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5-2022

Fachzeitschrift für Industrielle Automation, Mess-, Steuer- und Regeltechnik

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Mai 5/<strong>2022</strong> Jg. 26<br />

Content als Superkraft digitaler<br />

Ökosysteme für die Industrie 4.0<br />

Synostik, Seite 10


IHR PROFESSIONELLER<br />

IT-EXPERTE FÜR INDUSTRIELLE<br />

EMBEDDED-LÖSUNGEN<br />

Unschlagbare Leistungen<br />

für Ihre Projekte & Kunden<br />

Vielfältiges Portfolio für jegliche Anwendung<br />

“Out-of-the-Box” Plug & Play Lösungen<br />

BTO- und Value-Add-Services<br />

Hardware- und Soowarelösungen<br />

Professionelle Beratung und persönliche<br />

Kundenbetreuung<br />

Service-Team mit Sitz in Deutschland<br />

Umfassende Logistik-Services<br />

+49 8142 47284-70<br />

vertrieb@bressner.de<br />

www.bressner.de


Editorial<br />

Messen ist Wissen!<br />

In den letzten Jahren hat die Bedeutung von mikro- und nanostrukturierten Komponenten mit der<br />

stetig wachsenden Nachfrage nach Chips für Anwendungen in der Mobilität und im Internet der<br />

Dinge stark zugenommen. Die aktuelle globale Halbleiterlieferkrise hat uns jedoch wieder einmal<br />

gezeigt, wie wichtig der Aufbau von eigenem Know-How ist. Denn durch Wissen und Kompetenz<br />

in dem entsprechenden Technologiefeld können wir auch Krisen besser begegnen. Doch wie<br />

bauen wir unser Know-How weiter aus? Hier kommt das Messen ins Spiel.<br />

Dr.-Ing. Özgür Tan, strategisches<br />

Produktmarketing<br />

Oberflächenmesstechnik<br />

Polytec GmbH<br />

www.polytec.com/de<br />

Messen ist Wissen. Je häufiger wir das aussagekräftigste Merkmal messen, desto mehr<br />

Informationen und Wissen gewinnen wir. Messdaten steuern zudem die Produktion, d. h.<br />

die Industrie 4.0 ist ohne Messtechnik schlicht nicht vorstellbar. Feedback muss schnell und<br />

sogar in der laufenden Produktion geliefert werden. Denn nur mittels einer geeigneten Messund<br />

Prüftechnik ist es möglich, die eigenen Produkte zu bewerten und deren Funktion zu<br />

gewährleisten. Die Entwicklung von Strategien zur Messung beziehungsweise Prüfung von<br />

Bauteilen im Mikro- und Nanobereich hatte für die Industrie daher besondere Dringlichkeit. In der<br />

Anwendung der Mikro- und Nanotechnologie nehmen die Struktureigenschaften der technischen<br />

Oberflächen immer mehr an Bedeutung zu.<br />

Moderne Methoden zur Fertigung präziser optischer Oberflächen, wie Polieren oder<br />

Diamantdrehen, brauchen umfangreiche Charakterisierungsverfahren, die sich selbst für große<br />

und komplex geformte Komponenten mit niedrigen Rauheiten eignen. In anderen Fällen erfordert<br />

die Funktionalität der Oberfläche sogar gezielt erzeugte Mikro- und Nanostrukturen. Auch hier ist<br />

eine geeignete Charakterisierung der Strukturen nötig.<br />

Die praxisrelevante und funktionsorientierte Charakterisierung von Oberflächenstrukturen<br />

erfordert eine zunehmend höhere Auflösung sowie die zerstörungsfreie und schnelle Messung.<br />

Optische Sensoren erfassen diese anspruchsvollen Bauteile schnell, berührungsfrei und<br />

dreidimensional. Die meisten Erfahrungen hat die Industrie bisher allerdings mit taktilen<br />

Techniken gesammelt, deshalb stehen viele Anwender vor der Entscheidung, ihre herkömmlichen<br />

Messverfahren beizubehalten oder neue zu etablieren. Optische Messtechnik hat viele Vorteile<br />

– keine Berührung, flächenhaft und schnell, höhere Informationsdichte – und setzt sich daher<br />

weltweit immer stärker durch. Es sollte jedoch nicht das Ziel sein, die taktile Messtechnik einfach<br />

nur zu ersetzen.<br />

Dort, wo sie eingeführt ist und ihre Aussagekraft ausreicht, erfüllt sie ihren Zweck. Sinnvoller<br />

ist es, die Vorteile der optischen Erfassung für neue Anwendungen, beispielsweise im Mikro- und<br />

Nanobereich, zu nutzen und die Auswertung so zu erweitern, dass man künftig noch bessere<br />

Aussagen über den Funktionserfüllungsgrad der Oberflächen treffen kann. Dem Anwender muss<br />

in diesem Zuge vermittelt werden, dass auch die Messergebnisse von optischen Messgeräten<br />

anhand von kalibrierten Prüfkörpern genauso verlässlich wie in der taktilen Messtechnik<br />

rückgeführt sind. Das Vorantreiben der internationalen Normungsaktivitäten ist eine wesentliche<br />

Grundlage für die weitere Verbreitung. Und somit auch die Basis, um unser Know-How durch<br />

maßgeschneiderte Messtechniklösungen nachhaltig zu erweitern.<br />

Dr.-Ing. Özgür Tan<br />

PC & Industrie 5/<strong>2022</strong> 3


Inhalt 5/<strong>2022</strong><br />

3 Editorial<br />

4 Inhalt<br />

6 Aktuelles<br />

10 Titelstory<br />

12 IoT/Industrie 4.0<br />

14 Qualitätssicherung<br />

36 Messtechnik<br />

42 Dienstleistung<br />

44 Kommunikation<br />

51 Bedienen und Visualisieren<br />

52 IPCs/Embedded Systeme<br />

57 SBC/Boards/Module<br />

62 Bildverarbeitung<br />

69 Software/Tools/Kits<br />

70 Elektromechanik<br />

74 Stromversorgung<br />

77 Bauelemente<br />

Jetzt Neu:<br />

Mai 5/<strong>2022</strong> Jg. 26<br />

Content als Superkraft digitaler<br />

Ökosysteme für die Industrie 4.0<br />

Synostik, Seite 10<br />

Zum Titelbild:<br />

Content als Superkraft<br />

digitaler Ökosysteme<br />

für die Industrie 4.0<br />

Fachartikel in dieser Ausgabe<br />

Die Entwicklung von digitalen Produkten<br />

auf Basis von Daten wird der Industrie nur<br />

gelingen, wenn der notwendige Content<br />

methodisch erstellt und verwendet wird.<br />

Dabei sollten alle Merkmale für den<br />

„richtigen“ Content beachtet werden. 10<br />

78 Fachartikel und Aktuelles<br />

exklusiv im ePaper<br />

Zeitschrift für Mess-, Steuer- und Regeltechnik<br />

Herausgeber und Verlag:<br />

beam-Verlag<br />

Krummbogen 14<br />

35039 Marburg<br />

www.beam-verlag.de<br />

Tel.: 06421/9614-0<br />

Fax: 06421/9614-23<br />

Redaktion:<br />

Christiane Erdmann<br />

redaktion@beam-verlag.de<br />

Anzeigen:<br />

Tanja Meß<br />

tanja.mess@beam-verlag.de<br />

Tel.: 06421/9614-18<br />

Erscheinungsweise:<br />

monatlich<br />

Satz und Reproduktionen:<br />

beam-Verlag<br />

Produktionsleitung:<br />

Jürgen Mertin<br />

Druck & Auslieferung:<br />

Bonifatius GmbH, Paderborn<br />

www.bonifatius.de<br />

Der beam-Verlag übernimmt trotz sorgsamer Prüfung der<br />

Texte durch die Redaktion keine Haftung für deren inhaltliche<br />

Richtigkeit. Alle Angaben im Einkaufsführerteil beruhen<br />

auf Kundenangaben!<br />

Handels- und Gebrauchsnamen, sowie<br />

Warenbezeichnungen und dergleichen werden in<br />

der Zeitschrift ohne Kennzeichnungen verwendet.<br />

Dies berechtigt nicht zu der Annahme, dass<br />

diese Namen im Sinne der Warenzeichen- und<br />

Markenschutzgesetzgebung als frei zu betrachten sind<br />

und von jedermann ohne Kennzeichnung verwendet<br />

werden dürfen.<br />

Optische Oberflächenmesstechnik für mehr<br />

Fertigungsqualität<br />

Oberflächeneigenschaften spielen bei vielen Produkten eine wichtige Rolle, da sie nicht nur<br />

Haptik und Ästhetik, sondern auch mechanisches, elektrisches oder chemisches Verhalten<br />

beeinflussen können. Informationen über die Ebenheit oder Rauheit bilden deshalb eine<br />

wichtige Grundlage für Optimierungen. 18<br />

4 PC & Industrie 5/<strong>2022</strong>


Inhalt 5/<strong>2022</strong><br />

Web-IOs nun mit<br />

OPC UA<br />

Das Web-IO-Sortiment<br />

der Wiese mann & Theis<br />

GmbH unterstützt jetzt<br />

mit dem Industrieprotokoll<br />

OPC UA einen der<br />

wichtigsten gängigen<br />

Kommunikationsstandards.<br />

Damit machen Web-IOs<br />

auch ältere Maschinen,<br />

Steuerungen und<br />

Messeinrichtungen<br />

zukunftsfähig. 48<br />

Auditsicherheit<br />

leicht gemacht<br />

Interne Audits sind<br />

ein probates Mittel,<br />

um Prozesse und<br />

Anforderungen<br />

anhand von Standards<br />

zu bewerten,<br />

Verbesserungspotentiale<br />

aufzuzeigen,<br />

Handlungsimpulse zu<br />

geben und einen Status<br />

zu attestieren. 36<br />

Unterbrechungsfreie Stromversorgung<br />

Stromausfall? Spannungseinbruch? Flicker? Die intelligente<br />

DC-Notstromversorgung von Bicker schützt sicherheitsrelevante<br />

24 VDC-Applikation zuverlässig vor Systemausfall und Datenverlust. Für<br />

die Pufferung setzt Bicker Elektronik auf die besonders sichere und langlebige<br />

LiFePO 4 -Batterietechnologie. 74<br />

Wie lässt sich die<br />

Batteriequalität<br />

sicherstellen?<br />

Für eine effiziente Batterieherstellung<br />

mit umfänglicher Qualitätssicherung<br />

bedarf es verteilter und dezentraler<br />

Konzepte, die an den entscheidenden<br />

Stellen in den Fertigungsprozess<br />

integriert werden. Dabei gilt es<br />

aber auch, eine übergreifende<br />

Teststrategie zu implementieren, die<br />

den Gesamtprozess und das Produkt<br />

optimal abbildet 20<br />

Automatische<br />

Anschlussüberwachung<br />

für pneumatische<br />

Förderanlagen<br />

Mit der neuen RFID-Überwachung<br />

der Anschlüsse<br />

werden menschliche<br />

Fehler beim Um stecken<br />

von Schlauchanschlüssen<br />

sofort erkannt und es kann<br />

automatisiert darauf reagiert<br />

werden. 24<br />

PC & Industrie 5/<strong>2022</strong> 5


Aktuelles<br />

„Power for Everything“ wird auf der PCIM<br />

präsentiert<br />

Arrow Electronics wird vom 10. bis 12. Mai <strong>2022</strong> auf der PCIM Europe in Nürnberg eine breite Auswahl an<br />

Anwendungen aus dem Bereich der Leistungselektronik vorstellen.<br />

Unter dem Motto „Power for<br />

Everything“ präsentiert Arrow dieses<br />

Jahr ein großes Spektrum an<br />

Lösungen, die das Unternehmen<br />

in verschiedenen Märkten wie<br />

Automotive, Industrie, Medizin<br />

und Automatisierung aus seinem<br />

umfangreichen Portfolio bereithält.<br />

Auf die Besucher warten am<br />

Stand etwa zahlreiche beispielhafte<br />

Lösungen aus der Leistungselektronik<br />

in Form von Blockdiagrammen<br />

auf Touchscreens, über die<br />

sie ein Design mit Technologien<br />

verschiedener Anbieter ergänzen<br />

können.<br />

Entwicklungsboards<br />

Darüber hinaus werden den<br />

Besuchern Entwicklungsboards<br />

wie modulare Evaluierungsboards<br />

oder Onboard-Ladelösungen vorgestellt.<br />

Ein E-Bike steht bei einer<br />

Verlosung als Gewinn bereit. In<br />

der Form von kurzen, 15-minütigen<br />

Präsentationen referieren darüber<br />

hinaus verschiedene Hersteller am<br />

Stand von Arrow über neuste Techniktrends<br />

und erläutern die wichtigsten<br />

Aspekte ihrer Technologien<br />

und Produkte.<br />

Vielfalt an Anbietern und<br />

technologischen Lösungen<br />

Arrow repräsentiert auf der PCIM<br />

eine breite Vielfalt an Anbietern und<br />

technologischen Lösungen, die von<br />

siliziumbasierten Produkten über Siliziumkarbid-<br />

bis hin zu GaN-Technologien<br />

reichen. Die hochspezialisierten<br />

Applikationsingenieure von<br />

Arrow bieten fundierte Beratung und<br />

Interop-Workshop für IO-Link Safety FS-Master und FS-Devices<br />

Hilfestellung bei der Komponentenauswahl<br />

für die Produktentwicklung.<br />

Darüber hinaus ist über das Engineering<br />

Services Center von Arrow<br />

sowie über vertrauenswürdige Drittanbieter<br />

umfangreicher lösungsspezifischer<br />

Hardware- und Software-<br />

Support verfügbar.<br />

Vortrag<br />

Arrow wird im Aussteller-Forum in<br />

Halle 9 der PCIM einen Vortrag zu<br />

den Themen Power of Everything/<br />

Motor Drive und bidirektionales<br />

Laden halten.<br />

PCIM, Halle 7, Stand 525<br />

• Arrow Electronics<br />

www.arrow.de<br />

Parallel zur Spezifikationsentwicklung<br />

von IO-Link Safety haben<br />

Technologie-Provider-Firmen Testsysteme<br />

für FS-Master und FS-<br />

Devices implementiert und damit<br />

für einen hohen Reifegrad der<br />

Test-Spezifikation V1.1 gesorgt.<br />

Ein neues FS-Master-Testsystem<br />

bestehend aus dem Testprogramm<br />

auf einem Windows-PC<br />

und einer steuer- und auslesbaren<br />

Test-Hardware, die als Pseudo-<br />

FS-Device agiert, kann nun<br />

sämtliche FS-Master-Funktionen<br />

gemäß Test-Spezifikation prüfen,<br />

einschließlich OSSDe-Betrieb.<br />

Dieses FS-Master-Testsystem<br />

spielt auch bei Integrationstests<br />

in sichere Feldbussysteme (z. B.<br />

PROFIsafe) eine große Rolle.<br />

Auch der bekannte „USB-Master“,<br />

der bereits den Test von normalen<br />

IO-Link Devices unterstützt,<br />

kann in einer Erweiterungsstufe<br />

IO-Link Safety FS-Devices parametrieren<br />

und testen. Derzeit laufen<br />

Gespräche mit Prüfstellen, wie<br />

diese Testsysteme in die Sicherheits-Zertifizierung<br />

der IO-Link<br />

Safety Geräte eingebunden werden<br />

können. Die Sicherheits-Zertifizierung<br />

selbst ist bereits abgestimmt<br />

und in der Test-Spezifikation<br />

festgelegt.<br />

Erste Erfahrungen mit den<br />

Tests sammelten Unternehmen<br />

auf dem ersten Interop-Workshop<br />

für IO-Link Safety FS-Master und<br />

FS-Devices im November vergangenen<br />

Jahres. Damals prüften<br />

sieben Firmen mit fünf FS-<br />

Master- und sechs FS-Device-<br />

Implementierungen den wechselseitigen<br />

Betrieb und die Testprogramme.<br />

Diese Erfahrungen<br />

flossen bereits in die Version 1.1<br />

der Test-Spezifikation ein.<br />

Aufgrund des großen Erfolgs<br />

sind nun drei weitere IO-Link<br />

Safety Interop-Workshops im Jahr<br />

<strong>2022</strong> geplant. Der nächste findet<br />

am 07. April in Karlsruhe-Durlach<br />

statt; die weiteren am 30. Juni und<br />

am 20. Oktober.<br />

Interessierte Firmen, die mit<br />

ihren IO-Link Safety Produkten/<br />

Prototypen teilnehmen möchten,<br />

werden gebeten, sich frühzeitig<br />

über die IO-Link Geschäftsstelle<br />

für einen Termin anzumelden<br />

(info@io-link.com).<br />

• PI (PROFIBUS & PROFINET<br />

International) PROFIBUS<br />

Nutzerorganisation e. V.<br />

info@profibus.com<br />

www.profibus.com<br />

6 PC & Industrie 5/<strong>2022</strong>


Aktuelles<br />

Schlanke Produkte<br />

für optimierte Prozesse<br />

Die neuen – von apra-norm entwickelten<br />

- apra-lean Produkte helfen,<br />

Prozesse zu optimieren und<br />

nachhaltig effizienter zu gestalten.<br />

Jeder Arbeitsschritt benötigt<br />

spezifische Arbeitsmittel, Werkzeuge<br />

und Informationen. Mit<br />

der Reinigungsinsel, den Werkzeug-<br />

und Montageinseln sowie<br />

der Shopfloorinsel bietet apralean<br />

eine Produktpalette, die an<br />

jedem Arbeitsplatz für Ordnung<br />

und Transparenz sorgt und somit<br />

qualitativ hochwertige Arbeitsprozesse<br />

unterstützt. Der Fertigungsprozess<br />

wird schlank und jegliche<br />

Art von Verschwendung vermieden.<br />

So wird die Produktivität nachhaltig gesteigert<br />

und Kosten werden reduziert.<br />

Modulares<br />

Baukastenprinzip<br />

Wesentliches Merkmal der apra-lean Produktreihe<br />

ist das modulare Baukastenprinzip,<br />

mit dem man sein Lean-Management-Produkt<br />

aus einzelnen Modulen individuell zusammenstellen<br />

und Funktionseinheiten ergänzen oder<br />

anpassen kann. Ebenso können Standardprodukte<br />

mit Modulen und Zubehör erweitert werden.<br />

Die hohe Anpassungsfähigkeit nicht nur an<br />

Prozesse, sondern auch an Mitarbeiter, ermöglicht<br />

im Sinne von Lean-Management-Strategien<br />

Produktivitätssteigerungen. Auch die Umsetzung<br />

im eigenen Design ist mittels individueller Farbgebung,<br />

Beschriftung und Firmenlogo möglich.<br />

Die Anlage wurde im eigenen Haus geprüft und<br />

getestet, da die apra-lean Produkte ursprünglich<br />

für eigene Bedarfe entwickelt wurden. Die apra-<br />

Gruppe produziert 19“ Schrank- und Gehäusesysteme,<br />

hat eine hohe Fertigungs tiefe und<br />

somit eine hohe Anzahl unterschiedlicher Prozessschritte.<br />

Durch den Einsatz von apra-lean<br />

Produkten in der Fertigung konnten die Abläufe<br />

optimiert werden. Es wurde eine Produktivitätssteigerung<br />

in den Projekt-Montagelinien von<br />

nahezu 100 Prozent erzielt.<br />

• apra-norm Elektromechanik GmbH<br />

vertrieb@apra.de<br />

www.apra.de<br />

PC & Industrie 5/<strong>2022</strong> 7<br />

7


Aktuelles<br />

Neuer Service schafft schnellen Zugang zu<br />

internationalen Anbietern<br />

Eplan Marketplace: Einfach mit Profis vernetzen<br />

Ziel des Eplan Marketplace: Ein schneller Zugang zu Dienstleistern im<br />

Themenumfeld von Eplan, und das weltweit<br />

Lösungsanbieter Eplan stellt einen<br />

neuen Service vor: Der Eplan Marketplace<br />

ist eine internationale Plattform,<br />

die Anwender der CAE-Software und<br />

Anbieter von Services – beispielsweise<br />

in Engineering, Schaltschrankbau und<br />

Consulting – miteinander vernetzt. Der<br />

schnelle Zugang zu Dienstleistern im<br />

Themenumfeld von Eplan sichert ein<br />

reibungsloses Arbeiten im Projekt, auch<br />

bei Ressourcen-Engpässen.<br />

Jetzt ist er live<br />

Der neue Eplan Marketplace, der<br />

Unternehmen weltweit einen schnellen<br />

Zugang zu Dienstleistern im Themenumfeld<br />

verschafft. Auf der Plattform,<br />

deren Zugang über die Website<br />

des Lösungsanbieters bereitgestellt<br />

wird, können Interessierte nach Anbietern<br />

suchen, die Services rund um die<br />

Anwendung von Eplan anbieten.<br />

Nicht lange suchen – besser<br />

finden<br />

Für die Initiatoren bei Eplan ist die Zielsetzung<br />

klar: „Wir möchten, dass unsere<br />

Kunden weltweit erfolgreich arbeiten“,<br />

bringt Marco Litto, Senior Vice President<br />

Strategy & Corporate Program,<br />

es auf den Punkt. Denn das Tagesgeschäft<br />

zeigt, dass es häufig Hürden im<br />

Projektgeschäft, bei Datenaufbereitung<br />

und Integration gibt, die Unternehmen<br />

nicht im Alleingang stemmen können.<br />

Vielfach sind es auch die personellen<br />

Ressourcen, die Unterstützung verlangen.<br />

Dann stellt sich die Frage: Welcher<br />

Anbieter im Themenumfeld der CAE-<br />

Software, konkret im Umfeld von Eplan,<br />

ist hier geeignet? Gerade in weiträumigen<br />

Ländern mit geringerer Abdeckung<br />

von Eplan Know-how beginnt<br />

dann eine mühsame Suche. Bislang<br />

hilft der Vertrieb von Eplan, Kontakte<br />

zu bekannten Firmen herzustellen. Dieser<br />

Suchprozess wird mit dem Marketplace<br />

vereinfacht.<br />

Schneller Zugang zu<br />

internationalen Anbietern<br />

Der Eplan Marketplace gliedert sich in<br />

drei Bereiche. Der Sektor „Engineering“<br />

umfasst Leistungen wie die Erstellung<br />

von Schaltplänen, Hardware-Design oder<br />

das Anlegen von Artikeldaten. Unternehmen<br />

können hier fündig werden, um<br />

beispielsweise Engpässe in Projekten<br />

auszugleichen. Der Bereich „Module<br />

Manufacturing“ adressiert Leistungen<br />

im Schaltschrankbau, der Kabelkonfektionierung<br />

sowie der Kabelbaumerstellung.<br />

Im „General Consulting“<br />

finden sich Anbieter, die gemeinsame<br />

Kunden in den Bereichen ERP, PLM<br />

oder der Softwareentwicklung (SPS,<br />

Visualisierung etc.) beraten. Über eine<br />

Suche nach eingesetzter Software, Art<br />

der Dienstleistung oder länderspezifischer<br />

Region können Interessierte filtern,<br />

welcher Anbieter für welche Aufgabenstellung<br />

in Frage kommt. Über<br />

die Plattform lässt sich direkt Kontakt<br />

aufnehmen.<br />

Geprüfte Qualität ist die<br />

Maxime<br />

„Wir möchten, dass unsere Kunden<br />

weltweit erfolgreich arbeiten“,<br />

bringt Marco Litto, Senior Vice<br />

President Strategy & Corporate<br />

Program, die Zielsetzung auf den<br />

Punkt<br />

Wie funktioniert der Prozess? Anbieter<br />

können sich auf einer Internetseite<br />

kostenfrei registrieren. Die Voraussetzungen<br />

für eine Teilnahme am Eplan<br />

Marketplace sind eine nachweisliche<br />

Qualifikation – beispielsweise die Ausbildung<br />

eines Mitarbeiters zum Eplan<br />

Certified Engineer sowie eine Beurteilung<br />

durch mindestens einen Referenzkunden.<br />

Die Verantwortlichen von<br />

Eplan validieren Anbieter und Qualifikation<br />

und nach erfolgreicher Prüfung<br />

wird das Unternehmen im Marketplace<br />

gelistet. Die Listung wie auch die Nutzung<br />

sind kostenfrei. Über ein Kontaktformular<br />

kann ein Nutzer eine Anfrage an<br />

den Anbieter stellen – Leistungen werden<br />

unabhängig außerhalb des Marktplatzes<br />

vereinbart und verrechnet. In<br />

der Plattform lässt sich eine Beurteilung<br />

hinterlegen, die anderen Interessierten<br />

Hilfe stellung bei der Wahl ihres künftigen<br />

Anbieters geben kann. Bereits 60<br />

klein- und mittelständische Unternehmen<br />

sind zum Start gelistet und Lösungsanbieter<br />

Eplan will das Angebot ausweiten.<br />

Unternehmen mit entsprechender<br />

Kompetenz im Engineering-Umfeld sind<br />

international aktiv aufgefordert, sich im<br />

Marketplace zu registrieren.<br />

• EPLAN GmbH & Co. KG<br />

www.eplan.de<br />

Über eine kartenbasierte Ansicht lässt sich schnell herausfinden, welche Anbieter im internationalen Marktumfeld<br />

Unterstützung leisten können<br />

8 PC & Industrie 5/<strong>2022</strong>


Produktion erweitert<br />

Aktuelles<br />

Dank einer sehr positiven Auftragslage steigt der Platzbedarf bei Ginzinger electronic systems.<br />

Der Hauptsitz in Weng im Innkreis wird um eine zusätzliche Produktionshalle erweitert. Auf rund 1000 qm<br />

