Auton istuimen testipenkin tiedonkeruu ja valvonta

Fisher Dynamicsin pääkonttori sijaitsee Saint Clair Shoresissa, Michiganissa, ja yrityksellä on pitkä historia. Vuonna 1908 Fisher Body perustettiin Detroitissa kehittämään "hevosettomia vaunuja", kuten autoja tuolloin kutsuttiin. Ei kestänyt kauan, ennen kuin yrityksestä tuli autoteollisuuden voimanpesä. Sen painopiste ja nimi ovat muuttuneet aikojen saatossa, mutta yritys ei ole koskaan lakannut innovoimasta ja edistämästä alaa.

Nykyään Fisher Dynamics toimittaa autoteollisuudelle istuinratkaisuja - turvallisuuskriittisiä istuinrakenteita ja -mekanismeja. Se suunnittelee ja valmistaa henkilöautoihin penkkejä, salpoja ja erikoismekanismeja, jotka auttavat tekemään ajokokemuksesta turvallisemman, mukavamman ja miellyttävämmän.

Fisher Dynamicsin testipenkki on olennainen osa testaus- ja laadunvalvontaprosessia. Testipenkki oli tehty mittatilaustyönä, jonka vuoksi sen päivittäminen oli vaikeaa ja joiltakin osin jopa mahdotonta. 

Patentoitujen ohjelmistojen muokkaaminen vaati asiantuntijan apua, eikä laitteisto ollut käyttäjän huollettavissa. Autojen istuimet kehittyivät vuosi vuodelta, mutta vanha testipenkki ei pysynyt mukana joka esti Fisheriä testaamasta istuimiaan tehokkaasti.

Niinpä Fisher alkoi etsiä korvaavaa DAQ- ja ohjausjärjestelmää. Fisherillä oli kokemusta Dewesoftin DAQ-järjestelmien käytöstä yleisissä autoteollisuuden testaussovelluksissa, ja se tunnusti niiden siirrettävyyden, kestävyyden ja helppokäyttöisen ohjelmiston. Fisher valitsi Dewesoftin IOLITE-sarjan päivitettyyn testipenkkiin, koska siinä yhdistyvät DAQ- ja reaaliaikaiset ohjausmahdollisuudet.

Järjestelmävaatimukset

Ennen DAQ- ja ohjauslaitteiston valintaa Fisher Dynamics ja Dewesoft laativat projektille joukon tavoitteita ja toivottuja tuloksia:

• Tehdä testipenkistä käyttäjäystävällisempi

• Automatisoida mahdollisimman suuri osa testimenettelystä.

• Valmiiden komponenttien hyödyntäminen ohjauksen kehittämisessä.

• Testipenkin ja sen ominaisuuksien joustavuuden ja kasvun mahdollistaminen.

• Sovittaminen Fisher Dynamicsin Dewesoft tuote-ekosysteemiin.

Käyttäjäystävällisyys oli listan kärjessä, koska nykyinen järjestelmä oli usein hämmentävä kokemattomille käyttäjille. Vanha järjestelmä aiheutti käyttäjälle suuren asennus- ja konfigurointitaakan. Jokainen testi tuli määrittää manuaalisesti, mikä oli tehotonta ja johti testauksen epäjohdonmukaisuuksiin ja joka vaikeutti tietojen analysointia useista eri tietokokonaisuuksista.

Dewesoft suositteli Fisher Dynamicsille IOLITE -sarjaa sillä se tarjoaa joustavan ja kustannustehokkaan ratkaisun sekä DAQ- että reaaliaikaohjaukseen. IOLITE-sarjaan kuuluu joukko vaihdettavia moduuleja - niin sanottuja siivuja - joissa on erilaisia sisääntuloja ja ulostuloja, ja se sisältää tehokkaan DewesoftX-ohjelmiston.

