sommererprobung sowohl Material und Komponenten der Fahrzeuge als auch die Messsysteme. Eine robuste Bauweise der Messhardware ist daher notwendig, um bei rauen Bedingungen die Daten lückenlos zu erfassen, zu speichern, vorher zu verarbeiten und gegebenenfalls mobil zu übertragen.
Messsysteme, die bei extremer Feuchtigkeit, hochwinterlichen Temperaturen oder Hitze und zugleich starken Vibrationen zuverlässig arbeiten, erfüllen bestimmte Anforderungen. Dazu gehört, dass die Geräte für einen erweiterten Temperaturbereich zwischen -40 °C und +85 °C ausgelegt sind und über eine erhöhte Vibrations- und Schockfestigkeit verfügen, damit Steckerverbindungen und Platinen an ihrem Platz bleiben. Gegen herumfliegenden Schmutz, wie Sand und Steinchen, Spritzwasser oder auch das zeitweilige Untertauchen unter Wasser ist eine entsprechende Abdichtung des Gehäuses notwendig. Die Gerätespezifikationen, in der die IP-Schutzart und ggf. die Zertifizierung eines Geräts nach MIL-Standard genannt werden, informieren die Anwender darüber, ob ein Messsystem für die Datenerfassung in rauen Umgebungen geeignet ist.

Synchrone Erfassung vieler Kanäle

Um die Auslegung des Fahrzeugs auf kundenspezifische Betriebs- und Einsatzbedingungen zu testen, die geforderte Lebensdauer abzusichern und damit die Ausfallwahrscheinlichkeit des Fahrzeugs oder einzelner Komponenten zu minimieren, werden während einer Betriebsfestigkeitsuntersuchung zahlreiche unterschiedliche Parameter am Fahrzeug und an Fahrzeugkomponenten synchron gemessen und analysiert.

Häufig steht die Erfassung dynamischer Radkräfte, Bremsmomente und der Verwindung oder auch der Vibrationen unter Einwirkung von Seiten-, Vertikal- und Längskraft im Mittelpunkt. Mit der Erfassung von Beschleunigung, Temperaturen und Vibrationen gibt zum Beispiel eine Beanspruchungsanalyse von Fahrzeugtransportern auf osteuropäischen Landstraßen Aufschluss darüber, wo sich die Schwachstellen der Konstruktion des Fahrwerks oder des Aufliegers befinden. Um dies zu erfassen wurden Dehnungsmesstreifen an verschiedenen Stellen des Fahrzeugs appliziert. Zur Ermittlung der geographischen Position und der gefahrenen Kilometer wurden die Fahrzeuge zudem mit GPS ausgestattet.
Die Messsysteme der Cronos-Reihe von Imc Test & Measurement sind seit über zehn Jahren am Markt eine feste Größe, um unter extremen Temperatur- und Witterungsbedingungen zuverlässig Messdaten zu erfassen. Bisher stand unseren Kunden das Imc-Cronos-SL oder das modular aufgebaute Imc-Cronosflex-Messsystem für die vielkanalige Datenerfassung in rauen Umgebungen zur Verfügung. Seit Kurzem bietet sich das neue Imc-Cronos-XT an – ein sehr robustes und gleichzeitig modulares Messsystem. Die einzelnen Module lassen sich über einen Klick-Mechanismus miteinander verbinden und erfassen auch bei extremen Umweltbedingungen synchron Messwerte über alle Kanäle.
Das Imc-Cronos-XT, das sich aus einem Basis-Modul und einem oder mehreren Verstärkermodulen  sowie aus zwei Handles (Griffen) und einem Stromversorger-Modul zusammensetzt (s. Abb. oben), ist im Gegensatz zu anderen Geräten der Cronos-Reihe mit der höheren Schutzart IP67 versehen (Abk. engl. International Protection/Ingress Protection). Die Abdichtung des Gehäuses gegenüber äußeren Einflüssen und der Schutz vor korrosiver Belastung durch besonders hohe oder niedrige Temperaturen sowie die Beeinträchtigung der Funktion durch das Eindringen von Fremdkörpern wurde damit entscheidend verbessert. Bei Schutzart IP67 ist das Gehäuse gegen das Eindringen von Partikeln, die größer als 5 mm sind, gegen Staub, Spritzwasser und Wasserstrahlen vollständig abgedichtet. Zudem arbeitet das Messsystem auch beim zeitweiligen vollständigen Kontakt mit Wasser zuverlässig weiter.

