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O+P Fluidtechnik 5/2022

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O+P Fluidtechnik 5/2022

SENSOREN SMARTE

SENSOREN SMARTE NEIGUNGSSENSOREN FÜR MOBILE MASCHINEN MOBILE MASCHINEN Die Automatisierungs- und Digitalisierungsexperten von Sensor-Technik Wiedemann GmbH (STW) machen ihre SMX.igs-e Neigungssensoren noch intelligenter. Sie verfügen nun über eine Inertial Measurement Unit-(IMU)-Funktionalität und ermöglichen künftig die Sensordatenfusion mittels Kalman- Filter. Mobile Arbeitsmaschinen profitieren von noch robusteren und präziseren Messwerten, ohne die Controller zusätzlich zu belasten. Sensoren sind längst keine reinen Datenerfassungsgeräte mehr. Eine Vorverarbeitung der erfassten Messgrößen wird immer gängiger, um die Datenflüsse auf der Maschine gering zu halten und die Zentralsteuerung zu entlasten. Um diesen Ansprüchen gerecht zu werden, hat STW den Funktionsumfang seiner Neigungs- und Gyrosensorfamilie SMX.igs-e erweitert. Typische Anwendungsfälle der SMX.igs-Serie sind die Positions- und Lagebestimmung von Maschinen sowie insbesondere ihrer Anbaugeräte. Mobile Maschinen mit ausladenden Arbeitsgeräten wie etwa der Ausleger eines Mobilkrans müssen vor dem Kippen bewahrt werden. Die Position des Auslegers muss mit dem Unterwagen abgeglichen werden. Als Resultat setzt die Maschinensteuerung dem Kranführer Grenzen, innerhalb derer er den Kran bewegen kann, ohne dass es zum Kippen des Fahrzeugs kommt. Auch das Nivellieren des Unterwagens dieser Krane geschieht mit Hilfe der Positionswerte von Gyro- und Neigungssensoren wie dem SMX.igs-e von STW. Autor: Peter Becker, Becker Storytelling Mit der Position und dem Winkel des Baggerarms und -löffels wiederum können beispielsweise akkurate Böschungen im Straßenbau oder auf sonstigen Baustellen realisiert werden. Ein assistiertes Bearbeiten von Böschungen macht perfekte Flächen im optimalen Winkel möglich. Dem Baggerfahrer wird die Arbeit stark erleichtert und der Arbeitsprozess beschleunigt. PRAKTISCH FÜR LANDMASCHINEN Auch in landtechnischen Anwendungen können Gyro- und Neigungssensoren den Arbeitsprozess positiv beeinflussen und somit Ernteerträge maximieren. In Feldspritzen etwa helfen sie dabei, den perfekten Abstand und die Parallelität zwischen Spritze und Feld zu gewährleisten. Ist dieser Abstand zu groß, kann das Spritzmittel leichter vom Wind weggetragen werden, der gleichmäßige Austrag auf die Pflanzen wird gefährdet. Ähnliche Anforderungen haben Mähdrescher, deren Dreschwerk an die Böschung des Untergrunds angepasst werden muss. Weitere landtechnische Anwendungsszenarien finden sich beispielsweise in der Nivellierung von Fahrerhäusern, um die Lage des restlichen Fahrzeugs auszugleichen. Ähnliche Applikationen finden sich in der Forst- und Kommunaltechnik sowie in Hebebühnen oder auch Sonderfahrzeugen wie etwa Feuerwehrdrehleitern. ROBUST UND PRÄZISE Für diese Anwendungen stellt STW Nutzern des SMX.igs-e künftig die Funktionalität einer Inertial Measurement Unit (IMU) zur Verfügung. Dabei werden die auftretenden Beschleunigungen und Drehraten in allen drei Raumachsen gemessen und ausgegeben. Auf Basis dieser Messwerte erfolgt die Berechnung und Ausgabe ein- bzw. zweidimensionaler Neigungswerte im Bereich 360 ° oder ±90 °. Die bei allen mobilen Anwendungen und speziell bei mobilen Maschinen im robusten Einsatz auftretenden Störungen durch dynamische Einflüsse sowie durch parasitäre Beschleunigungen wie zum Beispiel Bewegungen, Stöße und Vibrationen beeinflussen die Messergebnisse. Zur Verbesserung der Messwertstabilität bei dynamischen Einflüssen stehen dem 44 O+P Fluidtechnik 2022/05 www.oup-fluidtechnik.de