Fisher valitsi IOLITE Modular -laitteiston, koska se voidaan asentaa DIN-kiskoon siirrettävän ohjauskärryn sisälle. Insinöörit valitsivat seuraavat viisi IOLITE Modular -siivua uutta testipenkkiä varten:

• IOLITE 6xSTG: 6-kanavainen venymäliuska/silta/jännitemoduuli. Yhteensopiva myös TEDS-antureiden kanssa automaattista anturin tunnistusta ja asennusta varten. Moduuli tallentaa jousipotista ja voima-antureista.

• IOLITE 8xLV: 8-kanavainen pienjännitemoduuli, hyväksyy ±100 V (AC ja DC) signaalit. Moduuli tallentaa teholähteiden ulostulon.

• IOLITE 4xCNT: 4-kanavainen digitaalinen laskurimoduuli. Lukee enkoodereista, PWM- ja työjaksolaitteista, takometreistä, kierroslukuantureista sekä taajuus- ja kulmapohjaisista mittauslaitteista. Moduulin avulla testipenkkiä voidaan laajentaa helposti aina tarvittaessa.

• IOLITE 16xAO: 16-kanavainen ±10 VDC-lähtömoduuli ulkoisten laitteiden, kuten ohjelmoitavien teholähteiden, ohjaamiseen.

• IOLITE 8xDI/4xDO: 8-kanavainen digitaalinen tulo- / 4-kanavainen digitaalinen lähtömoduuli. Lähtöjä käytetään releiden ja muiden korkean tai matalan signaalin vaativien laitteiden ohjaamiseen. Tässä tapauksessa niitä käytetään tarkistamaan, onko virtalähteisiin kytketty virta ja voivatko ne ottaa vastaan kauko-ohjaussignaaleja.

Testilaitteisto

Istuinmoottoreiden virtalähteenä on ohjelmoitava tasavirtalähde, joka tuottaa 0-20 VDC. Virtalähteen jännitettä ja virran ulostuloa säädellään 0-10 VDC:n analogisella komentosignaalilla, jossa 0 volttia antaa komennon joko 0 VDC tai 0 ADC ja 10 VDC antaa komennon 12 VDC tai 50 ADC, käytetystä kanavasta riippuen. Virtalähteet hyväksyvät myös 12 VDC:n digitaalisen signaalin, joka kytkee virtalähdön päälle ja pois päältä. 

Virran napaisuuden kääntämiseksi ja siten moottoreiden suunnan muuttamiseksi Fisher käyttää kolmen DPDT-releen (Double-Pole/Double-Throw) sarjaa. Toinen puolijohderele ohjaa näiden releiden tilaa ohjaamalla 12 VDC:n virtalähteestä saatavaa virtaa. Yhdistämällä nämä kolme virtalähdettä, kolme relettä ja DPDT-releitä ohjaava rele mahdollistaa sen, että testipenkki voi ohjata moottoreiden nopeutta ja suuntaa sekä akselia tai akseleita, jotka saavat virtaa.

Tietyissä testeissä Yaskawan sähköinen toimilaite liikuttaa testikappaletta eteen- ja taaksepäin tai antaa testikappaleeseen voiman vakauden testaamiseksi. Yaskawan järjestelmään kuuluu servoajuri ja sen oma ohjelmisto. Tämän ohjelmiston avulla voit asettaa järjestelmän parametrit, mukaan lukien toimilaitteen ohjaustapa. Tässä sovelluksessa järjestelmä on asetettu hyväksymään ±10 VDC-signaali, jossa -10 VDC on täysi nopeus taaksepäin ja +10 VDC on täysi nopeus eteenpäin, ja 0 on täydellinen pysäytys.

Yleiskatsaus testiin

Insinöörit suorittavat testipenkissä useita testejä, joilla kaikilla on erilaiset ohjainvaatimukset ja jotka vaativat erilaisen laitteiston:

Toimintanopeuden testimenettely

Toimintanopeustestissä jokainen istuinakseli testataan rungon, moottoreiden ja vaihteiden laadun tarkistamiseksi. Istuinta voidaan pyörittää eteen- ja taaksepäin, ylös- ja alaspäin ja/tai kallistaa ylös- ja alaspäin. Suorituskyvyn määrittelemiseen käytettäviä tietoja ovat moottorin virrankulutus ja liikkeiden nopeus. Suoritettavien syklien määrä sekä testattujen akselien määrä voi vaihdella testien välillä.