Vorteile des modularen Aufbaus

Neben Abdichtung, Vibrations- und Schockfestigkeit bietet der modulare Aufbau des Imc-Cronos-XT mehrere Vorteile. Dieser erlaubt eine passgenaue Auslegung auf die zu messenden Signale – so lassen sich verschiedene Messmodule zur Erfassung analoger und digitaler Kanäle miteinander kombinieren. Das Messsystem ist vor allem für mobile Messaufgaben geeignet, da über ein Power-Modul die Basiseinheit sowie alle angeklickten Messmodule versorgt werden. Eine USV-Funktion kann kurze Spannungsabfälle abpuffern. Das Imc-Cronos-XT hat von dem bewährten Cronos-System den erprobten Klick-Mechanismus übernommen, der die Module mechanisch und elektrisch miteinander verbindet. Auf diese Weise lassen sich alle Module sehr einfach zu einem zentralen DAQ-System zusammenbauen. Bei einer räumlich verteilten Messdatenerfassung bilden ein oder mehrere Module plus Power-Modul und Handles kleinere Messeinheiten, die sich nahe der Messstelle platzieren lassen. Dies hat den Vorteil, dass sich die empfindlichen und teuren Messleitungen auf ein Minimum sowie die Einflüsse von Störungen reduzieren lassen. Die Vernetzung der Module mit der Basiseinheit erfolgt über den Ethercat-basierten Imc-Systembus. Alle Daten laufen synchron in der Basiseinheit zusammen.
Für umfangreiche Messungen mit hunderten oder tausenden von Kanälen lassen sich mehrere Cronos-XT und alle weiteren Imc-Messsysteme in einer Messung gemeinsam betreiben. Dazu werden die Geräte einfach über Ethernet vernetzt und via DCF77, IRIG-B, GPS oder PTP synchronisiert. Die Daten werden entweder autark in den Geräten gespeichert oder über Netzwerk-Streaming zu einem NAS oder PC transferiert.

Schneller zum Ziel mit integrierter Echtzeit-Datenanalyse

Alle Cronos-Geräte verfügen über die integrierte Echtzeit-Datenanalyse-Funktionen von Imc-Online-Famos. Es ermöglicht bereits während des Tests eine Validierung oder auch Verarbeitung der erfassten Daten. In dem hier erwähnten Kundenprojekt zur Erfassung von Vibrationen an Fahrzeugen wurde Imc-Online-Famos genutzt, um Daten zeitsynchron, deterministisch und kanalübergreifend zu erfassen. So startete die Datenerfassung automatisch, sobald das Fahrzeug mindestens fünf Sekunden lang mit gleichbleibender Geschwindigkeit fuhr. Imc-Online-Famos überwachte jeden Messkanal und prüfte im Sekundentakt die Qualität der gesammelten Daten. Dadurch entfiel die nachträgliche Auswertung oder verkürzte sich erheblich. In der Betriebsfestigkeitsuntersuchung der Fahrzeugtransporter wurden die Daten klassiert, das heißt vorverarbeitet und verdichtet.

Steuerung der Messung über grafische Benutzeroberfläche

Eine Imc-Studio-Applikation mit grafischer Benutzeroberfläche diente dazu, die Messung zu steuern, zu automatisieren und die Ergebnisse zu visualisieren. In der Vibrationsmessung startete der Fahrer des Testfahrzeugs die Messung über ein Display, das in Echtzeit die validierten und ausgewertete Messdaten anzeigte. Zur Durchführung von Betriebsfestigkeitsuntersuchungen oder Langzeittests an Fahrzeugen unter extremen Bedingungen bietet ein modular aufgebautes Messsystem wie das Imc-Cronos-XT nicht nur aufgrund seiner robusten Bauweise viele Vorteile. Die passgenaue Zusammenstellung der Messverstärker und die integrierte Echtzeit-Analyse-Funktion in Verbindung mit einer grafischen Applikation erlauben eine zeitsparende, automatisierte Datenerfassung und einen schnellen Zugriff auf die Messergebnisse.

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imc Test & Measurement GmbH
Voltastrasse 5
13355 Berlin
Germany
Telefon: +49 30 467090 26

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