e ntstehen bis zum Sommer Zusatzflächen für Produktion und Lager.<br />

duktionshalle anzubauen. Auf rund<br />

1000 qm entsteht derzeit zusätzliche<br />

Fläche für Produktion und Lager.<br />

Der geplante Neubau des Firmengebäudes<br />

am künftigen Standort<br />

in Altheim muss aufgrund der derzeitigen<br />

Situation in der Baubranche<br />

verschoben werden.<br />

Materialfluss optimiert<br />

Durch den Bau einer LKW-Rampe<br />

erfolgt der Wareneingang nun oben<br />

und es kommt zu keiner Überschneidung<br />

mehr bei Wareneingangs- und<br />

Warenausgangsmaterial. Das garantiert<br />

einen besseren Materialfluss.<br />

Raum für die neuen<br />

Aufträge<br />

Lager/Logistik und<br />

Kommissionierung<br />

Ginzinger Firmengebäude Eingang<br />

Herbert Ginzinger<br />

Ginzinger electronic systems<br />

GmbH<br />

www.ginzinger.com<br />

Am Ginzinger Firmenstandort in<br />

Weng im Innkreis entsteht derzeit<br />

eine zusätzliche Produktionshalle.<br />

Eine Fläche von rund 1000 qm bietet<br />

künftig noch mehr Platz für Lager<br />

und Logistik, eine zusätzliche Produktionslinie,<br />

sowie voll- und halbautomatische<br />

Fertigungsinseln. Die<br />

Investition für den Zubau beträgt<br />

rund sechs Millionen Euro und wird<br />

vom europäischen Fond für regionale<br />

Entwicklung (EFRE) gefördert.<br />

Zusätzliche Fläche für<br />

Produktion und Lager<br />

Es ist der zunehmende Platzmangel<br />

am Standort Weng, der die<br />

Geschäftsführung von Ginzinger<br />

electronic systems dazu veranlasst<br />

hat, diesen Frühling das bestehende<br />

Firmengebäude in Weng im<br />

Innkreis zu erweitern und eine Pro-<br />

Da sich die Baukosten massiv<br />

erhöht haben, fiel die Entscheidung<br />

auf eine kleinere Variante in Form<br />

einer angebauten Fertigungshalle.<br />

Auf diese Weise kommt man den<br />

Produktionsverpflichtungen nach<br />

und schafft Raum für die neuen<br />

Aufträge. Die Entwicklung und das<br />

Kundenbetreuungsmanagement<br />

bleiben wie bisher am Standort Altheim<br />

angesiedelt. Der Firmenneubau<br />

wird kommen, allerdings erst<br />

in einigen Jahren.<br />

Weitere SMD-Linie und<br />

Fertigungsinseln<br />

Auf den rund 1000 qm ist der<br />

Platz im Obergeschoss hauptsächlich<br />

für die Produktion vorgesehen.<br />

Die zusätzliche Fläche bietet Raum<br />

für eine weitere SMD-Linie sowie für<br />

Fertigungsinseln für halb- und vollautomatisierte<br />

Arbeitsprozesse. Das<br />

betrifft zum Beispiel die THT-Produktion<br />

und die Selektivlötanlage.<br />

Außerdem wird in drei neue Lagerlifte<br />

investiert. Sie verfügen künftig<br />

über die doppelte Lager kapazität<br />

der bisherigen Lifte.<br />

Im Untergeschoss werden Lager/<br />

Logistik und Kommissionierung<br />

erweitert. Auch ein separater Lagerraum<br />

für Gefahrenstoffe ist eingeplant.<br />

Für die Mitarbeiterinnen und<br />

Mitarbeiter wurde eine Kletterwand<br />

an der westlichen Seite des Gebäudes<br />

angedacht.<br />

Reibungslose Produktion<br />

während des Umbaus<br />

Die Kunden selbst werden von den<br />

Umbauarbeiten nichts mitbekommen.<br />

Dazu Ing. Herbert Ginzinger,<br />

Geschäftsführung: „Das Gebäude<br />

wird komplett fertiggestellt, erst<br />

dann werden die alten Lagerlifte<br />

ausgeräumt und das Material in den<br />

neuen Liften eingelagert. Eine reibungslose<br />

Produktion ist gesichert.<br />

Etwaige Lieferschwierigkeiten wird<br />

es nicht geben – zumindest nicht<br />

aufgrund unseres Umbaus“.<br />

Die Investition für den Zubau<br />

beträgt rund sechs Millionen Euro.<br />

Gefördert wurde der Zubau durch<br />

eine Investition des Europäischen<br />

Fonds für regionale Entwicklung<br />

(EFRE). ◄<br />

Personaleingang<br />

Hintereingang<br />

PC & Industrie 5/<strong>2022</strong> 9


Titelstory<br />

Content als Superkraft digitaler Ökosysteme<br />

für die Industrie 4.0<br />

Evolution digitaler Plattformen zu digitalen Ökosystemen<br />

• Wie wird der Content erstellt?<br />

• Welchen Content fordern und nutzen<br />

die Anwender wirklich?<br />

• Welcher Content ist notwendig?<br />

• Wie generiert man aus dem Content<br />

einen realen Business Case?<br />

Was ist der „richtige“<br />

Content?<br />

Autor:<br />

Heino Brose,<br />

Geschäftsführer<br />

Synostik GmbH<br />

https://synostik.de<br />

Digitale Plattformen sind wie Pilze<br />

aus dem Boden geschossen. Jedes<br />

Unternehmen, das sich mit Digitalisierung<br />

und Industrie 4.0 beschäftigt,<br />

hat zumindest schon über den<br />

potenziellen Nutzen einer eigenen<br />

digitale Plattform nachgedacht,<br />

viele sind damit bereits auf dem<br />

Markt. Es gibt zahlreiche Anbieter,<br />

die Technologie ist ausgereift und<br />

tausendfach bewährt.<br />

Als Entwickler oder Hersteller von<br />

neuen Technologien und als Umsetzer<br />

von digitalen Plattformen wird es<br />

immer schwieriger. Zum einen wird<br />

der Markt komplexer, zum anderen<br />

wirkt er aber auch gesättigt. Doch<br />

das sollte nicht generell abschrecken<br />

vor eigenen Aktivitäten. Notwendig<br />

ist nur, dass es gelingt, einen wirtschaftlichen<br />

Mehrwert zu erzeugen.<br />

Digitale Plattform als<br />

Drehkreuz<br />

Wenn man zum Beispiel digitale<br />

Daten und digitale Services vertreiben<br />

möchte, benötigt man eine digitale<br />

Plattform, die als Drehkreuz zwischen<br />

Daten, Systemen und Kunden<br />

fungiert. Dabei spielen Methoden,<br />

Speichermedien, Funktionen,<br />

Anwendungen, Benutzerschnittstellen<br />

und Systemanbindungen entscheidende<br />

Rollen.<br />

Möchte man solch eine digitale<br />

Plattform umsetzen, entwickeln<br />

oder verwenden, stellen sich also<br />

notwendigerweise folgende Fragen:<br />

• Wie werden die Systemdaten<br />

erzeugt und übertragen?<br />

• Woher kommt der Content?<br />

• Wie werden die Anwender eingebunden?<br />

• Wie werden Technologien, wie<br />

Künstliche Intelligenz oder Deep<br />

Learning, integriert?<br />

• Wie werden die Daten gespeichert?<br />

• Wie wird die digitale Plattform<br />

verwaltet?<br />

Jedoch konzentrieren sich diese<br />

Fragen vor allem auf die Technologie<br />

und die Umsetzung. Bleibt man<br />

bei diesen Aspekten, ist es schwer<br />

möglich, mit dieser digitalen Plattform<br />

Geld zu verdienen.<br />

Die Kunden digitaler Daten und<br />

digitaler Services interessieren sich<br />

eher für die Eigenschaften, Funktionen<br />

und Merkmale der digitalen<br />

Produkte an sich. Die Plattform<br />

mit ihrer technischen Umsetzung<br />

ist lediglich das Hilfsmittel für den<br />

Verkauf digitaler Produkte, so wie<br />

der Supermarkt das Hilfsmittel ist,<br />

um analoge Produkte zu erwerben.<br />

Eine Kaufentscheidung hängt also<br />

viel mehr am „richtigen“ Content als<br />

an der richtigen Technik im Hintergrund,<br />

denn mit ihm wird die digitale<br />

Plattform zu einem digitalen<br />

Ökosystem.<br />

Daher sind die entscheidenden<br />

Fragen für den Content digitaler<br />

Ökosysteme:<br />

• Wie wird das System in den Content<br />

eingebunden?<br />

Sprechen wir es direkt aus: Jeder<br />

Content, mit dem sich Geld verdienen<br />

lässt, ist der „richtige“ Content.<br />

Doch was genau ist Content? Laut<br />

Bedeutungsdefinition im Duden geht<br />

es um „qualifizierten Inhalt oder<br />

Informationsgehalt“. Der Begriff<br />

„Content“ wurde vor allem in der<br />

Webseitenentwicklung verwendet<br />

und schwappt mit der Digitalisierung<br />

in die Industrie 4.0 rüber, wo<br />

der Begriff die Bedeutung für „relevante<br />

Dateninhalte“ übernimmt. Es<br />

geht in der digitalisierten Welt also<br />

um Daten mit Bedeutung und mit<br />

bestimmten Datenstrukturen.<br />

Beispiele:<br />

Für die „Predictive Maintenance“,<br />

eine im Rahmen von Industrie 4.0<br />

beliebte Instandhaltungsstrategie,<br />

werden Daten und Algorithmen<br />

benötigt für das Monitoring, für die<br />

Fehlersuche und für die Fehlerabstellung.<br />

Diese Algorithmen und<br />

Daten sind Content. Aus unserer<br />

Sicht bietet dieser Content Mehrwert,<br />

mit dem man auch Geld verdienen<br />

kann.<br />

Das gleiche gilt:<br />

• für Inbetriebnahme-Algorithmen<br />

für Anlagen und Produkte,<br />

• für Upgrades und Optimierungen<br />

für Funktionen und Algorithmen und<br />

• für Daten für die Wartung oder<br />

Inspektion von Anlagen und Produkten.<br />

Content kann vom System, von<br />

Kunden, aber auch von Funktionen<br />

erstellt und genutzt werden.<br />

Analysiert man den Content führender<br />

Unternehmen und Produkte,<br />

kann man spezielle Merkmale für<br />

den „richtigen“ Content erkennen.<br />

Im Erfolgsfall ist er von Experten<br />

strukturiert, wird von Fachleuten<br />

designt, verbindet die Systeme<br />

inhaltlich miteinander, wird von<br />

10 PC & Industrie 5/<strong>2022</strong>


Titelstory<br />

Funktionen verwendet, wird von<br />

Kunden genutzt, ist bezahlbar und<br />

– vor allem – wird bezahlt.<br />

Wie kommt man zum<br />

„richtigen“ Content für ein<br />

digitales Ökosystem?<br />

Aus obigen Merkmalen leiten sich<br />

folgende Aufgaben ab:<br />

1. Content definieren und<br />

strukturieren<br />

2. Content methodisch designen<br />

3. Systeme verbinden<br />

4. Content für Funktionen<br />

verwenden<br />

5. Content nutzbar machen<br />

6. Bezahlmodell entwickeln<br />

Aufgabe 1: Content für<br />

das digitale Ökosystem<br />

definieren und strukturieren<br />

Nicht die Plattform entscheidet, wie<br />

der Content aussehen muss, sondern<br />

umgekehrt. Es sollte anhand<br />

des Contents und der Funktionen<br />

entschieden werden, wie die digitale<br />

Plattform umgesetzt werden<br />

muss. Ausgehend von den Anforderungen<br />

der Kunden an die Funktionen<br />

und Daten, muss der Content<br />

so ent wickelt werden, dass er in den<br />

Funktionen der digitalen Plattform<br />

verwendet werden kann (vgl. Aufgabe<br />

4). Speziell ist darauf zu achten,<br />

dass sich die Funktionen mit dem<br />

Format der Daten geeignet umsetzen<br />

lassen. Es ist also erforderlich,<br />

sich eingehend mit den Daten zu<br />

beschäftigen, die verkauft werden<br />

sollen, deren digitale Strukturen<br />

klar zu definieren und ein geeignetes<br />

Datenformat zu entscheiden.<br />

Ein gern genutztes Datenformat ist<br />

XML. Hierin lassen sich die Daten<br />

gut strukturieren. Außerdem kann<br />

dieses Datenformat perfekt in digitalen<br />

Projekten verwendet werden.<br />

Aber auch jedes andere Daten format<br />

ist geeignet, solange das System<br />

damit umgehen kann.<br />

Aufgabe 2: Content mittels<br />

geeigneter Methoden<br />

designen<br />

Nachdem die Struktur des Contents<br />

definiert ist, steht im Vordergrund,<br />

wie dieser erzeugt werden<br />

soll. Der Aufwand hierfür sollte<br />

nicht unterschätzt werden, schließlich<br />

handelt es sich um das digitale<br />

Produkt. Da hochqualifizierte Programmierer<br />

in der Regel nicht notwendigerweise<br />

die benötigte inhaltlich-fachliche<br />

Kompetenz haben,<br />

empfiehlt es sich, den Content von<br />

Fachleuten erzeugen zu lassen.<br />

Dazu können diese sich einfacher<br />

und visueller Methoden bedienen,<br />

geeigneten Verfahren und Prozessen<br />

folgen, bis vorgegebene Qualitätsmaßstäbe<br />

erreicht sind.<br />

Bewährt haben sich dabei standardisierte<br />

Schritte für die Content-<br />

Erstellung wie:<br />

• Visualisieren des Systems,<br />

• Definieren des Problems und<br />

• Designen der Lösung.<br />

Aufgabe 3: Systeme<br />

verbinden für den Content<br />

In einer Welt der Digitalisierung<br />

und Industrie 4.0 ist der Content<br />

eng verknüpft mit dem Produktionsprozess<br />

bzw. der Funktionalität des<br />

Produktes. Daher müssen Schnittstellen<br />

zwischen Anlage, Produkt,<br />

Produktion und Content exakt festgelegt<br />

werden.<br />

Hierzu muss analysiert werden,<br />

wie die Daten vom technischen<br />

System erzeugt werden, wie sie in<br />

das Content-System gelangen und<br />

schließlich, wie sie mit dem Content<br />

verbunden werden.<br />

Dabei geht es nicht nur um die<br />

physikalische Schicht, wie USB oder<br />

Ethernet. Sondern vor allem um die<br />

Daten, die über diese Schnittstellen<br />

übertragen werden.<br />

Im obigen Beispiel der „Predictive<br />

Maintenance“ muss in dieser<br />

Aufgabe festgelegt werden, welche<br />

Informationen und Messwerte aus<br />

der Anlage oder dem Produkt zyklisch<br />

ausgelesen und abgespeichert<br />

werden (Monitoring), damit die nachfolgenden<br />

Funktionen diese verarbeiten<br />

und nutzen können.<br />

Aufgabe 4: Content für<br />

Funktionen in der digitalen<br />

Plattform verwenden<br />

Der Content kann nicht immer in<br />

Originalform weitergegeben werden.<br />

Oft findet eine Verarbeitung<br />

in speziellen Funktionen von nachgelagerten<br />

Systemen, Künstlichen<br />

Intelligenzen oder Datenbanken statt.<br />

Für diese Bearbeitung muss der in<br />

anderen Systemen entwickelte Content<br />

passend sein (vgl. Aufgabe 1).<br />

Für das Beispiel der „Predictive<br />

Maintenance“ werden die Daten in<br />

eine Künstliche Intelligenz übertragen,<br />

die dann mithilfe von speziellen<br />

Daten und Algorithmen die<br />

Wahrscheinlichkeiten des Auf tretens<br />

von Fehlerursachen berechnet und<br />

zurückgibt.<br />

Aufgabe 5: Content für<br />

Kunden nutzbar machen<br />

Die Kunden entscheiden über<br />

Form, Art und Weise des Contents.<br />

Somit werden sie zu den<br />

Entscheidern für die digitalen Produkte.<br />

Ähnlich wie im Supermarkt,<br />

wo der Kunde entscheidet, welche<br />

Produkte er kauft.<br />

Es sollte regelmäßig beobachtet<br />

und geprüft werden, wie Kunden<br />

den Content nutzen, um aus den<br />

Erkenntnissen Verbesserungen für<br />

Eigenschaften und Strukturen des<br />

Contents abzuleiten.<br />

Die Entwicklung einer UX (User<br />

Experience) für die Nutzung der<br />

Daten und Algorithmen durch die<br />

Kunden kann die Antwort sein auf:<br />

• Wie soll der Kunde Daten erhalten?<br />

• Wie soll er den Content sehen,<br />

spüren oder hören?<br />

• Was soll die Emotion sein, die der<br />

Content im Kunden auslösen soll?<br />

Aufgabe 6: Bezahlmodell<br />

entwickeln<br />

Der Content ist das digitale Produkt,<br />

mit dem Geld verdient werden<br />

soll. Content kann zu direkten<br />

Erlösen führen, weil der Kunde<br />

dafür direkt bezahlt. Content kann<br />

aber auch zu Einsparungen führen,<br />

weil ein Produkt oder eine Anlage<br />

schneller herstellbar, leichter reparierbar<br />

oder einfacher zu vermarkten<br />

ist. Die Entscheidung für ein<br />

Bezahlmodell sollte beide Aspekte<br />

berücksichtigen.<br />

Für das Beispiel der „Predictive<br />

Maintenance“ könnte der Kunde für<br />

die Nutzung der Funktion in Form<br />

einer Flatrate bezahlen.<br />

Fazit<br />

Der vom Kunden geforderte und<br />

genutzte Content bildet die Grundlage<br />

für das Business in digitalen<br />

Ökosystemen. Die Technologie<br />

der zugrunde liegenden digitalen<br />

Plattformen ist eher zweitrangig,<br />

solange sie Ihre Grundfunktionalität<br />

erfüllen.<br />

Die Entwicklung von digitalen Produkten<br />

auf Basis von Daten wird der<br />

Industrie nur gelingen, wenn der notwendige<br />

Content methodisch erstellt<br />

und verwendet wird. Dabei sollten<br />

alle Merkmale für den „richtigen“<br />

Content beachtet werden.<br />

Nutzt die Industrie die vorhandenen<br />

Erfahrungen, Methoden<br />

und Erkenntnisse zur Erstellung,<br />

Vermarktung und Verwaltung von<br />

gutem Content, so ist zu erwarten,<br />

dass sie die Digitalisierung meistert<br />

und sich der Erfolg – vor allem der<br />

wirtschaftliche – schnell einstellt. ◄<br />

PC & Industrie 5/<strong>2022</strong> 11


IoT/Industrie 4.0<br />

Smart Factory in Rekordzeit<br />

Maschinenbau-Spezialist NMH entscheidet sich für IIoT-Lösungen von Forcam<br />

Der Start einer digital gesteuerten<br />

Produktion gilt in manchem Unternehmen<br />

noch als große Hürde.<br />

Doch mit der richtigen Technologie<br />

klappt der Start einer Smart Factory<br />

innerhalb weniger Tage – gerade bei<br />

kleinen und mittleren Unternehmen<br />

(KMU). Das zeigt das Beispiel der<br />

NMH GmbH aus Baden-Württemberg.<br />

Das Unternehmen gehört zu<br />

den „Hidden Champions“ für komplexe<br />

Mess,- Prüf- und Montageanlagen.<br />

Der Maschinenbau-Spezialist aus<br />

Oberschwaben hat zusammen mit<br />

FORCAM GmbH<br />

www.forcam.com<br />

12 PC & Industrie 5/<strong>2022</strong>


IoT/Industrie 4.0<br />

Smart-Factory-Experte Forcam in<br />

Rekordzeit drei Pilotmaschinen angebunden<br />

und vier unterschiedliche Softwarelösungen<br />

in die bestehende IT-<br />

Architektur integriert. Ergebnis: nach<br />

nur einer Woche arbeiten NMH-Werker<br />

mit Echtzeit-Analysen zu Auslastung<br />

der Maschinen, Stillstandszeiten<br />

und Fehlergründen. NMH-Geschäftsführer<br />

Christian Bulander: „Für unsere<br />

Mission der papierlosen Fertigung<br />

können wir unsere bei NMH entwickelte<br />

Fertigungssoftware COCO –<br />

ControlCockpit – ideal durch Forcam<br />

Lösungen ergänzen und erhalten so<br />

eine durchgängige digitale Lösung<br />

an unterschiedlichsten Maschinen.<br />

Der Forcam-Ansatz kombinierbarer<br />

IT-Lösungen auf Basis einer offenen<br />

Plattform ermöglicht uns eine<br />

bedarfsgerechte Weiterentwicklung<br />

unserer Produktion.“<br />

Nahtloses Zusammenspiel<br />

aller IT-Systeme und Apps<br />

NMH setzt mit der Fertigungssoftware<br />

COCO für papierlose Fertigung<br />

neue Maßstäbe in Sachen ökologisches<br />

Handeln: Alle Fertigungsprozesse<br />

werden zentral gesteuert,<br />

überprüft und verwaltet. COCO integriert<br />

alle Anwendungen in Echtzeit<br />

– Maschinenstatus, Plantafel,<br />

Aufruf von Zeichnungen, Rückmeldung<br />

zu gefertigten Stückzahlen,<br />

Ortung von Artikeln und Nachkalkulationen.<br />

Jeder Mitarbeiter und<br />

alle Bereiche haben stets aktuelle<br />

und vollständige Daten.<br />

In diese Architektur fügen sich<br />

die Forcam-Lösungen nahtlos ein<br />

– die Anbindung sämtlicher Maschinen,<br />

die Echtzeit-Auswertungen via<br />

Maschinendatenerfassung (MDE),<br />

die Vernetzung mit der Planung<br />

(ERP). Auf dem weiteren gemeinsamen<br />

Plan stehen die Nutzung<br />

der Apps Gesamtanlageneffektivität<br />

(OEE) und Energiemonitoring<br />

sowie perspektivisch auch die<br />

Anbindung von Robotern.<br />

IIoT-Technologie intelligent<br />

komponiert<br />

Unter der Dachmarke FORCAM<br />

FORCE finden Unternehmen<br />

Lösungen und Komponenten für<br />

unterschiedlichste Bedarfe – von<br />

der standardisierten Smart-Factory-Paketlösung<br />

über individuell<br />

kombinierbare IT-Architekturen mit<br />

Cloud-Edge-Computing bis zur global<br />

skalierbaren Anbindung heterogener<br />

Maschinenparks.<br />

Welche Lösungen in welcher Komposition<br />

zum Einsatz kommen, entscheidet<br />

der Kunde. NMH nutzt im<br />

ersten Schritt die Forcam-Lösungen<br />

für Maschinen-Konnektivität sowie<br />

für standardisierte Echtzeit- Analysen<br />

aus der Cloud (Software-as-a-<br />

Service – SaaS).<br />

Das Fundament legen:<br />

Maschinen anbinden,<br />

Signale aufbereiten<br />

Um alle Maschinen – unabhängig<br />

von Baujahr oder Hersteller –<br />

leichtgängig digital anzubinden,<br />

nutzt Maschinenbau-Spezialist<br />

NMH die Lösung FORCAM FORCE<br />

EDGE. Die flexible Plattformlösung<br />

enthält verschiedene Komponenten<br />

– zum Beispiel die leichtgängige<br />

Anbindung aller Maschinen<br />

via Plug-ins, die Harmonisierung<br />

der Signale zu einem einheitlichen<br />

Datensatz (Machine Twin) sowie<br />

eine umfassende Datenspeicherung<br />

(Data Lake). Zur Weiterleitung<br />

der Daten an übergeordnete Systeme<br />

stehen alle gängigen Schnittstellen<br />

zur Verfügung (HTTP/REST,<br />

MQTT, OPC UA).<br />

Transparenz schaffen<br />

durch standardisierte<br />

Auswertungen<br />

Um im nächsten Schritt die Verfügbarkeit<br />

sowie die Fehlergründe<br />

bei zunächst fünf Maschinen auszuwerten,<br />

nutzt die NMH GmbH<br />

zusätzlich die Software-as-a-Service-Lösung<br />

FORCAM FORCE<br />

SAAS. Standardisierte Echtzeit-<br />

Analysen für die Maschinenverfügbarbeit<br />

(MDE) sowie für die<br />

Gesamtanlageneffektivität (OEE)<br />

schaffen Transparenz und befähigen<br />

die Mitarbeiter zur kontinuierlichen<br />

Verbesserung. Die Basis-<br />

Hardware wird geliefert, die Software<br />

arbeitet in der Azure Cloud,<br />

von dort erhalten die Werker die<br />

Auswertungen auf ihre Terminals.<br />

Perspektiven eröffnen<br />

mit weiteren MES Apps<br />

(Manufacturing Execution<br />

System)<br />

Um insbesondere den Stromverbrauch<br />

in der Produktion optimieren<br />

zu können, plant NMH die Einbindung<br />

weiterer Softwarelösungen,<br />

zum Beispiel das Energiemonitoring.<br />

Diese Anwendung bietet FORCAM<br />

zusammen mit zahlreichen schlüsselfertigen<br />

MES-Anwendungen<br />

(Manufacturing Execution Systems)<br />

in der Lösung FORCAM FORCE<br />

IIOT. Zusammen mit der<br />

Lösung FORCAM FORCE EDGE<br />

können Unternehmen individuelle IT-<br />

Architekturen in hybriden IT- Infrastrukturen<br />

komponieren (On-premise,<br />

Edge, Cloud). ◄<br />

Juli 7/2021 Jg. 25<br />

Atop präsentiert sehr schnelle Slim-Type-<br />

Switches für industrielle Applikationen<br />

tekmodul Seite 102<br />

Sonderteil Einkaufsführer<br />

Industrielle Kommunikation<br />

ab Seite 47<br />

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PC & Industrie 5/<strong>2022</strong> 13


Qualitätssicherung<br />

Qualitätssicherung in der Batterieproduktion<br />

Inline-Prüftechnik von Lithium-Ionen-Batterien<br />

OptiSense goes Battery<br />

Vor über zwanzig Jahren ging OptiSense<br />

als Spin Off des Fraunhofer Instituts an den<br />

Start. Heute gilt der Hersteller aus Haltern als<br />

Marktführer miniaturisierter Messlösungen,<br />

deren Qualität und Technologie als “Designed<br />

and Made in Germany” sprichwörtlich ist.<br />

Das gilt auch für die Messung an Lithium-<br />

Ionen-Batteriezellen. In diesem Whitepaper<br />

wird gezeigt, das mithilfe der von OptiSense<br />

entwickelten, speziellen Prüftechnik ein<br />

fotothermisches “Frühwarnsystem” entsteht,<br />

mit dem sich Ausschuss reduzieren und die<br />

Batterieherstellung kontinuierlich verbessern<br />

lassen.<br />

OptiSense<br />

info@optisense.com<br />

www.optisense.com<br />

Damit eine Lithium-Ionen-<br />

Batterie wettbewerbsfähig ist,<br />

muss sie kostengünstig hergestellt<br />

werden, eine hohe Energiedichte<br />

aufweisen und möglichst<br />

lange halten. Bei der Fertigung<br />

von Batteriezellen in millionenfacher<br />

Stückzahl ist eine hohe<br />

Qualität enorm wichtig, denn<br />

eine fehlerbehaftete Produktion<br />

kann im Extremfall zu Selbstzerstörung<br />

und Brand der Batterie<br />

führen. Vor allem muss die Batterie<br />

also sicher sein.<br />

Produktionsintegrierte Prüfsysteme<br />

- idealerweise gekoppelt<br />

mit intelligenten Datenkonzepten -<br />

werden dabei mehr und mehr zu<br />

einem zentralen Element für eine<br />

effektive Qualitätssicherung und<br />

der damit einhergehenden erhöhten<br />

Wirtschaftlichkeit in der Batterieproduktion.<br />

Einen wichtigen Beitrag zu den<br />

Aspekten Kostensenkung, Ressourcenschonung<br />

und Sicherheit<br />

für die Lithium-Ionen-Batterien<br />

kann hier die photothermische<br />

Schichtdickenmessung<br />

leisten, wie sie von OptiSense<br />

angeboten wird.<br />

Leistungsfähige<br />

und kostengünstige<br />

Energiespeicher als<br />

Schlüsselkomponente im<br />

Wettbewerb<br />

Die Produktion von Lithium-Ionen-<br />

Zellen steht vor großen Herausforderungen.<br />

Eine rapide steigende<br />

Nachfrage bei gleichzeitig wachsenden<br />

Anforderungen an Qualität und<br />

geringe Preise setzen Zellhersteller<br />

weltweit unter Druck. Daher gilt es,<br />

die Prozesseffizienz und -stabilität<br />

kontinuierlich zu erhöhen, sowie die<br />

Wettbewerbsfähigkeit und Nachhaltigkeit<br />

über die nächsten Jahre hinweg<br />

weiter abzusichern.<br />

Um diese Ziele zu erreichen, sind<br />

bestehende Ansätze jedoch nicht<br />

länger ausreichend. Für die zukünftige<br />

Verbreitung von Lithium-Ionen-<br />

Batterien zur mobilen oder stationären<br />

Energiespeicherung gilt es,<br />

die Fertigungskosten der Batteriezellen<br />

weiter zu senken. Für eine<br />

wirtschaftliche Herstellung sind<br />

deshalb weniger Produktionsfehler<br />

und die damit verbundenen geringen<br />

Ausschussraten eine zentrale<br />

Stellschraube.<br />

Ausschussraten als zentrale<br />

Stellschraube<br />

Um die bestmögliche Qualität in<br />

der Batterieproduktion sicherzustellen,<br />

sollten Mängel bereits früh im<br />

Fertigungsprozess - also noch vor<br />

der Weiterverarbeitung - detektiert<br />

werden. Bisher werden Batterien fast<br />

ausschließlich am Ende der Wertschöpfung<br />

im sogenannten Endof-Line-Test<br />

auf funktionelle Fehler<br />

geprüft. Marktreife Prüfverfahren<br />

für diese anspruchsvollen Aufgaben<br />

sind kaum existent, da traditionelle<br />

Messverfahren, wie z.B.<br />

mit Wirbelstromsensoren durch den<br />

direkten mechanischen Kontakt den<br />

Prozessfluss beeinträchtigten würden.<br />

Mit der von OptiSense entwickelten<br />

photothermischen Messtechnik<br />

erhalten Hersteller von Lithium-<br />

Ionen-Batterien nun ein „Frühwarnsystem“<br />

an die Hand, dass Batteriekomponenten<br />

bereits im Produktionsprozess<br />

prüfen kann.<br />

Photothermisches<br />

Prüfverfahren für die<br />

Zellfertigung<br />

Um Produktionsfehler bei den verschiedenen<br />

Zellformaten frühzeitig<br />

14 PC & Industrie 5/<strong>2022</strong>


Qualitätssicherung<br />

Die speziell entwickelte photothermische Inline-Prüftechnik optimiert die Qualität der Batterieherstellung kontinuierlich: vom Slurryauftrag über die Coil-<br />

Prüfung (li) bis zur Messung der funktionsrelevanten Lackschichtdicke auf dem Gehäuse der Batterie<br />

zu erkennen, entwickelte der deutsche<br />

Hersteller OptiSense ein Prüfsystem,<br />

das im Wesentlichen auf<br />

Photothermie zurückgreift, um die<br />

Dicke von Beschichtungen – hier<br />

Elektroden und Isolation der Batteriezelle<br />

– berührungslos und zerstörungsfrei<br />

zu ermitteln. Dabei werden<br />

die unterschiedlichen thermischen<br />

Eigenschaften von Beschichtung und<br />

Untergrund genutzt, um die absolute<br />

Schichtdicke zu bestimmen.<br />

Die Oberfläche der Beschichtung<br />

wird mit einem kurzen, intensiven<br />

Lichtimpuls um einige Grad<br />

aufgeheizt und kühlt anschließend<br />

durch Ableitung der Wärme in tiefere<br />

Bereiche wieder ab. Dabei sinkt<br />

die Temperatur umso schneller, je<br />

dünner die Beschichtung ist. Der<br />

zeitliche Temperaturverlauf wird<br />

mit einem schnellen, hochempfindlichen<br />

Infrarotsensor erfasst und in<br />

eine entsprechende Schichtstärke<br />

umgerechnet.<br />

Präzise Vermessung<br />

Durch den punktförmigen Messfleck<br />

lassen sich dabei auch Ecken<br />

und Kanten kleinster Bauteile präzise<br />

vermessen. Die dabei gewonnenen<br />

Datenmengen werden durch<br />

ein intelligentes Konzept aggregiert,<br />

strukturiert und ausgewertet. Somit<br />

wird es für Batteriehersteller möglich,<br />

Fehlermuster zu erkennen,<br />

Produktionsabläufe zu optimieren<br />

und ein ganzheitliches Produktionsdatenmanagement<br />

zu etablieren.<br />

Dies eröffnet völlig neue Qualitätskriterien<br />

und Standards in der<br />

Batteriezellfertigung.<br />

Die Batterieherstellung<br />

In den nachfolgend dargestellten<br />

Prozessstufen der Batterieherstellung<br />

können die Zellen in den unterschiedlichen<br />

Produktionsphasen<br />

mit dem Messverfahren von Opti-<br />

Sense geprüft werden. Durch das<br />

Inline-Prüfsystemen ist es möglich,<br />

bereits während der Herstellung<br />

zerstörungsfrei Schichtdickenintoleranzen<br />

zu detektieren.<br />

Messung der Slurry-<br />

Beschichtung<br />

Im ersten Schritt werden die pulverförmigen<br />

Ausgangsstoffe der Elektroden<br />

mit Wasser und Lösungsmittel<br />

gemischt.<br />

Für die Anode ist das vor allem<br />

Graphit, also Kohlenstoff. Für die<br />

Kathode ist es ein Metalloxid bestehend<br />

aus Nickel, Kobalt, Mangan und<br />

natürlich Lithium. Aus den Bestandteilen<br />

entstehen Elektrodenpasten,<br />

die man Slurry nennt. Die Slurries<br />

werden auf dünne, metallische Trägerfolien<br />

aufgetragen. Die Paste der<br />

Kathode kommt auf eine Alufolie, die<br />

der Anode streicht man auf Kupferfolie.<br />

Bereits in diesem frühen Prozessstadium<br />

ist es mit Hilfe des Opti-<br />

Sense-Verfahrens möglich, Aussagen<br />

über die Qualität der Schichtdicke<br />

zu treffen. Die Methodik wurde<br />

vom Hersteller bereits in Serienversuchen<br />

im Laboraufbau erfolgreich<br />

an Elektroden getestet.<br />

Das Besondere beim<br />

Slurry-Auftrag<br />

Der Slurry-Auftrag geschieht beidseitig,<br />

die Folie kann also nicht abgelegt<br />

werden. Sie schwebt durch eine<br />

Rundzelle<br />

Prismatische Zelle<br />

Pouchzelle<br />

Rundzelle, prismatische Zelle und<br />

Pouch-Zelle<br />

Lithium-Ionen-Batteriemodule sind aus mehreren Batteriezellen<br />

zusammengesetzt. Jede Batteriezelle besteht dabei aus<br />

Anode, Kathode, einem Separator, sowie den flüssigen, ionenleitfähigen<br />

Elektrolyten. Durch flüssige Elektrolyten bewegen sich<br />

die Lithium-Ionen von einem Pol zum anderen. Das geschieht<br />

in einem Vakuum, so dass keine Luft eindringt. Die Batteriezellen<br />

übernehmen die zentrale Aufgabe der Batterie: die Speicherung<br />

und Freisetzung von Energie. Je nach Anwendung – z. B.<br />

in der Unterhaltungselektronik oder in der Automobilindustrie –<br />

unterscheiden sich Zellgrößen sowie deren Format. Die Mehrheit<br />

der Batteriezellen ist in drei Formaten erhältlich: zylindrisch,<br />

prismatisch und als dünne, biegsame Pouch-Variante. Die verschiedenen<br />

Zellformate werden zwar in ähnlichen Prozessschritten<br />

gefertigt, ein wesentlicher Unterschied besteht jedoch in der<br />

Herstellung: bei der zylindrischen Zelle werden die Elektroden<br />

und Separatoren gewickelt, bei der Pouch-Zelle werden diese<br />

gestapelt. Die Komponenten einer prismatischen Zelle können<br />

mittlerweile sowohl flach gewickelt als auch gestapelt werden.<br />

Das Gehäuse der prismatischen Zelle besteht – im Gegensatz<br />

zur Pouch-Zelle – aus festem Material, meist Metall.<br />

PC & Industrie 5/<strong>2022</strong> 15


Qualitätssicherung<br />

Slurry-Auftrag:<br />

Auftragen des Batteriepulvers<br />

Trocknung:<br />

Verdampfung der Lösungsmittel<br />

Walzen und Schneiden:<br />

Verdichtung der Elektroden und<br />

Zuschnitt der Folie<br />

Zell-Finishing:<br />

Elektrodenfolien stapeln und<br />

Versiegelung der Außenhaut<br />

Maschine zum Trocknen auf einem<br />

Luftkissen. Bereits nach diesem<br />

Prozessschritt eröffnen sich signifikante<br />

Kostensenkungspotenzialedurch<br />

Detektion von Fehlbeschichtungen<br />

und Vermeidung von Trocknungsrissen.<br />

Die leistungsstarken<br />

und modularen Prüfsysteme der<br />

„Paint Checker industrial Tube“<br />

Sensoren eignen sich besonders<br />

für diese anspruchsvolle Aufgabe<br />

durch die Integration in den Automationsprozess<br />

einer solchen Produktionslinie.<br />

Elektroden-Prüfung via<br />

OptiSense-Technik<br />

Im nächsten Schritt durchläuft die<br />

Folie ein Walzwerk, der Fachbegriff<br />

lautet Kalander. Bei dieser Verdichtung<br />

wirken 200 Tonnen Druck auf<br />

die Folie. Das Ziel ist eine einheitliche<br />

Dicke, der Wert darf nur einige<br />

Mikrometer von der gewünschten<br />

Höhe abweichen. Die OptiSense-<br />

Technik kann die Schichtdicke der<br />

gewalzten Folie, also das Anodenmaterial<br />

(Graphit) auf Kupferfolie und<br />

das Kathodenmaterial (Lithium-Verbindung)<br />

auf Aluminiumfolie, prüfen.<br />

Die kurzen Messzeiten der Opti-<br />

Sense-Technik prädestinieren das<br />

berührungslose Verfahren für die<br />

Inline-Charakterisierung während<br />

des Kalandrierens von Lithium-<br />

Ionen-Batterien. Dafür werden die<br />

Sensoren an verschiedenen Positionen<br />

an der Walzanlage integriert.<br />

Durch die Kombination vieler einzelner<br />

Sensoren zu einem Sensor-<br />

Array steigt die Detektionssicherheit<br />

an, gleichzeitig ist der Aufbau<br />

weniger anfällig für Fehlmessungen.<br />

Die Coil-Prüfung<br />

Für eine Batteriezelle ist das Folienband<br />

noch zu breit, darum wird es<br />

in schmale Längsstreifen geschnitten.<br />

Nun hat man ein langes, schmales<br />

Elektrodenband, das maschinell<br />

auf die richtige Länge gebracht<br />

wird. Auch die weiße Separatorfolie,<br />

die zwischen die beiden Elektroden<br />

kommt, wird auf Länge geschnitten.<br />

Und auch in diesem Prozessschritt<br />

– nach dem Trocknen und<br />

Kalandrieren – kann das photothermische<br />

Prüfsystem gewinnbringend<br />

eingesetzt werden, um Fehler wie<br />

Schichtinhomogenität berührungslos<br />

zu untersuchen und Ausschuss<br />

zu vermeiden.<br />

Das Zell-Finishing<br />

Nachdem die beschichteten Elektrodenfolien<br />

getrocknet, gewalzt und<br />

auf die entsprechende Größe zugeschnitten<br />

sind, werden sie zu Batteriezellen<br />

assembliert. Dazu stapeln<br />

Maschinen die einzelnen Blätter. In<br />

einer Zelle liegen mehrere Stapel<br />

übereinander. Überstehende Leiterfähnchen<br />

werden abgeschnitten<br />

und so die Elektroden auf einheitliche<br />

Länge gebracht. Die Fähnchen<br />

bilden den Anschluss zur Energiezufuhr,<br />

also den Plus und Minuspol<br />

der Zelle. Sie sind die Verbindung<br />

zur Außenwelt, alle innenliegenden<br />

Fähnchen im Zellstapel werden per<br />

Laser miteinander verschweißt. Bei<br />

Pouch-Zellen landet der fertige Zellstapel<br />

in einer Alufolie. Sie wird später<br />

so versiegelt, dass ein wasserdichter<br />

Beutel entsteht. Die Pouch-<br />

Zelle ist biegsam. Dank ihrer großen<br />

Oberfläche kann Wärme gut abgeleitet<br />

werden. Bei prismatischen Zellen<br />

umgibt ein Gehäuse die Batterie,<br />

das durch einen speziellen Lack<br />

versiegelt und damit geschützt wird.<br />

Die Schichtdickenprüfung des Lacks<br />

ist mit dem modernen Opti- Sense-<br />

Verfahren bereits erfolgreich in der<br />

Linie im Einsatz – und zwar im Automobilbereich:<br />

Von der Batteriezelle zum<br />

Modul<br />

OptiSense-Technik prüft das Coil, ein langes, schmales Elektrodenband<br />

Viele Automobilhersteller verwenden<br />

zur Energiespeicherung in ihren<br />

E-Mobilen flache Pouch-Zellen, die<br />

sich aufgrund ihrer flexiblen Hülle<br />

in beliebiger Form herstellen und<br />

falten lassen. Als Schutz gegen<br />

Beschädigungen und zur Wärmeableitung<br />

erhalten die Zellen ein<br />

stabiles Aluminiumgehäuse, das<br />

hermetisch laserverschweißt wird.<br />

Das Gehäuse wird je nach Hersteller<br />

anschließend mit einem lichthärtenden,<br />

Lack beschichtet, der direkt<br />

im Anschluss in einer UV-Kammer<br />

ausgehärtet wird. Mehrere dieser<br />

Zellen werden zu Batteriemodulen<br />

zusammengefasst, deren Größe<br />

und Anzahl wiederum Leistung und<br />

Reichweite des Fahrzeugs bestimmen.<br />

Dabei liegen bis zu 800 Volt<br />

Spannung an – deutlich mehr als<br />

an der heimischen 230 Volt Steckdose.<br />

Deshalb müssen die Zellen<br />

zuverlässig voneinander isoliert werden,<br />

um einen Kurzschluss und ein<br />

mögliches Abbrennen der ganzen<br />

Batterie sicher zu verhindern. Dazu<br />

wird das Zellenäußere mit einer<br />

Beschichtung versehen, die sowohl<br />

die Oberfläche schützen als auch<br />

die notwendige Isolationsfunktion<br />

übernehmen muss. Die Beschichtungsdicke<br />

ist dabei ein sicherheitsrelevanter<br />

Parameter, den es in der<br />

Produktion sorgfältig zu überwachen<br />

gilt. Mithilfe der photothermischen<br />

Technik lassen sich die Schichtdicke<br />

genau überprüfen.<br />

Beschichtungsdicke des<br />

Zelläußeren ist sicherheitsrelevanter<br />

Faktor<br />

Da die Beschichtungsdicke eine<br />

funktionskritische Kenngröße ist,<br />

müssen alle Arten von Beschichtungsfehlern<br />

wie ungleichmäßiger<br />

Lackauftrag oder Lackverlauf<br />

aber auch Beschädigungen,<br />

Kratzer, Risse oder eingeschlossene<br />

Fremdpartikel wie Staub oder<br />

Fussel zuverlässig erkannt werden.<br />

Auch hier ist eine berührungslose,<br />

100-Prozent-Prüfung schon vor dem<br />

Aushärten sinnvoll: Dazu fährt jede<br />

Zelle direkt nach der Beschichtung<br />

16 PC & Industrie 5/<strong>2022</strong>


©Shutterstock_2070612980<br />

den Sensorkopf soweit zu verkürzen,<br />

dass er auch in äußerst beengte<br />

Bauumgebungen passt. Mit dem nur<br />

150 g leichten Winkelsensor können<br />

bei gerade einmal 40 mm Bautiefe<br />

Schichtdicken bis 300 μm schnell,<br />

genau und reproduzierbar gemessen<br />

werden. Mehrere Beschichtungsanlagen<br />

wurden inzwischen<br />

mit den neuen OptiSense-Prüfsystemen<br />

ausgestattet und lieferten<br />

sofort hervorragende Ergebnisse.<br />

Dabei unterliegt die Beschichtungsdicke<br />

als funktionskritische Qualitätskenngröße<br />

strengen Anforderungen<br />

an die Genauigkeit und Reproduzierbarkeit<br />

der Messung. Im Rahmen<br />

einer Messmittel-Fähigkeitsanalyse<br />

konnte das photothermische<br />

Messverfahren von Optisense einmal<br />

mehr seine Überlegenheit unter<br />

Beweis stellen. Nach 6 ½ Stunden<br />

Dauertest mit über 2.900 Messzyklen<br />

lag die Standardabweichung<br />

der Messung unter einem halben<br />

Mikrometer und war damit weit<br />

genauer als das, was mit üblichen<br />

Wirbelstrom- oder magnetinduktiven<br />

Messverfahren erreicht werden<br />

kann. Die gewonnenen Erkenntnisse<br />

der E-Mobilität für Personenkraftwagen<br />

lassen sich auf die Aufgabenstellungen<br />

für Nutzfahrzeuge,<br />

E-Bikes sowie andere Zellformate<br />

übertragen.<br />

Digitalisierung der<br />

Batteriefertigung<br />

Mit Blick auf den Transformationsprozess<br />

spielt eine vernetzte, digital<br />

unterstützte Produktion und Qualitätssicherung<br />

von Batteriezellen<br />

und -modulen eine immer größere<br />

Rolle. Die Digitalisierung der industriellen<br />

Produktion ist ein Schlüssel,<br />

um die gesamte Fertigungskette zu<br />

optimieren und somit die Wettbewerbsfähigkeit<br />

der Unternehmen zu<br />

steigern. Daher erprobt OptiSense<br />

auf industrienahen Pilotlinien innovative<br />

datengetriebene Ansätze der<br />

Prozessüberwachung, Steuerung<br />

und Qualitätssicherung. So können<br />

Batteriefertigungsprozesse modular<br />

und bedarfsgerecht ausgerichtet<br />

werden, um die Produktqualität<br />

signifikant zu erhöhen und die<br />

Wirtschaftlichkeit der Batterieproduktion<br />

zu steigern.<br />

Messmittelfähigkeit unter Beweis gestellt: Die äußerst geringe Streuung der Messwerte belegt die hohe Qualität<br />

der photothermischen Schichtdickenmessung<br />

auf einem Transportband in eine<br />

Messstation, in der die Dicke an<br />

mehreren Stellen von OptiSense-<br />

Systemen berührungslos geprüft<br />

wird. Mit dem photothermischen<br />

Messverfahren steht eine schnelle,<br />

quantitative Schichtdickenbestimmung<br />

zur Verfügung, die genaue,<br />

reproduzierbare Ergebnisse liefert.<br />

Allerdings sind kurze Taktzeiten<br />

und beengte Platzverhältnisse an<br />

der Tagesordnung und bedeuten<br />

einige ganz besondere Herausforderungen.<br />

Um die Qualität der<br />

Beschichtung insgesamt beurteilen<br />

zu können, wird wie oben skizziert<br />

an mehreren Stellen gemessen.<br />

Aber die Messzeit lässt sich<br />

physikalisch bedingt nicht beliebig<br />

verkürzen. Das Anfahren mehrerer<br />

Messpunkte nacheinander dauert zu<br />

lange und für eine simultane Mehrpunktmessung<br />

sind die konventionellen,<br />

am Markt verfügbaren Sensoren<br />

schlichtweg zu groß.<br />

Deshalb wurde ein System entwickelt,<br />

das mehrere Punkte gleichzeitig<br />

vermessen kann und dessen<br />

Sensoren klein genug sind, um sie<br />

im eng begrenzten Bauraum nebeneinander<br />

unterzubringen. Nach nur<br />

viermonatiger Entwicklungszeit entstand<br />

mit dem PaintChecker industrial<br />

n-gauge ein photothermisches<br />

Messsystem zur berührungslosen,<br />

zerstörungsfreien Schichtdickenmessung,<br />

dass mehrere Sensorköpfe<br />

gleichzeitig ansteuern kann.<br />

Es eignet sich für feuchte und trockene<br />

organische Beschichtungen<br />

wie Farben, Lacke und Pulver auf<br />

Metall, Gummi und Keramik. Das<br />

System besteht aus einem zentralen<br />

Controller, an den bis zu acht<br />

Sensoren über Kabel anschließbar<br />

sind. Zur softwareseitigen Integration<br />

in die Fertigungsanlage hat der<br />

PaintChecker industrial n-gauge verschiedene<br />

Schnittstellen zu einer<br />

übergeordneten SPS.<br />

Performance-Parameter<br />

für Anwendungen in der<br />

Elektromobilität<br />

Indem der Strahlengang der Optik<br />

um 90° gefaltet wurde, gelang es,<br />

Fazit<br />

Dieses Whitepaper formuliert<br />

Lösungsangebote für die Großserienproduktion<br />

aller drei Lithium-Ionen-<br />

Batterieformate (Rund-, Prisma-,<br />

Pouch-Zelle) in gleich mehreren<br />

Herstellungsstadien: beim Slurryauftrag,<br />

in der Produktion der Elektrodenfolien,<br />

im Cell-Finishing und bei<br />

der Gehäuselackierung. Mit der von<br />

OptiSense entwickelten photothermischen<br />

Messtechnik erhalten Hersteller<br />

von Lithium-Ionen-Batterien<br />

ein „Frühwarnsystem“ an die Hand,<br />

dass Batteriefolien bereits vor dem<br />

Trocknen und auch über mehrere<br />

Produktionsschritte hinweg prüfen<br />

kann und damit Ausschuss deutlich<br />

minimiert. Beschichtungsdicken<br />

– immer unter den Aspekten<br />

der Kostensenkung, Ressourcenschonung<br />

und Sicherheit – sind<br />

der Flaschenhals in der Batterieproduktion.<br />

Die Referenzen und die<br />

Alleinstellungsmerkmale der Prüflösungen<br />

von OptiSense schaffen<br />

beste Voraussetzungen, sich nachhaltig<br />

und langfristig in dem Zukunftsfeld<br />

Batteriefertigung zu positionieren<br />

und sind Basis für eine wettbewerbsfähige<br />

Zellfertigung. ◄<br />

PC & Industrie 5/<strong>2022</strong> 17


Qualitätssicherung<br />

Form, Welligkeit und Rauheit bestimmen die Funktion<br />

Optische Oberflächenmesstechnik für mehr<br />

Fertigungsqualität<br />

Bild 1: Optische Messverfahren als berührungslose und zerstörungsfreie<br />

Analyse- und Prüfmethode erschließen für Qualitätskontrolle und<br />

Fertigungsoptimierung viele Möglichkeiten, da sie für nahezu alle<br />

Materialien einsetzbar sind und sich auch für empfindliche Oberflächen<br />

eignen<br />

Oberflächeneigenschaften spielen<br />

bei vielen Produkten eine wichtige<br />

Rolle, da sie nicht nur Haptik<br />

und Ästhetik, sondern auch<br />

mechanisches, elektrisches oder<br />

chemisches Verhalten beeinflussen<br />

können. Informationen über<br />

die Ebenheit oder Rauheit bilden<br />

deshalb eine wichtige Grundlage<br />

für Optimierungen. Mit ihrer Hilfe<br />

lassen sich z. B. Reibung erhöhen<br />

oder vermindern, Verschleiß minimieren,<br />

die Unempfindlichkeit gegenüber<br />

äußeren Einflüssen steigern<br />

oder die Übertragungsfähigkeit<br />

verbessern. Da die Oberfläche<br />

Ergebnis eines oft mehrstufigen<br />

Herstellungsprozesses ist,<br />

Autoren:<br />

Dr.-Ing. Özgür Tan (links),<br />

Jan Zepp (mittig), Polytec GmbH<br />

und Ellen-Christine Reiff,<br />

M.A. (rechts),<br />

Redaktionsbüro Stutensee ‚<br />

Polytec GmbH<br />

info@polytec.de<br />

www.polytec.com<br />

kann nur ein sorgsam abgestimmter<br />

und qualitätsüberwachter Fertigungsprozess<br />

zum gewünschten<br />

Ergebnis führen. Optische Messverfahren<br />

als berührungslose und zerstörungsfreie<br />

Analyse- und Prüfmethode<br />

(Bild 1) erschließen hier interessante<br />

Möglichkeiten, da sie für<br />

nahezu alle Materialien einsetzbar<br />

sind und sich auch für empfindliche<br />

Oberflächen eignen.<br />

Traditionelle<br />

Oberflächenmessungen<br />

Traditionell werden für Oberflächenmessungen<br />

meist noch taktile<br />

Messgeräte eingesetzt. Besonders<br />

verbreitet ist das sogenannte<br />

Tastschnittverfahren. Dabei wird eine<br />

feine Diamant-Tastspitze über die<br />

Oberfläche geführt und durch die<br />

Oberflächentextur vertikal ausgelenkt.<br />

Die Information über die Oberfläche<br />

wird somit zweidimensional<br />

entlang eines Profils gewonnen. Das<br />

Verfahren ist in einschlägigen Normen<br />

wie der DIN EN ISO 3274 oder<br />

DIN 4287 ausführlich beschrieben<br />

und hat sich in der Praxis durchaus<br />

bewährt. Inwieweit die Reduzierung<br />

der Oberfläche auf einen<br />

Profilschnitt ausreichende Ergebnisse<br />

liefert, hängt aber von den<br />

Anforderungen ab, denn das Ergebnis<br />

für den Rauheitskennwert wird<br />

stark von der gewählten Messposition<br />

beeinflusst. Die Beschreibung<br />

der Oberflächenbeschaffenheit als<br />

Profilschnitt genügt deshalb in der<br />

Regel nicht für Aussagen über die<br />

Funktionalität der gesamten Oberfläche<br />

oder für eine Optimierung<br />

der Fertigung. Dies ist bei der dreidimensionalen<br />

optischen Messung<br />

anders, da sie über die gesamte<br />

Oberfläche detektieren kann. Bei<br />

dem berührungslosen Verfahren<br />

sind zudem Beschädigungen der<br />

Oberfläche ausgeschlossen (Bild 2).<br />

Die Wahl der<br />

Grenzwellenlänge<br />

Rauheit, Form und Welligkeit<br />

sind bei der optischen Oberflächenmessung<br />

keine scharf voneinander<br />

abgegrenzten Merkmale,<br />

die separiert nebeneinander vorliegen.<br />

Stattdessen lässt sich eine<br />

Oberfläche als Überlagerung zahlreicher<br />

Wellenlängen beschreiben,<br />

wobei der Übergang von den besonders<br />

langwelligen Formanteilen über<br />

die Welligkeitsanteile bis hin zu den<br />

kurzwelligen Rauheitsanteilen fließend<br />

ist (Bild 3). Für die Separierung<br />

sind Frequenzfilter zuständig.<br />

Durch Anwendung dieser Tief- bzw.<br />

Hochpassfilter mit Gauß-Charakteristik<br />

liegt dann der weiteren Auswertung<br />

ein bandbreitenbegrenztes<br />

Profil bzw. eine bandweitenbegrenzte<br />

Oberfläche vor. Der Wahl<br />

der jeweiligen Grenzwellenlängen<br />

kommt dabei eine zentrale Bedeutung<br />

zu, denn je nach Einstellung<br />

können sich unterschiedliche Messwerte<br />

für die gesuchte Messgröße<br />

ergeben.<br />

Die Messketten<br />

für die flächen- bzw. profilhafte<br />

Auswertung, die sich heute auf<br />

die optische Messtechnik anwenden<br />

lassen, sind in den Normenreihen<br />

ISO 25178 bzw. ISO 4287<br />

Bild 2: Eine taktile Höhenmessung hat 70 nm tiefe Kratzer in der Oberfläche<br />

hinterlassen, die in der selben Größenordnung liegen wie die zu messende<br />

Stufe<br />

18 PC & Industrie 5/<strong>2022</strong>


Bild 3: Übergang der Oberflächenbestandteile<br />

beschrieben. Bei der profilhaften<br />

Messung werden die Grenzwellenlänge,<br />

die Einzelmessstrecke und<br />

die Auswertelänge in Abhängigkeit<br />

von der Oberflächeneigenschaften<br />

auf Grundlage einer Tabelle ermittelt.<br />

Hierzu werden die zu erwartenden<br />

Texturparameter zunächst<br />

geschätzt und dann Testmessungen<br />

durchgeführt. Für die flächenhafte<br />

Messung gibt es keine vergleichbare<br />

Tabelle, es ist jedoch empfehlenswert,<br />

dieselben oder ähnliche<br />

Werte als Basis für Testmessungen<br />

zu wählen. Die häufig in<br />

der Praxis angewendeten Amplituden<br />

und Höhenparameter wurden<br />

weitgehend in der neueren<br />

Norm auf die flächenhafte Auswertung<br />

erweitert. Dabei hat die<br />

flächige Messung und Auswertung<br />

der Topografie den Vorteil, dass<br />

sie nicht von der Wahl der Messposition<br />

abhängt und somit – vor<br />

allem bei inhomogenen oder fehlerhaften<br />

Oberflächen – zuverlässigere<br />

Ergebnisse liefert (Bild 4).<br />

Kenngrößen in der<br />

Oberflächenmesstechnik<br />

Für die Vielzahl der Kenngrößen<br />

aus den Profilnormen ISO 4287 und<br />

ISO 13565 findet sich ein Äquivalent<br />

in der neueren Flächennorm<br />

ISO 25178. Darüber hinaus bietet<br />

die flächenhafte Auswertung<br />

der Topografie jedoch aufgrund<br />

der hinzukommenden Dimension<br />

zusätzliche Möglichkeiten, die eine<br />

funktionsorientierte Bewertung der<br />

Oberfläche erlauben. Materialanteilkurven,<br />

die auf flächenhaft ermittelten<br />

Daten beruhen, machen es<br />

beispielsweise möglich, das funktionale<br />

Verhalten einer Oberfläche<br />

zu beschreiben (Bild 5a, b). Hinzukommen<br />

können noch weitere Auswertungen,<br />

die auf Materialvolumen-<br />

oder Topografieparametern<br />

basieren und zusätzliche Erkenntnisse<br />

liefern.<br />

Fazit<br />

Zusammenfassend lässt sich<br />

sagen, dass die profilhafte<br />

2D-Oberflächenmesstechnik mittelfristig<br />

wohl nur dort weiter sinnvoll<br />

sein wird, wo ihre Aussagekraft<br />

Bild 4: Bei Oberflächen mit zufällig verteilten Strukturen ist der Messwert<br />

bei profilhafter Rauheitsmessung abhängig von der Messposition.<br />

Flächenhafte Rauheitskennwerte liefern stabilere und zuverlässigere<br />

Ergebnisse<br />

ausreicht. Die flächenhafte Charakterisierung<br />

der Oberfläche mit<br />

Hilfe der optischen 3D-Messtechnik<br />

bietet wesentlich mehr Möglichkeiten.<br />

Messeinrichtungen<br />

sollten deshalb spätestens dann<br />

ergänzt oder ersetzt werden, wenn<br />

2D-Kennwerte die Charakteristik<br />

oder Funktion einer Oberfläche<br />

Weitere Informationen unter: https://www.polytec.com/de/rauheitsmessung<br />

nicht mehr ausreichend genau<br />

oder nur unzuverlässig beschreiben<br />

können. Dann liefert die dreidimensionale<br />

optische Messtechnik<br />

nicht nur eine funktions- und strukturorientierte<br />

Auswertung, sondern<br />

auch ein für die menschliche Auffassungsgabe<br />

leichter verständliches<br />

Abbild der Oberfläche. ◄<br />

Bild 5a,b: Aus der Materialanteilkurve lassen sich funktionsrelevante Eigenschaften einer Oberfläche ableiten<br />