Virtalähteen valvontalähtö tallentaa virran. Virtalähde antaa analogisen signaalin 0-5 VDC jännitteen ja virran seurantaa varten. Oikealla skaalauksella on mahdollista saada tarkka lukema molemmista. Nopeuden tallentamiseksi kuhunkin mitattavaan akseliin kytketään jousipotentti eli "vetolangan anturi". Tämän anturin siirtymälukemat voidaan sitten integroida DewesoftX-ohjelmiston matematiikkamoottorin avulla nopeuden mittaamiseksi.

Liukuvoiman testimenettely

Liukuvoimatestissä käytetään sähköistä toimilaitetta istuimen liikuttamiseen eteen- ja taaksepäin ja tarvittavan voiman mittaamiseen. Istuin asennetaan testipenkkiin ja kiinnitetään Yaskawan toimilaitteeseen. Toimilaitteen liitäntäkohtaan on kiinnitetty voima-anturi, jolla mitataan istuimen eteen- ja taaksepäin siirtämiseen tarvittava voima. Tämä voima-anturi antaa analogisen differentiaalilähdön, joka skaalataan DewesoftX-ohjelmistossa yksinkertaisesti syöttämällä anturin mukana toimitetussa kalibrointilomakkeessa annetut kertoimet. Kuten ennenkin, syklien määrä vaihtelee testien välillä.

Liikuteltava ohjauskärry

Fisher Dynamics rakensi räätälöidyn siirrettävän ohjauskärryn, joka sisälsi kaikki testilaitteistot. Vaunu kehitettiin talon sisällä - alkuperäisestä suunnittelusta laitteiston varustukseen, johdotukseen ja kaikkiin ulkopuolisiin lisävarusteisiin. IOLITEn teollisuusstandardin mukaiset liittimet ja kätevä DIN-kiskokiinnitys tekivät integroinnista helppoa.

Testiohjelmisto

DewesoftX -ohjelmiston avulla voidaan kehittää omn ohjain ilman ohjelmointia. Mikä parasta, järjestelmää voidaan mukauttaa vaatimusten muuttuessa. DewesoftX-ohjelmisto tarjoaa kaikki laitteiston asennukseen ja ohjaukseen liittyvät näkökohdat. Laaja valikoima matemaattisia toimintoja, PID-säädin ja liitännäisohjelmat mahdollistavat DewesoftX:n mukauttamisen lähes kaikkiin sovelluksiin.

Fisher Dynamicsin testipenkkisovelluksessa hyödynnettiin DewesoftX Sequenceriä. Tämän tehokkaan työkalun avulla voitiin luoda lohkopohjaista logiikkaa testien ja muiden toimintojen automatisoimiseksi. Graafinen käyttöliittymä (GUI) muodostettiin käyttämällä ohjelmistoon sisältyvää laajaa kirjastoa visuaalisia ohjaimia ja ”widgettejä”.

Jokaista testitapausta varten loimme sarjan asetustiedostoja: käsiohjaus, toimintanopeus ja liukuvoima. Käsisäädöt mahdollistavat testikappaleen fyysisen liikuttamisen, kun taas kaksi muuta ovat kyseisiä testimenettelyjä varten.

Kanavan asetusnäyttö - katso kuva 5 - mahdollisti tulojen ja lähtöjen konfiguroinnin nimineen, alueineen, skaalauskerroin(e)n, anturin herätteen ja tekniset yksiköt. Esimerkiksi jousipotin tiedetään vaativan 15 VDC:n herätteen, sen ulostulot ovat 0-24 VDC, ja se on ulotettavissa 20 tuuman (50,8 cm) pituiseksi. Tämä menettely toistetaan kaikille antureille ja tuloille, joilla kullakin on yksilölliset parametrit. Kaikki nämä kalibroinnit voidaan tallentaa anturitietokantaan, jotta niitä on helppo käyttää tulevaisuudessa ja uusia asetuksia voidaan rakentaa.

