Das weltweit eingesetzte Desktop Engineering Toolkit logi.CAD 3 des Industriesoftware-Entwicklers logi.cals verschafft seinen Anwendern einen spürbaren Wettbewerbsvorteil. Welche Features dafür ausschlaggebend sind, lässt sich exemplarisch am Unternehmen STW zeigen.

Entwicklungs-Tools

Elektronik

Automotive

Mobile Automation

Mit logi.CAD 3 auf  Zukunft programmiert

Hersteller, von mobilen Arbeitsmaschinen stehen vor der Herausforderung, zunehmend branchenfremde Informatiker integrieren zu müssen, um die notwendigen Kompetenzen zu erweitern. Wie der Elektronikentwickler und -lieferant TTControl diesen Herausforderungen begegnet, zeigt dieser Beitrag.

Informatik trifft auf Maschinenbau

Die 1990 gegründete und in Sachsen ansässige IBL-hydronic GmbH und Co. KG gehört zu den Topadressen in Deutschland, wenn es um die Kombination von Hydraulik und Elektrik geht. Das Unternehmen automatisiert im Kundenauftrag mobile Maschinen und hat dafür auch eigene Produkte entwickelt. Im Interview mit HANSER automotive stellt der Gründer und CEO Dr. Thomas Löcher eine Weltpremiere und den jüngsten Neuzugang im Produktportfolio vor.

Fahrerassistenzsysteme / Automatisiertes Fahren

„Wir fungieren als externe  Entwicklungsabteilung“

Die Elektrifizierung von mobilen Arbeitsmaschinen schreitet weiter voran, nicht nur aufgrund ökologischer Aspekte und damit einhergehenden Regelungen, sondern auch weil es in vielen Fällen bereits wirtschaftlich sinnvoll ist.

Elektromobilität

Mobilität

Lade-Infrastruktur für Arbeitsmaschinen

Der inzwischen wesentlich höhere elektrische Installationsaufwand der Maschinen bringt bestehende Verdrahtungslösungen immer mehr an Grenzen. Einen Ausweg bietet die im März gegründete Data Panel GmbH, ein Spin-Off der Murrelektronik GmbH, in Form eines exakt aufeinander abgestimmten, modularen und steckbaren Systembaukastens.

Elektronische Bauelemente

Zeitgemäße Verdrahtung  mobiler Maschinen

Im Bereich der mobilen Arbeitsmaschinen zählen vor allem eine eingeschränkte Sicht als Hauptursache von tödlichen An- und Überfahrunfällen. Ein Sensorwarnsystem zusätzlich zum Kamera-Monitor-System ist daher ein wichtiges Element bei der Personen- und Objekterkennung. Zu den Anforderungen bei der Entwicklung solcher Assistenzsysteme befragte Mobile Automation Christian Astor, Lienhard Pfeifer und Kevin Hirsch von der ITK Engineering GmbH.

Autonome Systeme zur Objekt-  und Personenerkennung

Große Hersteller für land- und forstwirtschaftliche Maschinen, wie z.B. CLAAS arbeiten eng mit unabhängigen Prüflaboren wie Phoenix Testlab zusammen. Um die hohe Qualität ihrer Maschinen zu sichern, hat CLAAS eigene Standards entwickelt, nach denen die Komponenten getestet werden. Das bedeutet: Höhere Anforderungen an die Komponenten und verschärfte Prüfbedingungen. Anhand von Aktuatoren der Firma LINAK zeigt dieser Artikel beispielhaft einige dieser Anforderungen auf.

Messtechnik, Testlösungen, Diagnose

Technische Folterkammern für höchste Qualität

Mit dem FE pwm ergänzt die Firma Rheintacho die Drehzahlsensoren seiner FE-Baureihe um eine Lösung für den Einsatz unter schwierigsten Umgebungsbedingungen. Zusätzlich bietet der PWM-Drehzahlsensor einen weiteren Vorteil: Im Drehzahlsensor ist zusätzlich die Temperaturerfassung integriert.

Sensoren / Aktoren

Drehzahlsensor mit Temperaturerfassung

Themen, wie die Vorfelderkennung, die Heckraumüberwachung, die Umfeldüberwachung oder gar selbstfahrende Maschinen, sind in aller Munde und können nur mit erweiterter Sensorausstattung realisiert werden. b-plus bietet für die Validierung und Verifikation von Multi-Sensorsystemen eine aufeinander abgestimmte Werkzeugkette und begleitet Kunden dabei ihr Steuergerät in Serie zu bringen.