PC & Industrie 5/<strong>2022</strong> 19


Qualitätssicherung<br />

Wie lässt sich die Batteriequalität sicherstellen?<br />

Der Aufschwung der Elektromobilität<br />

ist unaufhaltsam. Dabei bezieht<br />

sich dies nicht nur auf Pkw, sondern<br />

auch auf vollelektrisch angetriebene<br />

Busse und sonstige Nutzfahrzeuge.<br />

Das Herzstück aller Erfolg versprechenden<br />

Mobilitätskonzepte sind<br />

dabei die zum Einsatz kommenden<br />

Traktionsbatterien, die die notwendige<br />

Leistung bieten, damit Fahrer<br />

und Fahrgäste sicher an ihr Ziel<br />

gelangen. Sicherheit bezieht sich<br />

hier auf zwei Aspekte: einerseits die<br />

Reichweite (die sich über eine ausreichende<br />

Ladesäuleninfrastruktur<br />

sowie die Ladekapazität von Batterien<br />

sicherstellen lässt) und andererseits<br />

die Eigensicherheit der Batterien.<br />

Zitat ADAC: „Eigensicher<br />

bedeutet, dass der Stromfluss der<br />

Batterie unterbunden wird, wenn<br />

im System ein Defekt auftritt.“ Im<br />

Klartext: Kommt es zum Beispiel<br />

zu einem Unfall, wird die Batterie<br />

sofort automatisch von den anderen<br />

Hochvoltkomponenten und den<br />

Hochvoltkabeln getrennt, sodass<br />

dort keine Spannung mehr anliegt.<br />

In diesem Text soll es aber nicht<br />

um konstruktive Aspekte in Bezug<br />

auf die Reichweite noch die Eigensicherheit<br />

bei Unfällen oder sonstigen<br />

unerwarteten Ereignissen<br />

gehen. Hier geht es um die Frage<br />

der grundlegenden Batteriequalität.<br />

Wie lässt sich sicherstellen, dass<br />

Batterien, die in Fahrzeuge eingebaut<br />

werden, keine Defekte aufweisen,<br />

in einsatzbereitem Zustand<br />

sind und die anvisierte Leistung<br />

bereitstellen?<br />

Effiziente Batterieherstellung<br />

mit umfänglicher<br />

Qualitätssicherung<br />

Eines ist dabei – wie auch bei<br />

sonstigen Fertigungsprozessen –<br />

klar: Wenn die Qualitätssicherung<br />

erst am Ende der Fertigung (EOL)<br />

erfolgt, verschenken Batteriehersteller<br />

viel Potenzial zur Minimierung<br />

von Arbeits- und Kostenaufwand.<br />

Für eine effiziente Batterieherstellung<br />

mit umfänglicher Qualitätssicherung<br />

bedarf es verteilter und<br />

dezentraler Konzepte, die an den<br />

entscheidenden Stellen in den Fertigungsprozess<br />

integriert werden.<br />

Dabei gilt es aber auch eine übergreifende<br />

Teststrategie zu implementieren,<br />

die den Gesamtprozess<br />

und das Produkt optimal abbildet<br />

und einen detaillierten Qualitätsreport<br />

am Ende der Wertschöpfungskette<br />

generiert.<br />

Systemlösung<br />

batterieinspektor<br />

Die Systemlösung aus dem Hause<br />

ProNES automation GmbH, welches<br />

im vergangenen Jahr unter der Markenbezeichnung<br />

batterieinspektor<br />

eingetragen wurde, bietet die Möglichkeit,<br />

die Qualitätssicherung in<br />

der erforderlichen gestaffelten Form<br />

durchzuführen. Die Prüf parameter<br />

lassen sich dabei gemäß den Erfordernissen<br />

für den jeweiligen Prozessstatus<br />

und abhängig vom jeweiligen<br />

Batterietyp einbinden:<br />

• Prüfung der einzelnen Batteriezelle<br />

als Wareneingangsprüfung<br />

• Funktionsprüfung und Balancing<br />

der montierten Batteriemodule<br />

• Funktionsprüfung und Sicherheitsprüfungen<br />

am BMS<br />

• Gesamttest des endmontierten<br />

Batteriepacks und SoC-Angleich<br />

Die aus dem Einsatz in der Produktion<br />

entstandene Systemlösung<br />

mit modularer Struktur gewähr leistet<br />

eine einfache Integration in die kundenspezifischen<br />

Fertigungsumgebungen<br />

und gestattet es, die gewählte<br />

Lösung an die spezifischen Anforderungen<br />

anzupassen, um im Zuge<br />

weiterer technischer Innovationen<br />

bei der Batterietechnik die Lösung<br />

bedarfsgerecht zu skalieren. Dabei<br />

sind die allgemein definierten Anforderungen<br />

der Automobilindustrie, als<br />

Beispiel sei hier die Einhaltung der<br />

LV123 genannt, vollständig berücksichtigt<br />

und integriert.<br />

Aufbau des<br />

batterieinspektor<br />

Der batterieinspektor ist modular<br />

augebaut. Er besteht aus Soft- und<br />

Hardware-Modulen. Die im Basissystem<br />

definierten Module beschreiben<br />

das grundlegende Softwareund<br />

Hardwarefundament für eine<br />

Prüfanlage, welches alle Voraussetzungen<br />

für die Konfiguration einer<br />

bedarfsorientierten QS-Lösung bietet.<br />

Neben der erforderlichen Messtechnik,<br />

den Hochvoltkomponenten<br />

und allen weiteren benötigten<br />

Stromversorgungen zählen dazu<br />

Schnittstellen, die für die weitere<br />

Verarbeitung der erfassten Daten<br />

sowie unverzichtbare Datenbankund<br />

Reporting-Funktionen erforderlich<br />

sind.<br />

Dieses Basissystem lässt sich<br />

anschließend modular an das jeweilige<br />

Anforderungsprofil anpassen.<br />

Hier seien nur drei Module genannt,<br />

die sich in unserer täglichen Praxis<br />

als zentral herausgestellt haben:<br />

Klimamodul<br />

Mit dem Klimamodul lässt sich<br />

ein Batteriepack mit liquidem Kühlkreislauf<br />

(Wasser-Glykol-Mischung)<br />

aktiv temperieren. Es bietet somit<br />

alle Funktionen zur Einstellung von<br />

Temperaturvorgaben mit geregeltem<br />

Durchfluss und Druck. Die Temperaturspanne<br />

beim batterieinspektor<br />

reicht von -10 °C bis +100 °C. Ein<br />

eigener Echtzeitcontroller überwacht<br />

die benötigte Prozesstechnik.<br />

Der Controller kommuniziert mit<br />

dem übergeordneten MSR-Modul,<br />

um aus den Prüfsequenzen heraus<br />

die gewünschten Verhältnisse einzustellen.<br />

Bevor die Kühlflüssigkeit<br />

eingebracht wird, erfolgt an<br />

den Anschlüssen eine Druckprüfung.<br />

Nach Abschluss der Prüfroutinen<br />

wird das Kühlmittel wieder entleert<br />

und der gesamte Kreislauf des<br />

Wärmetauschersystems mit Druckluft<br />

freigeblasen. Überwachte Aktivkohlefilter<br />

im Klimatisierungssystem<br />

stellen die benötigte Sauberkeit des<br />

Kühlmediums sicher.<br />

20 PC & Industrie 5/<strong>2022</strong>


Qualitätssicherung<br />

Qualitätssicherung durch automatisierte Tests<br />

emtrion nutzt das Integrationssystem LAVA<br />

für automatisierte Tests von Embedded Systemen.<br />

Durch die Integration der Anwendung<br />

unterstützt emtrion Kunden bei einer adäquaten<br />

und dauerhaften Qualitätssicherung.<br />

Komplexe Systeme unterliegen einer fortlaufenden<br />

Weiterentwicklung. Ein wachsender<br />

Funktionsumfang durch neue Hardware<br />

oder Softwareupdates erfordert eine regelmäßige<br />

Überprüfung des Systems. Automatisierte<br />

Tests ermöglichen eine effiziente, vordefinierte<br />

Kontrolle. Alle erforderlichen Tests<br />

werden so zuverlässig und kontinuierlich abgedeckt<br />

und sind reproduzierbar.<br />

Die Qualitätskontrolle mithilfe von LAVA ermöglicht<br />

die Ausführung benutzerdefinierter Tests<br />

auf einer Vielzahl unterschiedlicher Hardwaretypen<br />

von Projekten jeder Größe. Die Integration<br />

deckt einfache Boot-Tests bis hin zu hardwaregebundenen<br />

Tests auf Systemebene ab.<br />

Nach Einrichtung erfolgen diese systematisch,<br />

automatisiert sowie manuell. So kann bereits<br />

während als auch nach der Entwicklungsphase<br />

die Funktionalität des Systems zu jedem Zeitpunkt<br />

sichergestellt werden.<br />

Als Dienstleister für Entwicklungen von Embedded<br />

Systemen unterstützt emtrion beim Aufbau<br />

einer benutzerdefinierten, effizienten und<br />

qualitativ hochwertigen Testinfrastruktur. das<br />

Unternehmen bietet Support für den gesamten<br />

Life Cycle Prozess des Produkts.<br />

• emtrion GmbH<br />

mail@emtrion.com<br />

www.emtrion.de<br />

ponente rekonstruieren. Dies bietet<br />

die Möglichkeit, Probleme zielgenau<br />

an den kritischen Stellen<br />

anzugehen. Gleichzeitig gestatten<br />

es die erfassten Daten, Potenziale<br />

für die Prozessoptimierung besser<br />

auszuschöpfen. Da eine eindeutige<br />

Zuordnung der Daten zu den vielfältigen<br />

Komponenten möglich ist,<br />

lassen sich die fertigungsinternen<br />

Arbeitsschritte sowie die betrieblichen<br />

Abläufe im Umfeld besser<br />

planen und in Echtzeit steuern.<br />

Abschließend sorgt der batterieinspektor<br />

auch dafür, dass der Auslieferungszustand<br />

(SoC) für die Batterien<br />

hergestellt wird.<br />

Dichtheit<br />

Dieses Modul dient zur automatischen<br />

Überprüfung der Dichtheit<br />

der Wärmetauschereinheit und<br />

der Anschlussstutzen. Es werden<br />

zwei unterschiedliche Verfahren<br />

angewandt:<br />

• Druck- und Durchflussmessung<br />

an den Anschlussstutzen<br />

• Differenzdruckmessung der<br />

Wärme tauschereinheit<br />

Bei der Differenzdruckmessung<br />

wird der Prüfling mit einem definierten<br />

Prüfdruck beaufschlagt. Nach einer<br />

Beruhigungsphase wird anschließend<br />

der Druckverlust gemessen.<br />

Da die Messung an zwei Seiten<br />

integriert wird, sind Drücke bis<br />

20 bar realisierbar, aber auch sehr<br />

kleine Druckbereiche und Leckraten.<br />

Traceability<br />

Traceability bzw. Rückverfolgbarkeit<br />

ist ein entscheidendes Kriterium<br />

für Smart Factorys zur Batteriefertigung.<br />

Sollten trotz aller QS-<br />

Maßnahmen Probleme bei den fertigen<br />

Batteriepacks auftreten, lässt<br />

sich die Fertigungskette bei entsprechender<br />

Konfiguration Schritt für<br />

Schritt und Komponente für Kom-<br />

Fazit<br />

Im erprobten Gesamtpaket sorgt<br />

eine vollumfängliche, modulare Systemlösung<br />

zur Batterieprüfung dafür,<br />

dass sich die Batteriefertigung in<br />

der Smart Factory umsetzen und<br />

optimal an die Kundenbedürfnisse<br />

anpassen lässt. Dies erlaubt es<br />

allen Batterieherstellern, Batteriesysteme<br />

zu liefern, die allen Qualitätsanforderungen<br />

gerecht werden.<br />

• ProNES automation GmbH<br />

www.prones.de<br />

PC & Industrie 5/<strong>2022</strong> 21


Qualitätssicherung<br />

Mit Cobots erfolgreich automatisierte<br />

Elektronik-Funktionstests umsetzen<br />

Frank Elektronik verdoppelt Produktionskapazität mit Hilfe einer kollaborativen Robotik-Lösung von TQ<br />

Dieser legt sie in eine Zwischenablage,<br />

entnimmt dort die Flachbaugruppe<br />

aus dem Gerät und legt<br />

sie in den Tester ein. Dann schließt<br />

er den Deckel der Testvorrichtung<br />

und scannt über einen Barcode die<br />

Seriennummer ein, was das Signal<br />

für den Testbeginn ist.<br />

forderungen war es daher, dass der<br />

Cobot zwei verschiedene Flachbaugruppen<br />

gleichzeitig greifen kann“.<br />

Diese Anforderung löst der eingesetzte<br />

Franka-Emika-Roboter über<br />

einen Doppelgreifer, der es ihm ermöglicht,<br />

die zwei Varianten ohne<br />

Umrüstung zu verarbeiten.<br />

Agilität ist für Elektronikhersteller<br />

der Schlüssel zum Erfolg. Doch die<br />

in der Branche stets steigenden Qualitätsansprüche<br />

sowie eine von Kunden<br />

zunehmend gewünschte Individualisierbarkeit<br />

von Produkten und<br />

auch der wachsende Kostendruck in<br />

der Produktion lassen sich nur mit<br />

Hilfe cleverer Prozessautomatisierung<br />

bewältigen. Das hat auch die<br />

Firma Frank Elektronik erkannt. Der<br />

Elektronik-Dienstleister setzt beim<br />

Testen von Flachbaugruppen auf<br />

eine kollaborative Robotik-Lösung<br />

von TQ und profitiert seither von<br />

einem stabilen, hochpräzisen Testprozess<br />

sowie der Verdopplung seiner<br />

Produktionskapazität. Darüber<br />

hinaus sorgt der eingesetzte Cobot<br />

(kollaborative Roboter) auch für<br />

eine erhebliche Arbeitserleichterung<br />

der Werkarbeiter, da er ihnen<br />

die monotone, manuelle Testtätigkeit<br />

abnimmt und damit Kapazitäten<br />

für die anspruchsvollere Montage-<br />

Arbeit schafft.<br />

Wer ist Frank Elektronik?<br />

Frank Elektronik aus Traunstein<br />

ist Teil der Elektronik Gruppe, einem<br />

überregionalen Verbund mittelständischer<br />

EMS-Dienstleistern. Das<br />

Unternehmen ist auf Lichttechnik<br />

sowie die Bestückung von Platinen<br />

und Baugruppen spezialisiert.<br />

Seit Ende 2020 hat Frank Elektronik<br />

jetzt eine Robotik-Lösung von<br />

TQ für den automatisieren Funktionstest<br />

zweier verschiedener Flachbaugruppen<br />

im Einsatz. „Bevor wir<br />

den Cobot im Einsatz hatten, haben<br />

bei uns dieselben Mitarbeiter den<br />

Testvorgang ausgeführt, die auch<br />

die nachfolgende Montage der Leiterplatten<br />

übernehmen“, erinnert<br />

sich Wolfgang Meyer, verantwortlich<br />

für das Prozess-Engineering<br />

bei Frank Elektronik. „Pro Schicht<br />

haben wir damals zwischen 430<br />

und 450 Geräte gefertigt. Seitdem<br />

der Cobot jetzt das Test-Handling<br />

übernimmt und die Mitarbeiter nur<br />

noch montieren, konnten wir unsere<br />

Produktionskapazität verdoppeln“,<br />

freut sich Meyer.<br />

Unterschiedliche<br />

Baugruppen gleichzeitig<br />

testen<br />

Konkret sieht der Anwendungsfall<br />

bei Frank Elektronik so aus:<br />

Die zwei verschiedenen zu testenden<br />

Gerätevarianten werden in ein<br />

Einlaufband gelegt und dann – je<br />

nach Variante – in zwei separaten<br />

Spuren zum Cobot transportiert.<br />

Gut oder schlecht?<br />

Nach Abschluss der Prüfung öffnet<br />

er den Deckel und das Testprogramm<br />

schickt ein „Gut“- oder<br />

„Schlecht“-Signal an die Steuerung.<br />

Somit weiß der Cobot, wo er<br />

die Einheit ablegen muss: Die als<br />

gut bewerteten Geräte in den grünen<br />

Bereich des Auslaufbands, die<br />

Ausfälle in den roten. Insgesamt dauert<br />

ein Testvorgang ungefähr 100<br />

Sekunden. „Wir haben zwei Testeinrichtungen<br />

im Einsatz – für jeden<br />

Gerätetyp einen“, erläutert Meyer.<br />

„Eine der mechanischen Heraus-<br />

Einfache und<br />

selbsterklärende<br />

Bedienbarkeit des Cobots<br />

Generell kann der Cobot verschiedene,<br />

zu automatisierende Bewegungsabläufe<br />

per handgeführter,<br />

manueller Vorgabe lernen und lässt<br />

sich ganz einfach und intuitiv über<br />

ein Touchdisplay bedienen. Für die<br />

Programmierung verschiedener<br />

Abläufe (z. B. das Greifen eines<br />

Gegenstandes) werden aus einem<br />

Menü per Drag-and-Drop auf dem<br />

Laptop verschiedene Apps ausgewählt,<br />

angeordnet, und der Roboter<br />

führt sie dann aus. „Mit der richtigen<br />

Programmierung der von TQ<br />

zur Verfügung gestellten Apps konnten<br />

wir die komplette Zykluszeit des<br />

Testablaufs seit Projektbeginn sukzessive<br />

nochmal um 30 Prozent<br />

verringern“, freut sich Meyer. Die<br />

Bewegungsgeschwindigkeit ist mittlerweile<br />

perfekt auf die Dauer des<br />

Testprozesses eingestellt, so dass<br />

dieser an sich die Performance-<br />

Grenze markiert, nicht der Cobot.<br />

„Wir stehen mit unserem Prozess<br />

circa bei 80 Prozent von dem, was<br />

der Cobot theoretisch verarbeiten<br />

könnte“, erläutert Meyer.<br />

22 PC & Industrie 5/<strong>2022</strong>


Qualitätssicherung<br />

Vernetzte Online-Farbmesstechnik zur Qualitätssicherung<br />

Farbmesstechnik zur Qualitätssicherung<br />

wird am effektivsten im<br />

Produktionsprozess eingesetzt.<br />

Eine Vernetzung bis hin zur Anlagensteuerung<br />

bereits in vorgelagerten<br />

Produktionsprozessen<br />

verhindert Ausschuss. Dieses Verfahren<br />

ist besonders ressourcenschonend<br />

und leistet einen wertvollen<br />

Beitrag zur Verringerung<br />

der Umweltbelastung. Sehr gut<br />

geeignet hierfür sind die Online-<br />

Spektralphotometer sph IPM und<br />

sph9i der ColorLite GmbH. Die<br />

hochpräzisen Geräte werden je<br />

nach Produkt und Kundenanforderungen<br />

unterschiedlich konfiguriert,<br />

mit jeweils abgestimmten<br />

Messgeometrien, Schnittstellen<br />

zum Prozessleitstand und der<br />

Anlagensteuerung. Durch die einfache<br />

und logische Menüführung<br />

kann der Bediener die Messwerte,<br />

sowie Status und Alarmhinweise<br />

in Echtzeit einsehen – auf integriertem<br />

Touchscreen oder integriert<br />

in kundeneigener Prozesssoftware.<br />

Auch in rauer Produktions-umgebung<br />

ist die Messtechnik<br />

durch massive Aluminiumgehäuse<br />

vor Staub und Wasser nach<br />

IP65 geschützt. Für langjährige<br />

Stabilität werden ausschließlich<br />

Hochleistungs-LEDs als Lichtquelle<br />

eingesetzt. Die ColorLite<br />

GmbH entwickelt und produziert<br />

am Standort und bietet hoch individualisierte<br />

Inline-Lösungen für<br />

eine Vielzahl von Anwendungsbereichen<br />

wie zum Beispiel die<br />

Inspektion von Warenbahn (Folien,<br />

Stahl, Aluminium, Papier, Gewebe),<br />

Extrudat, Granulat und Pulvermessung.<br />

Das Portfolio beinhaltet<br />

außerdem mobile Handmessgeräte<br />

und Labormessgeräte mit<br />

moderner QS-Software.<br />

Control, Halle 4, Stand 4208<br />

• ColorLite GmbH<br />

www.colorlite.de<br />

Selbsterklärende<br />

Programmierung<br />

Ein großer Vorteil des Cobot-Systems<br />

ist, dass die Programmierung<br />

selbsterklärend ist. „Ich habe noch<br />

nie einen Programmierkurs besucht<br />

und bin trotzdem sofort mit der<br />

Lösung klargekommen“, so Meyer.<br />

„In den ersten zwei Monaten haben<br />

wir viel ausprobiert und im Februar<br />

2021 den Umbau auf den zweiten<br />

Teststationen voll zogen. Insgesamt<br />

hat es dann ungefähr vier Wochen<br />

gedauert, bis wir den Prozess so<br />

modelliert hatten, wie er jetzt läuft“.<br />

Auch die Mitarbeiter, die die Vorrichtung<br />

betreiben, können ganz<br />

ohne Robotik-Vorkenntnisse und nur<br />

mit einer kleinen Einweisung problemlos<br />

einen Programmwechsel<br />

durchführen oder den Cobot nach<br />

einem potenziellen Stillstand wieder<br />

in Gang bringen. Das scheint<br />

jedoch nicht nötig, denn aktuell<br />

läuft die Cobot-Lösung bereits<br />

seit über sechs Wochen durchgängig<br />

und ohne irgendwelche ungeplanten<br />

Stillstände. „Im Endeffekt<br />

braucht sie mich nicht mehr“, resümiert<br />

Meyer.<br />

Flexibles Umrüsten auf neue<br />

Produkte spart Zeit und<br />

Geld<br />

Die Station wird es, so wie sie aktuell<br />

aufgebaut ist, schon bald nicht<br />

mehr geben, da die Produkte durch<br />

Nachfolgeprodukte abgelöst werden.<br />

Das Set-up wird dann zwar ähnlich,<br />

jedoch um einen Schritt erweitert<br />

sein, denn die neuen Geräte müssen<br />

auch im geschlossenen Zustand<br />

nochmal geprüft werden. „Wegen<br />

dieses Produktwechsels wäre die<br />

aktuelle Station früher nicht mehr<br />

brauchbar gewesen bzw. hätten wir<br />

sie komplett umbauen und alle Komponenten<br />

neu beschaffen müssen“,<br />

so Meyer. Mit der Cobot-Lösung<br />

profitiert Frank Elektronik jetzt von<br />

einer schnellen Umrüstzeit auf das<br />

neue Produkt. „Wir müssen lediglich<br />

einen neuen Greifer konstruieren<br />

und gegebenenfalls andere<br />

Schalen besorgen, aber der Rest<br />

kann so bleiben, wie er ist – das<br />

ist ein riesiger Vorteil“, weiß Meyer.<br />

Spürbare Arbeitserleichterung<br />

und effiziente, stabile<br />

Prozesse<br />

Der Cobot erleichtert die Arbeit,<br />

steigert die Effizienz und schafft<br />

stabile Prozesse. Bei Frank Elektronik<br />

ist man mit der Lösung so<br />

zufrieden, dass für den zweiten<br />

Testprozess der neuen Produktlinien<br />

jetzt ein weiterer Cobot eingesetzt<br />

und die Automatisierung<br />

und damit die Produktivitätssteigerung<br />

weiter steigern soll. „Ich<br />

bin sehr positiv gestimmt, dass wir<br />

noch weitere Systeme anschaffen<br />

werden. Beispielsweise für<br />

den zweiten Test beim geschlossenen<br />

Gerät. D. h. wir werden ein<br />

zweites System anschließen, das<br />

nach der Montage dann den zweiten<br />

Test durchführen wird.“ Bisher<br />

konnte Frank Elektronik mit nur<br />

einem Cobot die Produktionskapazität<br />

bereits verdoppeln und seine<br />

Mitarbeitenden gezielter für die<br />

Montage einsetzen. Diese müssen<br />

jetzt nicht mehr die Teststation<br />

bedienen und die einzelnen<br />

Tests abwarten, sondern können<br />

durchgehend ihrer Montagetätigkeit<br />

folgen. „Der Cobot ist<br />

für uns wirklich eine extrem hilfreiche<br />

Hand“, so das Fazit von<br />

Wolfgang Meyer.<br />

• TQ-Systems GmbH<br />

www.tq-robotics.com<br />

PC & Industrie 5/<strong>2022</strong> 23


Qualitätssicherung<br />

Automatische Anschlussüberwachung<br />

für pneumatische Förderanlagen<br />

Kupplungsbahnhöfe mit RFID absichern<br />

Je nach Schreib-/Lesekopf- und Tag-Durchmesser sind mit zylindrischen Typen bis zu 60 mm Schreib-/Leseabstand<br />

möglich, mit C44-Typ bis ~80 mm<br />

Für fluidisierbare Stoffe wie Pulver,<br />

Granulate, Sande etc. bietet sich für<br />

den Transport eine pneumatische<br />

Förderung als sichere und saubere<br />

Lösung an. Über sogenannte Kupplungsbahnhöfe<br />

lassen sich die Stoffströme<br />

dann leicht auf die jeweils<br />

erforderlichen Anlagen, Reaktoren<br />

oder Mischer verteilen. Oft werden<br />

die Schläuche manuell angeschlossen<br />

und umgesteckt. Das ist zwar<br />

preiswert, allerdings gab es bisher<br />

keine einfache automatische Kontrolle,<br />

um falsche Anschlüsse oder<br />

fehlende Schläuche bzw. Abschlusskappen<br />

zu erkennen. Eine nachvoll-<br />

Autor:<br />

Norbert Matthes,<br />

Technischer Vertriebs-Manager<br />

RFID<br />

Contrinex Sensor GmbH<br />

info@contrinex.de<br />

www.contrinex.de<br />

ziehbare Qualitätskontrolle war so<br />

kaum möglich. Mit RFID-Tags und<br />

Schreib-/Leseköpfen mit IO-Link<br />

lassen sich nun alle Komponenten<br />

erkennen, eindeutig zuordnen und<br />

automatisch überwachen. So ist eine<br />

durchgängige Qualitäts- und Ablaufkontrolle<br />

auch bei großen Anlagen<br />

gewährleistet. Im Zeitalter elektronischer<br />

Steuerungen mit Wartungsfunktionen<br />

und online-Qualitätsüberwachung<br />

sind auch bei hydraulischen<br />

Aggregaten zunehmend<br />

Sensoren gefragt, die den speziellen<br />

Anforderungen der Hydraulik<br />

gerecht werden. Schließlich gehören<br />

richtig ausgelegte Hydraulik -<br />

systeme zu den robustesten Systemen<br />

im Anlagenbau. Daher müssen<br />

auch die eingesetzten Sensoren<br />

selbst unter rauesten Bedingungen<br />

ihre Widerstandsfähigkeit beweisen.<br />

Zuverlässige pneumatische<br />

Schüttgutförderung<br />

Ob bei Massenprodukten wie<br />

in der Lebensmittel-, Kunststoff-<br />

oder Keramikverarbeitung oder bei<br />

besonders sensitiven Produktionen<br />

in der Pharma- und Biotechnologie,<br />

die saubere, zuverlässige pneumatische<br />

Schüttgutförderung hat<br />

sich in vielen Bereichen durchgesetzt.<br />

Ähnlich dem Schienenverkehr<br />

erlauben Rohrweichen und Kupplungsbahnhöfe<br />

eine einfache Verteilung<br />

der Förderströme nach Bedarf<br />

(Bild 1). Eine Einbindung in automatische<br />

Rezepturabläufe mit hundertprozentiger<br />

Kontrolle ist dabei jetzt<br />

ebenfalls möglich. Robuste RFID-<br />

Tags und Schreib-/Leseköpfe mit<br />

IO-Link erlauben nun die automatische<br />

Überwachung von Schlauch<br />

und Rohrausgang (Bild 2). So ist<br />

eine eindeutige Zuordnung gemäß<br />

Rezepturvorschrift immer sichergestellt<br />

und rückverfolgbar.<br />

Hygienisch und sicher<br />

Die Förderung im geschlossenen<br />

System einer Rohrleitung bietet viele<br />

Vorteile. Beim Übergang vom Rohr<br />

zur Umwelt besteht jedoch immer<br />

die Gefahr von Kontamination durch<br />

austretendes Gut oder eindringende<br />

Fremdstoffe, ebenso beim<br />

Anschluss von Rohren an andere<br />

Systeme. Diese Schnittstellen zur<br />

Umwelt gilt es daher besonders zu<br />

überwachen. Im einfachsten Fall verzweigt<br />

ein Förderrohr wie bei einer<br />

Weiche. Wird dabei nur jeweils ein<br />

Produkt entnommen und auch im<br />

Ziel nur ein Gut entgegengenommen,<br />

so muss trotzdem sichergestellt<br />

sein, dass bei Abnehmen des<br />

Verbindungsschlauchs per Schnellkupplung<br />

das jeweilige Förder-<br />

Bild 1: Auch manuell betätigte Kupplungsbahnhöfe lassen sich nun<br />

automatisch überwachen<br />

24 PC & Industrie 5/<strong>2022</strong>


Qualitätssicherung<br />

Bild 2: Robuste RFID-Tags und<br />

Schreib-/Leseköpfe erlauben die<br />

automatische Überwachung von<br />

Schlauch und Rohrausgang<br />

rohrende wieder sicher verschlossen<br />

ist. Dazu gibt es im allgemeinen<br />

Endkappen die ebenfalls per<br />

Schnellkupplung die Rohrleitung<br />

entsprechend schützen.<br />

Werden in Kupplungsbahnhöfen<br />

gleich mehrere unterschiedliche<br />

Güter zusammengeführt und weiterverteilt,<br />

müssen alle Komponenten<br />

nicht nur auf den richtigen Sitz,<br />

sondern auch auf eine 100 % richtige<br />

Zuordnung von Ausgang und Empfänger<br />

überwacht werden (Bild 3).<br />

Bislang wurden dafür die einzelnen<br />

Fördermittel über Schnellkupplungsschläuche<br />

manuell verbunden<br />

und der Vorgang vom Mitarbeiter<br />

quittiert. Eine automatische Überwachung<br />

des Prozesses durch die<br />

Steuerung war nicht möglich. Mit<br />

dem Einsatz von RFID Schreib-/<br />

Leseköpfen ist dieses Problem<br />

gelöst, auch die manuellen Arbeitsschritte<br />

können nun kostengünstig<br />

automatisch überwacht und bei auftretenden<br />

Abweichungen eine Warnung<br />

ausgegeben bzw. die Verbindung<br />

gesperrt werden.<br />

Praxisorientiert kontrollieren<br />

Um die unterschiedlichen<br />

Anschlüsse sicher zu kodieren und<br />

alle zulässigen Verbindungsmöglichkeiten<br />

in der Steuerung hinterlegen<br />

zu können, eignen sich berührungslose<br />

RFID-Tags und robuste<br />

Schreib-/Leseköpfe (SLK) besonders.<br />

Dazu wird an jedem Rohrausgang<br />

je ein SLK montiert, an<br />

der Rohrendkappe oder am Verbindungsschlauch<br />

ein RFID-Tag.<br />

Je nach Ausführung von Lesekopf<br />

und Tag sind so Erkennungsabstände<br />

von rund 60 mm zu erzielen.<br />

Das bedeutet, schon bevor eine<br />

Verbindung überhaupt hergestellt<br />

ist, kann die Steuerung erkennen,<br />

ob der Anschluss mit der Vorgabe<br />

übereinstimmt und gegebenenfalls<br />

warnen. Auf der anderen Seite wird<br />

nach dem Abkoppeln geprüft, ob<br />

die Rohrleitung auch wieder hygienisch<br />

dicht verschlossen wurde,<br />

sprich die richtige Blindkappe auf<br />

die Rohrleitung gesetzt wurde. Da<br />

alle Daten direkt über I/O-Link übermittelt<br />

werden, stehen diese direkt<br />

für Fehlererkennung oder auch für<br />

ein nachvollziehendes Datalogging<br />

zur Verfügung.<br />

Leicht zu installieren<br />

Die SLK in runden Gehäusen<br />

von M18 bis M30 mit Metallgewinden<br />

und integriertem M12 Steckverbinder<br />

sind für raue Umgebungsbedingung<br />

sehr robust ausgeführt.<br />

Sie sind mit allen nach ISO/IEC<br />

15693 zugelassenen RFID-Tags<br />

kompatibel. Die SLK werden einfach<br />

am jeweiligen Rohrstutzenende<br />

so befestigt, dass die Kupplung<br />

oder Kappe erst dann mechanisch<br />

einrastet, wenn der Erkennungsvorgang<br />

schon beendet ist.<br />

In der Basic-Variante arbeiten die<br />

Sensoren in Daisy-Chain-Topologie<br />

mit dem proprietären Contri-<br />

NET-Protokoll, dabei sind bis zu<br />

254 Schreib-Lesemodule in Serie<br />

möglich. Das spart Installationszeit<br />

und Ver kabelungsaufwand.<br />

In der IO-Link-Ausführung sind<br />

alle SLK in Punkt zu Punkt Topologie<br />

und Standard IO-Link Protokoll<br />

vernetzt (Bild 4). Sie können<br />

per IO-Link in zwei Modi konfiguriert<br />

werden. Die SLK arbeiten so<br />

entweder als IO-Link Module mit<br />

erweiterten Möglichkeiten für die<br />

Datenerfassung („Transponder vorhanden“,<br />

„Datenübertragung OK“,<br />

„Alarmsignals“) oder bei einer lokalen<br />

Steuerung mit reduziertem Funktionsumfang<br />

als smarter Präsenzsensor.<br />

Der Mode kann aber auch<br />

Bild 3: Werden in Kupplungsbahnhöfen gleich mehrere unterschiedliche<br />

Güter zusammengeführt, muss die 100% richtige Zuordnung von Ausgang<br />

und Empfänger überwacht werden<br />

lokal über einen RFID-Master-Tag<br />

umgeschaltet werden, der während<br />

des Startvorgangs einfach auf den<br />

jeweiligen Sensor gelegt wird.<br />

Je nach RFID-Tag (9, 16, 20<br />

und 30 mm Durchmesser) an der<br />

Schlauchseite bzw. der Endkappe<br />

können unterschiedliche Schreib-/<br />

Leseabstände gewählt werden<br />

(Bild 5). So erlaubt der kleinste<br />

Tag einen Leseabstand von 0 bis<br />

14 mm, während die größte Ausführung<br />

mit 30 mm Durchmesser bis zu<br />

60 mm Leseabstand ermöglicht. Der<br />

einheitliche Aufbau und die Standardkommunikation<br />

erlaubt einen<br />

anlagenweiten Einsatz und reduziert<br />

die Ersatzeilvielfalt drastisch.<br />

Muss einen IO-Link-Komponente<br />

getauscht werden, wird diese einfach<br />

aus der Ferne parametriert.<br />

Mit der neuen RFID-Über wachung<br />

der Anschlüsse werden menschliche<br />

Fehler beim Um stecken von<br />

Schlauchanschlüssen sofort erkannt<br />

und es kann automatisiert darauf reagiert<br />

werden. Störungen und Fehler<br />

werden so vermieden, Sicherheit<br />

und Produktivität steigen und<br />

der gesamte Prozess ist in allen<br />

Details über die erfassten Verbindungsdaten<br />

rückverfolgbar. ◄<br />

Bild 4: Daisy-Chain-Topologie mit dem proprietären ContriNET-Protokoll<br />

oder Punkt zu Punkt Topologie mit Standard IO-Link Protokoll – beides ist<br />

möglich<br />

PC & Industrie 5/<strong>2022</strong> 25


Qualitätssicherung<br />

Innovative multi-note BUS-Kommunikation<br />

garantieren? Es ist die Kombination<br />

der verschiedenen Funktionsprüfungen<br />

in einem Testsystem.<br />

Simulation der manuellen Schalterbetätigung<br />

durch Leichtbauroboter<br />

mit Erfassung der Schaltersignale<br />

in Echtzeit und simultaner<br />

3D-Kraft-Weg-Messung bzw.<br />

6D-Kraft/Drehmoment-Weg-Messung<br />

wobei die Weg-Positionen aus<br />

den 6D-Roboterkoordinaten berechnet<br />

werden. Aus den aufgezeichneten<br />

Kraft-Weg-Kontaktgabe-Diagrammen<br />

wird die korrekte Haptik<br />

anhand ermittelter Raststellungen<br />

und Endpositionen ausgewertet.<br />

Testen der Top-Column-Module: Roboter arbeitet mit CAN-BUS-kodiertem Switch – Testen der Switch-Signale und der<br />