Kuva 5. Kanavan asetusnäyttö DewesoftX:ssä

Matematiikkakanavat varmistavat asetusten loogisuuden mahdollistamalla yksinkertaisten IF-lausekkeiden kirjoittamisen järjestelmän turvallisuuden ja toiminnan tarkistamiseksi. IF-lausekkeissa valvottaviin parametreihin kuuluvat järjestelmän aktivointi ja deaktivointi, releen aktivointi vaaditun liikesuunnan mukaan ja ulostulojen skaalaus vastaanottolaitteiston edellyttämälle alueelle. Matematiikkakanavat voivat myös tarjota perustilastoja, esim. min, max, keskiarvo, RMS ja muita, ja suorittaa kehittyneitä laskutoimituksia, kuten integrointia reaaliaikaisen nopeuden määrittämiseksi.

Voisimme helposti valita matematiikkakanavat, joita halusimme käyttää suoritetun testin mukaan. Erityisen hyödyllistä on se, että voit lisätä matematiikkakanavia testiin sen jälkeen, kun tiedot on tallennettu. Tämä tarkoittaa sitä, että analytiikkaa, jota ei edes harkittu ennen testien suorittamista, voidaan myöhemmin lisätä ja soveltaa ilman ulkoista analyysityökalua.

Testejä ohjaa DewesoftX:n sisäänrakennettu sekvensseri. Se tarjoaa käyttäjäystävällisen menetelmän menettelyjen automatisointiin ilman ohjelmointia. Toimintolohkojen, kuten IF, WAIT FOR ja DELAY, avulla voit luoda tapahtumasarjan.

Ohjelmistossa on myös toimintolohkoja, joilla voidaan käynnistää tai pysäyttää tiedonkeruu, valita näyttö ja paljon muuta. Laskentalohkoilla voidaan muuttaa asetusten parametreja, asettaa arvoja ja jopa lähettää ulostuloja laitteiston kautta. Jos sekvenssistä tulee suuri, on jopa mahdollista luoda mukautettuja lohkoja, jotka yhdistävät sen yhdeksi alilohkoksi.

Sekvensseri mahdollistaa lähes kaikkien testin osa-alueiden automatisoinnin. Kun käyttäjä on asentanut testattavan kappaleen testauslaitteeseen, hänen tarvitsee vain painaa tietyissä kohdissa vahvistuspainikkeita eri viestien kuittaamiseksi. Turvallisuuden vuoksi ohjelmistossa on sisäänrakennetut hälytykset, jotka voivat havaita mitä tahansa aikakatkaisusta ylivirtatilanteeseen ja pysäyttää järjestelmän.

Yhdistämällä kaikki nämä ominaisuudet DewesoftX:ssä on mahdollista automatisoida lähes kaikki testausprosessit alkukalibroinnista, suorituksesta, jälkianalyysistä ja tietojen viennistä. Voit viedä tietoja useisiin eri tiedostomuotoihin, kuten Exceliin, Flexproon, MATLABiin ja moneen muuhun. Excelissä on jopa mahdollista viedä tietoja mukautettuihin malleihin yhtälöiden käytön helpottamiseksi tai makron luettavaksi laajojen raporttien luomiseksi.

Käyttöliittymä

DewesoftX:ssä olevien widgettien avulla voit luoda ammattimaisen graafisen käyttöliittymän. Widgetit sisältävät analogisia ja digitaalisia mittareita, tallentimia ja oskilloskooppeja, jotka näyttävät aikahistorian kuvaajia, X-Y-käyriä, FFT-näyttöjä ja interaktiivisia ohjaimia, kuten painikkeita, syöttökenttiä ja kytkimiä. 

