EO

Fraunhofer test zwaar materieel virtueel

11 november 2020 om 12:33 uur

Het HiL-platform maakt het verzamelen en genereren van gegevens voor vele signaaltypes en complexe foutsimulaties mogelijk. De besturingsalgoritmen kunnen worden geïntegreerd in de eigen besturingseenheden of in de originele systemen van de klant.

Het ontwikkelingsproces van nieuwe generaties bedrijfsvoertuigen en zwaar materieel is complex. De hardware-in-the-loop-techniek van het Fraunhofer-Gesellschaft geeft de mogelijkheid om machines te reproduceren en virtueel te testen in een softwaresimulatie, waardoor de ontwikkeling van machines sneller en goedkoper wordt.


De technologie maakt het ook mogelijk om storingen en kritische grenssituaties te testen zonder mens of machine in gevaar te brengen.

 

Het Fraunhofer Instituut voor Industriële Wiskunde ITWM in Kaiserslautern beschikt over een test-databank op basis van een hardware-in-the-loop (HiL) simulator. In principe kunnen alle machines en hun besturingen hier worden aangesloten op softwaresimulatie en virtueel worden getest.

"Met onze HiL-simulator kunnen we allerlei soorten zwaar materieel testen, waaronder een verscheidenheid aan kraantypes en betonpompen. Dit stelt ons in staat prototypes te helpen optimaliseren ", aldus projectmanager Christian Salzig. Een 'echte' testomgeving is niet meer nodig.

 

Digitale tweeling in de simulator

In de eerste stap wordt de te testen machine gereproduceerd als een softwaremodel, waarin alle technische specificaties zijn verwerkt, waaronder afmetingen, gegevens over motorprestaties, sterkte van de ondersteuningsstructuur, gewichtsverdeling, de hoeken waaronder de jibs bewegen, gieklengte en veel meer. De fysische wetten van mechanica, hydraulica en elektronica zoals krachten, drukken en stuursignalen zijn als wiskundige vergelijkingen in de software geïntegreerd. En zo ontstaat er een digitale tweeling.

 

In de volgende stap wordt de simulator met de digitale tweeling verbonden met de elektronische regeleenheden die de werking van de machine regelen. Een specialist bedient de controllers en joysticks, die ook op de control units zijn aangesloten. Een bewegende 3D-afbeelding geeft alle bewegingen van de machine weer op een display.

 

De HiL-simulatortest laat zien hoe nauwkeurig de besturingseenheid en de machine samenwerken en hoe gevoelig de bedieningselementen zoals joysticks zijn. Modern zwaar materieel is voorzien van een hele reeks sensoren die waarden registreren zoals het koppel en de versnelling van de jibs, de druk, het gewicht dat op de kabels wordt uitgeoefend en de helling van de grond onder de machine. Ook hier laat de simulatie zien of de sensorgestuurde communicatie tussen machine en besturingseenheid nauwkeurig en direct verloopt. Ook technische storingen kunnen worden gesimuleerd. Wat gebeurt er bijvoorbeeld als een kabel breekt bij een verbinding of als er drukverlies optreedt in de hydraulica van het hefelement?

 

Veiligheid en grenssituaties

Veiligheid speelt een sleutelrol. "Fabrikanten willen weten waartoe hun machine in staat is in grenssituaties en op welk punt dingen kritiek kunnen worden", zegt Salzig. Zo test de simulator wat er gebeurt als de lading heen en weer begint te slingeren of als er vloeistoffen in een transportcontainer klotsen. Het test ook hoe de apparatuur reageert als de grond onstabiel of hellend is. Zo moeten telescopische platforms hun stabilisatoren in kleine ruimtes plaatsen. Met hardware-in-the-loop-tests kunnen productontwikkelaars zien onder welke hoek de digitale tweeling onstabiel wordt of zelfs omvalt.

Zo kunnen fabrikanten de levensvatbaarheid en prestaties van de machine al vroeg in de ontwikkelingsfase beoordelen, verbeteren en optimaliseren.

 

Een ander voordeel: "Voor elke nieuwe productgeneratie proberen fabrikanten het materiaalgebruik te minimaliseren, het energieverbruik te verminderen, nieuwe functies te integreren en de machine kleiner en mobieler te maken." Juist dit soort verbeteringen maken hardware-in-the-loop testen mogelijk. Door de simulatie kunnen experts uitzoeken of een bepaald gewenst kenmerk of draagvermogen ook mogelijk zou zijn met lagere materiaalkosten of dat dezelfde prestatie en functionaliteit ook met een kleinere machine zou kunnen worden bereikt. Een bijzonder compacte mobiele kraan zou dan bijvoorbeeld kunnen opereren op locaties die te klein zouden zijn voor zijn voorganger. Het zou nog steeds dezelfde lasten kunnen heffen en dezelfde hoogte kunnen bereiken.

 

5G

Het instituut is momenteel bezig met het plannen van de integratie van 5G-radiotechnologie. Dit zal de komende jaren een steeds grotere rol gaan spelen bij de draadloze aansturing van industriële machines en apparaten. Fraunhofer ITWM werkt nu aan een interface die de HiL-simulator combineert met 5G-zender- en ontvangermodules.

 

Gerelateerd nieuws

Hoe drones blijven vliegen als een motor uitvalt

Hoe drones blijven vliegen als een motor uitvalt (video)

Zoals angstige passagiers vaak worden gerustgesteld, kunnen commerciële vliegtuigen gemakkelijk blijven vliegen, zelfs als een van de motoren stopt met werken. Maar voor quadcopters is het uitvallen van een motor een…

Werkwijzer Gevaarlijke Stoffen: in vijf stappen naar veilige en gezonde werkomstandigheden

Werkwijzer Gevaarlijke Stoffen: in vijf stappen naar veilige en gezonde werkomstandigheden

Werken met gevaarlijke stoffen kan grote risico’s met zich meebrengen en zelfs ernstige ziektes veroorzaken. Het ministerie van Sociale Zaken en Werkgelegenheid heeft daarom samen met sociale partners en…

Conceptversie herziening Machinerichtlijn eerste helft 2021 verwacht

Herziening Machinerichtlijn: conceptversie eerste helft 2021 verwacht

De komende herziening van de Machinerichtlijn was een belangrijk onderwerp tijdens de virtuele bijeenkomst van het Platform Industrie en Veiligheid eind november 2020. Een van de grote potentiële veranderingen in de…

Webshop

webshop

 

Gratis nieuwsbrief

EOL

 

Focus op

ABB BV
ABB BV

Machineveiligheid, systemen en componenten

Elobau Benelux BV *
Elobau Benelux BV *

creating sustainable solutions

Pilz Nederland
Pilz Nederland

Voor industriële (veilige) automatiseringsoplossingen

Ringspann Benelux BV
Ringspann Benelux BV

Partner in aandrijf- en opspantechniek

Rotero Holland BV
Rotero Holland BV

Stappenmotor - Servomotor - Elektro Magneet

Download gratis engineering boeken

A gratis boeken downloaden

 

Agenda

25 januari 2021, online

The Things Conference

LoRaWan conferentie

26 januari 2021, online

Productie Proces Automatisering (PPA) online kennisdagen

Er is een transitie naar nieuwe technologie maar wat is de roadmap?

2 februari 2021, online

Productie Proces Automatisering (PPA) online kennisdagen

Er is een transitie naar nieuwe technologie maar wat is de roadmap?

Meer agendapunten »