Kraft-Weg-Messung<br />

ITronic GmbH<br />

www.itgroup-europe.com<br />

Castle IT : Array mit einer<br />

einzelnen Castle IT -<br />

Einheit und deren<br />

Stromversorgung<br />

Die Qualitätsstandards in der<br />

Auto mobilindustrie sind in den letzten<br />

Jahren kontinuierlich gestiegen.<br />

Um diesen gerecht zu werden, ist es<br />

für immer mehr Hersteller entscheidend,<br />

sämtliche Prozesse der Herstellung<br />

genauestens zu planen und<br />

entsprechende Prüfungen durchzuführen.<br />

Oftmals kann die Qualität<br />

nur noch mit Mensch-unabhängigen<br />

Prüfungen sichergestellt werden.<br />

Die Qualitätssicherung von sicherheitsrelevanten<br />

Bedienelementen in<br />

Fahrzeugen wie zum Beispiel den<br />

Top-Column-Modulen stellt besondere<br />

Anforderungen an die Prüftechnik.<br />

Bei der Prüfung dieser Module<br />

handelt es sich um das Testen der<br />

Funktionseinheit hinter dem Lenkrad.<br />

Darin enthaltene Funktionen<br />

sind unter anderem Blinker- und<br />

Wischerschalter, Tempomat, Fernund<br />

Abblendlicht, Lenksäulenverstellung,<br />

dazu teils sicherheitsrelevante<br />

Funktionen am Multifunktionslenkrad<br />

wie Airbag, Hupe, Lenkradheizung,<br />

zusätzlich das Zündschloss,<br />

Lenksäulenverriegelung, Wegfahrsperre,<br />

usw.<br />

Vollautomatische<br />

End-of-Line-Prüfanlagen<br />

Eine Lösung für die Prüfung von<br />

Top-Column-Modulen stellen die<br />

von der ITgroup entwickelten Endof-Line-Prüfanlagen<br />

dar. Die vollautomatischen<br />

Anlagen sind in der<br />

Lage durch eine 100 % Prüfung alle<br />

relevanten Funktionen des Moduls<br />

zu prüfen und somit mögliche Rückrufaktionen<br />

und die damit verbundenen<br />

Regressforderungen von<br />

vornherein zu vermeiden.<br />

Kombination der<br />

Funktionsprüfungen in<br />

einem Testsystem<br />

Doch was genau ermöglicht<br />

eine solche Prozesssicherheit zu<br />

Anlagensoftware<br />

bewerkstelligt<br />

Kommunikation<br />

Über eine automatisierte Kontaktierung<br />

erfolgt die vollständige<br />

elektrische Adaption der Versorgungsleitungen<br />

und Kommunikationssignale<br />

des Moduls. Ebenso<br />

bewerkstelligt die Anlagensoftware<br />

die gesamte BUS-Kommunikation<br />

mit dem Prüfling (LIN, CAN, CAN-<br />

FD, FlexRay, weitere analoge und<br />

digitale Signale), sowie die Auswertung<br />

der resultierenden Daten unter<br />

Berücksichtigung von CyberSecurity<br />

und -authentifizierung AutoSar 4.0<br />

ZenZefi. Die weitreichende Anwendung<br />

der CAPL-Programmierung der<br />

eingesetzten Vektor-Komponenten<br />

ermöglicht zudem einen modularen<br />

und flexiblen Systemaufbau mit einheitlicher<br />

Schnittstelle zum übergeordneten<br />

Prüfstand, wodurch die<br />

Kombination mehrerer Bussysteme<br />

wie LIN, CAN, CAN-FD oder Flex-<br />

Ray problemlos mehrkanalig ermöglicht<br />

wird.<br />

Produktionsbegleitende<br />

Lebensdauerprüfanlage<br />

Einen ähnlichen Anwendungsfall<br />

stellt die produktionsbegleitende<br />

Lebensdauerprüfanlage für<br />

Top-Column-Module dar. Wie der<br />

Name bereits verrät, kann dort die<br />

Lebensdauer von unterschiedlichen<br />

Top-Column-Modulen geprüft werden,<br />

unterstützt durch CAN-FD,<br />

FlexRay, CAPL-Programmierung<br />

und Authentifizierung AutoSar 4.0<br />

ZenZefi. Aber was genau soll damit<br />

erreicht werden und wie kann es die<br />

Produktqualität verbessern und dem<br />

Kunden Vorteile einbringen?<br />

26 PC & Industrie 5/<strong>2022</strong>


Qualitätssicherung<br />

Testpunkt High Voltage Heater (HVH): Gerät mit CAN-BUS Kabelkonnektor<br />

Unter extremen klimatischen Bedingungen<br />

mit Hilfe des Einsatzes von<br />

Klimakammern wird die Funktion<br />

des Top-Column-Moduls geprüft.<br />

Diese Anlagen werden neben der<br />

Produktqualifizierung und Lebensdauererprobung<br />

auch zur Begleitung<br />

der Serienproduktion eingesetzt,<br />

um chargenabhängige Fehler<br />

frühzeitig erkennen zu können.<br />

Es wird eine fortlaufend wiederholte<br />

Betätigung aller Hebel-Funktionen<br />

und der Lenkraddrehfunktion des<br />

Moduls durchgeführt, bei Bedarf<br />

sogar mit mehreren Prüflingen zur<br />

selben Zeit. Durch die ständige Kontrolle<br />

der Testobjekte und die Absicherung<br />

bzw. Überwachung können<br />

Haltbarkeitsfehler durch Bauteilbzw.<br />

Fertigungstoleranzen erkannt<br />

und der Fertigungsprozess somit<br />

verbessert werden.<br />

Intelligenter<br />

Busknoten<br />

Die BUS-Kommunikation<br />

dahinter nutzt neben<br />

den bereits erwähnten<br />

Komponenten und den<br />

kundenspezifischen<br />

CAPL Programmierungen<br />

auch eigene Systeme,<br />

wie etwa das Castle IT -<br />

System, welches einen<br />

intelligenten Busknoten<br />

darstellt. Dieser fungiert<br />

unter anderem sowohl als<br />

Übersetzer bzw. Bridge,<br />

für das Schalten der Prüflingsversorgung,<br />

die Messung<br />

der Versorgungsspannung<br />

und Stromaufnahme,<br />

der autarken<br />

Überwachung der laufenden Botschaften<br />

unter Einhaltung der Toleranzgrenzen,<br />

sowie für die Auswertung<br />

verschiedener Nachrichtenprotokolle,<br />

Restbus simulationen und<br />

DIAG-Messages.<br />

Die Kommunikation zwischen<br />

Prüfling und Castle IT kann über verschiedene<br />

Kommunikationsarten und<br />

Schnittstellen erfolgen. Das Castle IT<br />

hat OnBoard 2-CAN- Schnittstellen,<br />

welche unterschiedlich konfiguriert<br />

werden können (LoSpeed-CAN,<br />

HiSpeed-CAN, singleWire-CAN).<br />

Zusätzlich sind noch LIN, K-Line<br />

und RS232 integriert.<br />

Bis zu 20 Castle IT können von<br />

einem einzelnen PC über ein „Backbone<br />

CAN“ mit 1 MBaud gesteuert<br />

werden.<br />

Konfigurationsdateien<br />

Die Kommunikation zwischen<br />

Castle IT und Prüfling wird in Konfigurationsdateien<br />

(„Kommunikationsmatrix“)<br />

auf dem PC definiert<br />

und per Download über CAN in<br />

das Castle IT übertragen. Neben<br />

dem Nachrichtenkatalog stehen<br />

Funktionen wie Restbussimulation,<br />

Ereignis-getriggerte Kommunikationssequenzen<br />

sowie Signalzustandsüberwachungen<br />

zur Verfügung.<br />

Auf Kundenwunsch können<br />

weitere Sonderfunktionen, Nachrichtenzähler,<br />

Checksummen-Prüfung<br />

o. ä. integriert werden. Die Ansteuerung,<br />

Auswertung und Visualisierung<br />

kann über die ITgroup MP-WIN<br />

Lebensdauersoftware erfolgen, optional<br />

können Libraries zur Integration<br />

in andere Systeme angeboten<br />

werden. ◄<br />

Qualitätsprüfung von direktmarkierten Data Matrix Codes<br />

Mit der Verifikation von Codes<br />

wird die Qualität aller relevanten<br />

Kriterien, wie zum Beispiel Datenfehler,<br />

Kontrastwert oder Fehler im<br />

Finder überprüft und bei Bedarf<br />

angepasst. Dies ist die Grundlage<br />

zur Sicherstellung einer zuverlässigen<br />

und prozesssicheren Lesbarkeit<br />

der Codierungen in der<br />

gesamten Prozesskette. Leseprobleme<br />

werden frühzeitig<br />

erkannt und können<br />

behoben und Reklamationen,<br />

Ausschuss<br />

und Kosten eingespart<br />

werden.<br />

Die IOSS GmbH bietet<br />

verschiedene Verifier an,<br />

die neben dem normalen<br />

Lesen von Codierungen,<br />

offline sowie auch inline<br />

eine sichere und reproduzierbare<br />

Qualitätsbewertung<br />

von DPM Codes<br />

durchführen. Die Codierungen<br />

werden mit einer<br />

normgerechten Beleuchtung<br />

erfasst und nach<br />

ISO/IEC29158 bewertet.<br />

Für eine normgerechte<br />

Verifizierung<br />

werden die IOSS Verifier<br />

kalibriert und die Qualitätsbewertung<br />

erfolgt in dem vorgegeben<br />

Helligkeitsbereich. Für nadelmarkierte<br />

DPM Codes können<br />

die IOSS Systeme auch für das<br />

neue TCL Setup der ISO29158<br />

eingesetzt werden. Dennoch ist<br />

der eigene Validierungsstandard,<br />

das „Bewertete Lesen“ mit speziellen<br />

Kriterien oftmals die bessere<br />

Wahl bei nadelmarkierten Codierungen.<br />

Diese ermöglichen eine<br />

verlässliche und reproduzierbare<br />

Überwachung der Markierqualität.<br />

Das „Bewertete Lesen“ ist auch<br />

ein ideales Werkzeug zur Trendanalyse<br />

und Überwachung des<br />

Nadelverschleißes im Prozess.<br />

Mit der sehr einfach zu bedienenden<br />

Dokumentationssoftware<br />

„Q-Report“ für die Stichproben-Prüfung,<br />

ist es möglich einen entsprechenden<br />

Qualitätsnachweis als<br />

PDF-Dokument zu erstellen. Der<br />

Kunde kann so jederzeit über die<br />

gelieferte Qualität und Lesbarkeit<br />

der Codierungen informiert werden.<br />

• IOSS GmbH<br />

www.ioss.de<br />

PC & Industrie 5/<strong>2022</strong> 27


Qualitätssicherung<br />

Kürzere Rüstzeiten und reproduzierbare<br />

Qualität<br />

Bögra Technologie nutzt KENOVA set line H3<br />

Bögra-Mitarbeiter Erdim Soysal demonstriert das KENOVA set line H3<br />

im Einsatz<br />

Kelch GmbH<br />

info@kelch.de<br />

www.kelch.de<br />

Die Bögra Technologie GmbH in<br />

Solingen, einer der größten Hersteller<br />

von Bronze- und Messing-Gleitlagern,<br />

hat ihre mechanische Fertigung<br />

mit dem horizontalen Werkzeugeinstellgerät<br />

KENOVA set line<br />

H3 von KELCH ausgestattet. Durch<br />

den Einsatz erreicht der Hersteller<br />

eine Zeitersparnis von drei Stunden<br />

pro Rüstvorgang und 15 Minuten pro<br />

Werkzeug. Gleichzeitig sichert die<br />

Werkzeugvoreinstellung eine gleichbleibend<br />

hohe Qualität bei der Herstellung<br />

von Schwesterwerkzeugen<br />

mit gleichen Maßen. Optionen zur<br />

Vernetzung bieten Potenzial für<br />

zukünftige Erweiterungen in der<br />

Produktion.<br />

„Wir produzieren auf modernsten<br />

Bearbeitungseinrichtungen monatlich<br />

mehr als eine Million Fertigteile mit<br />

eine Fertigungsgenauigkeit von 8 µm<br />

und führen ein breites Repertoire an<br />

Hochleistungsbronzen und Messingen.<br />

Bei Bedarf gehen wir auch auf spezielle<br />

Materialwünsche unserer Kunden<br />

ein“, unterstreicht der Leiter der mechanischen<br />

Fertigung Michael Prawinski den<br />

hohen Qualitätsanspruch bei Bögra. Der<br />

Hersteller ist Direkt- und Tier 2-Lieferant<br />

für weltweit führende Marken der<br />

Automobilindustrie.<br />

Einfache Anwendung –<br />

sichere Ergebnisse<br />

Das kompakte Werkzeugeinstellgerät<br />

KENOVA set line H3 passt mit<br />

einer Messlänge von X=420 mm<br />

x Z=350 mm perfekt zum gewünschten<br />

Einsatzspektrum. Die horizontale<br />

Werkzeugvermessung in der<br />

manuellen Ausführung lässt sich<br />

problemlos in die Fertigungsumgebung<br />

integrieren. „Aktuell setzen wir<br />

KENVOA set line für zwei Maschinen<br />

ein, können die Nutzung aber<br />

bei Bedarf noch erweitern“, berichtet<br />

Michael Prawinski. Ausgestattet mit<br />

der Software CoVis ist das Einstellgerät<br />

komfortabel zu bedienen und<br />

ermöglicht den Nutzern sichere und<br />

schnelle Ergebnisse bei ihren Messund<br />

Einstellaufgaben. Die Anzeige<br />

sowie der Dialog mit dem Bediener<br />

erfolgen am übersichtlichen Touchscreen.<br />

Logische Mess aufgaben,<br />

wie zum Beispiel Winkelberechnung,<br />

Kreisdurchmesser und theoretische<br />

Spitze, sind einfach per<br />

Fingertipp über selbsterklärende<br />

Icons zu aktivieren. Die einfache<br />

Verwaltung der Adapter, Aufnahmen,<br />

Werkzeuge und Einrichtepläne ermöglicht<br />

den permanenten Zugriff<br />

auf die Ergebnisse und unterstützt<br />

zügige Arbeitsprozesse.<br />

Flexibilität und<br />

Prozesssicherheit<br />

Michael Prawinski,<br />

Leiter der<br />

mechanischen<br />

Fertigung bei<br />

Bögra, realisiert<br />

mit dem KELCH<br />

KENOVA set line H3<br />

reproduzierbare<br />

Qualität und<br />

kürzere Rüstzeiten<br />

Ausgestattet mit einer thermostabilen,<br />

FEM-optimierten Sphäroguss-<br />

Konstruktion bietet das Gerät stabile<br />

Voraussetzungen für alle Einsatzbedingungen.<br />

Die komfortable<br />

Zustellung der Achsen erfolgt mittels<br />

pneumatisch gelöster Schnellverstellung<br />

und zusätzlich mit Endlos-<br />

Feinverstellung für eine µm-genaue<br />

Anpassung. Das Einstellgerät bietet<br />

eine variable Tischbestückung und<br />

verfügt über ein intelligentes Bildverarbeitungs-<br />

und Kamerasystem,<br />

sodass Anwenderfehler oder Differenzen<br />

durch den Einsatz unterschiedlicher<br />

Mitarbeiter durch verlässliche<br />

Systeme mit gleichbleibend<br />

hoher Präzision ausgeglichen<br />

werden. Michael Prawinski berichtet:<br />

„Unser Fokus liegt auf effizienten<br />

Automatisierungen und Industrie<br />

4.0-Prozessen. Das neue<br />

Einstellgerät von KELCH passt perfekt<br />

zu dieser Ausrichtung. Seit der<br />

Einweisung läuft die Anwendung<br />

der KENOVA set line H3 tadellos,<br />

unsere Mitarbeiter kommen prima<br />

damit zurecht.“ ◄<br />

KELCH-Berater Bastian Birkenfeld, hier mit Bögra-Mitarbeiter Erdim Soysal,<br />

gab nach der Inbetriebnahme allen zuständigen Mitarbeitern bei Bögra<br />

eine Einführung<br />

28 PC & Industrie 5/<strong>2022</strong>


Produktionsnahe 3D-Inspektion in<br />

Sekundenschnelle<br />

senswork präsentiert 3D-Messsystem zur Qualitätskontrolle in der Fertigung<br />

Qualitätssicherung<br />

Bei der Produktion von Stromschienen ermittelt ZScan von senswork<br />

vollautomatisch Korrekturparameter für Vorschub und Biegewinkel<br />

Obergrußberger, Geschäftsführer<br />

der senswork GmbH. Große und<br />

komplexe Bauteile werden bislang<br />

in der Regel von erfahrenen Messtechnikern<br />

in einem separaten Messraum<br />

mit verschiedenen Methoden<br />

auf ihre Maßhaltigkeit überprüft.<br />

Die meist lange Messdauer<br />

und der hohe zeitliche Versatz von<br />

der Bauteilentnahme bis zur Feststellung<br />

der Messdaten sind dabei<br />

ein großer Nachteil, für den ZScan<br />

eine Lösung ist. Mehrere Triangulationssensoren<br />

mit freier räumlicher<br />

Anordnung erfassen Objekte<br />

nahezu abschattungsfrei und vermessen<br />

selbst komplexe Bauteile, zum<br />

Beispiel Aluminium-Druckgussteile<br />

in der Automobil industrie, vollständig<br />

innerhalb weniger Sekunden.<br />

Innerhalb weniger Sekunden scannt der 3D-Multisensor-Scanner ZScan<br />

hochauflösend und lückenlos komplexe Objekte und gleicht sie mit dem<br />

vorliegenden CAD-Modell ab<br />

Automatischer<br />

CAD-Datenabgleich<br />

Die bis zu 20 Millionen Messpunkte<br />

pro Scan werden automatisch<br />

mit den vorliegenden CAD-<br />

Daten abgeglichen. Dabei lassen<br />

sich aufgrund der freien geometrischen<br />

Anordnung der 3D-Scanner<br />

auch optisch schwer zugängliche<br />

Bereiche wie Hinterschneidungen<br />

oder Schattenbereiche erfassen<br />

und Oberflächen sowie Volumen<br />

automatisiert überprüfen. Bauteilabweichungen<br />

können als maßliche<br />

Abweichung an definierten Messpunkten<br />

und als Falschfarbenbild<br />

dargestellt werden.<br />

E-Mobilität:<br />

Korrekturparameter bei<br />

der Vermessung von<br />

Stromschienen ermitteln<br />

ZScan erlaubt nicht nur die vollautomatische<br />

und unkomplizierte Vermessung<br />

von Bauteilen, sondern<br />

auch die Bestimmung von Korrekturwerten<br />

für die vorgelagerte Fertigungsanlage.<br />

So ist es mit ZScan<br />

zum Bespiel möglich, Stromschienen<br />

für Batteriezellen dreidimensional<br />

zu vermessen und aus den<br />

Scandaten automatisch Korrekturwerte<br />

bezüglich Vorschub und<br />

Biege winkel der Einzelsegmente zu<br />

bestimmen. Durch diese produktionsbegleitende<br />

Messung bleibt die<br />

Produktqualität kontinuierlich hoch.<br />

Auf mechanische Lehren kann gänzlich<br />

verzichtet werden. ◄<br />

Control, Halle 6, Stand 6401<br />

Fraunhofer Vision, Sonderschau<br />

„Berührungslose Messtechnik“<br />

senswork GmbH<br />

www.senswork.com<br />

Auf der Control in Stuttgart stellt<br />

senswork erstmals das 3D-Messsystem<br />

ZScan auf der Fraunhofer<br />

Sonderschau „Berührungslose Messtechnik“<br />

vor. Die innovative Technologie<br />

erlaubt eine vollautomatische<br />

3D-Inline-Vermessung großer Bauteile<br />

in meist weniger als 10 Sekunden.<br />

Damit sind die Zeit- und Kosteneinsparungen<br />

im Vergleich zu konventionellen<br />

Messmethoden enorm<br />

bei gleichzeitig hoher Messqualität.<br />

„ZScan erleben wir als Game-<br />

Changer in der produktionsnahen<br />

Messtechnik“ erzählt Rainer<br />

Eine vollautomatische Vermessung lässt sich mit ZScan in der Produktion<br />

Inline und Offline durchführen<br />

PC & Industrie 5/<strong>2022</strong> 29


Qualitätssicherung<br />

100%ige Inspektion dank Multi-Sensor-System<br />

dem Fahrzeugdach und dem Dachhimmel.<br />

Die korrekte Positionierung<br />

dieser Merkmale ist besonders<br />

wichtig, wenn es um die Auslösung<br />

von Airbags geht. Wenn sich<br />

Kabel oder Formteile an der falschen<br />

Stelle befinden, kann dies die Airbagauslösung<br />

stören.<br />

Die Herausforderung<br />

Eine manuelle Inspektion kann<br />

durchgeführt werden, indem der<br />

Dachhimmel in eine Prüfvorrichtung<br />

eingesetzt und mit einer<br />

Reihe von Messtastern auf die<br />

richtigen Positionen geprüft wird.<br />

Dieser Vorgang ist zeitaufwändig<br />

und für eine 100%ige Inspektion<br />

nicht geeignet. Außerdem wird<br />

die Kabelplatzierung dabei nicht<br />

LMI Technologies<br />

www.lmi3d.com<br />

Applied Manufacturing<br />

Technologies<br />

(AMT)<br />

www.appliedmfg.com<br />

3D-Oberflächenscan des Kfz-Dachhimmels<br />

Das AMT-Inspektionssystem verwendet ein kundenspezifisches Gestell<br />

zum Bewegen der GocatorSensoren, mit kundenspezifischen Werkzeugen<br />

und Förderanlagen, um die Dachhimmel in und aus der Position zu<br />

transportieren<br />

Applied Manufacturing Technologies<br />

(AMT) ist das größte unabhängige<br />

Unternehmen für Automatisierungstechnik<br />

in Nordamerika. AMT<br />

unterstützt Hersteller, Roboterunternehmen,<br />

Systemintegratoren,<br />

Anlagenbauer und Anwender von<br />

Roboterautomatisierung weltweit.<br />

Die Anwendung<br />

Bei dieser Anwendung sollen die<br />

Anwesenheit und Position von verschiedenen<br />

Merkmalen im Inneren<br />

eines Dachhimmels geprüft werden.<br />

Dazu gehören vor allem Kabel und<br />

Hartschaumblöcke. Die Formteile<br />

schaffen einen Abstand zwischen<br />

überprüft. Auch die 2D-Inspektion<br />

ist in diesem Fall nicht ausreichend,<br />

da die Kabel und Formteile<br />

ein Höhenelement aufweisen,<br />

das von 2D-Kameras nicht<br />

erkannt wird. Sowohl Kabel als<br />

auch Formteile können angehoben<br />

werden, was als Fehlermodus<br />

angesehen wird.<br />

Die Lösung<br />

Für die Anwendung entwarf und<br />

baute AMT ein komplexes Förderund<br />

Befestigungssystem. Das System<br />

hält dabei den Dachhimmel auf<br />

wiederholbare Weise. Dadurch werden<br />

Probleme im Zusammenhang<br />

30 PC & Industrie 5/<strong>2022</strong>


Qualitätssicherung<br />

Eine Plattform für viele Aufgaben<br />

Time of Flight (ToF) – basieren auf<br />

derselben Plattform mit gleichem<br />

Gehäuse, einheitlicher Anwendersoftware<br />

und Datenausgabe. Der<br />

Integrationsaufwand wird beträchtlich<br />

reduziert.<br />

Die Stereo-Vision-Variante hat<br />

zwei hochauflösende Kameras, die<br />

ein präzises 3-D-Punktwolkenbild<br />

erzeugen. Sie können zum Beispiel<br />

definierte Objekte prüfen und zählen<br />

oder das Volumen von amorphen<br />

Massen erfassen. Die ToF-<br />

Version des Sensors verfügt über<br />

eine Kamera mit VGA-Auflösung<br />

(640 x 480 px) und bietet eine<br />

hohe Messrate von 30 Hz. Sie ist<br />

besonders für Anwendungen mit<br />

größerem Messbereich geeignet,<br />

bei denen kurze Reaktionszeiten<br />

gefordert sind. Ihre Daten können<br />

zum Beispiel für die Steuerung<br />

fahrerloser Transportsysteme<br />

genutzt werden.<br />

• Pepperl + Fuchs SE<br />

www.pepperl-fuchs.com<br />

Time-of-Flight kann er wie kein Zweiter, Erkennen des Palettenfußes<br />

Vision-Sensoren sind in der Regel<br />

für einzelne, spezifische Aufgaben<br />

konstruiert. Die neue Produktfamilie<br />

SmartRunner Explorer 3-D bietet<br />

dagegen hochpräzise Lösungen<br />

für vielfältige Einsatzgebiete. Ihre<br />

Technologie schafft eine im Vergleich<br />

wesentlich vergrößerte Datengrundlage<br />

und erschließt damit<br />

neue Anwendungsmöglichkeiten.<br />

Zwei Varianten – Stereo Vision und<br />

Stereo-Vision in seinem Element bei der Kontrolle von Getränkekisten mit<br />

frisch abgefüllten Flaschen<br />

mit dem Durchbiegen des Dachhimmels<br />

oder einer Überbeanspruchung<br />

vermieden. Diese Faktoren können<br />

sich auf die Messgenauig keit auswirken.<br />

Als Bildverarbeitungskomponente<br />

dieses Systems implementierte<br />

AMT ein Multi-Sensor-System mit<br />

sechs Gocator-Sensoren. Die Sensoren<br />

sind dabei an einem Servosystem<br />

befestigt, um den Dachhimmel<br />

des Fahrzeugs quer zu scannen.<br />

Das System wird verwendet,<br />

um wichtige Montage blöcke, Steckverbinder<br />

und Kabelpositionen auf<br />

dem Dachhimmel zu lokalisieren.<br />

Die Gocator-Multi-Sensor-Lösung<br />

umfasst zwei Fixiereinrichtungen<br />

für die Dachhimmel-Modelle. Mit<br />

dieser einzigartigen Konfiguration<br />

kann ein einziges Inspektionssystem<br />

zwei verschiedene Modelle<br />

ohne Umrüstaufwand prüfen.<br />

Der Gocator-Vorteil<br />

• Werkskalibriert und sofort messbereit<br />

• Einfach zu bedienende Webbrowser-Benutzeroberfläche<br />

mit Point-and-ClickFunktionalität<br />

• Der Sensor generiert hochauflösende<br />

3D-Daten für die präzisen<br />

Höhenmessung<br />

• Integrierte Software für die Ausrichtung<br />

und das Zusammenfügen<br />

zum Erstellen einer einzelnen<br />

3D-Punktwolke<br />

• Multi-Sensor-Netzwerkfunktionen<br />

bieten maximale Scanabdeckung.<br />

„Wir haben uns aus einer Vielzahl<br />

von Gründen für Gocator entschieden.<br />

Die Multi-Sensor-Netzwerkfunktion<br />

bietet maximale Scanabdeckung<br />

und eine einfache Integration<br />

in die Produktionsumgebung. Zusätzlich<br />

generiert der Sensor hochauflösende<br />

3D-Höhenkartendaten, die<br />

eine 2D-Bildverarbeitungslösung<br />

nicht bieten kann.“ – Rick Vanden<br />

Boom, Vice President – Sales and<br />

Application Engineering, Applied<br />

Manufacturing Technologies<br />

Die Ergebnisse<br />

Durch die Implementierung dieses<br />

automatisierten Qualitätskontrollsystems<br />

erreicht der Kunde eine<br />

100%ige Inline-Inspektion verschiedener<br />

Modelle. Die Dachhimmel werden<br />

auf korrekte Bauweise geprüft<br />

und für jedes geprüfte Objekt wird<br />

ein Rückverfolgbarkeitsnachweis<br />

erstellt. Darüber hinaus bietet das<br />

System die Flexibilität, zusätzliche<br />

Modelle für neue Produkte und Produktmodifikationen<br />

zu konfigurieren<br />

und hinzuzufügen.<br />

Die Vorteile der Industrie-<br />

Automatisierung mit<br />

AMT-Systemen:<br />

• Optimierung der Nutzfläche<br />

• Einfache Integration in aktuelle<br />

Systeme und schnelle Anpassung<br />

an Veränderungen<br />

• Ersetzt kostspielige und fehleranfällige<br />

manuelle Inspektionsmethoden<br />

• Liefert Qualitätsprüfberichte und<br />

-verfolgung zur Verbesserung des<br />

gesamten Fertigungsprozesses<br />

• Flexibilität für zusätzliche Modelle<br />

und Produktwechsel während des<br />

Produktionszyklus. ◄<br />

Software von Drittanbietern, die für die Pass/ Fail-Analyse der wichtigsten<br />

