Absolute Präzision
Die neue Generation von Bewegungsmessung

Trotz Bewegung hochgenaue Messwerte

Nei­gungs­sen­so­ren gehö­ren zu den Stan­dard­kom­po­nen­ten in mobi­len Maschi­nen. Bis­her sehen sich die Sen­sor­her­stel­ler wie auch die Nut­zer häu­fig mit einer Her­aus­for­de­rung kon­fron­tiert: Die Nei­gungs­mes­sung die­ser Sen­so­ren basiert auf kon­ven­tio­nel­len Beschleunigungs­sensoren, die nicht zwi­schen der Erd­be­schleu­ni­gung und ande­ren exter­nen Beschleu­ni­gun­gen unter­schei­den kön­nen. Auf die stei­gen­de Nach­fra­ge nach beschleu­ni­gungs­kom­pen­sier­ten Sen­so­ren reagiert GEMAC aus Chem­nitz nun mit sei­nem neu­en Iner­ti­al­mess­sys­tem IMU+.

3 Jahre Entwicklungsarbeit am Algorithmus

Das neue Sys­tem ermög­licht eine 6‑Achs-Bewe­gungs­er­fas­sung an der mobi­len Maschi­ne, basie­rend auf der Roh­da­ten­er­fas­sung für Beschleu­ni­gung (3‑achsig) und Drehra­te (3‑achsig). Im Sen­sor erfolgt eine hoch­ge­naue Daten­ver­ar­bei­tung mit­tels eines kom­ple­xen Sen­sor-Fusi­ons-Algo­rith­mus. Inte­grier­te Sen­sor­fu­si­ons­fil­ter unter­stüt­zen den Anwen­der bei der Ori­en­tie­rungs­be­rech­nung durch die Unter­drü­ckung extern wir­ken­der Beschleu­ni­gun­gen.

Rico Gräßler, Ingenieur bei GEMAC und Teamleiter Sensorentwicklung vom IMU+:

Von Beginn an war es der Anspruch in der Ent­wick­lung, durch die Kom­bi­na­ti­on einer abso­lu­ten Mes­sung mit einem spe­zi­fi­schen Aus­wer­te­al­go­rith­mus eine neue Dimen­si­on an Genau­ig­keit zu erzie­len. Drei Jah­re Ent­wick­lungs­zeit ste­cken dafür allein im selbst­kon­zi­pier­ten Algo­rith­mus. Das neue Sys­tem IMU+ bie­tet gegen­über den bis­he­ri­gen IMU-Sys­te­men den ent­schei­den­den Vor­teil, dass es in Erwei­te­rung zu den Roh­da­ten für Beschleu­ni­gung und Drehra­te zusätz­lich die intern berech­ne­ten Wer­te wie Nei­gung oder Dreh­win­kel in ver­schie­de­nen Ach­sen aus­ge­ben kann. Damit erkennt es zukünf­tig noch schnel­ler Abwei­chun­gen im defi­nier­ten Maschi­nen­sys­tem und ermög­licht dem Nut­zer ein geziel­tes Ein­grei­fen.“

Durch die Kom­bi­na­ti­on und Ver­rech­nung die­ser sechs Mess­wer­te kann jetzt ein Mess­sys­tem statt meh­re­rer inte­griert wer­den. Der Anwen­der spart Platz und ver­rin­gert in erheb­li­chem Maß den Inte­gra­ti­ons­auf­wand. Da zeit­kri­ti­sche Berech­nun­gen bereits im Sen­sor­sys­tem durch­ge­führt wer­den, spart der Nut­zer zusätz­lich Zeit. Bei der neu­en IMU+ wur­den zudem die sta­ti­sche als auch die dyna­mi­sche Genau­ig­keit im Ver­gleich zu den bestehen­den Sen­so­ren noch­mals signi­fi­kant ver­bes­sert.

Die neue Sen­sor­ge­nera­ti­on:
Iner­ti­al­mess­sys­tem IMU+.
Trotz Bewe­gung hoch­ge­naue Mess­wer­te. 

Mobile Überwachung für mobile Maschinen

Längst hat die Auto­ma­ti­sie­rung in vie­len Bran­chen Ein­zug gehal­ten. Die Kom­mu­ni­ka­ti­on zwi­schen meh­re­ren Maschi­nen erleich­tert die Arbeit, erhöht jedoch auch die Anfor­de­run­gen an Sen­so­rik, Elek­tro­nik und Ver­net­zung einer mobi­len Arbeits­ma­schi­ne. Unge­plan­te Stö­run­gen kön­nen durch Sys­tem­feh­ler auf­tre­ten und kos­ten­in­ten­si­ve Aus­fall­zei­ten ver­ur­sa­chen.

Mit den von GEMAC ent­wi­ckel­ten Feld­bus­dia­gno­se­sys­te­men CAN-Bus Tes­ter 2 und CAN­touch© las­sen sich bereits bei der Maschi­nen­kon­zep­ti­on Para­me­ter tes­ten, um häu­fi­ge Feh­ler­quel­len früh­zei­tig zu erken­nen. Eine qua­li­fi­zier­te Fer­ti­gungs­end­prü­fung und nach­fol­gend durch geziel­te Lang­zeit­über­wa­chung über den gesam­ten Lebens­zy­klus der mobi­len Maschi­ne (Pre­dic­ti­ve Main­ten­an­ce) wer­den die Anfor­de­run­gen an Ver­füg­bar­keit, Aus­fall­si­cher­heit und Lang­zeit­sta­bi­li­tät erfüllt. GEMAC bie­tet sei­ne Dia­gno­se­ge­rä­te für die ver­schie­de­nen Schnitt­stel­len CAN, CANopen, Device­Net und SAE J1939 an. „GEMAC ist der welt­weit ein­zi­ge Anbie­ter der­ar­ti­ger Dia­gno­se­sys­te­me, die phy­si­ka­lisch mes­sen und damit  ver­läss­li­che Aus­sa­gen über die Bus­qua­li­tät in der mobi­len Maschi­ne ermög­li­chen“ so Ralf Mei­sch­ner vom Team Feld­bus-Ent­wick­lung.

GEMAC CANtouch CAN-Bus Messgerät

Feld­bus­dia­gno­se­sys­tem CAN­touch©

Forschung und Entwicklung Teil der DNA

Seit 28 Jah­ren ent­wi­ckelt und fer­tigt GEMAC aus Chem­nitz in den Berei­chen Sen­so­rik, Mess­tech­nik und Medi­zinelek­tro­nik Modu­le, Kom­po­nen­ten sowie kom­ple­xe Bau­grup­pen nach indi­vi­du­el­lem Kun­den­wunsch. Mit einem Team aus über 70 Exper­ten, lang­jäh­ri­ger Bran­chen­er­fah­rung sowie umfang­rei­chem Ent­wick­lungs- und Fer­ti­gungs-Know-how hat sich GEMAC zu einem her­aus­ra­gen­den Spe­zia­lis­ten für Nei­gungs- und Beschleu­ni­gungs­sen­so­rik sowie für Feld­bus­dia­gnos­tik CAN-basier­ter Sys­te­me ent­wi­ckelt.

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Der Arti­kel erschien zuerst im Bau­ma­ga­zin, Aus­ga­be Mai/Juni 2020.