Messtechnik

Messtechnik

Elektrisch / Optisch / Physikalisch

Vom Sensorwert bis zum Digitalen Zwilling

Diese Königsdisziplin von uns Elektronikern befasst sich mit dem Bestimmen physikalischer Größen für die Mess-, Steuerungs- und Regeltechnik. Das macht den Weg frei für Automatisierung, Zustandsüberwachung und vorbeugende Wartung. Schmid bietet Lösungen vom intelligenten Sensor bis zum IoT-Messnetzwerk.

Beispiele unserer Messtechnikprojekte:

  • Elektrisch: z.B. Strom, Spannung, Energie
  • Optisch: z.B. Länge, Wege, Tiefe, Profile
  • Physikalisch: z.B. Kraft, Durchfluss, Dynamik

Ein spezifisches Beispiel einer ganzheitlichen Messtechniklösung für allgemeines Wiederverwenden in der Branche

Hierbei handelt es sich zwar um eine spezifische Messtechnikaufgabe aus dem Motorsport. Was wäre, wenn wir sie etwas verallgemeinert betrachten und Sie darin Ihre eigenen Herausforderungen im anstehenden Projekt erkennen? Und jemanden suchen, der so etwas für Sie entwickelt und/oder produziert? Das vorliegende Beispiel hat eine traditionelle Umgebung digitalisiert und dank digitaler Transformation ganz neue Kundenerfahrungen und Mehrwert geschaffen. Schmid Elektronik ging hier nach der Methode der Minimum Viable Products (MVPs) vor.

Die Anforderungen:
In bewegenden, mobilen Objekten (Outdoor) nehmen mehrere Sensoren Messwerte von unterschiedlichen physikalischen Größen auf. Diese werden vor Ort aggregiert und live übers Internet in die Cloud gesendet, dort verarbeitet und dem Endanwender in seiner «Sprache» gezeigt. Dieser gewinnt daraus wertvolle Zustandsinformation und kann daraus intelligente Entscheidungen treffen. Stehen diese Anforderungen nicht auch stellvertretend etwa für ein Smart-Factory-Szenario?

Die Lösung:
Vor Ort im Feld werden Messwerte über Sensorfusion erfasst. Die Umgebung im Motorraum ist rau: Vibrationen, Feuchte, Temperatur und elektromagnetische Felder. Die Messwerte werden schon in intelligenten Sensoren temperaturkompensiert, digitalisiert und über ein CAN-Messnetzwerk in Echtzeit zur Verfügung gestellt. Ein batteriebetriebenes Embedded-System im 3D-gedruckten Gehäuse nimmt diese Werte entgegen. Es nimmt zusätzliche Messwerte auf, wie etwa die hochgenaue GPS-Position und -geschwindigkeit sowie die Fahrdynamik (Inertialmesssystem, IMU). Alle Daten werden zusammengeführt, lokal abgespeichert und im Sekundentakt über WIFI oder Mobilfunk an einen Cloudserver gesendet. Clouddienste verarbeiten die Daten, speichern sie in einer Datenbank ab und stellen sie externen, zugriffsberechtigten Softwarediensten live zur Verfügung.

Wie funktioniert eigentlich Telemetrie und wie entwickelt man ein IoT-Projekt?

In diesem Webinar machte das Data & Technology Team die Studenten mit der Telemetrie inklusive Messwerterfassung, Embedded-System, Cloud-Services und Datenanalyse vertraut. Die Ideen lassen sich 1:1 wiederverwenden.

If you can't measure it, you can't improve it.
Peter Drucker
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tomographie im Harddiskformat

Diesen Entwicklern ist es gelungen, eine breitbandige Laserquelle inklusive Mikromechanik, Optik und Elektronik für die Serie zu miniaturisieren.
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Ein weiteres Beispiel für smarte Sensortechnik

Lasersystem für die Zustandsüberwachung von Verschleiss

Mechanisches Messobjekt im Outdoor-Bereich. Das Ist-Profil soll regelmässig gemessen und gegen ein modelliertes Sollprofil mit Warn- und Grenzwerten verglichen werden.
Das Profil wird berührungslos und optisch mittels Triangulations- oder Lichtschnittsensor gemessen. Die Objektgenauigkeit liegt je nach Messverfahren bei absolut 50 Mikrometern.
Ein Messsystem besteht aus zwei Laserköpfen (schwarz, oben), einem zentralen Embedded-System im robusten IP65-Gehäuse (rot, mittig), zwei feldtauglichen Visualisierungsmonitoren (unten) und einer IOT-Verbindung (links).
Das smarte Embedded-System berechnet aus den gemessenen Profilen in Echtzeit bereits die Verschleisskennwerte. Diese Ergebnisse werden zusammen mit den Rohprofilen übers Internet (Mobilfunk, IOT) an einen Cloudserver gesendet.
Der Cloudserver sammelt die Daten, speichert sie in einer Datenbank ab und zeigt dem Benutzer den zeitlichen Verschleiss in einfach verständlicher Form. Diese Zustandsüberwachung liefert Hinweise für die vorbeugende Wartung.
Unter der Motorhaube dieser Messtechnik funktionieren physikalische Grundlagen und eine ganzheitliche Systemsicht mit dem Zusammenwirken der einzelnen Systemkomponenten.

Minimum Viable Products (MVPs) für die Messtechnik

Die entscheidenden Fragen bei der Entwicklung von Produkten lauten: Braucht der Markt mein Messgerät und sind die Kunden bereit dafür? Minimum Viable Products geben darauf eine Antwort. Problemstellung, Theorie und Praxis sowie Beispiele erklärt dieses Whitepaper.

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