Merkmale des Dachhimmels entwickelt wurde<br />

PC & Industrie 5/<strong>2022</strong> 31


Qualitätssicherung<br />

Innovations-Offensive nach zwei Jahren ohne<br />

CONTROL<br />

Die Neuheiten in der Spanntechnik für den<br />

Messtechnikbereich<br />

Zur Control <strong>2022</strong> zeigt die dk<br />

FIXIERSYSTEME GmbH & Co. KG<br />

den Anwendern und Partnern aus<br />

der Welt der Mess- und Prüftechnik<br />

alle Neuentwicklungen seit der<br />

letzten Veranstaltung dieser Art.<br />

Die 34. Control bildet die ideale Plattform<br />

zur Vorführung der umfangreichen<br />

Innovationen bei Messfixiersystemen:<br />

• Digitale Positioniersysteme:<br />

Als praktikable und wirtschaftliche<br />

Erweiterung des Teilapparates<br />

• SWA39 SURF: Das umfangreichste<br />

Fixiersystem-Programm<br />

für die Oberflächen- und Konturmessung<br />

• Machine Vision: Maximal variables<br />

Positioniersystem für alle<br />

Digitale Positioniersysteme<br />

Kameras, Beleuchtungen und<br />

Sensoren<br />

• Neue Einzelprodukte: Beispielsweise<br />

Pendelbacken und Drehmomentschlüssel<br />

für Handspannfuttern<br />

oder Spannstock mit selbstabformenden<br />

Backen nach dem<br />

Prinzip „Nadelkissen“<br />

Effizienter Messprozess<br />

durch motorische<br />

Teile-Rotation<br />

Rotationssymmetrische Teile müssen<br />

zur optischen oder taktilen Messung<br />

über den gesamten Umfang<br />

oder in bestimmte Winkelpositionen<br />

gedreht werden. Sowohl die mechanische<br />

Drehbewegung als auch die<br />

Zuordnung des Drehwinkels zum<br />

zugehörigen Messwert lässt sich<br />

durch den Einsatz eines Motorantriebs<br />

mit Encoder stark vereinfachen.<br />

dk zeigt auf der CONTROL<br />

eine Standardlösung für den gesteuerten<br />

Antrieb von Backenfuttern,<br />

Spannzangen und Reitstockspitzen<br />

verschiedener Art und Größe sowie<br />

mit und ohne Gegenhalter. Der Nutzen:<br />

Zeit-/Kosteneinsparung und<br />

hohe Prozesssicherheit<br />

dk-Modulsystem für<br />

die Oberflächen- und<br />

Konturmesstechnik<br />

perfektioniert<br />

Die Verlässlichkeit der Messergebnisse<br />

und die Höhe der Prozesskosten<br />

werden ganz entscheidend<br />

davon beeinflusst, wie exakt,<br />

sicher und schnell die Fixierung<br />

der Prüflinge ist. Es war daher<br />

über fällig, die vielen Verstell- und<br />

Spannelemente des dk-Standardprogramms<br />

für die Belange der<br />

Rauheits- und Konturmessung<br />

einsetzbar zu machen. Adaptionen<br />

an alle denkbaren Maschinentische<br />

und bereits vorhandene<br />

Vorrichtungen wurden als Standard<br />

entwickelt, um auf jeder im Messraum<br />

vorhandenen Lösung aufzusetzen.<br />

Über die so geschaffenen<br />

Standardschnittstellen werden alle<br />

Katalogprodukte – und oftmals beim<br />

Anwender bereits aus der dimensionellen<br />

Messtechnik vorhandene dk-<br />

Vorrichtungen – direkt einsetzbar.<br />

Schnell, werkzeuglos und wiederholgenau<br />

durch multiple Nullpunktspannung.<br />

Dabei maximal investitionssicher<br />

durch Mehrfachnutzung<br />

CONTROL, Halle 3, Stand 3407<br />

dk FIXIERSYSTEME<br />

GmbH & Co. KG<br />

www.dk-fixiersysteme.de<br />

Spannsystem füür die Oberflächen- und Konturmesstechnik<br />

Machine Vision<br />

32 PC & Industrie 5/<strong>2022</strong>


Qualitätssicherung<br />

im gesamten Messraum auf allen<br />

taktilen und optischen Maschinen.<br />

Machine Vision, IBV, KI…<br />

hier werden nicht die<br />

Prüfteile fixiert, sondern<br />

die Kameras, Beleuchtung<br />

und Sensoren in Position<br />

gebracht, ausgerichtet und<br />

dauerhaft sicher gehalten<br />

Sobald die Positionierung der<br />

Hardware für die automatisierte<br />

optische Prüfung von Werkstücken<br />

und Prozessen anspruchsvoll<br />

wird, verteuert sich das Prinzip der<br />

konventionellen Geräte halter und<br />

birgt Risiken: eine aus dem Vollen<br />

gefräste Sonderkonstruktion wird<br />

kostenintensiv und lässt sich im<br />

Nachhinein nicht genau genug und<br />

schon gar nicht völlig neu ausrichten.<br />

Flexible Lösungen aus anderen<br />

Bereichen erfüllen die Anforderungen<br />

hinsichtlich dauerhafter Stabilität<br />

unter Betriebsbedingungen in<br />

der Regel nicht.<br />

Das dk Programm „Gelenksysteme“<br />

beinhaltet fünf separate Programme<br />

3D-flexibler Spanngelenke für alle<br />

Anforderungen bei der Positionierung<br />

von Machine-Vision-Komponenten:<br />

• StrongLine – für einfache Anwendungen<br />

wie die Positionierung der<br />

Beleuchtung<br />

• VarioLine – höhere Stabilität für<br />

anspruchsvolle Halteaufgaben<br />

• TurnStopLine – hält nach manuell<br />

werkzeuglosem Arretieren des<br />

Zentralgelenks wie verschweißt<br />

• Chrom Line – groß dimensioniert<br />

und Radius bis 800 mm, wenn<br />

die Kamera weit weg von einer<br />

Befestigungsmöglichkeit platziert<br />

werden muss<br />

• HygienicLine – Teil- oder Voll-Edelstahl-Programm<br />

für Sauberzonen<br />

und Reinraum-Bereiche sowie für<br />

widrige aggressive Umgebungsbedingungen<br />

Aus der Praxis des<br />

Messraums geboren:<br />

spezielle Tools, die es so<br />

bislang im Bereich der<br />

Messfixiersysteme nicht gab<br />

Was tun, wenn Prüfteile so filigran<br />

und empfindlich sind, dass<br />

selbst die besten leicht laufenden<br />

Handspannfutter das Risiko bergen,<br />

zu viel Kraft auf das Werkstück zu<br />

Messtechnik-Tools<br />

bringen oder bei jeder neuen Spannung<br />

eben eine andere Kraft in das<br />

Teil einzuleiten, so dass das Messergebnis<br />

nicht sicher ist?<br />

Zwei neue Lösungen aus<br />

dem Hause dk<br />

• Pendelbacken auf den System-<br />

Handspannfuttern verdoppeln die<br />

Kontakt- bzw. Spannstellen bei<br />

verformungsempfindlichen Teilen<br />

und reduzieren die für das<br />

sichere Halten notwendige Kraft<br />

pro Anlagepunkt; durch die ausgleichende<br />

Pendelbewegung der<br />

Backen reduziert sich das Risiko<br />

der Polygonbildung zusätzlich<br />

• Das Problem, dass unterschiedliche<br />

Anwender oder aber auch<br />

der gleiche Anwender bei aufeinanderfolgenden<br />

Spannungen das<br />

Backenfutter immer auch unterschiedlich<br />

stark anziehen, löst dk<br />

mit der Entwicklung eines speziellen<br />

Drehmomentschlüssels<br />

für Handspannfutter: die für das<br />

jeweilige Prüfteil optimale Spannkraft<br />

wird durch den Drehmomentschlüssel<br />

wiederholgenau abrufbar<br />

und der Gesamtprozess wird<br />

maximal sicher. ◄<br />

Innovationen in der Schichtdickenmessung<br />

Die Bedienung des neuen OS Managers<br />

orientiert sich an etablierten Microsoft Windows<br />

und Office Standards und ermöglicht<br />

so einen intuitiven Einstieg in die computerunterstützte<br />

Messtechnik. Mit dem OS Manager<br />

können Messdaten, zum Beispiel bei<br />

Schichtende, auf den PC übertragen werden,<br />

um diese zu archivieren. Die Messdaten<br />

sind so sicher und dauerhaft dokumentiert<br />

– und damit ist eine Hauptanforderung<br />

an moderne Beschichtungsunternehmen<br />

erfüllt. Zudem sind Kalibrierungen mit<br />

dem OS Manager im Handumdrehen organisiert.<br />

So erzeugen Anwender für Kombinationen<br />

von Beschichtung und Substrat ganz<br />

einfach eine neue Applikation.<br />

Der OS Manager aber kann noch viel mehr:<br />

beispielsweise messen. Die Messwerte können<br />

unmittelbar als Liniendiagramm beurteilt<br />

werden. Rechts sind die wichtigen Eckdaten<br />

der Messung übersichtlich und auf einen Blick<br />

abzulesen. Links sind Kennzahlen wie minimaler<br />

und maximaler Messwert, Mittelwert, Standardabweichung<br />

übersichtlich dargestellt. Im<br />

unteren Bereich werden die Toleranzbänder<br />

eingestellt und die Anzahl der Ausreißer, also<br />

Messwerte außerhalb der Toleranz, sind eingeblendet.<br />

Ein Klick auf das ein- und ausklappbare<br />

Randdreieck erweitert die grafische Messansicht<br />

über dem gesamten Bildschirm. Zudem<br />

lässt sich im neuen Design die Oberfläche in<br />

helle oder dunkle Version umschalten – ganz<br />

nach den persönlichen Farbvorlieben.<br />

Die Bedienung des neuen OS Managers<br />

orientiert sich an etablierten Microsoft Windows<br />

und Office Standards und ermöglicht so<br />

einen intuitiven Einstieg in die computerunterstützte<br />

Messtechnik. Selbst wenig computeraffine<br />

Anwender können den OS Manager nach<br />

kurzer Zeit bedienen. Auch der Datenaustausch<br />

mit etablierter Standardsoftware wurde optimiert.<br />

So können nun z. B. Messpunkte aus<br />

dem Liniendiagramm direkt per copy and<br />

paste in Excel übernommen werden.<br />

Die Adaption an neue Beschichtungsmaterialien<br />

und Substrate wurde ebenfalls<br />

wesentlich vereinfacht. Dazu wurde der<br />

Workflow zu Erstellung einer kundenspezifischen<br />

Applikation von Grund auf erneuert.<br />

Wird ein Messparameter geändert, so ist<br />

die Auswirkung auf die Messung nun sofort<br />

sichtbar. Dieses direkte Feedback ermöglicht<br />

eine schnelle, gezielte Optimierung des<br />

Messvorgangs und liefert Sonderapplikationen<br />

in wesentlich kürzerer Zeit.<br />

Für Laboranwendungen hat OptiSense<br />

eine neue Lösung entwickelt: den PaintChecker<br />

Lab. Er ist das kleinste stationäre photothermische<br />

Tischgerät und für den Dauerbetrieb<br />

im Labor prädestiniert.<br />

PaintExpo, Halle 3, Stand 3250<br />

• OptiSense<br />

info@optisense.com<br />

www.optisense.com<br />

PC & Industrie 5/<strong>2022</strong> 33


Qualitätssicherung<br />

Autonome DAQ-Engine wertet Sensordaten aus<br />

sich bei Bedarf mehrere Geräte vor<br />

Ort ohne großen Verkabelungsaufwand<br />

problemlos verketten (LAN<br />

Daisy Chain). Die von den Sensoren<br />

erfassten Roh-Signale können<br />

direkt vor Ort gefiltert und in<br />

höherwertige Daten wie FFT, Spannung,<br />

Arrays oder OA-Werte übersetzt<br />

werden. Damit lassen sich ein<br />

oder mehrere Geräte als eigenständiges<br />

Messsystem ideal an abgelegenen<br />

Feldstandorten einsetzen.<br />

Im Fall von Übertragungen der konvertierten<br />

und gefilterten, größenreduzierten<br />

Daten zu einem zentralen<br />

Standort werden die Verarbeitungsanforderungen<br />

an den<br />

Backend-Server drastisch reduziert.<br />

Konfiguration ohne<br />

zusätzliche Software<br />

Acceed GmbH<br />

www.acceed.com<br />

Essentielle Voraussetzung für<br />

intelligente Abläufe in Smart-Factory-Szenarien<br />

und effiziente Automatisierung<br />

ist die Erfassung von<br />

Zuständen, gemessen durch Sensoren<br />

an allen wichtigen Positionen<br />

eines Systems. Diese Datenerfassung,<br />

kurz DAQ genannt, umfasst<br />

die Aufnahme analoger Signale von<br />

Sensoren und deren Umwandlung<br />

in digitale Werte für die Weiterverarbeitung<br />

per Software. Der neue<br />

ultrakompakte MCM-216 ist ein autonom<br />

arbeitender DAQ-Computer mit<br />

16 Kanälen für die Einspeisung von<br />

Spannungswerten. Das Schwestermodell<br />

MCM-218 arbeitet mit 8 Eingängen<br />

für die Erfassung analoger<br />

Stromwerte von 0 bis 20 mA. Beide<br />

Modelle unterstützen eine maximale<br />

Samplingrate von 250 kS/s.<br />

Identifikation und<br />

Sammlung wichtiger<br />

Informationen<br />

Die Datenerfassung in Industrie-<br />

4.0-Applikationen dient der Identifikation<br />

und Sammlung wichtiger<br />

Informationen, die unter anderem<br />

als Basis für die Steuerung und Kontrolle,<br />

die energieeffiziente Nutzung<br />

und die vorausschauende Wartung<br />

automatisierter Systeme notwendig<br />

sind. Zu diesem Zweck erfassen<br />

Sensoren die gewünschten<br />

Zustände und Leistungsdaten einzelner<br />

Komponenten und leiten entsprechende<br />

Signale, Spannungen<br />

oder Ströme, an das DAQ-Modul.<br />

Dort in digitale Werte umgewandelt,<br />

lösen sie entweder direkt vor<br />

Ort programmierte Aktionen aus,<br />

beim MCM-216 sowohl über digitale<br />

als auch über analoge Ausgänge,<br />

oder sie werden in digitaler Form<br />

an das Leitsystem oder an andere<br />

autonome Geräte kommuniziert.<br />

Ein typischer Anwendungsfall dafür<br />

ist die unmittelbare Erfassung von<br />

Vibrationen, um die Entstehung von<br />

Lagerdefekten frühzeitig zu identifizieren<br />

und damit vor möglichen Folgeschäden<br />

zu warnen, bekannt als<br />

Condition Monitoring.<br />

Erfassung und<br />

Digitalisierung über<br />

DAQ-Steckkarten<br />

In größeren, zentral verwalteten<br />

Rechnerarchitekturen kann die<br />

Erfassung und Digitalisierung zum<br />

Beispiel über mehrere DAQ-Steckkarten<br />

(PXIe-Systeme) erfolgen.<br />

Oder die Verarbeitung erfolgt als<br />

so genanntes Edge Computing dezentral<br />

mit autonomen DAQ-Computern<br />

direkt im Feld in der Nähe<br />

der Signalgeber.<br />

Der knapp handgroße MCM-216,<br />

ebenso wie der MCM-218, ermöglicht<br />

die Rund-um-die-Uhr-Datenerfassung<br />

von Sensorströmen mit hoher<br />

Präzision und Abtastrate. Beide<br />

Geräte im industriellen Vollaluminium-Gehäuse<br />

sind ohne zusätzlichen<br />

Host-Computer sofort einsetzbar<br />

und über die beiden Gigabit-Ethernetschnittstellen<br />

in bestehende<br />

Netzwerke integrierbar. Dank<br />

der beiden LAN-Buchsen lassen<br />

Über die integrierte Webkonsole<br />

ist die Konfiguration ohne zusätzliche<br />

Software möglich. Ein Standard-Webbrowser<br />

genügt, um die<br />

Datenerfassung aus der Ferne einzurichten.<br />

Die Einstellungen für relevante<br />

Parameter und Datentypen<br />

werden in einem intuitiven Dashboard-Format<br />

dargestellt. Ebenfalls<br />

über die Webkonsole lassen sich<br />

applikationsspezifische Filteralgorithmen<br />

importieren, die in C/C++<br />

geschrieben und unter Linux kompiliert<br />

sind.<br />

Schnell und kompakt<br />

Angetrieben werden sowohl der<br />

MCM-216 als auch der MCM-218<br />

von einem ARM Cortex-A9 mit<br />

1,0 GHz. Abhängig vom Modell stehen<br />

8 oder 16 Kanäle mit je 250 kS/s<br />

Samplingrate für die simultane Aufnahme<br />

von Sensorsignalen bereit.<br />

Beim MCM-216 ist der Bereich der<br />

erfassten Eingangsspannung wählbar.<br />

Neben der Netzanbindung über<br />

zwei GbE-Schnittstellen sind auch<br />

optionale WLAN-Module in den<br />

USB-Buchsen möglich.<br />

Das Aluminiumgehäuse ist mit<br />

seinen sehr kompakten Abmessungen<br />

von 127 x 111 x 40 mm auch<br />

für die Hutschienenmontage geeignet.<br />

Die zulässige Umgebungstemperatur<br />

für den Betrieb ist mit 0 bis<br />

50 °C angegeben. Weitere technische<br />

Details und Informationen<br />

zu Anwendungsmöglichkeiten sind<br />

direkt beim deutschen Distributor<br />

Acceed erhältlich. ◄<br />

34 PC & Industrie 5/<strong>2022</strong>


Qualitätssicherung<br />

Hohe Arbeitsgeschwindigkeit<br />

zur Messung dünner Schichten<br />

Olympus präsentiert seinen Wanddickenmesser, der dünnere Schichten<br />

messen kann als bisher<br />

72DL PLUS<br />

Dickenmesser mit hoher<br />

Arbeitsgeschwindigkeit<br />

zur Messung sehr dünner<br />

Schichten<br />

34. Control<br />

Internationale Fachmesse<br />

für Qualitätssicherung<br />

D 03. – 06. Mai <strong>2022</strong><br />

a Stuttgart<br />

Der neue 72DL PLUS Ultraschall-Dickenmesser<br />

ist ein benutzerfreundlicher und tragbarer<br />

Wanddickenmesser mit hoher Messgeschwindigkeit.<br />

Für die Messung sehr dünner Schichten,<br />

mit Anwendungen in allen Industriezweigen,<br />

verfügt der neue Olympus Wanddickenmesser<br />

über fortschrittliche Algorithmen und<br />

schnelle Messmodi.<br />

Ob als Dickenmesser für Farbschichten,<br />

Beschichtungen oder Einzelwanddicken bietet<br />

der 72DL PLUS zuverlässige Messungen in<br />

Laborqualität. Die Produktivität und der Durchsatz<br />

in der Produktion werden somit maximiert.<br />

Einfache Nachverfolgung und Anzeige<br />

von Dickenänderungen<br />

Der Dickenmesser kann bei Beschichtungen,<br />

Farbschichten, Kunststoffen und anderen mehrschichtigen<br />

Materialien bis zu sechs Schichten<br />

gleichzeitig anzeigen. Das Gerät verfügt über<br />

einen Farb-Touchscreen und fünf Mess vorlagen,<br />

sodass Dickenänderungen genau nachverfolgt<br />

und angezeigt werden können.<br />

Einfache Einstellung für routinemäßige<br />

Dickenmessungen<br />

Ein schrittweise geführter Arbeitsablauf erleichtert<br />

das Erstellen und Speichern einer Anwendungskonfiguration.<br />

Prüfer können Einstellungen<br />

für Routineanwendungen speichern und abrufen,<br />

um so die Geräteeinrichtung vor jeder Prüfung<br />

zu vereinfachen.<br />

Moderne Datenverwaltung für die<br />

Industrie 4.0<br />

Die integrierte Datenprotokollierung und Dateiverwaltung<br />

sorgen für eine optimierte Erfassung<br />

und Verarbeitung von Dickenmesswerten. Über<br />

die PC-Schnittstellenanwendung haben Prüfer<br />

Zugriff auf intuitive Tools zur Überprüfung und<br />

Verwaltung von Daten für mehrere Geräte und<br />

Prüfteile. Das vernetzte und Cloud-fähige Messgerät<br />

für Abläufe in Industrie 4.0 unterstützt WLAN,<br />

Bluetooth und USB-Konnektivität und lässt sich in<br />

die Olympus Scientific Cloud (OSC) integrieren.<br />

Robust für den Produktionsbereich<br />

Der Dickenmesser wurde für industrielle Umgebungen<br />

entwickelt und kann im Innen- und Außenbereich,<br />

auf einer Arbeitsfläche oder mit einem<br />

Vierpunkt-Brustgurt oder Schultergurt verwendet<br />

werden. Er erfüllt die Vorgaben der Fallprüfung<br />

(MIL-STD-810G) zum Schutz vor Herunterfallen<br />

oder Stößen, die IP65-Anforderungen zum<br />

Schutz vor Staub und Feuchtigkeit und führt<br />

zuverlässige Messungen bei hohen und niedrigen<br />

Temperaturen mit einem Betriebstemperaturbereich<br />

von -10 bis 50 °C durch.<br />

Dickenmessermodelle für vielseitige<br />

Anwendungen<br />

72DL PLUS Dickenmesser sind als Standardund<br />

Hochfrequenz-Modelle erhältlich. Das Hochfrequenzmodell<br />

kann mit Messkopffrequenzen bis<br />

zu 125 MHz betrieben werden, um sehr dünne<br />

Materialien zu messen, einschließlich mehrerer<br />

Schichten von Farbschichten, Kunststoffen,<br />

Metallen und Beschichtungen, und gleichzeitig<br />

die Dicke von bis zu sechs Schichten anzeigen.<br />

Der 72DL PLUS Dickenmesser bietet Messgeschwindigkeiten<br />

bis zu 2 kHz, eine Anzeigegeschwindigkeit<br />

von 60 Hz und saubere Signale<br />

für schnelle, genaue Messungen.<br />

• Olympus Deutschland GmbH<br />

www.olympus.de<br />

industrial image processing -<br />

multi sensor - vision systems -<br />

embedded vision - QA software<br />

- artificial intelligence - machine<br />

learning - 3d-metrology - additive<br />

manufacturing - hyperspectral<br />

imaging - microscopy - endoscopy<br />

- heat flow thermography<br />

- ultrasound - magnetic resonance<br />

- X-ray CT - OCT - ellipsometry<br />

- polarization - associated<br />

components - precision measurement<br />

- real-time data - quality<br />

networking - QA systems<br />

@ www.control-messe.de<br />

Ä #control<strong>2022</strong> ü?ägB<br />

PC & Industrie 5/<strong>2022</strong> 35<br />

35<br />

Veranstalter: SP. E. SCHALL GmbH & Co. KG<br />

f +49 (0) 7025 9206-0 m control@schall-messen.de


Messtechnik<br />

Auditsicherheit leicht gemacht<br />

Vorteile der digitalen Messmittelverwaltung<br />

Interne Audits sind ein probates<br />

Mittel, um Prozesse und Anforderungen<br />

anhand von Standards zu<br />

bewerten, Verbesserungspotentiale<br />

aufzuzeigen, Handlungsimpulse zu<br />

geben und einen Status zu attestieren.<br />

Im Bereich des Managements<br />

von Messmitteln dient das Audit<br />

vorrangig dazu, den Umgang und<br />

den Kalibrierstatus der eingesetzten<br />

Prüfmittel zu kontrollieren und<br />

zu protokollieren. Bei der Überprüfung<br />

kommt es vor allem darauf an,<br />

ob ein Prüfmittel innerhalb der Spezifikationen<br />

arbeitet, für die es ausgelegt<br />

ist. Die zentrale Frage dabei<br />

lautet: Ist das Messmittel rückführbar<br />

auf ein nationales Normal kalibriert,<br />

und wenn ja, ist es richtig<br />

kalibriert?<br />

Sind die Anforderungen<br />

einer Kalibrierung<br />

erfüllt?<br />

Ob ein Messmittel die notwendigen<br />

Anforderungen einer Kalibrierung<br />

erfüllt, lässt sich in der Regel<br />

unkompliziert anhand des entsprechenden<br />

Kalibrierscheins überprüfen.<br />

Doch mit der Menge an Messmitteln<br />

steigt der Aufwand, die zugehörigen<br />

Kalibrierscheine effizient zu<br />

verwalten, Fälligkeiten im Blick zu<br />

behalten und die Messmittel übersichtlich<br />

anzulegen. Sofern Messmittel<br />

zur Kalibrierung an einen<br />

externen Dienstleister geschickt<br />

werden, sind außerdem Lieferpapiere<br />

und entsprechende Dokumentierungen<br />

in der Messmittelverwaltung<br />

notwendig, um jederzeit<br />

über den Status eines Messmittels<br />

im Bilde zu sein. Damit dabei der<br />

Überblick nicht verloren geht, müssen<br />

verschiedene Verwaltungsinformationen<br />

wie Lagerorte oder<br />

Kostenstellen ordentlich hinterlegt<br />

sowie diverse Verwaltungsanforderungen<br />

zuverlässig umgesetzt werden.<br />

Die Kalibrierscheine müssen<br />

je interner Anforderung häufig zwischen<br />

5 und 10 Jahre archiviert werden.<br />

Das sind Aufgaben, die sich in<br />

einer einfachen Excel-Tabelle nur<br />

bedingt bzw. mit hohem Zeitaufwand<br />

realisieren lassen.<br />

Digitale<br />

Messmittelverwaltung<br />

Bei einer Messmittelverwaltung<br />

auf digitaler Grundlage hingegen<br />

entfällt das mühselige Pflegen und<br />

Anlegen von Tabellen. Die digitale<br />

Verwaltung vereinfacht den Workflow<br />

enorm, da sie die notwendigen<br />

Daten mit wenigen Klicks speichert,<br />

auswertet und auf Knopfdruck zur<br />

Verfügung stellt. Einmal hinterlegt,<br />

erinnert die Software automatisch an<br />

fällige Messmittel, gibt Mahnungen<br />

aus, sobald Prüfungen von Messmitteln<br />

vergessen wurden, und ermöglicht<br />

die einfache Zuordnung eines<br />

Messmittels zu Aufträgen, Kostenstellen<br />

und Lagerorten. Der Einsatz<br />

einer entsprechenden Lösung lohnt<br />

und empfiehlt sich laut Experten<br />

bereits ab einer Anzahl von etwa<br />

50 Messmitteln.<br />

Autor:<br />

Lars Ahrendt,<br />

Geschäftsleiter Vertrieb<br />

Perschmann Calibration GmbH<br />

www.perschmann-calibration.de<br />

Übersicht: Aufbau der Metrologie in Deutschland. Die Akkreditierung durch<br />

die Deutsche Akkreditierungsstelle (DAkkS) stellt sicher, dass ein Labor<br />

u.a. die messtechnische Kompetenz zur Durchführung der betreffenden<br />

Kalibrieraufgaben hat<br />

36 PC & Industrie 5/<strong>2022</strong>


Messtechnik<br />

Zur Vorbereitung der Kalibrierung erhält jedes Messmittel einen Aufkleber mit<br />

einer elektronisch lesbaren Unique-ID. Wahlweise kann das Messmittel auch<br />

per Lasersignierung mit einer permanenten Ident-Nummer versehen werden<br />

Schnell und effizient<br />

Audit-sichere und webbasierte<br />

Prüfmittelverwaltungen vereinfachen<br />

den Workflow. Mit Hilfe einer softwarebasierten<br />

Messmittelverwaltung<br />

lässt sich anhand weniger<br />

Klicks feststellen, welche Messmittel<br />

wo im Einsatz waren, an welchem<br />

Einsatz- oder Prüfort sich welches<br />

Messmittel aktuell befindet und ob<br />

bzw. wann ein Messmittel kalibriert<br />

wurde. Neben diesen Basisfunktionen<br />

gibt es – je nach Lösung –<br />

weitere Funktion, die die Verwaltung<br />

von Messmitteln deutlich vereinfachen.<br />

Auditsicher und webbasiert<br />

Die auditsichere und webbasierte<br />

Prüfmittelverwaltung trendic hub von<br />

Perschmann Calibration GmbH beispielsweise<br />

bietet zahlreiche Möglichkeiten,<br />

die Prozesse des Auditors<br />

zu automatisieren. Perschmann<br />

Calibration ist Marktführer auf dem<br />

Spezialgebiet der Messmittel-Kalibrierung<br />

und von der Deutschen<br />

Akkreditierungsstelle (DAkkS) für<br />

mehr als 70 Messgrößen aus den<br />

Bereichen Länge, Drehmoment,<br />

Waagen, Zeit und Frequenz, Temperatur,<br />

elektrische Gleichstromund<br />

NF-Größen nach DIN EN ISO/<br />

IEC 17025:2018 akkreditiert.<br />

In der Software trendic hub werden<br />

die Messmittel entweder vom<br />

Nutzer selbst oder durch Perschmann<br />

Calibration als Service für<br />

den Nutzer angelegt. Etwaige Kalibrierscheine<br />

werden automatisch im<br />

System hinterlegt. Soll der Prozess<br />

noch stärker automatisiert werden,<br />

kann ein auf dem Messmittel befindlicher<br />

sogenannter Data-Matrix-Code<br />

per Smartphone gescannt werden,<br />

wodurch die händische Eingabe der<br />

Identnummer entfällt. Die entsprechenden<br />

Codes werden bei der Kalibrierung<br />

durch Perschmann Calibration<br />

kostenfrei aufgebracht. Ein weiteres<br />

komfortables Feature ist die<br />

Lieferscheinerstellung in Verbindung<br />

mit dem Ausbuchen der Messmittel<br />

und der Rückbuchung nach der<br />

Kalibrierung durch eine digitale Lieferscheinfunktion.<br />

Lieferscheine für<br />

unterschiedliche Lieferanten werden<br />

hierbei automatisch vom System<br />

erstellt; Messmittel können aus<br />

Fälligkeitslisten oder auch einzeln<br />

per Scan auf einen Lieferschein<br />

übertragen werden. Eine transparente<br />

Übersicht über die unterschiedlichen<br />

Lieferscheine unterstützt<br />

den Nutzer bei der Zuordnung<br />

seiner Messmittel.<br />

Vollständige Digitalisierung<br />

der Messmittelverwaltung<br />

Die vollständige Digitalisierung<br />

der Messmittelverwaltung ist das<br />

Ziel in absehbarer Zukunft. Perschmann<br />

Calibration entwickelt<br />

seit über 20 Jahren Software für<br />

interne Kalibrierungen und Verwaltungsapplikationen.<br />

Mit trendic<br />

hub unterstützt das Unternehmen<br />

seine Kunden bei der effizienten<br />

und auditsicheren Verwaltung ihrer<br />

Messemittel. Das System ist bereits<br />

bei über 2.500 Kunden im Einsatz<br />

und besteht aus zwei Komponenten,<br />

die fließend ineinandergreifen:<br />

einer Kalibrier-Software, mit der Perschmann<br />

Calibration die Messmittel<br />

der Kunden im Labor kalibriert,<br />

und einer Web-Applikation, die für<br />

die Kunden einen direkten Zugriff<br />

Kalibrierung im Labor: Perschmann Calibration ist entsprechend DIN EN<br />

ISO/IEC 17025 akkreditiert für dimensionale, mechanische elektrische und<br />

thermodynamische Messgrößen sowie für Zeit und Frequenz<br />

auf die Datenbank bereitstellt. Um<br />

mittel fristig alle Bereiche des Verwaltungsworkflows<br />

abzudecken, wird<br />

das System seit der Einführung im<br />

Jahr 2019 kontinuierlich weiterentwickelt.<br />

Das Ziel ist die vollumfängliche<br />

Digitalisierung der Messmittelverwaltung<br />

inklusive aller notwendigen<br />

Schnittstellen. Den Weg dafür<br />

bereitet ein international einheitliches<br />

Format von Kalibrierscheinen, das<br />

sogenannte DCC (Digital Calibration<br />

Certificate), das in den kommenden<br />

zwei Jahren unter der Führung der<br />

Physikalisch-Technischen-Bundesanstalt<br />

und des Bundesministeriums<br />

für Wirtschaft und Klimaschutz auf<br />

den Markt gebracht wird.<br />

Digital Calibration<br />

Certificate DCC<br />

Das DCC basiert auf dem international<br />

anerkannten und<br />

bewährten Austauschformat<br />

XML (Extensible Markup Language),<br />

das eine direkte und automatisierte<br />

Übernahme aller Kalibrierscheinangaben<br />

in die digital<br />

unterstützten Prozesse ermöglicht.<br />

Durch seine Maschinenlesbarkeit<br />

trägt das Format zur weiteren<br />

Automatisierung von Fertigungs-<br />

und Qualitätsüberwachungsprozessen<br />

bei. Kryptische<br />

Signaturen garantieren während<br />

des Prozesses die Integrität und<br />

Authentizität eines Kalibrierscheines.<br />

Die Kalibrierung und die Verwaltung<br />

von Messmitteln rückt mit<br />

dem DCC digital deutlich näher<br />

zusammen, wodurch die Gefahr<br />

von rechtwidrigen Manipulationen<br />

verringert und die Genauigkeit von<br />

Messmitteln erhöht wird. Das sind<br />

gute Nachrichten für den Markt –<br />

und für die Auditsicherheit. ◄<br />

Ausgewählte Messmittel wie z. B. Mikroskope, Projektoren,<br />

Höhenmessgeräte, Waagen, Drehmomentschlüssel und<br />

Drehmomentschraubendreher können auch von mobilen Service-<br />

Mitarbeitern vor Ort beim Kunden auditsicher kalibriert werden<br />

PC & Industrie 5/<strong>2022</strong> 37


Messtechnik<br />

Digitizer mit bahnbrechend schnellem<br />

Streaming<br />

Spectrum Instrumentation präsentierte zwei PCIe-Digitizer der neusten Generation und hob damit die Leistung<br />

von PC-basierten Messkarten auf das nächste Level.<br />

Neue Digitizer-Familie: Die M5i.33xx bietet eine Abtastgeschwindigkeit von 6,4 GS/s auf einem Kanal oder 3,2 GS/s<br />

auf zwei Kanälen.<br />

Spectrum Instrumentation<br />

GmbH<br />

info@spec.de<br />

www.spectruminstrumentation.com<br />

Mit einem PCIe x16 Interface<br />

Gen 3 sind die Karten in der Lage,<br />

erfasste Daten mit überragenden<br />

12,8 GB/s kontinuierlich über den<br />

Bus zu streamen. Das ist fast doppelt<br />

so schnell wie bei jedem anderen<br />

derzeit auf dem Markt erhältlichen<br />

PCIe-Digitizer. Darüber hinaus<br />

können die neuen Karten dauerhaft<br />

mit ihrer maximalen Abtastrate von<br />

6,4 GS/s und 12 Bit Auflösung aufzeichnen<br />

und die Daten direkt an<br />

den PC-Speicher oder sogar an<br />

CPUs und CUDA-basierte GPUs<br />

zur sofortigen Verarbeitung und<br />

Analyse übertragen.<br />

Ein- und Zweikanalkarten<br />

Zu den neuen Produkten gehört<br />

das Modell M5i.3330-x16, eine<br />

Einkanalkarte mit bis zu 6,4 GS/s<br />

Abtastgeschwindigkeit, sowie die<br />

Variante M5i.3337-x16 (Abbildung),<br />

eine Zweikanalkarte mit synchronem<br />

3,2 GS/s-Sampling auf zwei Kanälen<br />

oder 6,4 GS/s auf einem Kanal.<br />

Mit einer Auflösung von 12 Bit bieten<br />

diese schnellen Digitizer einen<br />

außergewöhnlichen Dynamikbereich.<br />

Dieser ist bis zu 16-mal besser<br />

als bei den meisten digitalen<br />

Oszilloskopen oder vergleichbaren<br />

8-Bit-Digitizern. Dies bedeutet eine<br />

stark verbesserte Genauigkeit der<br />

Spannungsmessung und ermöglicht<br />

es, feinste Signaldetails darzustellen,<br />

die von Geräten mit niedrigerer<br />

Auflösung oft nicht erfasst<br />

werden. Timing-Messungen sind<br />

dank einer PLL-basierten internen<br />

Clock mit einer Genauigkeit von<br />

mehr als 1 ppm ebenfalls außergewöhnlich<br />

präzise.<br />

Die Karten sind für eine Vielzahl<br />

von Signalen ausgelegt und verfügen<br />

über ein voll funktionsfähiges<br />

Frontend mit einer Bandbreite von<br />

über 2 GHz, programmierbare Eingangsbereiche<br />

von ±200 mV bis<br />

zu ±2,5 V sowie einen variablen<br />

Offset. Der große integrierte Speicher<br />

erleichtert die Erfassung langer<br />

und komplexer Wellenformen.<br />

4 GB (2 GS) sind standardmäßig<br />

vorhanden und Bedarf auf 16 GB<br />

(8 GS) erweiterbar. Singleshotund<br />

Multiple-Aufzeichnungsmodi<br />

werden unterstützt, zusammen mit<br />

Trigger-Zeitstempeln. Die Mehrfachaufzeichnung<br />

ermöglicht die<br />

Erfassung zahlreicher Ereignisse<br />

selbst bei sehr hohen Trigger raten.<br />

Dies ist perfekt beim Testen serieller<br />

Busse oder bei Stimulus-<br />

Response-Anwendungen wie Lidar<br />

und Radar. Für zusätzliche Flexibilität<br />

kann der integrierte Speicher<br />

als Ringpuffer verwendet werden,<br />

der ähnlich wie ein herkömmliches<br />

Oszilloskop funktioniert, oder als<br />

FIFO-Puffer für das kontinuierliche<br />

Streamen von Daten in die<br />

PC-Umgebung.<br />

Problemlose Anwendung<br />

Die Integration der Karten in fast<br />

jedes Testsystem ist sehr einfach,<br />

da die Frontplatten über SMA-Buchsen<br />

für die Kanaleingänge sowie<br />

vier multifunktionale digitale I/O-<br />

Leitungen verfügen. Ebenfalls als<br />

SMA-Anschlüsse sind die Eingänge<br />

und Ausgänge für Takt und Trigger<br />

ausgeführt, mit deren Hilfe die Karten<br />

z.B. mit weiteren Digitizern oder<br />

anderen Messgeräten synchronisiert<br />

werden können.<br />

Oliver Rovini, Technischer Leiter<br />

von Spectrum, sagt: „Wir freuen<br />

uns sehr über die ersten beiden<br />

Produkte unserer neuen Hochleistungs-Digitizer-Familie<br />

M5i. Diese<br />

Karten sind in der Summe ihrer<br />

technischen Eigenschaften einzigartig<br />

auf dem Markt! Sie sind ideal<br />

38 PC & Industrie 5/<strong>2022</strong>


Messtechnik<br />

Zweikanalige ICP/IEPE-Messdatenerfassung<br />

Schall- und Schwingungsanalysen, bei denen<br />

Signale mit hoher Bandbreite erfasst werden<br />

müssen, erfordern leistungsfähige Messgeräte.<br />

PCB Piezotronics bietet mit dem Modell<br />

485B39 eine kompakte und robuste Messdatenerfassung<br />

im Westentaschenformat an.<br />

Die Signalkonditionierung geschieht einfach<br />

und schnell über einen USB-Anschluss, eine<br />

Treiberinstallation ist nicht erforderlich.<br />

Messsignale können problemlos auf Geräten<br />

mit den Betriebssystemen iOS, Android, Windows<br />

und Linux erfasst und angezeigt werden.<br />

Das Gerät hat zwei analoge Eingangs kanäle,<br />

an die Sensoren mit IPC/IEPE-Technik angeschlossen<br />

und versorgt werden können. Der<br />

Messverstärker digitalisiert die Sensor signale<br />

mit 24 Bit und gibt sie in Echtzeit weiter. Mit<br />

optionaler Software von Drittanbietern können<br />

Zeitsignale aufgezeichnet und weitere Analysen<br />

durchgeführt werden.<br />

Die geringen Abmessungen des Edelstahlgehäuses<br />

von nur 60 x 38 x 23 mm, das geringe<br />

Gewicht von 125 Gramm sowie leistungsstarke<br />

Softwareoptionen machen dieses Gerät zu<br />

einem perfekten Werkzeug für Messungen in<br />

und außerhalb des Labors.<br />

• PCB Synotech GmbH<br />

www.synotech.de<br />

für Testsituationen, die eine Erfassung<br />

und Analyse von Hochfrequenz-Signalen<br />

erfordern, wie in<br />

der Glasfaseroptik, Massenspektrometrie,<br />

Halb leiterprüfung sowie<br />

für HF-Aufzeichnung und Quantentechnologie.<br />

Wir sind auch begeistert<br />

von der Datenübertragungsrate,<br />

die diese komplett neu entwickelten<br />

Karten erreichen. Geschwindigkeiten<br />

von bis zu 12,8 GB/s eröffnen<br />

ganz neue Anwendungsgebiete.<br />

Beispielsweise nutzen Systeme mit<br />

KI jetzt Funk- und Mikrowellensensorik<br />

zur Objekterkennung. Dabei<br />

werden Signale im MHz- und GHz-<br />

Bereich erfasst und analysiert, wobei<br />

riesige Mengen an Informationen<br />

verarbeitet werden müssen. In ähnlicher<br />

Weise scannen Astronomen<br />

den Himmel, um Licht oder Radiowellen<br />

von entfernten Objekten im<br />

Weltall zu sammeln. Diese Datenmengen<br />

sind gigantisch und ihre<br />

Analyse erfordert eine enorme<br />

Rechenleistung. Hier ist der extrem<br />

schnelle Bus der M5i-Produkte ein<br />

echter Wende punkt, denn die Daten<br />

lassen sich jetzt genau so schnell<br />

verarbeiten, wie sie erfasst werden.<br />

Die höheren Messgeschwindigkeiten<br />

beschleunigen automatisierte<br />

Testprozesse und die verbesserte<br />

Auflösung erlaubt Tests<br />

mit engeren Toleranzen.“<br />

Um Daten direkt auf eine CUDA-<br />

GPU mit bis zu 5000 Prozessor-Kernen<br />

zu streamen, ist das SCAPP-<br />

Paket (Spectrums CUDA Access for<br />

Parallel Processing) nötig, welches<br />

als kostengünstige Option erhältlich<br />

ist. SCAPP enthält die notwendigen<br />

Treiber für die CUDA-GPU-Unterstützung<br />

und ermöglicht Benutzern,<br />

ihre eigenen Verarbeitungsroutinen<br />

zu entwickeln. Arbeitsbeispiele für<br />

gängige Funktionen, wie kontinuierliche<br />

Mittelwertbildung zur Rauschunterdrückung<br />

und FFTs zur Spektralanalyse,<br />

fehlen nicht.<br />

Installiert in einem Windowsoder<br />

Linux-PC, können die Karten<br />

in fast jeder gängigen Sprache programmiert<br />

werden. Dazu gehören<br />

C, C++, C#, Delphi, VB.NET, J#,<br />

Python, Julia, Java, LabVIEW und<br />

MATLAB. Jede Karte kommt mit<br />

einem Software Development Kit,<br />

das alle notwendigen Treiberbibliotheken<br />

und Programmierbeispiele<br />

enthält. Wer keinen eigenen Code<br />

schreiben möchte, der nutzt SBench<br />

6 an. Diese leistungsstarke Mess-<br />

Software bietet vollständige Kartenkontrolle<br />

sowie eine Vielzahl von<br />

Anzeige-, Analyse-, Speicher- und<br />

Dokumentationsfunktionen.<br />

Wie gewohnt bietet Spectrum<br />

Instrumentation auch hier fünf<br />

Messtechnik<br />

Rückflussmessung ohne Kalibrierung<br />

Grundaufbau des Reflexionsgrößen-Me systems<br />

Die gezeigte Schaltung mi st die<br />

Rückflussdämpfung an einem<br />

Sender im Frequenzbereich 1 bis<br />

28 GHz genau, ohne da s eine<br />

Systemkalibrierung erforderlich<br />

ist. Das Design wird auf einer<br />

einzelnen Leiterpla te mit einem<br />

nichtreflektierenden HF-Schalter<br />

implementiert und besteht aus<br />

einem Mikrowe len-HF-Detektor<br />

und einen 12-Bit-Präzisions-<br />

Analog/Digital-Wandler. Um die<br />

Schaltung über einen möglichst<br />

breiten Frequenzbereich anzuwenden,<br />

wurde anste l eines<br />

schmalbandigen, oberflächenmontierbaren<br />

Richtkopplers<br />

ein Dualport-Richtkoppler mit<br />

SMA-Steckern verwendet.<br />

Rückflu sdämpfungen von bis<br />

zu 20 dB<br />

werden). Ein einzigartiges Merkmal<br />

der Schaltung besteht darin,<br />

da s sie die Rückflu sdämpfung<br />

anhand eines einfachen Verhältnisses<br />

der digitalisierten<br />

Spannungen des HF-Detektors<br />

berechnet, wodurch eine Systemkalibrierung<br />

entfä lt. Das SWR,<br />

die Rückflussdämpfung und der<br />

Reflexionskoe fizient werden<br />

unter Verwendung des Verhältni<br />

ses zwischen den vom ADC<br />

abgetasteten vorwärts- und rückwärts<br />

gekoppelten Spannungen<br />

berechnet.<br />

Leistungsdetektor ADL6010<br />

Der Leistungsdetektor ADL6010<br />

hat eine Linear-in-V/V-Kennli-<br />

Literatur<br />

nie, die für diese Anwendung<br />

von entscheidender Bedeutung<br />

ist. Wie im Diagramm gezeigt,<br />

variiert die Ausgang spannung<br />

mit der Frequenz.<br />

Diese Variation der Übertragungsfunktion<br />

gegenüber der<br />

Frequenz verschlechtert die Leistung<br />

der Schaltung in keiner<br />

Weise, da die Berechnung der<br />

Rückflussdämpfung auf einer<br />

ratiometrischen Berechnung<br />

bei einer bestimmten Frequenz<br />

beruht. Um ein klares Ablesen<br />

der Ergebni se vor der Aktualisierung<br />

zu ermöglichen, werden<br />

50 Beispielergebni se gemi telt,<br />

bevor sie im GUI-Ergebnisfenster<br />

angezeigt werden. ◄<br />

Die Schaltung mi st Rückflu s-<br />

dämpfungen von bis zu 20 dB<br />

Die vo lständige Dokumentation für das EVAL-VSWR-SDZüber<br />

einen Eingangsleistungsbereich<br />

von 25 dB (Rückflu s-<br />

Board einschließlich Schaltplänen, Layouts, Gerber-Dateien<br />

und Stückliste steht im CN-0387 Design Support Package<br />

dämpfungen von mehr als 20 dB<br />

unter www.analog.com/CN0387-DesignSupport zum Download<br />

bereit.<br />

Analog Devices können über einen kleineren Eingangsleistungsbereich<br />

geme sen<br />

www.analog.com<br />

2 hf-praxis 8/2021<br />

Jahre Gewährleistung, kostenlose<br />

Software- und Firmware-Updates<br />

sowie Support direkt vom Entwickler-Team<br />

für die gesamte Lebensdauer<br />

des Produkts. ◄<br />

Fachartikel,<br />

Pressemitteilung oder<br />

Fachbuch schreiben – aber wie?<br />

Erfahrener Autor und Lektor des beam-Verlags zeigt Ihnen den<br />

optimalen Weg und begleitet Sie bis zum Ziel.<br />

Kontakt: frank.sichla@gmx.de<br />

PC & Industrie 5/<strong>2022</strong> 39


Messtechnik<br />

Hardware in the Loop Teststand auf dem Schreibtisch<br />

Systeme mit 16- und 32-Bit-Microkontrollern<br />

verbreiten sich rasant. Ob<br />

in der Medizintechnik für Laser-OPs<br />

und Steuerung von Geräten in Intensivstationen,<br />

ob in Pumpen und Aktuatoren<br />

in der Automobiltechnik oder<br />

Industrieanlagen, diese leistungsfähigen<br />

Winzlinge sind inzwischen<br />

eine tragende Säule der embedded<br />

Systemwelt. Sie können viel und wir<br />

vertrauen auf ihre sichere Funktion.<br />

Viel Engineering fließt deshalb in die<br />

Entwicklung zuverlässiger und sicherer<br />

Software für die Gerätefunktionen.<br />

Das alles will gut getestet sein und<br />

soll sich nicht durch zu spät erkannte<br />

Fehler erst spät, vielleicht zu spät am<br />

Markt Erfolg verschaffen. Traditionelle,<br />

schaltschrankgroße Hardware in the<br />

Loop-Testanlagen (HIL-Tester) kommen<br />

meist erst am Ende des Entwicklungszyklus,<br />

beim Systemtest, wenn<br />

alles zusammengebaut wird, zum Einsatz.<br />

Sie sind in der Regel eine aufwendige<br />

und teure Ressource, mit<br />

der System- oder Acceptance-Tests<br />

in Zyklen von 2 und bis zu 12 Wochen<br />

Durchlaufzeit stattfinden.<br />

miniHIL-System<br />

Mit einem kleinen, kostengünstigen<br />

HIL-System, einzusetzen früh<br />

im Projekt, auf jedem Entwicklerarbeitsplatz,<br />

mit dem schnell Fehler<br />

entdeckt und behoben werden,<br />

könnte ein wertvoller Beitrag für besser<br />

Softwarequalität sein. Hier setzt<br />

das miniHIL-System von Protos an.<br />

Der Hardwareteil des Systems ist<br />

etwas größer als ein DINA4-Blatt. Ein<br />

Teil von miniHIL enthält den Mikrocontroller<br />

des Zielsystems, meist auf<br />

einem Eval-Board<br />

des Herstellers. Ein<br />

weiterer Bereich enthält<br />

einen leistungsfähigen<br />

Mikrocontroller,<br />

auf dem die Funktionen<br />

des Endgerätes<br />

simuliert werden.<br />

In der Mitte<br />

des Boards befindet<br />

sich ein Patchfeld<br />

für die Verbindung<br />

der I/O-Umgebung<br />

und Kommunikations-Infrastuktur<br />

zwischen Zielsystem<br />

(System under Test)<br />

und der Simulation<br />

(Software-Modell des<br />

Zielsystems).<br />

Auf diese Weise<br />

können Fehler einfach<br />

behandelt werden,<br />

Code-Änderungen und neue<br />

Konzepte ausprobiert werden, ohne<br />

aufwendige Hardware, wie z. B.<br />

Motoren, Pumpen, Wechselrichter,<br />

Aktuatoren, etc…..jedem Entwickler<br />

zur Ver fügung stellen zu müssen.<br />

Umfangreiche Software-<br />

Tool-Chain<br />

Mit einer umfangreichen Software-<br />

Tool-Chain wird der gesamte Entwicklungsprozess<br />

unterstützt. Von<br />

der Erstellung der Simulationen, zur<br />

Erzeugung der Testfälle mit textuellem<br />

und grafischen Reporting<br />

bis zur Continuous Integration für<br />

die Testautomatisierung, steht eine<br />

langjährig bewährte Software-Suite<br />

zur Verfügung.<br />

Integration Testing<br />

Innerhalb des V-Models konzentriert<br />

sich das miniHIL-System auf<br />

den Bereich des Integration Testings<br />

und ermöglicht vollständige Testzyklen<br />

alle 5 - 60 Minuten. Damit<br />

erfahren Testsequenzen eine enorme<br />

Beschleunigung, vor allem, weil sie<br />

auch von größeren Teams parallel<br />

durchgeführt werden können.<br />

Darüber hinaus leistet miniHIL<br />

auch wertvolle Hilfe für Systemund<br />

Acceptance-Test. Projekte<br />

mit Functional Saftey-Anforderungen<br />

können damit einfacher umgesetzt<br />

werden.<br />

Zurzeit unterstützte<br />

Mikrocontroller sind:<br />

• STMicroelectronics: STM32, STM8<br />

• Infineon: TLE, AURIX, XMC<br />

• NXP: S12***<br />

• Microchip: dsPIC33<br />

• ARM Cortex-M<br />

• und weitere Prozessor-Plattformen<br />

auf Anfrage<br />

Weitere Schwerpunkte:<br />

• Beherrschung von Komplexität<br />

in Embedded Software und Systemen<br />

durch Architekturen und<br />

Schaffung von Abstraktion<br />

• Entwicklung von Werkzeugketten<br />

und domänenspezifischen Sprachen<br />

• Engineering für Methoden und<br />

Werkzeugketten<br />

• Produkte zur Automatisierung von<br />

Entwicklung und Test<br />

• Schulungen und Workshops<br />

• PROTOS Software GmbH<br />

www.protos.de<br />

Mixed-Signal-Oszilloskope<br />

Die smarte Lösung für Service und Home-Office<br />

Logikanalysator + Protokollanalysator + DSO<br />

Digital: 2 GHz Timing – 200 MHz State Analyse<br />

Analog: 200 MHz bei 12-Bit Auflösung<br />

8-128 Kanäle – Digital & Analog simultan<br />

8 Gb Speicher – Streaming-Modus<br />

www.acutetechnology.de<br />

40 PC & Industrie 5/<strong>2022</strong>


Messtechnik<br />

Neues<br />

Messwerterfassungssystem<br />

Mit dem dydaqmeas Datenlogger erweitert AMC seine Auswahl an<br />

autarken IoT Datenlogger-Systeme. Mit ihm kann man schnell und elegant<br />

dynamische messtechnische Applikationen konfigurieren.<br />

Der dydaqmeas System basiert auf dem gleichen<br />

innovativen Konzept wie der dydaqlog<br />

Datenlogger. Der geräteeigene Webserver<br />

erlaubt die komplette Programmierung, Bedienung<br />

und Anzeige der Messdaten über den integrierten<br />

Webbrowser - jederzeit und überall auf<br />

der Welt. Der leistungsfähige Quad-Core ARM<br />

Prozessor übernimmt die Aufbereitung und Weiterverarbeitung<br />

der Messdaten. Die Messkanäle<br />

können online miteinander verrechnet oder auf<br />

Schwellwerte überwacht werden. Alarme lösen<br />

Aktionen wie Schalten digitaler Ausgänge oder<br />

Versenden von E-Mails aus.<br />

Unterschiede zum dydaqlog<br />

Der Unterschied liegt in der Geschwindigkeit!<br />

Nicht nur mit 10 Hz sondern mit bis zu 256 kHz<br />

kann jeder der acht analogen Eingänge die Eingangssignale<br />

abtasten. Der dydaqmeas kann<br />

also nicht nur statische oder langsame Vorgänge<br />

überwachen, sondern auch hochdynamische.<br />

Die Überwachung von Schwingungen aller Art<br />

im kHz-Bereich ist ein gutes Beispiel. In Echtzeit<br />

können FFTs berechnet und bei Überschreitung<br />

von Amplituden in bestimmten Frequenzbereichen<br />

per E-Mail Warnungen verschickt werden.<br />

Ein Anwendungsfall aus der vorausschauenden<br />

Instandhaltung also.<br />

Völlig autark<br />

Das dydaqmeas System ist robust, kompakt<br />

und völlig autark - ein Allrounder zur Lösung<br />

unterschiedlichster Mess- und Überwachungsaufgaben<br />

in vielen Bereichen von Industrie und<br />

Forschung.<br />

Connectivity<br />

Die Kommunikation mit<br />

dydaqmeas erfolgt über WLAN<br />

oder LAN. Zur Datenübertragung<br />

einzelner Werte in eine<br />

Cloud wird das MQTT-Protokoll<br />

unterstützt. Größere<br />

Datenmengen können z. B.<br />

über das FTP-Protokoll übertragen<br />

werden. Optional können<br />

auch Daten oder Messages<br />

über ein Mobilfunk-Interface<br />

versendet werden.<br />

Webinterface / Mobile<br />

App<br />

Jedes dydaqmeas Messsystem<br />

ist gleichzeitig ein leistungsfähiger<br />

Edge Computer<br />

mit integriertem Webserver.<br />

Alle Funktionen sind über die moderne Weboberfläche<br />

in einem Browser einzurichten und<br />

zu verwalten. Über individuell gestaltete Dashboards<br />

können die Messdaten überall auf der<br />

Welt in einem Webbrowser angezeigt werden.<br />

Die wichtigsten technischen<br />

Eigenschaften<br />

• Intelligentes, webbasiertes Messsystem<br />

• 8 analoge Eingänge, 24 Bit Auflösung, max.<br />

256 kHz Abtastrate je Kanal<br />

• 6 digitale TTL Eingänge<br />

• 2 Relais 40 V max @ 1 A<br />

• eMMC Datenspeicher 1GSamples (erweiterbar<br />

über USB-Stick)<br />

• Alle analogen Eingänge unabhängig voneinander<br />

konfigurierbar<br />

• Direkter Anschluss von Spannungen, Strömen<br />

und IEPE Sensoren<br />

• WLAN/LAN Schnittstelle für Konfiguration und<br />

Datenübertragung<br />

• Optional G4/LTE/GPRS<br />

• Optional MQTT Protokoll<br />

• Leistungsfähiger ARM Prozessor mit integriertem<br />

Webserver<br />

• Vielfältige mathematische Funktionen zur<br />

Online-Verarbeitung der Messdaten<br />

• Komfortable Weboberfläche zur Konfiguration<br />

und Datendarstellung<br />

• Arbeitstemperaturbereich 0 - 40 °C<br />

• AMC - Analytik & Messtechnik GmbH<br />

Chemnitz<br />

info@amc-systeme.de<br />

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41


Dienstleistung<br />

Anzeige<br />

Integrierte Qualitätssicherung<br />

Heitec schafft Qualität von Produkten, indem die Anlagen der Kunden durch virtuelle Modelle abgesichert,<br />

durch Datenanalyse Transparenz in die Produktion gebracht, Störgrundanalysen durchgeführt und somit die<br />