SENSOREN Anwender je nach Sensortyp verschiedene konfigurierbare Filteralgorithmen zur Verfügung. Der Nutzer kann aus verschiedenen Filterarten die für die jeweilige Anwendung optimalen Einstellungen und die bestmögliche Charakteristik auswählen. Neben den klassischen Tiefpassfiltern wie Butterworth und „kritisch gedämpft“ steht nun eine Sensorvariante zur Verfügung, bei der zusätzlich auch ein Kalman-Filter ausgewählt werden kann. Dieser führt die Daten der Beschleunigungen und Drehraten mittels Sensordatenfusion zusammen. Auf Basis dieser Informationen werden die Messwerte berechnet, deren weiterer Verlauf abgeschätzt und korrigiert. Der verwendete Kalman-Filter zeichnet sich durch seine hohe Dynamik und dennoch sehr gute Dämpfung der parasitären Beschleunigungen aus. Die Dämpfung ist vergleichbar mit dem klassischen Tiefpassfilter, die Signalverzögerung ist jedoch nahezu vernachlässigbar. Die erfassten Messwerte werden über ein CAN-, CANopenoder SAE J1939-Interface an nachfolgende Steuerungen weitergegeben. Durch die bereits im Sensor gefilterten Daten reduziert sich der Rechenaufwand für nachgelagerte Controller. Die aktuelle Version der Sensoren ermöglicht die freie Konfiguration des Messbereichs (±90 ° oder 360 °) als auch des Protokolls auf der Schnittstelle (CAN, CANopen oder SAE J1939). Dies bietet maximale Flexibilität im Design-In Prozess. Die Inbetriebnahme erfolgt über die STW Software-Toolchain openSYDE zudem maximal intuitiv. Vorkonfigurierte Projekte und Dashboards unterstützen eine zügige und komfortable Integration des Sensors in bestehende wie auch neuentwickelte Applikationen. UMFASSENDES PORTFOLIO FÜR MOBILE ANWENDUNGEN Der SMX.igs-e ist Teil des STW-Sensorikbaukastens für die Mobilhydraulik. Dieser bietet eine umfassende Produktpalette zur Erfassung physikalischer Größen wie Temperatur, Druck, Dehnung, Neigung und Winkelgeschwindigkeit. Die Messwerte dienen in mobilen Maschinen u.a. der Überwachung und Regelung des Antriebs, der Arbeitsfunktion oder des Energiemanagements und können zusätzlich mit Onboard-Software- und Cloudlösungen aus dem Hause STW im Internet, z. B. für vorausschauende Instandhaltungsmaßnahmen, zur Verfügung gestellt werden. Bild: STW www.stw-mm.com MESSEHINWEIS STW präsentiert den SMX.igs-e vom 10.-12. Mai auf der Sensor + Test in Nürnberg. Am Stand 1-144 lassen sich diese und weitere Innovationen der Automatisierungsspezialisten live erleben. FORTSCHRITTLICH & KRISENERPROBT KLEENOIL TRIPLE UNIT kann drei verschiedene Ölkreisläufe einer Maschine mit einheitlichen Filterelementen filtern. Die Filterelemente werden in synchronisierten Intervallen gewechselt. Das vereinfacht und erleichtert die Wartung. Lieferbar ist die KLEENOIL TRIPLE UNIT in vier verschiedenen Größen für die Ausrüstung von kleinen bis mittelgroßen Arbeitsmaschinen mit Verbrennungsmotoren bis 100 Liter Motoröl, 150 Liter Getriebeöl und 500 Liter Hydrauliköl (Systeminhalt). NEUHEIT: KLEENOIL TRIPLE UNIT HYDRAULIC MOTOR GEAR © KLEENOIL PANOLIN AG / 20220303 KLEENOIL PANOLIN AG | 79804 Dogern | +49 (0)7751 83 83 0 | info@kleenoil.com | www.kleenoilpanolin.com

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