Voit vetää ja pudottaa widgetit näyttöön, määrittää niille halutut kanavat ja sijoittaa ne sitten mihin tahansa näytön sisällä. Kuka tahansa voi luoda kauniin ja toimivan graafisen käyttöliittymän muutamassa minuutissa.

Raportit

DewesoftX:n avulla voit luoda raportteja tulostettavaksi paperille tai PDF-tiedostoksi. Voit räätälöidä ne haluamaasi muotoon. Raportit voivat sisältää mitä tahansa valittuja tai kaikkia testitietoja, mukaan lukien aikahistoriatiedot, X-Y-, FFT- ja FFT-tiedot, tilastot ja testin metatiedot. Myös testin perustiedot ja metatiedot sisältäviä kansilehtiä voidaan määritellä ja luoda.

Lopputulos

Yhdistämällä Dewesoft-laitteiston ja -ohjelmiston tarjosimme vankan, mukautuvan ja käyttäjäystävällisen ratkaisun Fisher Dynamicsin testipenkkiin. Tämän ratkaisun avulla yritys voi vastata testaustarpeisiinsa entistä johdonmukaisemmin ja ratkaisua on helppo laajentaa tarpeiden lisääntyessä.

Fisher voi helposti lisätä järjestelmään lisää testejä, ja insinöörit voivat muokata nykyisiä asetuksia ja sekvenssejä tarpeidensa mukaan. Lisäksi käyttöliittymä on paljon ystävällisempi kuin vanhassa järjestelmässä, siinä on helppolukuiset näytöt, hallittavissa olevat painikkeet sekä hallintalaitteet.

Yritys voi jopa päivittää uuden järjestelmän ilman ulkopuolisia integraattoreita ja ohjelmoijia. DewesoftX-järjestelmästä ei peritä toistuvia maksuja, ja päivitykset sisältyvät järjestelmään koko käyttöiän ajan.

DewesoftX:n sisäänrakennettu sekvensseri on luonut paljon paremman käyttäjäkokemuksen, lyhentänyt asennusaikaa, vähentänyt kustannuksia ja tuonut yhdenmukaisuutta testistä toiseen.

Viimeiset sanat

Fisher Dynamics päätti palkata Dewesoftin suorittamaan tämän integraatioprojektin vain ajan säästämiseksi. Insinöörit olisivat kuitenkin voineet tehdä sen itse ohjelmiston graafisen luonteen ja kattavan dokumentaation ansiosta. 

Loppukäyttäjänä voit suorittaa kaikki prosessit laitteiston valinnasta ohjelmistokehitykseen. Ellet halua, sinun ei tarvitse palkata integraattoria Dewesoft-testipenkkiprojektia varten. Dewesoft on käytettävissäsi tukemaan matkan varrella - koulutuksella, helppolukuisella dokumentaatiolla ja omistautuneiden insinöörien tiimillä, joka auttaa toteuttamaan projektisi.

Dewesoftin laaja valikoima DAQ- ja ohjauslaitteita mahdollistaa liitännät koko maailmaan kolmansien osapuolten laitteita. Laitteistoalustoja on saatavana useissa eri muodoissa, yleiskäyttöisistä pöytälaitteista, kannettavista ja telineeseen asennettavista laitteista IP67-kestäviin moduuleihin, joita voidaan käyttää sateessa, räntäsateessa, lumessa ja -40 ±85 °C:n (-40 ± +185 °F) lämpötiloissa.

DewesoftX-ohjelmisto tukee Modbus-, OPC UA-, MQTT- ja CAN-teollisuuskommunikaatioprotokollia, mikä mahdollistaa kommunikoinnin useiden teollisuuslaitteiden kanssa. Lisätietoja saa Dewesoftin verkkosivuilta, jossa on tuotetietoja, pääsy ilmaiseen verkkokoulutukseen ja laajaan kirjastoon keskustelufoorumeilla ja paljon muuta. Dewesoftin DAQ- sekä ohjausasiantuntijoiden ja sovellusinsinöörien tiimi auttaa sinua löytämään parhaan mahdollisen ratkaisun projektiisi.