Maschinenverfügbarkeit gesichert wird.<br />

© HEITEC AG<br />

Digitalisierung ist das Zauberwort,<br />

wenn es um die Wettbewerbsfähigkeit<br />

in der Gegenwart und Zukunft<br />

geht. Das gilt besonders für die industrielle<br />

Produktion, die durch Digitalisierung<br />

nicht nur einen Automatisierungs-<br />

und damit Produktivitätsschub<br />

erfährt, sondern auch<br />

die entscheidenden Werkzeuge für<br />

die nachhaltige Sicherung der Qualität<br />

liefert. Dieser herausfordernde<br />

Schritt der Digitalisierung von Neuwie<br />

Bestandsanlagen gelingt überraschend<br />

einfach mit einer guten<br />

Planung und einem starken Partner.<br />

Schnelle und einfache<br />

Transparenz in der<br />

Produktion<br />

Jedes Qualitätsmanagementsystem<br />

basiert auf einem Regelkreis,<br />

dessen Grundlage eine zuverlässige<br />

Datenlage ist. Alle Entscheidungen<br />

Autor:<br />

Michael Rögner,<br />

Leiter Smart Factory<br />

Heitec AG<br />

www.heitec.de<br />

zur Verbesserung der Produktionsprozesse<br />

im Sinne der Qualitätssicherung<br />

gründen idealerweise<br />

auf belastbaren Daten aus den Produktionsprozessen<br />

selbst. Aufgabe<br />

der QM-Verantwortlichen ist daher,<br />

die Produktion derart transparent zu<br />

machen, dass die Zielsetzungen<br />

des Qualitätsmanagements erfüllt<br />

werden. Messbarkeit ist herzustellen<br />

und zwar in der Weise, dass<br />

die gewonnenen Daten auch wirklich<br />

jene Merkmale aufzeigen, die<br />

Qualität ausmachen. Oder mechanisch<br />

ausgedrückt, müssen die Stellschrauben<br />

gefunden und konkret<br />

analysiert werden, mit denen die<br />

Produktqualität nachhaltig beeinflusst<br />

werden kann. Predictive Maintenance<br />

für die Produktionsmaschinen<br />

ist dabei genauso ein Aspekt<br />

wie etwa die direkte Überwachung<br />

der eingesetzten Werkzeuge.<br />

Zielgerichtete<br />

Digitalisierung der<br />

Produktion<br />

Der Weg dahin führt ausschließlich<br />

über die zielgerichtete Digitalisierung<br />

der Produktion. Mit tiefem<br />

Know-how und langjähriger Industrieerfahrung<br />

unterstützt die Heitec<br />

AG Produktionsunternehmen<br />

auf diesem Weg mit einem breiten<br />

Angebotsspektrum. Der Kern<br />

des Angebots sind hoch-individuelle,<br />

gleichzeitig aber ganzheitliche<br />

Konzepte. Das gilt für jede Größenklasse<br />

von Unternehmen, vom digital-erfahrenen<br />

Großkonzern bis<br />

zum mittelständischen Unternehmen,<br />

das vielleicht noch gewisse<br />

Berührungs ängste in Sachen Digitalisierung<br />

zu überwinden hat. Heitec<br />

verfügt über den professionellen<br />

Abstand und anpassbare Werkzeuge,<br />

um den individuell notwendigen<br />

Grad der Digitalisierung optimal<br />

auszugestalten.<br />

Die Heitec Methodik<br />

Bei jedem IIoT-Projekt steht zu<br />

allererst der Kundennutzen im Vordergrund.<br />

Aus diesem Grund ist das<br />

Portfolio von Heitec explizit darauf<br />

abgestimmt, je nach individuellem<br />

Bedarf die passende Lösung zu<br />

finden. Industrie 4.0 entsteht an<br />

der Schnittstelle zwischen Produktion<br />

und IT. Um diese Potenziale<br />

zu erkennen und zu realisieren,<br />

sind meistens neue Herangehensweisen<br />

und Denkmuster<br />

notwendig. Während die Produktion<br />

lange Laufzeiten von Maschinen<br />

und Anlagen prägen, sind auf<br />

Seiten der IT hauptsächlich kurze<br />

Entwicklungszyklen gefragt. Nur<br />

wer beide Seiten einbezieht, wird<br />

die vorhandenen Möglichkeiten<br />

erkennen und für sein Unternehmen<br />

nutzen können. Deshalb bietet<br />

Heitec mit seiner Leistung ‚Consulting<br />

Industrie 4.0‘ ein vierstufiges<br />

Konzept, mit dessen Hilfe in enger<br />

Zusammenarbeit mit dem Kunden<br />

die optimale Lösung herausgearbeitet<br />

werden kann.<br />

Ermittlung eines<br />

Digitalisierungsindex<br />

Im ersten Schritt erfolgt die Ermittlung<br />

eines Digitalisierungsindex,<br />

der Aufschluss darüber gibt, wo ein<br />

Unternehmen bei der Digitalisierung<br />

in der Produktion steht und wohin es<br />

sich entwickeln möchte. Auf dessen<br />

Grundlage wird eine Digitalisierungsroadmap<br />

erstellt. Diese dient dazu,<br />

die notwendigen Schritte zur Erreichung<br />

des individuellen Digitalisierungsziels<br />

anschaulich zu machen,<br />

sich beispielsweise in einer ersten<br />

Digitalisierungsstufe auf das Thema<br />

Qualitätssicherung zu konzentrieren.<br />

Im dritten Schritt erfolgen die Konkretisierung<br />

und Überführung zum Projekt,<br />

das im vierten Schritt bei der Realisierung<br />

begleitet und in den Betrieb<br />

eingeführt wird.<br />

Aufgrund der Erfahrung weiß Heitec,<br />

wie wichtig es ist, nicht nur kundenseitige<br />

Potenziale optimal herauszuarbeiten,<br />

sondern gleichzeitig die<br />

Mitarbeiter auf dem Weg der Digitalisierung<br />

mitzunehmen. Dazu wurden<br />

spezielle Workshops entwickelt,<br />

die gewährleisten, dass der Kunde<br />

auf allen Ebenen seinem Ziel näherkommt.<br />

So hat sich der IoT Innovation<br />

Workshop zur Identifizierung von IoT-<br />

Potenzialen und zur Konzeption von<br />

IoT-Lösungen bewährt. Mit dem Ideation<br />

Workshop wird die zielgerichtete<br />

und nutzenorientierte Entwicklung<br />

neuer Geschäftsmodelle erarbeitet.<br />

Die Intention dabei ist unter<br />

anderem die Steigerung des Umsatzpotentials<br />

auf Herstellerseite mit Hilfe<br />

attraktiver AddOns, die Endkunden<br />

helfen, die Produktivität zu steigern.<br />

Die Workshops dauern in der Regel<br />

nur einen Tag und werden vor Ort<br />

oder online angeboten.<br />

Erfassung, Visualisierung<br />

und Analyse von<br />

Produktionsdaten mit Total<br />

Productive Manufacturing<br />

Mit dem Konzept Total Productive<br />

Manufacturing HeiTPM baut Heitec<br />

die Brücke zwischen den Maschinen<br />

im Shopfloor und der IT-Welt<br />

der Produktionsunternehmen. Hierbei<br />

hat sich ein dreistufiger Ansatz<br />

zur Steigerung der Produktivität und<br />

Erhöhung der Maschinen-/Anlagenverfügbarkeit<br />

besonders bewährt.<br />

Der erste Schritt, um Transparenz<br />

in der Produktion zu schaffen, ist die<br />

Erfassung, Visualisierung und das<br />

42 PC & Industrie 5/<strong>2022</strong>


Dienstleistung<br />

© iStock-846859964 © iStock-1022855276<br />

Monitoring relevanter Daten, wie<br />

z. B. Maschinen-, Betriebs-, Prozess-<br />

oder Qualitätsdaten bspw.<br />

mit den Industrie 4.0 Upgrade Kits.<br />

Basierend auf der gewonnenen<br />

Transparenz können im zweiten<br />

Schritt die Daten analysiert und<br />

die Produktion optimiert werden.<br />

Die optimierten Prozesse lassen<br />

sich dann in einem dritten Schritt<br />

etwa mit dem System IDX digitalisieren,<br />

einer flexiblen Lösung von<br />

Heitec für Leit- und ME-Aufgaben.<br />

Die relevanten Geschäfts- und Produktionsprozesse<br />

werden dabei auf<br />

Basis der bestehenden IT-Landschaft<br />

durchgängig abgebildet. Eine flexible<br />

Produktionsplanung und -steuerung<br />

wird ermöglicht und die zunehmenden<br />

Rückverfolgbarkeitsanforderungen<br />

können erfüllt werden.<br />

Die Wettbewerbsfähigkeit ist somit<br />

nachhaltig gesichert.<br />

Ansatzpunkte der Qualitätssicherung<br />

Speziell für die Ziele der Qualitätssicherung<br />

ergeben sich durch<br />

die erhöhte Produktionstransparenz<br />

bzw. deutlich verbesserte Datenlage<br />

eine ganze Reihe neuer Möglichkeiten.<br />

Die ermittelten Daten lassen<br />

es zum Beispiel zu, die Maschinen<br />

bzw. Anlagen des Unternehmens<br />

als virtuelle Modelle aufzubauen.<br />

Sie ermöglichen also letztlich,<br />

mit Hilfe dieser digitalen Zwillinge<br />

der Anlagen die Produktionsprozesse<br />

zu simulieren und so in<br />

vielerlei Hinsicht abzusichern. Es<br />

geht dabei nicht nur um die mechanischen<br />

Bewegungsräume, sondern<br />

gerade vor dem Hintergrund<br />

der Anforderungen des Qualitätsmanagements<br />

vor allem um jede<br />

Art von Abnutzung, Erhöhung von<br />

Toleranzbereichen über die Zeit und<br />

ihrer direkten Einflüsse auf die Produktqualität.<br />

Die profunde Analyse<br />

der ermittelten Daten bringt nicht nur<br />

eine allgemeine Transparenz in die<br />

Produktion, sondern sie kann auch<br />

für definierte Schwerpunkte wie<br />

etwa die Qualitätssicherung dezidierte<br />

Ergebnisse liefern. Für den<br />

Fall der Fälle können anhand der<br />

virtuellen Modelle auch Störgrundanalysen<br />

durchgeführt werden, aus<br />

denen dann entsprechende Maßnahmen<br />

abgeleitet werden somit<br />

die Maschinenverfügbarkeit nachhaltig<br />

sichern.<br />

Ganzheitliches Konzept<br />

Konkret beschrieben ist es mit dem<br />

ganzheitlichen Konzept von Heitec<br />

möglich, auf sehr einfache Art und<br />

Weise aus einem Schaltplan, der<br />

die Informationen über elektrische<br />

Bauteile und Komponenten sowie<br />

deren Lebensdauer enthält, für jede<br />

Maschine eine Predictive Maintenance<br />

Edge-Instanz und SPS über<br />

einen Konfigurator zu parametrieren.<br />

Das Besondere daran ist, dass<br />

alle notwendigen Aktoren und Sensoren<br />

entsprechend ihrer tatsächlichen<br />

Auslastung auf Basis der SPS-<br />

Daten überwacht werden können.<br />

Durch den Vergleich mit der vom<br />

Hersteller angegebenen Lebensdauer<br />

lassen sich so zum Beispiel<br />

Wartungs- und Instandhaltungsmaßnahmen<br />

optimieren und Trends<br />

erkennen. Mit dieser Lösung ist es<br />

zudem möglich, optimale und kalkulierbare<br />

Wartungspakete zu definieren,<br />

da die tatsächliche Lebensdauer<br />

aller Komponenten in der konkreten<br />

Anwendung transparent ist.<br />

Die Heitec AG<br />

Für maschinen- oder werksübergreifende<br />

Analysen und Monitorings<br />

stellt Heitec die Konnektivität<br />

bereit und ist Lösungsintegrator für<br />

Anwendungen der gängigen Cloud<br />

Plattformen.<br />

Industrie 4.0 Upgrade Kits<br />

für Bestandsmaschinen<br />

ist bekannt für Industriekompetenz in Sachen Automatisierung,<br />

Digitalisierung und Elektronik. Als MindSphere und Industrial Edge<br />

Gold Partner zählt Heitec unbestritten zu den frühen Wegbereitern<br />

der IIoT-Revolution und kann einen großen Erfahrungsschatz an<br />

Anwendungen in den verschiedensten Industriezweigen vorweisen.<br />

Heitec unterstützt seine Kunden als Partner für Digitalisierung in einfacher,<br />

effizienter und vor allem nutzenorientierter Weise dabei, die<br />

digitale Transformation zu beschleunigen.<br />

Die vielfältigen Vorteile des Heitec-Konzepts<br />

sind nicht nur neuen<br />

Maschinen und Anlagen vorbehalten.<br />

Zur Steigerung der Transparenz<br />

in der Produktion für Bestandsmaschinen<br />

bietet das Unternehmen<br />

zur schnellen und einfachen Nachrüstung<br />

drei Industrie 4.0 Upgrade<br />

Kits im Plug & Operate Modus an.<br />

Diese liefern ein breites Spektrum<br />

hilfreicher Funktionen. Die Upgrade<br />

Kits werden an der Anlage angebracht,<br />

z. B. an einem Getriebe<br />

oder Motor, um Anomalien und<br />

einen möglichen Ausfall frühzeitig<br />

zu erkennen. Mit dem Upgrade<br />

Kit ‚Monitor My Conditions‘ können<br />

Umgebungsbedingungen wie Temperatur,<br />

Luftfeuchtigkeit, Beschleunigung<br />

und viele andere per magnetisch<br />

angebrachten Multifunktionssensoren<br />

überwacht werden, die entweder<br />

per USB oder Bluetooth an<br />

ein vorkonfiguriertes Gateway und<br />

von dort z. B. in die Mindsphere-<br />

Cloud gesendet werden. Mit der<br />

Heitec-App ‚ToP Monitor‘ stehen<br />

die erfassten Daten bedarfsgerecht<br />

zur Verfügung. Im einfachsten Fall<br />

wird beim Über- bzw. Unterschreiten<br />

einer individuell definierten Prozessgrenze<br />

ein Alarm per E-Mail<br />

versendet. Ein weiteres Upgrade<br />

Kit heißt ‚Monitor My Availability‘,<br />

mit dem die Maschinenverfügbarkeit<br />

mit optischen Sensoren erfasst und<br />

überwacht werden kann. Das dritte<br />

Kit nennt sich ‚Collect My Disruption<br />

Reasons‘ und dient der digitalen<br />

Erfassung der Verlustursachen bzw.<br />

Störgründe. Mit diesen Lösungen<br />

bekommt der Kunde Zugriff auf die<br />

spezifischen Daten und kann daraus<br />

auch bei Bestandsmaschinen konkrete<br />

Schlüsse zur Optimierung seiner<br />

Produktion ziehen.<br />

Wirtschaftlichkeit und<br />

Kundennähe<br />

Für den Anwender liegt der Mehrwert<br />

des neuen Konzepts in der deutlichen<br />

Steigerung der Wirtschaftlichkeit<br />

und der stark verbesserten<br />

Zuverlässigkeit des Maschinenbetriebs.<br />

Das macht sich besonders in<br />

Hochproduktionsphasen bemerkbar.<br />

Für den mittelständischen Maschinenbauer<br />

hat Heitec mit Predictive<br />

Maintenance als digitalem Service<br />

eine wirtschaftliche Lösung geschaffen,<br />

die deren Kunden volle Transparenz<br />

in der Produktion ermöglicht.<br />

Das Differenzierungsmerkmal<br />

des Unternehmens ist, die Sprache<br />

des Kunden zu sprechen und dessen<br />

Fachdomäne ganzheitlich zu<br />

verstehen. Vom ersten Beratungsgespräch<br />

über die Implementierung<br />

einer technischen Lösung<br />

bis zu weiteren Services reicht die<br />

Kompetenz, die Kundenzufriedenheit<br />

steht in den Vordergrund. Egal,<br />

ob für eine Neuanlage oder für ein<br />

Retrofit. „Heitec bietet ein Sorglos-<br />

Paket für den Weg in die Digitalisierung“,<br />

beschreibt Oliver Matipa, Vertriebsleiter<br />

bei Heitec, die Leistungen<br />

seines Unternehmens. „Wer langjährige<br />

Kompetenzen in der Digitalisierung<br />

sucht findet mit Heitec seinen<br />

Solution Partner.“ ◄<br />

PC & Industrie 5/<strong>2022</strong> 43


Kommunikation<br />

Industrielle Ethernet-Switches der nächsten<br />

Generation<br />

Moxa präsentiert seine industriellen Netzwerklösungen der nächsten Generation zur Unterstützung der<br />