Validierung automatisierter  Systeme in mobilen Maschinen

Der tote Winkel von LKW birgt von jeher Gefahren für andere Verkehrsteilnehmer, insbesondere für Rad- und E-Scooter-Fahrer. Brigade Elektronik hat daher in Zusammenarbeit mit der Firma Wüllhorst ein System entwickelt, das alle kritischen Gefahrenbereiche und tote Winkel erfasst.

Zuverlässiger, nachrüstbarer  LKW-Abbiegeassistent

Die zuverlässige Erkennung von Personen und Objekten stellt die Hersteller autonomer mobiler Arbeitsmaschinen vor große Herausforderungen. ITK Engineering setzt für den Test solcher komplexen Sensorsysteme auf spezielle Sensorsimulationsverfahren, wie die Experten Christian Astor und Sascha Kerkmann im Interview erläutern.

»Aufwendige Tests reduzieren«

Die Produktpalette von Velodyne ermöglicht fortschrittliche Autonomielösungen für eine Vielzahl von Anwendungsbereichen wie Automotive, Kartierung, Robotik, Industrieautomation oder Sicherheitsapplikationen. Hierbei kommt speziell den Bereichen automatisierte Logistik, Robotik und ganz generell Industrieautomation eine immer größere Bedeutung zu.

LiDAR Sensoren für Robotik und Industrieautomotion

In unseren Köpfen sind sie ein untrennbares Duo – der Landwirt und sein Traktor bei der Feldarbeit. Dieses Bild der traditionellen Landwirtschaft wird sich erheblich verändern. Um die wachsende Weltbevölkerung ausreichend zu versorgen, bleiben der Landwirt und sein Traktor zwar ein Team, aber auf dem Feld wird die Maschine in Zukunft alleine unterwegs sein.

Autonome Maschinen

Neigungssensoren gehören mittlerweile zu den Standardkomponenten in mobilen Applikationen. GEMAC als langjähriger Spezialist für Neigungs- und Inertialsensoren bringt nun ihre neue Produktfamilie von hochgenauen dynamischen Neigungssensoren auf den Markt: den GEMAC Motus.

GEMAC Motus - die erste Power-IMU für mobile Maschinen

Die Cloud-Verfügbarkeit von Fahrzeugdaten für Diagnose und vorbeugende Wartung wird immer wichtiger. Die Anbindung von mobilen Arbeitsmaschinen an die Cloud erfordert daher ein flexibles und robustes IoT Gateway.

IoT Gateways für rauhe Einsatzgebiete

Im Forschungsprojekt FEEDBACCar hat die Firma Zollner Elektronik zusammen mit seinem Entwicklungspartner ServiceXpert maßgeblich die Entwicklung und den Aufbau eines induktiven, bidirektionalen Ladesystems übernommen. Welche Anforderungen dabei zu meistern waren, zeigt dieser Beitrag.

Das bidirektionale induktive Laden löst einen Teil der aktuellen Schwierigkeiten von kabelgebundenen Ladestationen. Um diese Thematik weitergehend zu untersuchen, wurde durch ein Konsortium das Forschungsprojekt FEEDBACCar (Future Electric Energy Distribution by Aggregated Clusters and Cars with Automated Response) ins Leben gerufen. Die Firma Zollner Elektronik, einer der Konsortialpartner, hat in diesem Projekt maßgeblich die Entwicklung eines induktiven, bidirektionalen Ladesystems, inklusive der Dimensionierung der Leistungselektronik, übernommen. Den Software-Anteil des Projektes hat Zollner in Zusammenarbeit mit den Spezialisten der Firma ServiceXpert erfolgreich umgesetzt. Das Projekt FEEDBACCar (FKZ: 16EM3129–2) verfolgte dabei das Ziel, das E-Fahrzeug als Energiespeicher in Smart Home Konzepte einzubinden, um mit der bidirektionalen kontaktlosen Ladetechnologie auch eine Basis für neue Geschäftsmodelle zu legen.

Besonders hohe Anforderungen hatte das Projekt in Bezug auf die Ladeleistungen, den Wirkungsgrad und die Sicherheit des Systems. Für das Laden und Rückspeisen ins Netz konnte ein Wirkungsgrad von bis zu 92 Prozent bei einer Ladeleistung von bis zu 11 kW erreicht werden. Letztlich wurde dieses Ergebnis durch das hervorragende Spulendesign und die darauf optimal abgestimmten Regelalgorithmen erzielt.

Ein weiteres Highlight in diesem Forschungsprojekt ist das integrierte Positionierungssystem, das dem Fahrer hilft, das Fahrzeug fehlerfrei über der Bodenspule auszurichten (Bild 1).