Zukunftssicherheit der Industrieautomation<br />

Moxa Inc. kündigte jetzt die Einführung<br />

seiner industriellen Ethernet-Switches<br />

der nächsten Generation<br />

an, der Serie EDS-4000/G4000.<br />

Diese umfasst 68 Modelle, die den<br />

Moxa-Kunden dabei helfen werden,<br />

zukunftssichere Industrienetzwerke<br />

aufzubauen, um die operative Resilienz<br />

in Industriebereichen wie der<br />

Energieversorgung, dem Transportwesen,<br />

der Schifffahrt und der Industrieautomation<br />

zu stärken.<br />

Containerisierung<br />

Laut dem IDC-Bericht Worldwide<br />

IT/OT Convergence <strong>2022</strong> Predictions<br />

werden 75 % der neuen betrieblichen<br />

Anwendungen, die im Edge-<br />

Bereich eingesetzt werden, bis 2024<br />

von der Containerisierung Gebrauch<br />

machen, um eine offenere und besser<br />

zusammensetzbare Architektur<br />

zu ermöglichen, die für stabile<br />

Betriebsabläufe erforderlich ist.<br />

Mit der ständigen Weiterentwicklung<br />

von industriellen Automatisierungsanwendungen<br />

erfordern<br />

auch die OT-Architekturen verbesserte<br />

Netzwerkfunktionen und mehr<br />

Netzwerksicherheit.<br />

„In letzter Zeit haben wir<br />

beobachtet, dass es für unsere Kunden<br />

immer schwieriger wird, ihre<br />

Geräte zu verbinden und gleichzeitig<br />

eine Vielzahl von Anforderungen<br />

für kritische Infrastrukturen zu<br />

erfüllen“, erklärt Gary Chang, Product<br />

Manager bei der Moxa Networking<br />

Co. Ltd. „Kritische Infrastrukturen<br />

erfordern fortschrittliche Netzwerklösungen<br />

zur Stärkung der Operational<br />

Resilience und zur Schaffung<br />

zukunftssicherer Netzwerke.<br />

Mit unserem Portfolio von Switches<br />

der Serie EDS-4000/G4000 setzen<br />

wir das weiterentwickelte Netzwerkkonzept<br />

in konkrete Netzwerkfunktionen<br />

um, so dass unsere Kunden<br />

auf einfache Weise sichere, zuverlässige<br />

und breitbandige industrielle<br />

Netzwerke aufbauen können.“<br />

Weiterentwickelte<br />

Netzwerklösungen zur<br />

Stärkung der Operational<br />

Resilience<br />

Während die Konvergenz der<br />

Betriebs- und Informationstechnologien<br />

(OT/IT) immer schneller voranschreitet,<br />

werden eine verbesserte<br />

Netzwerksicherheit, eine hohe Leistung,<br />

eine hohe Zuverlässigkeit und<br />

eine fortschrittliche Benutzerfreundlichkeit<br />

für den Aufbau von Industrienetzwerken<br />

der nächsten Generation,<br />

die die operative Resilienz<br />

stärken, immer wichtiger.<br />

• Branchenweit führende Netzwerksicherheit:<br />

Die Serie<br />

EDS-4000/G4000 war der weltweit<br />

erste nach IEC 62443-4-2<br />

zertifizierte Ethernet-Switch, der<br />

von der IECEE aufgrund der eingebauten<br />

verstärkten Sicherheit<br />

zertifiziert wurde, die unter Einhaltung<br />

des in der Norm beschriebenen<br />

strengen Softwareentwicklungszyklus<br />

entwickelt wurde. Mit<br />

seinem umfangreichen Portfolio<br />

an Netzwerksicherheitslösungen<br />

trägt Moxa dazu bei, eine sichere<br />

Basis für Netzwerke zu schaffen,<br />

die industrielle Abläufe schützen<br />

und zukunftssicher machen.<br />

• Unerreichte Leistungsfähigkeit für<br />

den Masseneinsatz: Da die Anzahl<br />

vernetzter Geräte in Industriebetrieben<br />

exponentiell steigt, bietet<br />

die Serie EDS-4000/G4000 mehrere<br />

Schnittstellenkombinationen<br />

mit bis zu 14 Ports und einer Reihe<br />

von Optionen wie Fast Ethernet,<br />

Gigabit, 2.5GbE-Uplinks, SFP<br />

und PoE-Konnektivität nach<br />

IEEE 802.3bt. Dies ermöglicht<br />

den Kunden die Vernetzung von<br />

mehr Geräten, insbesondere in<br />

Anwendungen wie intelligenten<br />

Verkehrssystemen, die eine hohe<br />

Leistung und eine große Bandbreite<br />

erfordern.<br />

• Zahlreiche industrielle Zertifizierungen:<br />

Die Serie EDS-4000/<br />

G4000 ist für NEMA TS2, EN<br />

50121-4, IEC 61850-3/IEEE<br />

1613, DNV und ATEX Zone 2,<br />

Class I Division 2 zertifiziert und<br />

erfüllt damit die Anforderungen<br />

einer Vielzahl von industriellen<br />

Anwendungen. Die Serie<br />

EDS-4000/G4000 ist außerdem<br />

mit den Funktionen Turbo Ring<br />

und Turbo Chain ausgestattet,<br />

die eine schnelle Wiederherstellung<br />

des Netzwerks ermöglichen<br />

und einen reibungslosen Betrieb<br />

gewährleisten.<br />

• Erhöhte Benutzerfreundlichkeit:<br />

Die verbesserte grafische Web-<br />

Oberfläche bietet den Benutzern<br />

eine intuitivere Möglichkeit<br />

zur Durchführung von Konfigurations-<br />

und Netzwerkmanagement-Aufgaben.<br />

Das drehbare<br />

Stromversorgungsmodul bietet<br />

den Technikern vor Ort Flexibilität<br />

beim Installieren von Geräten<br />

und bei der Wartung des Netzwerks.<br />

Darüber hinaus helfen<br />

die LED-Anzeigen auf zwei Seiten<br />

des Geräts den Technikern,<br />

den Status der Netzwerkgeräte zu<br />

erkennen, und erleichtern ihnen<br />

damit die Arbeit.<br />

44 PC & Industrie 5/<strong>2022</strong>


Kommunikation<br />

Erfahrungsbericht eines<br />

Kunden<br />

„Wir schätzen vor allem die intuitive<br />

Benutzeroberfläche, das innovative<br />

mechanische Design mit dem drehbaren<br />

Stromversorgungsmodul und<br />

das robuste Hutschienen-Montagekit.<br />

Die Serie EDS-4000/G4000 gibt<br />

uns größeres Vertrauen, dass wir<br />

unseren Kunden auf ihrem Weg zur<br />

digitalen Transformation zukunftssichere,<br />

robuste und sichere industrielle<br />

Automations- und Navigationslösungen<br />

anbieten können“, sagte<br />

Christian M. Skytte, Head of Product<br />

Management, Automation, bei<br />

Wärtsilä Lyngsø Marine A/S.<br />

Highlights der industriellen<br />

Ethernet-Switch-Serie<br />

EDS-4000/G4000<br />

• Umfassendes Portfolio von<br />

68 Modellen mit 8 bis 14 Ports<br />

• Zahlreiche Schnittstellenkombinationen,<br />

darunter Fast Ethernet,<br />

Gigabit, 2.5GbE, SFP und<br />

IEEE 802.3bt PoE<br />

• Entwickelt gemäß IEC 62443-<br />

4-1 und konform mit der IEC-<br />

Normenreihe 62443-4-2 für IT-<br />

Sicherheit in industriellen Netzen<br />

und Systemen<br />

• Turbo Ring und Turbo Chain (Wiederherstellungszeit<br />

< 20 ms bei<br />

250 Switches) und RSTP/STP<br />

gewährleisten redundanten Netzwerkbetrieb<br />

• Drehbares Stromversorgungsmodul<br />

zur vereinfachten Installation<br />

und Wartung<br />

• Große Auswahl an Stromversorgungsoptionen<br />

für einen flexiblen<br />

Einsatz<br />

• Kompaktes und flexibles Gehäuse<br />

für den Einsatz unter beengten<br />

Verhältnissen<br />

• Unterstützung von MXstudio zur<br />

einfachen Installation, Bedienung,<br />

Wartung und Diagnose<br />

• Moxa Europe GmbH<br />

www. moxa.com<br />

IoT- und MES- Applikationen Out-of-the-box<br />

Die Power der innovativen, cloudbasierten Digitalisierungsplattform<br />

SYMESTIC kann jetzt mit den<br />

vielseitigen IoTmaxx-Mobilfunk-Gateways genutzt<br />

werden. Installation und Inbetriebnahme erfolgen<br />

Out-of-the-box innerhalb kürzester Zeit und schon<br />

können die Nutzer von den Vorteilen neuester IoT-<br />

Technologien profitieren: starke Connectivity-Funktionen<br />

für Anlagen und Maschinen sowie flexible,<br />

sofort produktiv nutzbare IoT-Anwendungen.<br />

Innerhalb kürzester Implementierungszeit lassen<br />

sich die IoTmaxx-Gateways mit der SYMESTIC IoT-<br />

Plattform verbinden und gewähren dann Zugriff auf<br />

eine Bibliothek sofort nutzbarer Digitalisierungsanwendungen,<br />

und das ohne spezielle IT-Kenntnisse.<br />

Das cloudbasierte System läuft als Software-as-aservice<br />

auf monatlicher Basis und bietet IoT- und<br />

MES-Apps (Manufacturing Execution System), die<br />

nach Bedarf genutzt werden können. Die Anwendungsdaten<br />

werden dabei im IoT-Hub zu den vom<br />

Anwender gewünschten Informationen und Darstellungen<br />

transformiert.<br />

Beispiele sind das Monitoring und die Überwachung<br />

von Kennzahlen (OEE, MTB, MTBR), Anlagen,<br />

Stillständen und Energieverbräuchen oder<br />

des Wartungszustandes von Anlagen und Geräten.<br />

Hinzu kommen Rüstzeitoptimierung, Reporting-Services,<br />

Qualitätskontrolle sowie Benachrichtigungsund<br />

Alarmierungsdienste aus der Ferne. Auch Auftragssteuerung<br />

und Shopfloor-Management in Produktionsbetrieben<br />

lassen sich über SYMESTIC in<br />

der Cloud abbilden.<br />

SYMESTIC in Verbindung mit IoTmaxx-Gateways<br />

ermöglicht je nach Bedarf die einfache Plug-andplay-Erfassung<br />

von Zuständen über digitale Signale<br />

oder eine umfassende OPC-UA-Datenerfassung,<br />

wie sie für Condition Monitoring, Alarming oder Prozesswerte<br />

für einen Data Lake angewendet wird.<br />

Zur kabelgebundenen Anbindung von Sensoren<br />

und Systemen über eine DI-Schnittstelle wird die<br />

Hardware des IoTmaxx GW4102-Gateways im<br />

Zusammenspiel mit dem SYMESTIC Smart IoT-<br />

Service genutzt. Die frei konfigurierbaren Ereignisse<br />

werden damit automatisch per Mobilfunk oder das<br />

Anwendernetzwerk sicher zum SYMESTIC IoT-Hub<br />

übertragen. Für die Nutzung der OPC-UA-Connectivity<br />

zur Anlagen- oder Maschinenanbindung über<br />

den OPC Industriestandard wird die Hardware des<br />

IoTmaxx GW4100-Gateways im Zusammenspiel mit<br />

dem SYMESTIC Smart Edge-Service und dem integrierten<br />

OPC-UA-Client genutzt.<br />

• IoTmaxx GmbH<br />

info@iotmaxx.de<br />

www.iotmaxx.de<br />

PC & Industrie 5/<strong>2022</strong> 45


Kommunikation<br />

„Finden statt Suchen“<br />

Tracking von Kabeltrommeln & Co via Quuppa, GPS + LoRaWAN<br />

Was nicht passt, wird<br />

passend gemacht<br />

In der Realität ist es leider oft<br />

anders, da lautet nach wie vor die<br />

Devise: „Suchen statt Finden“ -<br />

gerade auf Betriebshöfen, Großbaustellen<br />

oder anderen Großarealen<br />

geht viel Zeit verloren, um das<br />

gewünschte Objekt zu finden. Mit<br />

einer angepassten Tracking-Lösung<br />

kann Zeit und Geld gespart werden<br />

Die Betonung liegt dabei auf angepasster<br />

Tracking Lösung, denn nicht<br />

jede Ortungslösung ist überall einsetzbar<br />

– im Besonderen dann,<br />

wenn vom Kunden aus, der Einsatz<br />

verschiedener Technologien<br />

gewünscht ist. Genau mit diesem<br />

Vorhaben sah sich die m2m Germany<br />

konfrontiert, als es darum ging eine<br />

kundenspezifische Ortungslösung<br />

für Kabeltrommeln zu entwickeln.<br />

Der Wunsch war speziell, denn der<br />

Kunde wollte seine eigene, bereits<br />

vorhandene LoRaWAN Infrastruktur<br />

nutzen und gleichzeitig zur Lokalisierung<br />

auf GPS, Wi-Fi und Bluetooth<br />

Low Energy (BLE) zugreifen<br />

können. Das zu entwickelnde System<br />

sollte sowohl auf dem unternehmenseigenen<br />

Betriebs- und Logistikhof<br />

funktionieren – dies sowohl im<br />

Indoor und Outdoor-Bereich, als<br />

auch beim Transport der Trommeln<br />

auf ihrem Weg zum Einsatzort bzw.<br />

Baustellengelände und letztendlich<br />

auch auf dem Zielgelände selbst.<br />

Hohe Anforderungen für<br />

Ortungslösungen<br />

Wichtig war dabei, dass bei der<br />

Lokalisierung auf dem Betriebsgelände<br />

eine Genauigkeit von unter<br />

1 Meter erreicht werden sollte, um die<br />

Auffindbarkeit der entsprechenden<br />

Kabeltrommel auf ein Minimum an<br />

Zeit zu reduzieren. Für den Transport<br />

und auch für die Lagerung am<br />

Zielort wiederum war eine genaue<br />

Ortsbestimmung nicht notwendig.<br />

Darüber hinaus sollte auf dem Logistikgelände<br />

des Unternehmens eine<br />

kabelgebundene, auf Locatoren<br />

basierende Ortung erfolgen und<br />

während des Transportes bzw. am<br />

Zielort sollte die Ortung via GPS<br />

realisiert und via LoRaWAN-Anbindung<br />

umgesetzt werden.<br />

Unterschiedliche<br />

Technologien<br />

Damit befanden sich schon mehrere<br />

unterschiedliche Technologien<br />

im Spiel, die alle nahtlos ineinander<br />

übergehen sollten.Grundsätzlich<br />

wollte man eine Lösung zum Einsatz<br />

bringen, die sowohl mit GPS,<br />

WiFi, Bluetooth Low Energy (BLE)<br />

und LoRaWAN funktioniert, daher<br />

fiel die Wahl auf ein Ortungsgerät<br />

der Firma Abeeway. Da sich dies<br />

nach einer Evaluierung auf Grund<br />

seiner Bauform als nicht geeignet<br />

herausgestellt hat, galt es in erster<br />

Linie das Gehäuse des bereits<br />

vorhandenen Gerätes neu zu entwickeln<br />

und darüber hinaus auch<br />

eine technische Erweiterung vorzunehmen,<br />

um eine genauere Ortung<br />

zu ermöglichen.<br />

Im ersten Step hat sich m2m Germany<br />

der Herausforderung eines<br />

neuen Gehäuse-Designs gestellt.<br />

Dazu wurde ein umfassender PoC<br />

eingeleitet und mit Gehäuse-Prototypen<br />

die Machbarkeit getestet. Vorgabe<br />

waren bei dem neuen Gehäuse,<br />

dass es mindestens der Schutzklasse<br />

IP65 entspricht, eine vergrößerte<br />

Batterieaufnahme erlaubt<br />

und über die den Umweltanforderungen<br />

entsprechende Robustheit<br />

verfügt. Zudem sollte es ein möglichst<br />

flaches Gehäuse sein, um<br />

ein Abscheren und Beschädigen<br />

beim Handling der Trommeln so<br />

gering wie möglich zu halten. Faktoren<br />

wie Dichtigkeit und Robustheit<br />

wurden mit Belastungstests<br />

geprüft, ebenso wurde die mechanische<br />

Verbaubarkeit und Stabilität<br />

im Feld ausgetestet.<br />

Parallel dazu hat m2m Germany<br />

mit seinem LPWAN-Partner Kontakt<br />

aufgenommen, um über eine mögliche<br />

Anpassung und Erweiterung<br />

der Tracker aus dessen Tochterunternehmen<br />

Abeeway, zu sprechen.<br />

Echtzeit RTLS-Ortungs-<br />

Software<br />

Eine Implementierung einer Echtzeit<br />

RTLS-Ortungs-Software mit<br />

hoher Präzision in die Tracking Produktfamilie<br />

stieß dort auf „offene<br />

Ohren“ und mit dem konkreten<br />

Anwendungsfall war damit auch<br />

die Grundlage gegeben.<br />

In diesem Zuge wurde dann<br />

eine Zusammenarbeit zwischen<br />

dem LPWAN Partner und Quuppa<br />

realisert, um eine Integration der<br />

Quuppa Software in die Ortungsgeräte<br />

von Abeeway umzusetzen.<br />

Quuppa ist ein führender Technologieanbieter<br />

für Echtzeit-Ortungssysteme<br />

(RTLS) und Indoor-Positionierungssysteme<br />

(IPS) mit Stammsitz<br />

in Finnland.<br />

Nahtlose Zusammenarbeit<br />

unterschiedlicher<br />

Technologien<br />

Abeeway Tracker mit Quuppa<br />

Funktionalität<br />

Durch die Integration ermöglichen<br />

die Abeeway Tracker jetzt eine nahtlose<br />

Zusammenarbeit auf unterschiedlichen<br />

Technologie-Standards<br />

zur Positionsbestimmung.<br />

Die von Quuppa beigesteuerte Softwarelösung<br />

fußt auf der bereits im<br />

Tracker vorhanden BLE Funktechnologie<br />

und ermöglicht eine Ortung<br />

mit einer Standortgenauigkeit von<br />

unter 1 Meter. Bei der Standortbestimmung<br />

auf dem Betriebshof des<br />

Kunden funken die Tracker via BLE<br />

und Quuppa Softwarestack an auf<br />

dem Gelände montierte Locatoren,<br />

die das Signal empfangen und über<br />

die Auswertung der Einfallswinkel<br />

Daten AoA (Angle of Arrival), die<br />

hochgenaue Positionsbestimmung<br />

ermöglichen.<br />

Während des Transportes der<br />

Trommeln und am Zielort wird die<br />

Position mit GPS (GNSS) ermittelt<br />

und via LoRaWAN-Netz an die zentrale<br />

Anwendung übertragen. Dabei<br />

spielt nicht die genaue Position der<br />

Trommel eine Rolle, sondern viel<br />

mehr der Status, dass sich das<br />

gesuchte Objekt in einem definierten<br />

Areal befindet. Dass die GPS-Daten<br />

via LoRaWAN weitergeleitet werden<br />

können ist der Tatsache geschuldet,<br />

dass der Kunde über ein eigenes,<br />

regionales & flächendeckendes<br />

LoRaWAN Netz verfügt, dass von<br />

ihm selbst betrieben wird. Aufwände<br />

für ein eigenes LoRaWAN-Netz halten<br />

sich in Grenzen – je nach topographischen<br />

Begebenheiten reichen<br />

wenige Gateways (


Kommunikation<br />

Neuer Maßstab für leistungsfähige, zuverlässige und sichere IT-Netze<br />

Der neue PLX von Microsens bietet<br />

die Sicherheit, die kritische Infrastrukturen<br />

benötigen. Mit seinem<br />

robusten Edelstahl gehäuse und<br />

der bewährten Industrie- Elektronik<br />

arbeitet er auch in rauen Umgebungen<br />

zuverlässig, in denen herkömmliche<br />

Switches längst aufgegeben<br />

haben. Die Verschlüsselung<br />

nach IEEE 802.1ae MACsec<br />

gewährleistet eine sichere, manipulationsgeschützte<br />

Datenübertragung.<br />

Da sie in Hardware realisiert<br />

ist, erfolgt die Verschlüsselung<br />

praktisch ohne Performanceeinbußen.<br />

Die beiden 10-Gigabit-Uplinks<br />

des PLX können mit zwei verschiedenen<br />

Switches über verschiedene<br />

Leitungen verbunden<br />

werden (Dual Homing). Das bietet<br />

ein entscheidendes Plus an<br />

Sicherheit: Fällt eine Verbindung<br />

aus, ist der PLX weiterhin mit<br />

10 Gigabit pro Sekunde mit dem<br />

Netzwerk verbunden. Selbstverständlich<br />

können die beiden Ports<br />

auch für eine Ringstruktur verwendet<br />

werden, wie sie sich in ausfallsicheren<br />

Industrie-Netzen seit<br />

Jahren bewährt. Mit einer Reichweite<br />

von bis zu 20 Kilometern<br />

pro Uplink eignet sich der PLX<br />

hervorragend für Verbindungen<br />

im Außenbereich; beispielsweise,<br />

um Standorte miteinander zu verbinden<br />

oder um Außenstellen mit<br />

hohen Datenraten an die Zentrale<br />

anzubinden. Der PLX verfügt über<br />

zwei Gleichspannungseingänge<br />

für eine redundante Stromversorgung.<br />

Firmware und Gerätekonfiguration<br />

sind auf einer SD-Karte<br />

gespeichert. Sollte ein Switch ausgetauscht<br />

werden, wird die SD-<br />

Karte einfach in das Austauschgerät<br />

gesteckt, welches anschließend<br />

die Konfiguration automatisch<br />

übernimmt und damit für außerordentlich<br />

kurze Wiederherstellungszeiten<br />

sorgt. Der PLX ist mit<br />

umfangreichen Sicherheitsfunktionen<br />

ausgestattet, weitere lassen<br />

sich einfach und schnell per Software<br />

nachrüsten.<br />

Der PLX von Microsens ist die<br />

optimale Wahl überall dort, wo ein<br />

erhöhter Bedarf an Leistungsfähigkeit,<br />

Zuverlässigkeit und Sicherheit<br />

besteht.<br />

• MICROSENS<br />

GmbH & Co. KG<br />

www.microsens.de<br />

– je nach Gateway-Standort, sollte<br />

nicht unterschätzt werden.<br />

Die Lösung funktioniert<br />

Grundsätzlich ermöglichen<br />

die Asset-Tracking Geräte von<br />

Abeeway dank der LoRaWAN-<br />

Konnektivität eine lange Autonomie<br />

bei kontinuierlicher Nutzung<br />

und je nach Anwendung von bis<br />

zu 10 Jahren. Dank ihres integrierten<br />

Multi-Technologie-Geolocation-Systems,<br />

das GPS, Low-<br />

Power-GPS, WiFi-Sniffing, Bluetooth<br />

Low Energy (BLE) & Bluetooth<br />

LE Beaconing-Funktion umfasst,<br />

können die Units damit Indoor, als<br />

auch Outdoor ihren Standort sehr<br />

genau bestimmen.<br />

Multi-Ortungstechnologie<br />

Durch die zuvor erwähnte Multi-<br />

Ortungstechnologie kann die entwickelte<br />

Lösung alle erwünschten<br />

Features abdecken – sei es<br />

die punktgenaue Ortung oder nur<br />

die für die Baustellen gewünschte<br />

Anwesenheits-Ortung (Inventarisierung<br />

– ist alles da, wo es<br />

sein soll?), sowohl In- als auch<br />

im Outdoor Bereich. Ortung via<br />

BLE oder via GPS – ein nahtloses<br />

Zusammenspiel unterschiedlicher<br />

Technologien vereint<br />

in einem Tracker.<br />

Letztendlich konnte das Projekt<br />

innerhalb weniger Monate<br />

komplett realisiert werden – vom<br />

Reißbrett über Gehäuse-Design<br />

bis zur Technologie-Erweiterung<br />

mit Quuppa. Die m2m Germany<br />

hat dabei federführend alle beteiligten<br />

Unternehmen koordiniert<br />

und alle Bestandteile für das<br />

Kabeltrommel-Tracking Projekt<br />

zusammengeführt, um am Ende<br />

eine funktionale Lösung ins Feld<br />

bringen zu können.<br />

Fazit<br />

Bereits jetzt befinden sich über<br />

500 Kabeltrommel-Tracker im aufgebauten<br />

LoRaWAN-Netz des Kunden<br />

im Einsatz. Damit hat das Suchen<br />

nach den Trommeln ein Ende gefunden,<br />

es gibt die erwünschte Transparenz<br />

und überdies ist die Trommelbewegung<br />

nachvollziehbar,<br />

womit mögliche Entwendungsversuche<br />

frühzeitig erkannt und abgewendet<br />

werden können. Quasi gab<br />

es ein Überwachungstool gegen<br />

Diebstahl gratis dazu.<br />

Denn Tracker mit Quuppa Funktionalität<br />

gibt es standardmäßig im<br />

Portfolio der m2m Germany und<br />

natürlich auch alle wesentlichen<br />

Komponenten, die es benötigt, um<br />

ein eigenes LoRaWAN-Netz zu<br />

errichten und zu betrieben. Weitere<br />

Anwendungsszenarien sind<br />

denkbar und können überall dort,<br />

wo es ein LoRaWAN-Netz gibt,<br />

umgesetzt werden.<br />

Kabeltrommel-Tracker der m2m Germany<br />

• m2m Germany GmbH<br />

info@m2mgermany.de<br />

www.m2mgermany.de<br />

PC & Industrie 5/<strong>2022</strong> 47


Kommunikation<br />

Web-IOs nun mit OPC UA<br />

Das Web-IO-Sortiment auf der Hutschiene<br />

Das Web-IO-Sortiment der<br />

Wiese mann & Theis GmbH unterstützt<br />

jetzt mit dem Industrieprotokoll<br />

OPC UA einen der wichtigsten<br />

gängigen Kommunikationsstandards.<br />

Damit machen Web-IOs auch<br />

ältere Maschinen, Steuerungen und<br />

Messeinrichtungen zukunftsfähig.<br />

Über die Web-IOs kommunizieren<br />

klassische Automatisierungskomponenten<br />

und diverse Messpunkte<br />

mit beliebigen weiteren Maschinen,<br />

Endgeräten, Systemen oder Clouds.<br />

Dank des Industrieprotokolls OPC UA<br />

können die entsprechenden Daten<br />

als OPC UA-Knoten in zahlreiche<br />

IoT- und Industrie 4.0-Anwendungen<br />

integriert werden - unabhängig von<br />

der genutzten Plattform, dem Hersteller<br />

der beteiligten Geräte oder<br />

der Komplexität der Anwendung.<br />

Web-IOs 4.0<br />

Mit den Web-IOs 4.0 Digital lassen<br />

sich 24 V- oder 230 V-Schaltsignale<br />

auch aus älteren Anwendungen<br />

über das Netzwerk erfassen<br />

und überwachen. Sie funktionieren<br />

zudem als Netzwerk-Fernschalter.<br />

Funktionsprinzip: Web-IO verbinden Maschinen mit der Industrie 4.0 via<br />

OPC UA<br />

Die Web-IOs 4.0 Analog<br />

stellen analoge Ein- und<br />

Ausgänge klassischer<br />

Komponenten über das<br />

Netzwerk bereit. So lassen<br />

sich etwa externe<br />

Sensoren auslesen oder<br />

Aktoren steuern. Dank<br />

der Web-Thermo meter<br />

lassen sich ebenso<br />

Sensordaten wie Temperatur,<br />

Luftdruck und<br />

-feuchte bis hin zur<br />

CO 2 -Konzentration leicht<br />

erfassen und in Industrie<br />

4.0-Anwendungen<br />

integrieren.<br />

Unterstützung weiterer<br />

Standards<br />

Alle Web-IOs unterstützen zudem<br />

neben Web-Standards wie HTTP(S),<br />

E-Mail und FTP auch MQTT, REST,<br />

Modbus-TCP und OPC DA bis hin<br />

zur umfassenden Socket-API. Im<br />

Kompaktgehäuse mit Hutschienenaufnahme<br />

eignen sie sich ideal zur<br />

Montage in Schaltschrank oder<br />

Unterverteilung.<br />

Das gesamte Web-IO-Sortiment<br />

finden Sie unter www.wut.de/webio.<br />

Alle Geräte können 30 Tage kostenlos<br />

getestet werden.<br />

• Wiesemann & Theis GmbH<br />

www.wut.de<br />

Skalierbarer Mobilfunk in einem Formfaktor<br />

Für eine zukunftskompatible Vernetzung industrieller Applikationen<br />

Glyn Jones GmbH und Co.<br />

Vertrieb von elektronischen<br />

Bauelementen KG<br />

www.glyn.de<br />

Bei der Auswahl der passenden<br />

Funklösung müssen Entwickler<br />

viele Anforderungen und Faktoren<br />

berücksichtigen. Neben Funktechnologie,<br />

Einsatzort, Bauform und<br />

Größe der Bauteile sowie Stromaufnahme<br />

empfiehlt sich die Prüfung,<br />

wie zukunftssicher die ausgewählten<br />

Bauteile sind.<br />

Stand der Technik<br />

Gerade in den Bereichen Funktechnologie<br />

und IoT hat sich der Stand<br />

der Technik in den letzten fünf Jahren<br />

rasant weiterent wickelt. Lange<br />

war für M2M-Anwendungen 2G und<br />

3G Mobilfunktechnik gut geeignet<br />

– mittlerweile werden diese Mobilfunknetze<br />

bereits wieder abgeschaltet<br />

und durch 4G und 5G Mobilfunk<br />

abgelöst.<br />

Common Flexible<br />

Formfaktor (CF3)<br />

Der Hersteller SIERRA WIRE-<br />

LESS (Vertrieb: GLYN) hat für diese<br />

Herausforderung seinen Common<br />

Flexible Formfaktor (CF3) entwickelt.<br />

Diese ist aktuell für Mobilfunktechnologien<br />

von 2G bis 4G<br />

sowie LPWA verfügbar. Dank des<br />

skalierbaren Formfaktor-Konzepts<br />

ist es möglich, bestehende Anwendungen<br />

für neue Funktechnologien<br />

und Einsatzbereiche anzupassen,<br />

indem einfach das passende Funkmodul<br />

eingesetzt wird. Hierzu wurden<br />

zwei Footprints für Funkmodule<br />

definiert: „Large“ mit 22 x 23 mm<br />

sowie „Medium“ mit 15 x 18 mm<br />

Baugröße.<br />

Auf beiden Baugrößen sind Kontaktpads<br />

mit gleichem Footprint und<br />

Pinbelegung als sogenannter „Ring<br />

C“ vorhanden. Alle für die Funktion<br />

notwendigen Signale wie Spannungs-<br />

48 PC & Industrie 5/<strong>2022</strong>


Kommunikation<br />

Kompakte Network Appliance mit zahlreichen<br />

Anschlüssen<br />

Wer spezifische Probleme wie beispielsweise<br />

Gateway Security oder<br />

Unified Threat Management in einer<br />

Netzwerkumgebung lösen möchte,<br />

greift in der Regel auf eine proprietäre<br />

Network Appliance zurück, denn<br />

bei Network Appliances handelt es<br />

sich um Geräte, die dazu entwickelt<br />

wurden, klar definierte Aufgaben in<br />

einem Netzwerk möglichst effizient<br />

zu bewältigen.<br />

Die Technik ist reduziert auf das<br />

Wesentliche, um die gestellten Anforderungen<br />

zu erfüllen. So werden<br />

nicht nur Kosten und Ressourcen<br />

gespart, sondern das Ausfallrisiko<br />

minimiert. Es finden sich lediglich<br />

benötigte Hardware-Komponenten<br />

im Innern der Geräte wieder. Durch<br />

die exakte Abstimmung von Hardund<br />

Software bieten Network Appliances<br />

so eine Preis- /Leistungs-technisch<br />

unerreichte Zuverlässigkeit.<br />

Ultrakompaktes Gerät<br />

Die kleinste Network Appliance im<br />

Programm der ICO Innovative Computer<br />

GmbH misst dabei gerade einmal<br />

195 x 148 x 57 mm. Kern dieses<br />

Systems bilden ein energieeffizienter<br />

Intel Celeron 3865U Prozessor mit<br />

1,8 GHz und 4 GB Arbeitsspeicher.<br />

Ihre benötigte Software findet Platz<br />

auf der 64 GB großen SSD-Festplatte.<br />

Zum Highlight wird das ultrakompakte<br />

Gerät durch seine zahlreichen<br />

Anschlüsse. Dank insgesamt<br />

sechs Gigabit LAN-Ports ist<br />

die Network Appliance hervorragend<br />

in ihre bestehende IT-Infrastruktur<br />

integrierbar. Sie eignet sich daher<br />

beispielsweise bestens für Firewall-<br />

und UTM-Applikationen oder<br />

DPI- / IDS-Filter.<br />

Vielfältiges<br />

Anschlussangebot<br />

Insgesamt sieben USB-Anschlüsse<br />

(3x USB 2.0 und 4x USB 3.0) sorgen<br />

ebenso wie ein RS232-, ein<br />

RS232/ RS485-Port und insgesamt<br />

vier Digital I/O-Schnittstellen dafür,<br />

dass sich zusätzliche Geräte ohne<br />

Weiteres mit der Network Appliance<br />

verbinden lassen. Zur grafischen<br />

Darstellung stehen dem Nutzer je<br />

ein HDMI- und ein VGA-Anschluss<br />

zur Verfügung, so dass Vorgänge<br />

direkt am Gerät ausgewertet und<br />

überwacht werden können. Abgerundet<br />

wird das Gesamtpaket des<br />

günstigen Systems durch einen<br />

MiniPCIe- und einen SIM-Slot und<br />

einen erweiterten Temperaturbereich<br />

von -10 bis 60 °C. Sollte die<br />

Network Appliance dennoch nicht<br />

zu den exakten Anforderungen<br />

passen, kann das System bereits<br />

in geringer Stückzahl in der hauseigenen<br />

Fertigung von ICO angepasst<br />

werden.<br />

• ICO Innovative Computer<br />

GmbH<br />

www.ico.de<br />

Common Flexible Formfaktor (CF3) für aktuell Mobilfunktechnologien von<br />

2G bis 4G sowie LPWA<br />

versorgung, SIM-Karte, Antennenanschluss,<br />

UART, USB und wichtige<br />

Steuersignale sind auf diesem Ring<br />

belegt. Diese sind für alle Module<br />

einheitlich definiert. Auf den „Large“<br />

Modulen gibt es zusätzliche Kontaktpads<br />

im „Ring D“. Hier sind weitere<br />

optionale Funktionen belegt.<br />

Verschiedene<br />

Ausführungen<br />

Den CF 3 Formfaktor gibt es bei<br />

SIERRA WIRELESS in „Large“ Bauform<br />

als RC Serie in 4G LTE Ausführung<br />

mit Qualcom Chipsatz sowie<br />

als WP-Serie mit ARM Cortex R7<br />

Prozessor mit Embedded Linux. In<br />

der „Medium“ Ausführung als HL78<br />

Serie für Low-Power Wide Area mit<br />

LTE-M und NB-IoT Anwendungen.<br />

Flexibel in der Entwicklung<br />

und offen für künftige<br />

Funktechnologien<br />

Grundsätzlich sind die Module<br />

im CF3 Formfaktor für eine direkte<br />

Lötmontage auf der Leiterplatte in<br />

der Serienproduktion vorgesehen.<br />

Für die Entwicklung und Tests bietet<br />

SIERRA WIRELESS einen Snap-In<br />

Sockel an, in den die Module eingesetzt<br />

werden können. Je nach Einsatzzweck<br />

können Module mit oder<br />

ohne integrierten Prozessor eingesetzt<br />

werden. Der Hersteller plant,<br />

alle künftigen Mobilfunklösungen<br />

im CF3 Formfaktor Konzept anzubieten.<br />

So bleiben dem Entwickler<br />

aufwändige Redesigns der Hardware<br />

erspart, die bei einem Bauteilwechsel<br />

in der Regel anstehen. ◄<br />

PC & Industrie 5/<strong>2022</strong> 49


Kommunikation<br />

Portfolio an IP67-Switches und kompakten<br />

I/O-Modulen erweitert<br />

Switch-Funktionalität im robusten Gehäuse: Der TBEN-Lx-SE-U1<br />

Hans Turck GmbH & Co. KG<br />

more@turck.com<br />

www.turck.com<br />

Unmanaged IP67-Switch<br />

Turck ergänzt sein IP67-Switch-<br />

Portfolio um zwei unmanaged Varianten<br />

und einen weiteren managed<br />

Switch. Der TBEN-Lx-SE-U1 (Bild 1)<br />

ist dient mit acht 100 Mbit Ports zur<br />

effizienten Vernetzung von Zellen, die<br />

keine managed Funktionen benötigen.<br />

Mit dem TBEN-LL-SE-M2 erweitert<br />

Turck das Angebot an managed<br />

IP67-Switches um eine Variante mit<br />

M12-L-kodierter Power-Versorgung.<br />

TBEN-Lx-SE-U1<br />

Anwender die lediglich grundlegende<br />

Switch-Funktionalität<br />

innerhalb einer Zelle benötigen,<br />

finden mit dem TBEN-Lx-SE-U1<br />

eine Lösung, die auch bei hohen<br />

Stückzahlen preislich attraktiv ist<br />

– beispielsweise zur Vernetzung<br />

von Netzwerk-Teilnehmern innerhalb<br />

einer Automatisierungszelle.<br />

Sein Vollverguss und Schutzarten<br />

bis IP69K erlauben den Einsatz in<br />

rauesten Umgebungen ohne Schutzgehäuse.<br />

Da keine Konfiguration<br />

notwendig ist und die Versorgung<br />

mit M12- oder 7/8-Zoll-Steckverbindern<br />

zügig gelingt, ist eine schnelle<br />

Inbetriebnahme garantiert.<br />

Der TBEN-LL-SE-M2<br />

ergänzt das Portfolio der<br />

managed Switche. Neben<br />

den acht 100Mbit-Ports<br />

verfügt das Gerät über<br />

zwei Gigabit-Backbone<br />

Ports. Im Unterschied zum<br />

bekannten managed Switch<br />

wird die neue Variante aber<br />

über M12-L-kodierte Powerstecker<br />

versorgt. Diese können<br />

bis zu 16 A pro Spannungsgruppe<br />

durchleiten.<br />

Sein erweitertes Featureset<br />

mit NAT-Routing, NTP<br />

und Firewall ermöglicht die<br />

logische Kapselung von<br />

Automatisierungszellen.<br />

So können beispielsweise<br />

ohne Adresskonflikte lokal<br />

immer die gleichen IP-Adressen<br />

verwendet werden. Die<br />

Firewall schützt das Automatisierungsnetzwerk<br />

vor<br />

externen Störeinflüssen.<br />

Kompaktes 4-I/O-Modul für<br />

Intralogistik<br />

Turcks TBEN-S1-4DXP verbessert<br />

Kosteneffizienz in verteilten Anlagen<br />

mit geringer I/O-Dichte. Speziell<br />

für den Einsatz in Anwendungsfeldern<br />

mit geringem I/O-Bedarf –<br />

beispielsweise in Logistikapplikationen<br />

– bietet Turck jetzt das Ethernet-I/O-Modul<br />

TBEN-S1-4DXP an.<br />

Das kompakte Blockmodul stellt vier<br />

flexibel nutzbare Ein- oder Ausgänge<br />

in der etablierten Bauform TBEN-S<br />

bereit, die standardmäßig über acht<br />

Kanäle verfügt. Mit einem Temperaturbereich<br />

von -40 bis 70 °C und<br />

den Schutzarten IP65/IP67/IP69K<br />

ist das neue I/O-Modul vielseitig<br />

einsetzbar.<br />

Überall dort, wo wenig I/Os über<br />

große Entfernungen gesammelt<br />

und übertragen werden, profitieren<br />

Anwender von der vollen Flexibilität<br />

der TBEN-S-Module – bei<br />

verbesserter Kosteneffizienz. Das<br />

TBEN-S1-4DXP erfüllt Schutzarten<br />

bis IP69K und verkürzt<br />

damit Inbetriebnahmezeiten und<br />

Verdrahtungsaufwand bei dezentraler<br />

Automatisierung. Als Turck-<br />

Multiprotokoll-Gerät kann es, wie<br />

gewohnt, ohne Anwendereingriff in<br />

Ethernet-Netzwerken mit Profinet,<br />

Ethernet/IP oder Modbus TCP eingesetzt<br />

werden. ◄<br />

Turcks Vierkanal-Block-I/O steigert die Effizienz in Anlagen mit geringer<br />

I/O-Dichte<br />

50 PC & Industrie 5/<strong>2022</strong>


Bedienen und Visualisieren<br />

Flache Miniaturtastaturen aus Edelstahl<br />

stahl-Tastaturen besonders für den<br />

öffentlichen Raum, wo es zu Schäden<br />

durch Vandalismus kommen<br />

kann. Typische Anwendungen sind<br />

Internetterminals und Kiosksysteme.<br />

Neu im Programm bei N&H Technology<br />

ist eine Serie von sehr flachen,<br />

vandalismusgeschützten Eingabetastaturen<br />

aus Edelstahl. Die Tastaturen<br />

habe die Größe 191 x 88 mm,<br />

210 x 90 mm und 224 x 110 mm<br />

und sind erhältlich in den gängigen<br />

Sprachlayouts, wobei auch komplett<br />

kundenspezifische Layouts möglich<br />

sind. Der Einbau erfolgt rückseitig,<br />

die Einbautiefe der Frontseite beträgt<br />

gerade einmal 3 mm.<br />

Durch ihre hohe Schutzklasse<br />

von IP67 und einer Stoßfestigkeitsgrad<br />

von IK09, eignen sich die Edel-<br />

Beschriftung der Tasten<br />

Die Beschriftung der Tasten erfolgt<br />

durch Lasergravur oder Ätzung,<br />

wodurch die Tastensymbole verschleißfrei<br />

sind. Dabei sind auch<br />

hinterleuchtete Tasten, farbige Grafiken<br />

oder erhabene Symbole, wie<br />

z. B. Blindenschrift möglich. Das<br />

Tastenprofil kann sowohl flach mit<br />

0,45 mm Kurzhubtasten, als auch<br />

mit 2 mm erhabenen Tasten sein.<br />

Mit einer Lebensdauer von bis zu<br />

10 Millionen Tastenbetätigungen<br />

sind sie zudem sehr langlebig und<br />

nahezu wartungsfrei. Die Edelstahltastaturen<br />

laufen unter allen gängigen<br />

Betriebssystemen und können über<br />

eine RS232, RS485, USB bzw. PS2<br />

Schnittstelle mit dem System verbunden<br />

werden.<br />

• N&H Technology<br />

www.nh-technology.de<br />

Juni 6/2021 Jg. 25<br />

Touch Technologien<br />

Holitech, Seite 93<br />

Sonderteil Einkaufsführer:<br />

Bedienen und<br />

Visualisieren<br />

Einkaufsführer<br />

Bedienen und Visualisieren<br />

Jetzt Unterlagen anfordern!<br />

ab Seite 47<br />

PC & Industrie Einkaufsführer Bedienen und Visualisieren<br />

mit umfangreichem Produkt index, ausführlicher<br />

Lieferantenliste, Firmenverzeichnis, deutscher Vertretung<br />

internationaler Unternehmen und Vorstellung neuer Produkte.<br />

Einsendeschluss der Unterlagen 14. 4. <strong>2022</strong><br />

Anzeigen-/Redaktionsschluss 8. 4. <strong>2022</strong><br />

beam-Verlag, info@beam-verlag.de<br />

oder Download + Infos unter<br />

www.beam-verlag.de/einkaufsführer<br />

PC & Industrie 5/<strong>2022</strong> 51


IPCs/Embedded Systeme<br />

Modul-PC der 11. Intel-Generation zum<br />

Einstecken in Large-Format-Displays<br />

Überarbeitete Xe-Grafikeinheit für 8k-Monitore, hohe Taktfrequenz und geringer Stromverbrauch durch neuste<br />

10 nm CPU-Produktion<br />

Concept International GmbH<br />

www.concept.biz<br />

Neu im Programm von Concept<br />

International ist der SDM-L11 von<br />

Giada, ein Einschub-Modul für<br />

Large-Format-Displays. Der Slotin-PC<br />

nutzt Intel-Prozessoren der<br />

11. Core-i-Generation, auch bekannt<br />

als Tiger-Lake-Architektur. Im Vergleich<br />

zur vorherigen Generation liegt<br />

die CPU-Leistung beim SDM-L11 um<br />

circa 30 Prozent höher. Die Grafikleistung<br />

hat sich sogar verdoppelt und<br />

sorgt bei Digital-Signage-Anwendungen<br />

auch im UHD-Bereich für<br />

flüssige Video sequenzen und Bilder<br />

mit hoher Detailschärfe. Haupteinsatzgebiet<br />

des Slot-in-PCs<br />

sind vor allem interaktive Digital-<br />

Signage-Anwendungen wie Multi-<br />

Touch-Displays oder digitale Whiteboards,<br />

die sich vor allem im Education-Bereich<br />

verstärkt durchsetzen.<br />

Der SDM-L11 steuert Monitore<br />

mit einer Auflösung bis 8k an<br />

und passt mit seinen Abmessungen<br />

von gerade mal 175 x 110 x 18 Millimetern<br />

in den schlanken SDM-Slot<br />

von LFD-Displays.<br />

Der bis zu 32 Gigabyte große<br />

DDR4-RAM prädestiniert den<br />

SDM-L11 für anspruchsvolle Digital-Signage-Anwendungen.<br />

Für die<br />

Rechenpower sorgt dabei ein Intel-<br />

Prozessor der 11. Core-i-Generation,<br />

dessen SuperFin-Transistoren<br />

im 10nm-Fertigungsverfahren<br />

hergestellt wurden. Die darauf<br />

basierenden Willow-Cove-Kerne<br />

sorgen für eine wesentlich höhere<br />

Takt frequenz bei gleichzeitig geringerem<br />

Stromverbrauch.<br />

Komplett überarbeitete<br />

Grafikeinheit<br />

Die Xe-Grafikeinheit wurde im<br />

Vergleich zum Vorgänger grundlegend<br />

überarbeitet und steht nun<br />

in der Verarbeitung von Multimedia-<br />

Inhalten einer dedizierten Grafikkarte<br />

in nichts nach. Der SDM-L11<br />

unterstützt Monitore mit einer Auflösung<br />

bis 8k, wobei sich Inhalte in<br />

einer Auflösung von 4.096 x 2.304<br />

@60 Hz (HDMI) und 7.680 x 4.320<br />

@60 Hz (DP) wiedergegeben lassen.<br />

Wahlweise Linux oder<br />

Windows 10<br />

Anwender können beim SDM-L11<br />

zwischen den Betriebssystem-Optionen<br />

Linux und Windows 10 wählen.<br />

Wer sein Betriebssystem maßgeschneidert<br />

an die eigene Anwendung<br />

anpassen möchte, trifft mit<br />

Windows 10 IoT Enterprise die richtige<br />

Wahl.<br />

Abgesehen von internen Schnittstellen<br />

HDMI, USB 3.2 und Strom<br />

im Display befinden sich diverse<br />

externe Anschlüsse beim SDM-L11<br />

auf dem Frontpanel des PCs, darunter<br />

auch eine HDMI-Schnittstelle zum<br />

Ansteuern eines weiteren Displays.<br />

Über je zwei USB 2.0- und USB 3.2<br />

Gen2-Ports, einen USB 3.2 Gen1<br />

Type-C sowie einen LAN-Anschluss<br />

kann der PC mit der Peripherie verbunden<br />

werden. Dank einer integrierten<br />

M.2-Schnittstelle lässt sich<br />

das System außerdem mit WiFi6/<br />

BT5 ausstatten.<br />

Mittlere Betriebsdauer von<br />

50.000 Stunden<br />

Der SDM-L11 ist mit einer mittleren<br />

Betriebsdauer von 50.000<br />

Stunden äußerst robust und eignet<br />

sich für einen 24/7-Dauereinsatz.<br />

Die JAHC-Technologie von<br />

Giada sorgt durch einen integrierten<br />

Watchdog dafür, dass sich das<br />

System automatisch rebootet, falls<br />

sich die Software aufhängt. Außerdem<br />

ermöglicht sie das Rauf- und<br />

Runterfahren des PCs zu festen<br />

Tagen und Uhrzeiten.<br />

„Digital Signage Anwendungen<br />

mit Large-Format-Displays beeindrucken<br />

durch ihre brillante Bildqualität“,<br />

erklärt Mike Finckh, CEO von<br />

Concept International. „Modul-PCs<br />

wie der SDM-L11 sind die sicherste<br />

Lösung im Bereich Digital Signage,<br />

da weniger Kabel für hohe Betriebssicherheit<br />

sorgen und auch die Vandalismusgefahr<br />

reduziert ist. In Verbindung<br />

mit der aktuellen CPU-<br />

Generation bieten wir hier die professionellste<br />

Lösung.“<br />

Verfügbarkeit<br />

Der Giada SDM-L11 ist bei Concept<br />

International mit den Prozessorvarianten<br />

Celeron 6305, Core<br />

i3-1115G4, i5-1135G7 (optional<br />

i5-1145G7 mit vPro) erhältlich. ◄<br />

52 PC & Industrie 5/<strong>2022</strong>


IPCs/Embedded Systeme<br />

Lüfterloser IPC mit i-Core CPU der 11. Generation<br />

für die Hutschiene<br />

Wesentliche Eigenschaften der UNO-148 Modelle:<br />

• Intel Core i Prozessor der 11. Generation onboard<br />

• 8 GB DDR4 Speicher (max. 64 GB möglich)<br />

• 3 x Gigabit Ethernet RJ45 (2x 1 Gbit/s, 1x 2,5 Gbit/s)<br />

• 2 x DisplayPort 1.4 Anschlüsse (Auflösungen bis 7680 x 3840<br />

(8K) bei 60 Hz)<br />

• 4 x isolierte serielle RS-232/422/485 Anschlüsse (Terminal Block)<br />

• 3 x USB 3.2 und 1 x USB 2.0<br />

• 8 x digitale Eingänge mit 2500 VDC Isolationsschutz und 8 x digitale<br />

Ausgänge<br />

• Unterstützt Time-Sensitive Networking (TSN)<br />

• 3 x M.2, Nano SIM und Full-Size mPCIe<br />

• 2nd-Stack Erweiterung optional<br />

• Erfüllen Sicherheitsanforderungen nach IEC 61010-1<br />

• Integriertes TPM 2.0<br />

Die embedded Box-IPCs der<br />

UNO-100-Serie sind DIN-Schienen-montierbare<br />

lüfterlose Industrie<br />

PCs, die über ein modulares<br />

Design für eine flexible Konfiguration<br />

gemäß den spezifischen Nutzungsanforderungen<br />

verfügen. Mit<br />

den neuen UNO-148-Modellen stehen<br />

nun auch IPCs mit Intel i3, i5<br />

und i7 Prozessor der 11. Generation<br />

für anspruchsvollere Anwendungen<br />

zur Verfügung. Industrie<br />

PCs sind wesentliche Plattformen<br />

für Überwachungs-, Steuerungsund<br />

Messsysteme der Automatisierungstechnik.<br />

Anwendungsgebiete<br />

Die typischen Anwendungsgebiete<br />

liegen z. B. in der Fabrikautomation,<br />

der Gebäudeautomation, dem Verkehrsmanagement<br />

und der Robotersteuerung.<br />

AMC als Premier-iAutomation-Partner<br />

von Advantech hat<br />

das lüfterlose, Hutschienen-Industrie-PC<br />

System UNO-148 mit isolierter<br />

serieller und digitaler I/O sowie<br />

einem weiten Eingangsspannungsbereich<br />

zum Einsatz für Arbeitsbereiche<br />

vom -40 bis + 60 °C in seinem<br />

Lieferprogramm mit aufgenommen.<br />

Die UNO-148-Modelle sind Nachfolger<br />

des bewährten Hutschienen<br />

IPCs UNO-1483G.<br />

Leistungsfähige Parameter<br />

im kompakten Format<br />

Der UNO-148 ist standardmäßig<br />

mit einem Onboard Intel Core i Prozessor<br />

der 11. Generation, sowie<br />

8 GB DDR4 RAM als auch 3 x<br />

LAN, 4 x COM, 3 x USB 3.0, 1 x<br />

USB 2.0, 8 x DI, 8x DO und 2x DP<br />

1.4 Anschlüssen ausgestattet. Der<br />

Controller unterstützt außerdem 1x<br />

Full-Size-Mini-PCIe, 1x M.2-B-Key,<br />

1x M.2-M-Key, 1x M.2-E-Key und<br />

1 x Nano-SIM-Kartensteckplatz für<br />

eine bequeme Erweiterung, um verschiedenen<br />

industriellen Anwendungen<br />

gerecht zu werden.<br />

Der UNO-148 entspricht den<br />

Sicherheitsanforderungen von<br />

IEC 61010-1 (Sicherheitsbestimmungen<br />

für elektrische Mess-,<br />

Steuer-, Regel- und Laborgeräte)<br />

für den industriellen Einsatz. Optional<br />

kann der UNO-148 mit einem<br />

optionalen Second-Stack-Erweiterungskit<br />

ausgestattet werden. Damit<br />

können Erweiterungsmodule der<br />

iDoor-Modul-Technologie eingebaut<br />

und somit zusätzliche industrieller<br />

Feldbus-Schnittstellen oder<br />

zusätzliche drahtlose Kommunikationsmodule<br />

(WiFI, LTE/5G, Bluetooth)<br />

aber auch zusätzliche digitale<br />

E/A Kanäle bis hin zur Ergänzung<br />

weitere serielle (RS232/422/485)<br />

Ports geschaffen werden.<br />

Erweiterbar im modularen<br />

Industriegehäuse<br />

Um diesen High-End Hutschienen-IPC<br />

UNO-148 noch mehr auf<br />

individuelle Anforderungen einzelner<br />

Anwendungen anzupassen, steht<br />

eine Stack-Erweiterung optional zur<br />

Verfügung. Das Erweiterungs-Kit<br />

UNO-148-IS2EA bietet neben den<br />

iDoor Slot sowie Platz den zusätzlichen<br />

Einbau einer 2,5“ SSD/HDD<br />

an. Alternativ können mit dem Erweiterungskit<br />

UNO-148-P11EA ein<br />

PCIe x4 Slot zur Integration einer<br />

zusätzlichen Datenerfassung– oder<br />

Schnittstellenkarte genutzt werden.<br />

Zudem unterstützt der UNO-148<br />

einen Betriebstemperaturbereich<br />

und eignet sich somit auch für raue<br />

industrielle Umgebungen.<br />

Mit seinen flexiblen Erweiterungsmöglichkeiten<br />

bei kleinen Abmessungen<br />

ist der UNO-148 ein leistungsstarker<br />

Hutschienen-IPC,<br />

der aktuelle und technische Anforderungen<br />

auch als Edge Computing<br />

Plattform ideal und optimal erfüllt.<br />

• AMC - Analytik & Messtechnik<br />

GmbH Chemnitz<br />

info@amc-systeme.de<br />

www.amc-systeme.de<br />

PC & Industrie 5/<strong>2022</strong> 53


IPCs/Embedded Systeme<br />

Hochleistungs-Embedded PCs auf Basis von<br />

Mini-ITX Mainboards<br />

Moderne Embedded-Systeme<br />

müssen sich an steigende Anforderungen<br />

anpassen können. Die<br />

zunehmende Digitalisierung und<br />

Modernisierung in der Automatisierungstechnik<br />

sorgen dafür, dass<br />

entsprechende IT-Lösungen flexibel,<br />

leistungsstark und erweiterbar<br />

sein sollten.<br />

Ein perfektes Beispiel sind die<br />

platzsparenden Mini-ITX Lösungen<br />

der ICO Innovative Computer GmbH.<br />

Auf Basis von Intel- oder AMD-Prozessoren<br />

stehen dem Nutzer kompakte,<br />

aber performante Systeme<br />

zur Verfügung. Wer sich für die<br />

Intel-Variante entscheidet, hat die<br />

Wahl zwischen dem PicoSYS 4615<br />

und dem PicoSYS 4615A. Während<br />

der PicoSYS 4615 Embedded PC<br />

mit einem Intel Core i5-6500TE<br />

2,3 GHz Prozessor arbeitet, verfügt<br />

der PicoSYS 4615 sogar über einen<br />

Intel Core i7-6700TE 4/8 2,4 GHz<br />

Prozessor. Beide Systeme laufen<br />

bereits in der Basisversion mit<br />

16 GB Arbeitsspeicher, die bis auf<br />

32 GB erweitert werden können.<br />

AMD Ryzen<br />

V2748-Prozessor<br />

Das Herz des AMD Gegenstücks<br />

PicoSYS 4211 bildet hingegen ein<br />

AMD Ryzen V2748-Prozessor mit<br />

2,9 GHz. Auch in dieser Version sind<br />

standardmäßig 16 GB RAM verbaut.<br />

Alle genannten Embedded PCs<br />

haben eine schnelle 256 GB SSD,<br />

die ausreichend Speicherplatz für<br />

gängige Anwendungen liefert. Dank<br />

eines x16-PCI-Express Steckplatzes<br />

ist es möglich, eine leistungsstarke<br />

Grafikkarte zu integrieren, wodurch<br />

sich der übliche industrielle Anwendungsbereich<br />

von Embedded PCs<br />

auch auf Sparten mit hohen visuellen<br />

Ansprüchen ausbauen lässt.<br />

Zur grafischen Ausgabe stehen<br />

eine DVI-, sowie eine DP-Schnittstelle<br />

zur Verfügung. Abgerundet<br />

wird die gute Konnektivität durch<br />

zwei Gigabit-LAN, sechs USB 3.0<br />

und zwei serielle Anschlüsse, von<br />

denen einer als RS232/RS422/<br />

RS4856 Port verwendet werden<br />

kann.<br />

Vielseitig einsetzbar<br />

Verbaut sind die einzelnen Komponenten<br />

in einem schlichten,<br />

schwarzen Gehäuse von gerade<br />

einmal 300 x 205 x 72 mm, das<br />

nicht nur die nötige Robustheit<br />

für industrielle Bereiche aufweist,<br />

sondern auch platzsparend per<br />

Wandmontage befestigt werden<br />

kann. Dank ihrer enormen Flexibilität<br />

und möglichen Einsatztemperaturen<br />

von 0 – 60 °C können der<br />

PicoSYS 4211, der PicoSYS 4615<br />

und der PicoSYS 4615A in unzähligen<br />

Bereichen eingesetzt werden.<br />

Und sollte die passende Konfiguration<br />

für Ihren Anwendungszweck<br />

noch nicht dabei sein, können die<br />

Systeme in der hauseigenen Fertigung<br />

der ICO Innovative Computer<br />

GmbH bereits in kleiner Stückzahl<br />

angepasst werden.<br />

• ICO Innovative Computer<br />

GmbH<br />

www.ico.de<br />

Größere Ansicht, besseres Erlebnis<br />

Axiomtek präsentiert den ITC210, einen modularen<br />

21,5-Zoll-Touch-Panel-PC mit Intel Smart<br />

Display Module (Intel SDM), der ein besseres<br />

Seh- und Arbeitserlebnis für den Smart Retail<br />

und die Leichtindustrie bietet. Der ITC210 ist<br />

mit einem 21,5-Zoll-Display (1920 x 1080) mit<br />

kapazitivem 10-Punkt-Touch, 250 nits Helligkeit<br />

und einem Seitenverhältnis von 16:9 ausgestattet.<br />

Der schmale Rahmen hält die Gesamt dicke<br />

unter 50 mm und die IPx4-Metallrahmenstruktur<br />

macht es in verschiedenen Anwendungen<br />

einsetzbar. Zu den Standard-Ports gehören<br />

ein Push-Push microSD-Slot, HDMI, USB 3.0-<br />

Ports und zwei USB 2.0-Ports. Das austauschbare<br />

Design erleichtert die Systemwartung für<br />

den Austausch vor Ort und für ein CPU-Karten-Upgrade.<br />

Es stehen zwei SDM-Module zur<br />

Auswahl, das SDM300S (Intel SDM-S) und<br />

das SDM500L(Intel SDM-L); beide sind mit<br />

verschiedenen CPUs, Systemspeichern und<br />

Onboard-Grafiken kompatibel. Der Kunde kann<br />

das Modul je nach Bedarf auswählen.<br />

Das SDM500-L basierte ITC210 wird von<br />

einem Quad-Core Intel i5-8365UE 1,6 GHz<br />

Prozessor oder einem Dual-Core Intel Celeron<br />

4305UE 2.0GHz Prozessor mit Intel UHD<br />

Graphics 620/610 angetrieben. Es verfügt über<br />

zwei 260-Pin DDR4-2400 SO-DIMM-Slots mit<br />

bis zu 32 GB Arbeitsspeicher pro Slot und<br />

ist anpassbar mit M.2 Key E, M.2 Key M und<br />

M.2 Key B Erweiterungsslots. Der ITC210 mit<br />

dem SDM500-L-Modul ist ideal bei beengten<br />

Platzverhältnissen. Mit dem Quad-Core-Prozessor<br />

bietet der ITC210 leistungsstarke Rechenleistung<br />

und eine saubere Arbeitsumgebung.<br />

Das SDM300S-basierte ITC210 wird durch<br />

den Quad-Core Intel Pentium Prozessor N4200<br />

oder den Dual-Core Celeron Prozessor N3350<br />

mit dem Intel UHD Graphics 505/500 Chipsatz<br />

betrieben. Dieses SDM-S-betriebene ITC210<br />

verfügt über einen 4 GB oder 8GB LPDDR4<br />

Speicher und 64 GB eMMC onboard. Beide<br />

Module verfügen über integrierte USB 3.0-,<br />

HDMI 2.0-, DisplayPort 1.2-, serielle TX/RXund<br />

I 2 C-Signale für die Konnektivität.<br />

• AXIOMTEK Deutschland GmbH<br />

www.axiomtek.de<br />

54 PC & Industrie 5/<strong>2022</strong>


IPCs/Embedded Systeme<br />

Hoch performant und energiesparend<br />

Ultrakompakte Systeme mit Intel Atom x6000E-Prozessoren<br />

Aufgrund der hohen Nachfrage nach<br />

platzsparenden Bauweisen, Flexibilität<br />

und geringem Stromverbrauch stellt<br />

die PLUG-IN Electronic GmbH die kompakten,<br />

integrierbaren Lösungen mit Intel<br />

Atom x6000E-Prozessoren und UHD-<br />

Grafik vor. Die drei Systeme SPC-6000,<br />

PBC-1000 und EPBC-1000 von Vecow<br />

zeichnen sich nicht nur durch ein ultrakompaktes<br />

Design aus, sie bieten ebenfalls<br />

einen effizienten Energieverbrauch<br />

mit höchster Leistung und Flexibilität für<br />

die moderne Industrie.<br />

40 % schnellere Rechenleistung<br />

Diese brandneuen Rechner sind mit<br />

Prozessoren aus der Intel Atom x6000E-<br />

Serie, die speziell für IoT-Anwendungen<br />

entwickelt wurde, ausgerüstet. Die PCs<br />

ermöglichen eine bis<br />

zu 40 % schnellere<br />

Rechenleistung und<br />

eine zweifach verbesserte<br />

3D-Grafikleistung<br />

als die früheren<br />

Generationen<br />

und verfügen über<br />

verschiedenste I/Ound<br />

Speicheroptionen.<br />

Ausgestattet<br />

mit einem Display-<br />

Port, der 4K-Auflösung<br />

unterstützt, und<br />

M.2-Steckplätze für<br />

Erweiterungen sind<br />

diese Systeme eine<br />

ausgewogene Basis,<br />

die mit einer Vielzahl<br />

unterschiedlicher<br />

Anschlussmöglichkeiten<br />

wie GigE LAN,<br />

USB, COM und SIM<br />

ergänzt werden kann.<br />

Zusätzlich sind diese<br />

lüfterlosen Systeme<br />

für den Einsatz im<br />

erweiterten Temperaturbereich<br />

geeignet<br />

und verfügen über<br />

einen 12 V DC-Stromeingang.<br />

Mit zahlreichen<br />

Funktionalitäten<br />

ist der Einsatz<br />

sowohl in Edge-<br />

Anwendungen wie<br />

intelligente Steuerung,<br />

Energiemanagement,<br />

M2M, Infotainment in<br />

Fahrzeugen als auch in allen Fabrikautomation-<br />

und AIoT/Industrie 4.0-Anwendungen<br />

möglich.<br />

Kompakt und energieeffizient<br />

SPC-6000 und PBC-1000 sind Box-PCs<br />

mit energieeffizienten Innovationen in einem<br />

kompakten Design. Diese Systeme wurden<br />

für die Ausführung des VHub-One-<br />

Stop-AIoT-Solution-Service optimiert, der<br />

OpenVINO-basierte KI-Accelerator und<br />

fortschrittliche Edge-KI-Anwendungen<br />

unterstützt. Je nach Modell sind die Rechner<br />

mit unterschiedlichen I/Os erhältlich.<br />

Kompakt und zuverlässig<br />

Der 2,5“ Pico-ITX Embedded-Singleboard-Computer<br />

EPBC-1000 gewährleistet<br />

mit dem Intel Atom x6211-Prozessor einen<br />

niedrigen Stromverbrauch mit<br />

bis zu TDP 6 W. Aufgrund der<br />

vielseitigen Ausstattung bietet<br />

der EPBC-1000 höchste Zuverlässigkeit<br />

in verschiedensten<br />

Embedded-Anwendungsfällen<br />

und dank der geringen Maße von<br />

nur 100 mm x 72 mm (SFF) ist<br />

dieses Board in nahezu jedes<br />

System integrierbar.<br />

• PLUG-IN Electronic GmbH<br />

www.plug-in.de<br />

PC & Industrie 5/<strong>2022</strong> 55<br />

55


IPCs/Embedded Systeme<br />

Intelligent, effizient und robust<br />

Die neuen embedded IPC Modelle Tiger C-M1 und C-M2 mit Intel 11. Prozessor Generation<br />