Das Ladesystem besteht fahrzeugseitig aus einer Spule und einer Fahrzeugelektronik und einer Spule mit Wallbox auf Infrastrukturseite, die miteinander über WLAN kommunizieren. Der gesamte Ladevorgang wird so gesteuert und überwacht. Bei der Umsetzung der kabellosen Kommunikation wurde das IPv6-Verfahren angewandt, das im Gegensatz zu IPv4 einen umfassenderen Adressbereich vorweist und so eine größere Zukunftssicherheit bietet, da die Anzahl der Geräte mit Internetverbindung steigt. Durch den Verzicht auf manuelles Registrieren mit einer Ladekarte und das manuelle Starten des Ladevorgangs konnte die Lösung stark vereinfacht und nutzeroptimiert werden. Das Steuergerät im Fahrzeug wurde mit einer vollständig AUTOSAR-konformen Software umgesetzt und ist damit für die Integration in die Serienproduktion vorbereitet. Die Ingenieure der ServiceXpert übernahmen zudem die Aufgaben der Konfiguration, Implementierung und die Integration der gesamten AUTOSAR-Anteile. Erarbeitet wurde dabei das Software-Design, die Software-Modellierung gemäß AUTOSAR Standard und die Konfiguration der kompletten AUTOSAR Basissoftware.

Des Weiteren übernahmen die AUTOSAR-Experten die Integration von Algorithmen zur Ansteuerung und Regelung der Leistungselektronik des DC/DC-Konverters sowie die Implementierung der nötigen Funktionalität zur Anbindung an höhere und niedrigere Software-Schichten. Dabei wurden verschiedene Treiber zur Generierung von insgesamt zwölf PWM-Signalen implementiert und die Ansteuerung mehrerer Temperatursensoren über einen I²C-Bus realisiert. Die Software Module auf den höheren Softwareschichten wurden nach dem aktuellen Stand der Technik entwickelt, um so die Möglichkeiten und Vorzüge, die ein AUTOSAR 4.2 Stack mit einem Automotive Multicore Mikrocontroller mit sich bringt, voll auszuschöpfen. Aus diesem Grund wurden alle Zustandsmaschinen innerhalb der Software über den AUTOSAR BswM (Basic Software Mode Manager) modelliert und Kommunikationsschnittstellen (inklusive WLAN) über den AUTOSAR Kommunikations-Stack geroutet. Dadurch konnte eine maximale Abstraktion aller im System verwendeten Signale hin zu den Softwarekomponenten erreicht werden, was zur Modularität und Wartbarkeit der Software beiträgt.

Um derart komplexe Systeme testen und die Qualität der Software sicherstellen zu können, sind moderne automatisierte Testverfahren wichtig. Für das Projekt FEEDBACCar wurde ein Continuous Integration Server aufgesetzt, der neben automatisierten Software Builds und statischer Code Analyse (MISRA C, CERT C Secure Coding Standard) auch in der Lage war, die Software direkt auf die Hardware zu flashen, um anschließend automatisiert Integrationstests durchzuführen. Es wurden neben den marktüblichen Tools auch eigens entwickelte Lösungen wie z. B. ein Low-Cost HIL zur Stimulierung der Hardware und eine komplette Simulation der WLAN Kommunikation eingesetzt. Dadurch konnten alle Zustände im System getestet werden, ohne einen kompletten Systemaufbau vor Ort zu haben. Der Aufwand für die Integration des Steuergerätes in das Gesamtsystem wurde so signifikant verkürzt und trug damit maßgeblich zu einem erfolgreichen Projektabschluss bei.

Die Gesamtintegration erfolgte abschließend in Zusammenarbeit mit Zollner Elektronik zuerst an einem Laboraufbau mit allen Hardwarekomponenten und letztendlich in drei Prototyp-Fahrzeugen.

Die erfolgreich ausgestatteten Prototypen wurde im Rahmen eines Technologietages „Induktives Laden“ der Zollner Elektronik AG am 17. Oktober 2019 erstmals vorgestellt. Unter den Teilnehmern waren auch Vertreter namhafter Automotive OEMs, die großes Interesse an der Lösung von Zollner und ServiceXpert zeigten.

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Ausgabenartikel

Sören Stein ist Systemingenieur, E/E System- und Softwareentwicklung bei der ServiceXpert GmbH.

Ergun Yavuz ist Projektmanager / Senior Systemingenieur, E/E System- und Softwareentwicklung bei der ServiceXpert GmbH.

Bild 1: Ein weiteres Highlight in diesem Forschungsprojekt ist das integrierte Positionierungssystem, das dem Fahrer hilft, das Fahrzeug fehlerfrei über der Bodenspule auszurichten.

Die Prototypen wurde im Rahmen eines Technologietages „Induktives Laden“ der Zollner Elektronik AG am 17. Oktober 2019 erstmals vorgestellt.

ServiceXpert - Hauptartikel

ausgabe 08/2020

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