Die DNA wurde dem Kraftpaket von der 11. Intel<br />

Prozessor Generation verliehen. So bringen die Tiger<br />

C-M1- und Tiger C-M2-Modelle neben den charakteristischen<br />

Merkmalen von Industrie-PCs, auch integrierte<br />

KI-Funktionen mit. Durch die Deep-Learning-<br />

KI-Engine mit Boost von Intel und Intel Deep Link<br />

werden neue Maßstäbe in der KI-Leistung gesetzt.<br />

So können mitunter umfassende KI-Funktionen nun<br />

auch ohne zusätzliche Grafikkarten gelöst werden.<br />

Für zum Beispiel Highspeed-Kamerasysteme stehen<br />

vier USB 3.1 Gen2 Schnittstellen, mit jeweils bis zu<br />

10 Gbit/s, zur Verfügung. Für Maus und Tastatur können<br />

dabei die anderen beiden USB-2.0-Schnittstellen<br />

verwendet werden.<br />

ipc-core GmbH & Co. KG<br />

info@ipc-core.de<br />

https://ipc-core.de<br />

Problemlos erweiterbar<br />

Eine weitere Besonderheit beim Tiger C-M2<br />

ist die Erweiterbarkeit mit bis zu zwei Extension-<br />

Modulen. Somit sind bis zu 12 GbE LAN-Schnittstellen<br />

möglich, davon bis zu 8 mit Power over<br />

Ethernet. Darüber lassen sich zum Beispiel ebenfalls<br />

Kameras anschließen, mit denen die Produktionsqualität<br />

von Erzeugnissen geprüft wird.<br />

Anwender, die vier Displays/Monitore an ein PC-<br />

System anschließen möchten, werden sich freuen.<br />

Bis dato war hierfür meist zusätzliche, teure Hardware<br />

nötig. Die Tiger C-M1- und C-M2-Modelle<br />

bieten standardmäßig vier Video-Schnittstellen<br />

(2x HDMI und 2x DisplayPort, je 4K Auflösung).<br />

Hierüber lässt sich diese Anforderung bequem,<br />

ohne zusätzliche Hardware lösen.<br />

Intel vPro technology<br />

IT-Administratoren werden die integrierte Intel<br />

vPro technology zu schätzen wissen. Diese gibt Schutz<br />

unterhalb der Betriebssystemebene und ermöglicht<br />

die sichere Fernverwaltbarkeit der Tiger-Modelle. Im<br />

Betrieb beweisen die Tiger C-M2 Modelle ihre Robustheit.<br />

Bei Minusgraden von bis zu -40 °C schützt das<br />

dicke Fell, bei Temperaturen bis 60 °C sorgt das ausgeklügelte<br />

passive Kühlkonzept für ausreichend Coolness.<br />

Betrieben werden die sparsamen Tiger Industrie-<br />

PCs mit 12 V bis 36 VDC. Durch das, im Lieferumfang<br />

enthaltene Wandmontage-Set finden die kompakten<br />

Tiger fast überall ihren Platz. Optional steht auch ein<br />

Hutschienenmontage-Set zur Verfügung. ◄<br />

Neue i.MX 8M-basierte Boxed-Lösung für Multimedia- und IIoT-Anwendungen<br />

SECO kündigt heute eine<br />

neue Boxed-Lösung auf Basis<br />

der NXP i.MX 8M-Familie von<br />

Anwendungsprozessoren an: den<br />

PAVO (ehemaliger Produktname<br />

SYS-C20-IPC). Dieser lüfterlose<br />

Boxed-PC nutzt die Multicore-Prozessoren<br />

der NXP i.MX 8M-Familie<br />

samt branchenführender Audio-,<br />

Sprach- und Videoverarbeitung<br />

und bietet damit eine Lösung, die<br />

sich hervorragend für Multimedia-<br />

und industrielle IoT-Anwendungen<br />

eignet.<br />

Das PAVO kann mit i.MX 8M Quad/<br />

QuadLite/Dual Prozessoren ausgestattet<br />

werden (4x oder 2x<br />

ARM Cortex- A53-Core). Die integrierte<br />

Vivante GC7000Lite GPU,<br />

die OpenGL ES 1.1/2.0 /3.0 /3.1,<br />

Open CL 1.2 und Vulkan unterstützt,<br />

gewährleistet eine Displayauflösung<br />

von bis zu 4Kp60. Eine dedizierte<br />

VPU ist bei mit Quad- und Dual-<br />

CPUs verfügbar und kodiert/dekodiert<br />

alle gängigen Videoformate.<br />

In Bezug auf den Arbeitsspeicher<br />

bietet diese Box-Lösung bis zu<br />

2 GB DDR3L On-Board-Speicher<br />

und ein optionales eMMC 5.0 mit<br />

bis zu 16 GB On-Board-Speicher.<br />

Das PAVO ist mit einer Vielzahl<br />

von Schnittstellen ausgestattet:<br />

optionales HDMI-Interface; Line<br />

Out + Mic In Combo TRRS-Audiobuchse;<br />

1x GbE und optional onboard<br />

WiFi+BT LE; USB 2.0/3.0<br />

Ports; 1x RS-232 Serial Port; optional<br />

2x 12-polige Klemmenleistenanschlüsse<br />

mit I/Os wie CAN,<br />

GPIO, SPI, I 2 C, und mehr. Android<br />

und Linux OS werden unterstützt.<br />

Darüber hinaus kann der PAVO mit<br />

einer optionalen VESA 100-Halterung<br />

oder einer optionalen DIN-<br />

Standard-Montageplatte ausgestattet<br />

werden.<br />

• SECO Northern Europe GmbH<br />

http://north.seco.com<br />

56 PC & Industrie 5/<strong>2022</strong>


SBC/Boards/Module<br />

3,5 Zoll Embedded Board mit 11. Gen. Intel<br />

Celeron<br />

Mit dem Modell WAFER-JL hat<br />

compmall ein neues 3,5-Zoll-Embedded<br />

Board im Programm, das sich<br />

ideal für die Installation in Anlagen<br />

und Maschinen auf engem Raum<br />

einsetzen lässt, insbesondere zur<br />

Integration in Roboterarme und<br />

-greifer, autonome mobile Roboter<br />

und fahrerlose Transportfahrzeuge.<br />

Das Embedded Board ist mit einem<br />

Intel-Prozessor der 11. Generation<br />

bestückt, dem Celeron N5105 SoC.<br />

Der 4-Kern-Prozessor basiert auf<br />

der 10nm-Architektur und bietet<br />

bei extrem geringen 10 Watt TDP<br />

sehr gute Leistungswerte mit einer<br />

Basis-Taktfrequenz von 2 GHz bis<br />

2,9 GHz Burst-Frequenz. Um ein<br />

Überhitzen und damit das Drosseln<br />

der CPU zu verhindern, ist<br />

das lüfterlose Embedded Board in<br />

eine Kühlschale aus Aluminium eingelassen,<br />

um die Abwärme schnell<br />

an die Umgebung abzuführen. Auf<br />

die Kühlschale kann ein neu entwickelter<br />

und hocheffektiver Wärmeableitkörper<br />

geschraubt werden,<br />

der mit und ohne integrierten Lüfter<br />

erhältlich ist. Weitere Leistungsdaten<br />

sind der DDR4 Arbeitsspeicher<br />

mit 2933 MHz Taktfrequenz<br />

und der Bauform SO-DIMM mit<br />

einer Kapazität bis 16 GB und die<br />

integrierte Prozessorgrafik 11. Gen.<br />

Intel UHD.<br />

Das WAFER-JL<br />

steuert zwei unabhängige Displays<br />

mit 4K an, die mit DisplayPort<br />

und mit HDMI angebunden werden.<br />

Unterstützt wird das Verfahren HEVC<br />

10-bit Decoding/Encoding, das die<br />

Bildqualität erheblich verbessert.<br />

Drei 2,5-GB-Ethernet-Ports sorgen<br />

für hohen Datendurchsatz ins<br />

Netzwerk und verbinden das Embedded<br />

Board mit Intranet, Internet<br />

und industriellen Netzwerken oder<br />

mit IP-Kameras. Um externe Geräte<br />

und Sensoren anzuschließen, stehen<br />

verschiedene Schnittstellen<br />

zur Verfügung: USB 2.0, USB 3.2<br />

Gen2, RS-232, 12-bit-Digitale Ein-/<br />

Ausgänge und SMBus. Ein 6 Gb/s-<br />

SATA-Anschluss dient zur Anbindung<br />

des Datenspeichers.<br />

Das Embedded Board hat<br />

TPM 2.0-Funktionalität über<br />

Intel PTT, einer Intel-Firmware-<br />

Lösung, und unterstützt somit auch<br />

Windows 11.<br />

• compmall GmbH<br />

info@compmall.de<br />

www.compmall.de<br />

3,5” Embedded Board für energiesparende und leistungshungrige Anwendungen<br />

Das 3,5“ Embedded Board PD11TGS<br />

von ICP Deutschland ist mit der neuesten<br />

Tiger Lake Prozessorgeneration von<br />

Intel® ausgestattet. Die Tiger Lake UP<br />

Plattform verspricht energiesparend und<br />

reaktionsschnell zu sein und ist speziell<br />

für IoT Applikationen geschaffen worden.<br />

Kurze Latenzzeiten durch Intel® Time<br />

Coordinated Computing, eine verbesserte<br />

Grafikeinheit, KI Beschleunigungsfunktionalität<br />

durch Intel® Deep Learning<br />

Boost und, in Kombination von CPU<br />

und GPU, eine hervorragende Gesamtrechenleistung,<br />

sind nur ein paar Vorteile<br />

der 11-ten Intel® Generation. Das<br />

PD11TGS ist standardmäßig mit dem<br />

Intel Core i3-1115G4E 2-Kern Prozessor<br />

mit einer konfigurierbaren Thermal<br />

Design Power (TDP) von 12 bis 28 Watt ausgestattet.<br />

Der Basisprozessortakt variiert je<br />

nach TDP Einstellung zwischen 1,7 GHz und<br />

3,0 GHz und erreicht einen maximalen Turbotakt<br />

von 3,9 GHz. Optional kann auf Varianten<br />

wie den Intel® Celeron® 6305E mit 2 CPU-<br />

Kernen, den Intel® Core i5-1145G7E oder den<br />

Intel® Core i7-1185G7E mit vier CPU-Kernen<br />

zurückgegriffen werden. Ein DDR4 SO-DIMM<br />

Sockel ermöglicht allen Boards die Verwendung<br />

von bis zu 32 GB non-ECC Arbeitsspeicher mit<br />

einer maximalen Taktfrequenz von bis zu 3200<br />

MHz. Die integrierte Intel® HD Grafikeinheit<br />

der 11ten Generation bietet vierfache Display<br />

Unterstützung. Es stehen für den Anschluss<br />

von Displays zwei HDMI Ports mit einer Auflösung<br />

von bis zu 4096x2160 Pixeln, ein Display<br />

Port mit maximal 5120x3200 Pixeln und ein<br />

LVDS Anschluss mit einer Full HD 1920x1200<br />

Pixel Auflösung zur Verfügung. Optional kann<br />

der LVDS Anschluss durch einen eDP<br />

Anschluss mit 5120x3200 Pixel Auflösung<br />

ausgetauscht werden. Ferner verfügen<br />

alle PD11TGS über einen 2,5Gigabit<br />

Ethernet Port mit I225LM Netzwerk IC<br />

und einen Intel 1Gigabit Ethernet Port<br />

mit Intel I219-LM IC, vier USB<br />

3.1 (Generation 2), zwei USB 2.0,<br />

einen SATA-6G Anschluss, drei serielle<br />

RS-232, ein serielle RS-232/422/485<br />

sowie Audio MIC-In und LINE-Out<br />

Schnittstellen. Zudem stehen zur Erweiterung<br />

ein M.2 2242/2280/3042/3052<br />

B-Key und ein M.2 2230 Slot mit<br />

E-Key parat. Ein NANO-SIM Slot ermöglicht<br />

die Verwendung von optionalen<br />

5G Modulen. Das PD11TGS<br />

kann in einem Spannungsbereich<br />

von 8 bis 24 Volt DC und je nach gewählter<br />

TDP in einem Temperaturbereich von 0 bis<br />

60 °C betrieben werden. Auf Kundenwunsch<br />

liefert ICP das PD11TGS auch als Bundle<br />

mit industriellem Arbeitsspeicher und Speichermedium<br />

aus.<br />

• ICP Deutschland GmbH<br />

info@icp-deutschland.de<br />

www.icp-deutschland.de<br />

PC & Industrie 5/<strong>2022</strong> 57


SBC/Boards/Module<br />

Echtzeitdatenverarbeitung mit integriertem<br />

High-Speed-Ethernet<br />

Die neuen COM-HPC Server Type und COM Express Type 7 Module von Adlink verbessern die Echtzeitdatenverarbeitung<br />

mit integriertem High-Speed-Ethernet sowie industrietauglicher Zuverlässigkeit und Langlebigkeit.<br />

COM-HPC-sIDH Servertyp-Modul: Xeon D-2700-Serie mit bis zu 20<br />

Prozessorkernen, 30 MB Cache, 512 GB DDR4-Speicher und einer<br />

Leistungsaufnahme von 65 bis 118 Watt<br />

Adlink Technology Inc. stellt seine<br />

neuesten Intel Xeon D-basierten<br />

Computer-on-Modules (COMs)<br />

vor, die in zwei unterschiedlichen<br />

Formfaktoren erhältlich sind –<br />

COM-HPC Server Type als auch<br />

als COM Express Type 7. Durch<br />

Intel Xeon Prozessoren der D-2700-<br />

und D-1700-Serien (Codename: Ice<br />

Lake-D) angetrieben, verfügen diese<br />

ADLINK COMs über ein integriertes<br />

High-Speed Ethernet, bis zu 8x 10G<br />

oder mehr mit bis zu 32 PCIe Gen4-<br />

Lanes und modernste KI-Beschleunigung,<br />

bei gleichzeitig erweiterten<br />

Temperaturwerten für eingebettete<br />

und robuste Anwendungen.<br />

„Durch das integrierte High-<br />

Speed-Ethernet wird die Komplexität<br />

und der Zeitaufwand im Designund<br />

Entwicklungsprozess deutlich<br />

reduziert“, sagt Alex Wang, Senior<br />

Product Manager - Module Product<br />

Center, Adlink. „Dank ihrer industrietauglichen<br />

Zuverlässigkeit und des<br />

erweiterten Temperaturbereichs eignen<br />

sich diese Module besonders<br />

für geschäftskritische Edge-Anwendungen“,<br />

fügt er hinzu.<br />

ADLINK COM-HPC-sIDH<br />

ist ein COM-HPC-Servermodul<br />

der Größe D mit einem Intel<br />

Xeon D-2700 HCC-Prozessor mit bis<br />

zu 20 CPU-Kernen, 30 MB Cache,<br />

512 GB DDR4-Speicherkapazität,<br />

8x 10G oder 4x 25G Ethernet und<br />

einer Leistungsaufnahme von 65<br />

bis 118 Watt. ADLINK Express-<br />

ID7 hingegen ist ein COM Express<br />

Typ 7 Modul, das auf dem Intel<br />

Xeon D-1700 LCC Prozessor basiert<br />

und eine Leistungsaufnahme von<br />

bis zu 67 W TDP aufweist. Zudem<br />

bietet es bis zu 10 CPU-Kerne,<br />

128 GB DDR4 Speicherkapazität<br />

und 4x 10G Ethernet.<br />

Deep Learning Boost und<br />

KI-Inferenzverarbeitung<br />

Express-ID7 Typ 7 Modul: Xeon D-1700-Serie mit einer Leistungshüllkurve von<br />

bis zu 67 W TDP bei bis zu 10 CPU-Kernen und einem 128 GB DDR4-Speicher<br />

Ausgestattet mit Intel Deep Learning<br />

Boost (VNNI) und Intel AVX-512<br />

für die KI-Inferenzverarbeitung,<br />

ermöglichen Adlink COMs mit Intel<br />

Ice Lake-D maschinelles Lernen<br />

und Deep-Learning-Prozesse auf<br />

dem Gerät und transformieren industrielle<br />

Bildverarbeitung, die Verarbeitung<br />

natürlicher Sprache und<br />

intelligente Videoanalysen und übertreffen<br />

somit frühere Generationen.<br />

Diese neuen COMs verfügen darüber<br />

hinaus über Intel Time Coordinated<br />

Computing (Intel TCC) und<br />

bieten Unterstützung für Time Sensitive<br />

Networking (TSN), wodurch<br />

eine präzise Steuerung der CPU-<br />

Kerne und eine rechtzeitige Synchronisierung<br />

über vernetzte Geräte ermöglicht<br />

wird, während gleichzeitig<br />

eine deterministische Leistung mit<br />

geringer Latenz für die Ausführung<br />

von Echtzeit-Work loads gewährleistet<br />

wird.<br />

Module Management<br />

Controller<br />

COM-HPC-sIDH bietet zusätzlich<br />

einen Module Management Controller<br />

(MMC) mit einer IPMB-Schnittstelle<br />

und einer dedizierten PCIe-<br />

BMC-Lane. Zusammen mit dem<br />

Carrier BMC erhalten User komfortable<br />

Remote-Management-Funktionen<br />

wie Serial over LAN (SOL)<br />

und iKVM.<br />

Einsatzbereiche<br />

Die neuen Adlink COMs wurden<br />

für Edge- und robuste KI-Anwendungen<br />

entwickelt, so dass Systemintegratoren<br />

all ihre IoT-Innovationen<br />

realisieren können, angefangen<br />

bei Edge-Netzwerken, unbemannten<br />

Luftfahrzeugen, autonomem<br />

Fahren und Roboterchirurgie<br />

bis hin zu robusten HPC-Servern,<br />

5G-Basisstationen, automatischen<br />

Bohrungen, Schiffsmanagement<br />

und mehr.<br />

Starterkits<br />

Adlink stellt außerdem COM-HPCund<br />

COM-Express-Server-Starterkits<br />

bereit, die auf den COM-HPCsIDH-<br />

und COM-ID7-Modulen basieren.<br />

Die COM-HPC Server Base bietet<br />

Unterstützung für KI-Beschleuniger<br />

über Gen4 PCIe (2 x16), 10GbE<br />

optische/Kupfer-Ethernet-Erweiterung<br />

sowie lokales und ferngesteuertes<br />

IPMI/BMC-Management über<br />

VGA, COM und dediziertes Ethernet.<br />

• ADLINK Technology GmbH<br />

www.adlinktech.com<br />

58 PC & Industrie 5/<strong>2022</strong>


SBC/Boards/Module<br />

Neues System on Module auf Basis der<br />

industrietauglichen AM64x-Prozessorserie<br />

Phytec stellt das neue phyCORE-<br />

AM64x System on Module (SoM)<br />

auf Basis der Sitara AM64x Prozessorfamilie<br />

vor. Das einbaufertige<br />

Kommunikationsmodul erweitert<br />

die PHYTEC phyCORE-Produktreihe<br />

um eine Lösung für industrielle<br />

Steuerungs- und Smart<br />

Manufacturing-Anwendungen.<br />

Das phyCORE-AM64x SoM ist eine<br />

robuste und zuverlässige Embedded-Lösung<br />

mit Secure-Boot-Unterstützung,<br />

industriellen Kommunikationsschnittstellen,<br />

Funktionsüberwachungsfunktionen<br />

und Power-<br />

Management.<br />

Einsatzbereiche<br />

Kontron erweitert sein umfangreiches Computer-on-Modules<br />

Portfolio um das neue COM<br />

Express Basic Typ 7 Modul COMe-bID7 mit<br />

Intel Xeon D-1700 Prozessoren (früherer Codename<br />

Ice Lake D). Darüber hinaus stellt Kontron<br />

einen neuen COM Express Typ 7 Evaluation<br />

Carrier vor. Das COMe-bID7 mit einer Skalierbarkeit<br />

von 4 bis 10 Cores auf einem kleinen<br />

Formfaktor und SKUs für den industriellen<br />

Temperaturbereich von -40 °C bis +85 °C<br />

sowie 24/7-Zuverlässigkeit über 10 Jahre ermöglicht<br />

robuste und platzsparende Implementierungen<br />

in rauen Umgebungen und<br />

unter extremen Bedingungen. Das Modul verfügt<br />

über bis zu 4x SO-DIMM Sockel für maximal<br />

128 GB Speicher. Als Speichermedium ist<br />

optional eine aufgelötete NVMe SSD onboard<br />

Das phyCORE-AM64x SoM wurde<br />

für den industriellen Einsatz z. B.<br />

in Motorsteuerungen, Remote-I/O,<br />

M2M-Kommunikation und Robotik<br />

entwickelt. Die Sitara AM64x-Prozessorarchitektur<br />

von Texas Instruments<br />

(TI) besteht aus bis zu sieben<br />

Cores, darunter bis zu zwei Cortex-<br />

A53-Applikationskerne für die Ausführung<br />

Ihrer generischen Anwendungssoftware<br />

mit Linux, bis zu vier<br />

Cortex-R5F-Kerne für kritische Echtzeitaufgaben<br />

und ein isolierter Cortex-M4F-Kern<br />

für funktionale Sicherheitsfunktionen.<br />

Schnittstellen<br />

Das phyCORE-AM64x SOM<br />

unterstützt die Verwendung von<br />

vier PRU-ICSSG Industrial Ethernet-Schnittstellen.<br />

Diese Schnittstellen<br />

können mit verschiedenen<br />

industriellen Kommunikationsprotokollen<br />

wie TSN, EtherCAT, PROFI-<br />

NET, ETHERNET/IP und anderen<br />

verwendet werden.<br />

Powermanagement<br />

Mit dem Powermanagement direkt<br />

auf dem SOM können Anwender<br />

wahlweise +5 V und sogar die<br />

+3,3 V / 2 A Ausgangsspannung<br />

auf dem SOM für die Schnittstellen<br />

nutzen, um Kosten und Designkomplexität<br />

zu sparen. Das 50 mm<br />

x 37 mm große SOM stellt nahezu<br />

alle Schnittstellen an industrietauglichen<br />

2x 140-poligen Steckverbindern<br />

zur Verfügung. Alle gängigen<br />

Kommunikationsprotokolle wie CAN,<br />

EtherCAT, UART, I 2 C sowie automatisierungsspezifische<br />

Schnittstellen<br />

wie ePWM, eCAP und eQEP können<br />

einfach integriert werden.<br />

Produkt-Entwicklung<br />

Die Demo und das Kit sind hervorragender<br />

Ausgangspunkte für<br />

die Produkt-Entwicklung im Bereich<br />

der Fabrikautomatisierung, sowie<br />

Anwendungen, in denen gängige<br />

Feldbusprotokolle verwendet werden.<br />

• PHYTEC Messtechnik GmbH<br />

www.phytec.de<br />

Performance der Serverklasse mit PCIe Gen4 und 10 Gbit Netzwerkkonnektivität<br />

mit bis zu 1 TByte Speicherkapazität verfügbar.<br />

16x PCIe Gen4 plus 16x PCIe Gen3 Lanes<br />

und 4x 10GBASE-KR Schnittstellen bieten eine<br />

ideale Unterstützung für hohe Datendurchsatzraten<br />

in anspruchsvollen I/O- und Netzwerkstrukturen.<br />

Das 10GBASE-KR-Design ermöglicht<br />

maximale Flexibilität durch die Definition<br />

der physikalischen Schnittstelle – KR für<br />

Backplane-Konnektivität, Kupfer (RJ45) oder<br />

Glasfaser (SFP+) – auf der Basiskarte. Ergänzt<br />

durch Echtzeitfähigkeiten wie niedrige Latenz<br />

und Determinismus mit Intel Time Coordinated<br />

Computing (TCC) und Time Sensitive Networking<br />

(TSN) eignet sich die Plattform hervorragend<br />

für den Einsatz im hochleistungsfähigen<br />

IoT Edge Computing. Der Kontron COMe Eval<br />

Carrier T7-Gen2 bietet ein komplettes Set an<br />

Standardschnittstellen und die freie Wahl der<br />

entsprechenden Ethernet-Schnittstellen über<br />

verschiedene Adapterkarten und optimiert so<br />

die Design-In und Evaluierungs-Tools für das<br />

COMe-bID7.<br />

• Kontron, www.kontron.de


SBC/Boards/Module<br />

Neue PCIe und Mini PCI Express CAN-Karten für<br />

Embedded Lösungen<br />

KVASER CAN-Karten in der Medizintechnik oder der Automatisierungstechnik<br />

garantieren einen<br />

reibungsfreien<br />

Betrieb. Die On-<br />

Board Datenpufferung<br />

sorgt für<br />

höchste Datensicherheit.<br />

Der<br />

Silent-Mode unterstützt<br />

Analyseaufgaben.<br />

Kostenfreie<br />

Software-Tools<br />

Hohe Datenübertragungsraten,<br />

Zuverlässigkeit, optimales Preisleistungsverhältnis,<br />

schnelle Lieferfähigkeit,<br />

lange Verfügbarkeit – die<br />

Wunschliste für CAN-Karten in Embedded<br />

Lösungen z. B. in der Medizintechnik<br />

oder der Automatisierungstechnik<br />

ist lang. Die schwedische<br />

Firma KVASER hat sich<br />

längst als einer der Marktführer<br />

für CAN- und CAN-FD-Schnittstellen<br />

und CAN-Datenlogger in den<br />

unterschiedlichsten Formaten etabliert<br />

und bietet CAN-Interfaces in<br />

diversen Formaten wie USB, PCI,<br />

PCIe, Mini PCI-Express, PC104<br />

und als Hutschienenmodule an.<br />

Ergänzt wird das Produktspektrum<br />

durch CAN-Datenlogger mit bis zu<br />

fünf CAN-Kanälen.<br />

Der Markt für Embedded Lösungen<br />

für CAN-Bus und CAN-FD-Bus<br />

wächst ständig, weil die Menge<br />

der zu verarbeitenden und übertragenden<br />

Daten rasant steigt und<br />

zudem die Daten immer schneller<br />

verarbeitet werden müssen. Dementsprechend<br />

wächst der Bedarf<br />

an schnellen Feldbus-Interface-<br />

Karten mit CAN-Bus. Vor allem die<br />

Einsteckkarten im PCIe- und PCI-<br />

Express-Karten-Format in Computer<br />

jeder Art gewinnt seit einiger<br />

Zeit wieder enorm an Bedeutung.<br />

KVASER produziert hierfür einund<br />

zweiachsige CAN-FD-kompatible<br />

PC-Einsteckkarten, die<br />

sich durch sehr gute Performance<br />

in der Datenübertragung mit sehr<br />

geringen Latenzzeiten auszeichnen.<br />

Zeitstempelgenauigkeiten<br />

von 1 µs sind erreichbar. Die CAN-<br />

PCIe- und CAN-PCI-Express-Karten<br />

von KVASER sind kompatibel zum<br />

ISO 11898-2 Standard und erreichen<br />

1 Mbit/sec im Standard-CANbzw.<br />

bis zu 8 Mbit/sec im CAN-FD-<br />

Modus. Galvanische Isolation, EMV-<br />

Störfestigkeit gemäß EN 61000-6-<br />

2:2005 und der industrielle Temperaturbereich<br />

von -40 °C bis +85 °C<br />

Zudem gibt es<br />

von K VASER<br />

diverse kostenfreie<br />

Software-Tools für die Inbetriebnahme<br />

und die Diagnose. Ferner<br />

werden die Treiber für Windows<br />

und auch für Linux angeboten. Auf<br />

der Webseite von KVASER werden<br />

zudem viele hilfreiche Schulungsunterlagen<br />

zu CAN zur Verfügung<br />

gestellt.<br />

Vertrieben werden die CAN-<br />

Interfaces und CAN-Datenlogger<br />

von KVASER in Deutschland von<br />

Actronic-Solutions GmbH mit Sitz<br />

in Adelsdorf.<br />

• Actronic-Solutions GmbH<br />

info@actronic-solutions.de<br />

www.actronic-solutions.de<br />

Server-Performance auf Modulplattformen<br />

Kontron kündigt Produkte mit der Intel Xeon D-1700 und Xeon D-2700 Prozessorfamilie an<br />

Kontron<br />

www.kontron.de<br />

Kontron kündigt neue Computer-on-Modules<br />

mit Intel Xeon<br />

D-2700 und Xeon D-1700 Prozessoren<br />

für das Internet der Dinge (IoT)<br />

an. Kontron erweitert mit der neuen<br />

Intel Xeon D-1700 Prozessorserie<br />

die aktuelle COM Express Basic<br />

Type 7 Produktfamilie und hat die<br />

Intel Xeon D-2700 Prozessorserie als<br />

erste Plattform für den neuen PICMG<br />

COM-HPC Server-Type Formfaktor<br />

ausgewählt, da sie die neuen Technologietrends<br />

der COM-HPC Serverspezifikation<br />

am besten bedient.<br />

Die Intel-Server-Plattform mit bis zu<br />

10 Cores für den Intel Xeon D-1700<br />

und maximal 20 Cores für den Xeon<br />

D-2700 Prozessor in Kombination<br />

mit einer großen Speicherkapazität<br />

und PCIe Gen4-Fähigkeit gewährleistet<br />

eine hervorragende Performance<br />

für anspruchsvolle Anwendungsanforderungen.<br />

Die hohe Netzwerkkonnektivität<br />

mit bis zu 100 GbE bietet<br />

ideale Unterstützung für höchste<br />

Datendurchsatzanforderungen in<br />

anspruchsvollen Netzwerkstrukturen.<br />

Ergänzt durch Echtzeit -<br />

fähigkeiten wie niedrige Latenz und<br />

Determinismus mit Intel Time Coordinated<br />

Computing (Intel TCC) und<br />

Time Sensitive Networking (TSN),<br />

die für ausgewählte SKUs verfügbar<br />

sind, ist die Plattform hervorragend<br />

für den Einsatz in industriellen<br />

Automatisierungsprozessen<br />

geeignet.<br />

Speziell für extreme<br />

Bedingungen<br />

Mit erweitertem Temperaturbereich<br />

und 24/7-Zuverlässigkeit über<br />

10 Jahre bei ausgewählten SKUs<br />

ermöglicht die Intel Server-Grade-<br />

Plattform robuste Implementierungen<br />

für raue Umgebungen und<br />

extreme Bedingungen.<br />

60 PC & Industrie 5/<strong>2022</strong>


Server Carrier Board zur einfachen und<br />

schnellen Entwicklung<br />

SBC/Boards/Module<br />

Avnet Embedded stellt COM-HPC Server Carrier Board zur Entwicklung von IoT, KI und Edge Anwendungen vor<br />

Avnet Embedded<br />

www.avnet.eu<br />

Zur einfachen und schnellen Entwicklung<br />

von High-end Anwendungen,<br />

die auf leistungsfähigen<br />

COM-HPC Server Modulen basieren,<br />

ist von Avnet Embedded das<br />

COM-HPC Server Carrier Board<br />

MSC HS-MB-EV verfügbar. Das<br />

Carrier Board erlaubt einen unmittelbaren<br />

Zugang zur neuen COM-<br />

HPC Server Technologie und unterstützt<br />

erste Laborevaluierungen,<br />

Rapid Prototyping und eine frühzeitige<br />

Applikationsentwicklung. Darüber<br />

hinaus können Entwickler das<br />

Server Carrier Board als Referenz<br />

Design zur Entwicklung ihrer eigenen<br />

COM-HPC Plattform einsetzen.<br />

Das COM-HPC Server Carrier<br />

Board MSC HS-MB-EV bietet ein<br />

COM-HPC Server Interface mit<br />

einer reichen Auswahl an I/Os einschließlich<br />

High-Speed PCIe, 25G /<br />

10G Ethernet Anschlüsse, USB und<br />

SATA, die zum Modulsockel geroutet<br />

sind. Die Abmessungen des Carriers<br />

betragen 305 x 244 mm (ATX<br />

Formfaktor). Die Betriebstemperatur<br />

liegt zwischen 0 und 60 °C.<br />

Extrem hohe<br />

Rechenleistung<br />

Auf dem flexiblen Server Carrier<br />

Board MSC HS-MB-EV lassen sich<br />

leistungsstarke COM-HPC Server<br />

Module der Größen D oder E platzieren.<br />

Avnet Embedded liefert<br />

die COM-HPC Server Modulfamilie<br />

MSC HSD-ILDL, die sich durch<br />

eine extrem hohe Rechenleistung<br />

bei hohem Datendurchsatz auszeichnet.<br />

Die skalierbaren Module<br />

integrieren den Intel Xeon D-1700<br />

Prozessor (Codename „Ice Lake D“)<br />

und sind speziell für Anwendungen<br />

ausgelegt, die eine große Anzahl an<br />

PCIe Lanes und Ethernet Schnittstellen<br />

sowie Platz für große Speicherarrays<br />

und Kühllösungen benötigen.<br />

Typische Einsatzgebiete<br />

der COM-HPC Server Module und<br />

des passenden Carrier Boards sind<br />

High-Performance IoT Industrieprodukte,<br />

KI/Deep Learning Lösungen<br />

und Edge Computing Anwendungen.<br />

Technische Spezifikationen:<br />

Das leistungsfähige COM-<br />

HPC Server Carrier Board<br />

MSC HS-MB-EV von Avnet Embedded<br />

bietet über einen PCIe x16<br />

Slot, je zwei PCIe x8 und x4 Slots<br />

sowie zwei M.2 Slots mit PCI x4<br />

zahlreiche Erweiterungsoptionen.<br />

Alle vorhandenen PCIe Slots unterstützen<br />

bis zu Gen 4.<br />

Zur Anbindung an das Netzwerk<br />

verfügt das Carrier Board<br />

über vier SFP28 Kartenkäfige für<br />

bis zu 25G Ethernet pro Port, zwei<br />

10GBASE-T Konnektoren und einen<br />

1000BASE-T / 2.5GBASE-T Konnektor.<br />

Speichermedien werden<br />

über zwei SATA Anschlüsse mit<br />

bis zu 6 Gbps integriert. Externe<br />

Geräte können über je 2x USB 3.2<br />

Gen 2 (10 Gbps) und USB 3.2 Gen 1<br />

(5 Gbps) angeschlossen werden.<br />

Zusätzlich stehen zwei UART-Ports,<br />

ein Konnektor mit zwölf GPIO Ports<br />

und Anschlüsse für ein optionales<br />

BMC Modul und I/O Break-out zur<br />

Verfügung. Ein PWM gesteuerter<br />

4-Pin-Anschluss für einen Lüfter<br />

ist ebenfalls vorhanden. ◄<br />

Das COM Express Basismodul<br />

Type 7, das den Xeon<br />

D-1700 Prozessor unterstützt,<br />

bietet Skalierbarkeit<br />

von 4 bis 10 Cores in<br />

einem robusten Formfaktor,<br />

32x PCIe Lanes und 4x<br />

10 Gbit LAN-Schnittstellen.<br />

Das Modul bietet Platz für<br />

bis zu 4x SO-DIMM-Sockel<br />

für max. 128 GB Speicher.<br />

Volle Skalierbarkeit<br />

Das COM-HPC Servermodul<br />

Size D (160 mm x<br />

160 mm) mit dem Xeon<br />

D-2700 Prozessor ermöglicht<br />

volle Skalierbarkeit von<br />

4 bis 20 Cores, 48x PCIe<br />

Lanes und 8x 10 Gbit / 4x<br />

25 Gbit LAN-Schnittstellen.<br />

Das leistungsstarke<br />

Design verfügt über 4x<br />

DIMM-Sockel für eine große<br />

Speicherkapazität.<br />

Anwendungen<br />

Die beiden Computeron-Module-Designs<br />

sind<br />

prädestiniert für embedded<br />

IoT/Industrie 4.0-Anwendungen,<br />

Test & Measurement,<br />

autonome Fahrzeuge<br />

& Robotik sowie zahlreiche<br />

potenzielle Anwendungen<br />

von AI-Workloads. Anwendungen<br />

am Netzwerk-Edge<br />

umfassen Use Cases wie<br />

Multi-Access Edge Computing<br />

(MEC) oder 5G<br />

RAN. ◄<br />

PC & Industrie 5/<strong>2022</strong> 61


Bildverarbeitung<br />

ToF-Systementwicklung – Teil 1: Systemüberblick<br />

Viele Machine-Vision-Anwendungen<br />

erfordern heute 3D-Tiefenbilder<br />

mit hoher Auflösung, um die<br />

Standard-2D-Bildgebung zu ersetzen<br />

oder zu ergänzen. Entsprechende<br />

Lösungen vertrauen darauf,<br />

dass die 3D-Kamera zuverlässige<br />

Tiefeninformationen liefert, um<br />

Sicherheit zu gewähr leisten. Insbesondere<br />

wenn Maschinen in unmittelbarer<br />

Nähe zu Menschen arbeiten,<br />

ist dies wichtig. Die Kameras<br />

müssen außerdem auch in schwierigen<br />

Umgebungen wie beispielsweise<br />

großen Räumen mit stark<br />

reflektierenden Oberflächen oder<br />

in Gegenwart anderer sich bewegender<br />

Objekte zuverlässige Tiefeninformationen<br />

liefern. In vielen Produkten<br />

kamen bisher Lösungen wie<br />

Entfernungsmesser mit geringer<br />

Auflösung zum Einsatz, um Tiefen-<br />

Autoren:<br />

Paul O’Sullivan (links),<br />

System engineer und<br />

Nicolas Le Dortz (rechts),<br />

system engineering manager<br />

in the Time of Flight (ToF)<br />

Technology Group<br />

www.analog.com<br />

informationen zur Erweiterung der<br />

2D-Bildgebung zu liefern.<br />

Dieser Ansatz bringt jedoch Einschränkungen<br />

mit sich. Für Anwendungen,<br />

die von 3D-Tiefeninformationen<br />

mit höherer Auflösung profitieren,<br />

sind Continuous-Wave-ToF-<br />

Kameras mit CMOS-Sensoren die<br />

leistungsstärksten Lösungen auf<br />

dem Markt. Systemeigenschaften,<br />

die CMOS-ToF-Systeme mit<br />

hoher Auflösung ermöglichen, sind<br />

in Tabelle 1 erläutert.<br />

Die Systemfunktionen in Tabelle 1<br />

lassen sich auch auf Anwendungsfälle<br />

im Consumer-Bereich übertragen,<br />

wie beispielsweise der<br />

Bokeh-Effekte bei der Aufnahme<br />

von Videos, Gesichtsauthentifizierung<br />

und Messanwendungen. Auch<br />

Anwendungsfälle im Automobilbereich,<br />

wie beispielsweise die Überwachung<br />

der Aufmerksamkeit des<br />

Fahrers und die automatische Einstellung<br />

einer Innenraumkonfiguration<br />

in der Fahrerkabine, sind möglich.<br />

Dieser Artikel gibt einen einfachen<br />

Überblick über das System und<br />

stellt dessen verschiedenen Komponenten<br />

vor.<br />

Continuous-Wave-ToF-<br />

Kamera mit CMOS-Sensoren<br />

Eine Tiefenkamera ist eine Kamera,<br />

die für jeden Bildpunkt die Entfernung<br />

zwischen der Kamera und<br />

der Szene ausgibt. Eine Technik<br />

zur Tiefenmessung besteht darin,<br />

die Zeit zu berechnen, die das Licht<br />

benötigt, um von einer Lichtquelle<br />

auf der Kamera zu einer reflektierenden<br />

Oberfläche und zurück zur<br />

Kamera zu gelangen. Diese Laufzeit<br />

wird als Time of Flight (ToF)<br />

bezeichnet. Eine ToF-Kamera enthält<br />

folgende Elemente (Bild 1):<br />

• Eine Lichtquelle (VCSEL oder<br />

kantenemittierende Laserdiode),<br />

die Licht im nahen Infrarotbereich<br />

emittiert. Die am häufigsten verwendeten<br />

Wellenlängen sind 850<br />

und 940 nm. Die Lichtquelle ist<br />

normalerweise eine diffuse Quelle<br />

(Flutlicht), die einen Lichtstrahl<br />

mit einer bestimmten Divergenz<br />

(auch bekannt als Beleuchtungsfeld<br />

oder FOI – Field Of Illumination)<br />

aussendet, um die Szene vor<br />

der Kamera zu beleuchten.<br />

• Einen Lasertreiber, der die Intensität<br />

des von der Lichtquelle emittierten<br />

Lichts moduliert.<br />

• Einen Sensor mit einem Pixel-Array,<br />

welches das reflektierte Licht aus<br />

der Szene sammelt und Werte für<br />

jeden Bildpunkt ausgibt.<br />

• Eine Linse, die das reflektierte Licht<br />

auf das Array fokussiert.<br />

• Einen Bandpassfilter, der mit dem<br />

Objektiv zusammen angeordnet ist<br />

und Licht außerhalb einer schmalen<br />

Bandbreite um die Wellenlänge der<br />

Lichtquelle herausfiltert.<br />

• Einen Verarbeitungsalgorithmus,<br />

der ausgegebene Rohbilder vom<br />

Sensor in Tiefenbilder oder Punktwolken<br />

umwandelt.<br />

Man kann mehrere Ansätze verwenden,<br />

um das Licht in einer ToF-<br />

Tabelle 1: Leistungsmerkmale von CW-ToF-Systemen<br />

Kamera zu modulieren. Ein einfacher<br />

Ansatz ist die Verwendung einer<br />

kontinuierlichen Wellenmodulation<br />

(CW), beispielsweise eine Rechteckwellenmodulation<br />

mit einer Einschaltdauer<br />

von 50 %. In der Praxis<br />

ist die Laserwellenform selten eine<br />

perfekte Rechteckwelle und kann<br />

eher einer Sinuswelle ähneln. Eine<br />

quadratische Laserwellenform ergibt<br />

ein besseres Signal/Rausch-Verhältnis<br />

für eine bestimmte optische<br />

Leistung, bringt jedoch auch Tiefen-<br />

Nichtlinearitätsfehler aufgrund von<br />

Hochfrequenz-Oberwellen mit sich.<br />

Eine CW-ToF-Kamera misst die<br />

Zeitdifferenz t d zwischen dem ausgesendeten<br />

Signal und dem Rücksignal,<br />

indem sie den Phasenoffset<br />

ϕ = 2 π f t d zwischen den<br />

Grundwellen dieser beiden Signale<br />

abschätzt. Die Tiefe kann aus dem<br />

Phasenversatz ϕ abgeschätzt werden<br />

mit der Gleichung<br />

Eine Takterzeugungsschaltung im<br />

Sensor steuert die komplementären<br />

Pixeltakte, die jeweils die Akkumulation<br />

von Photoladungen in zwei<br />

Ladungsspeicherelementen (Abgriff<br />

„A“ und Abgriff „B“) sowie das Lasermodulationssignal<br />

zum Lasertreiber<br />

steuern. Die Phase des reflektierten<br />

modulierten Lichts kann relativ zur<br />

Phase der Pixeltakte gemessen werden<br />

(siehe rechte Seite von Bild 1).<br />

Die Differenzladung zwischen Abgriff<br />

A und Abgriff B im Pixel ist proportional<br />

zur Intensität des reflektierten<br />

modulierten Lichts und zur Phase<br />

62 PC & Industrie 5/<strong>2022</strong>


Bildverarbeitung<br />

Bild 1: Überblick über eine CW-ToF-Bildgebung<br />

des reflektierten modulierten Lichts<br />

relativ zum Pixeltakt.<br />

Kohärente Detektion<br />

Mit Methoden der kohärenten<br />

Detektion wird eine Messung mit<br />

mehreren relativen Phasen zwischen<br />

Pixeltakt und Lasermodulationssignal<br />

durchgeführt. Die Messungen<br />

werden kombiniert, um die<br />

Phase der Grundwelle im reflektierten<br />

modulierten Lichtsignal zu<br />

bestimmen. Die Kenntnis dieser<br />

Phase ermöglicht die Berechnung<br />

der Zeit, die das Licht benötigt, um<br />

von der Lichtquelle zum beobachteten<br />

Objekt und zurück zum Sensorbildpunkt<br />

zu gelangen.<br />

Vorteile von hohen<br />

Modulationsfrequenzen<br />

In der Praxis gibt es Nichtidealitäten<br />

wie Photonenschussrauschen,<br />

Rauschen der Ausleseschaltung und<br />

Mehrweginterferenzen, die Fehler<br />

bei der Phasenmessung verursachen<br />

können. Eine hohe Modulationsfrequenz<br />

verringert die Auswirkungen<br />

dieser Fehler auf die Tiefenabschätzung.<br />

Dies ist leicht zu verstehen, wenn<br />

man ein einfaches Beispiel nimmt,<br />

bei dem es einen Phasenfehler<br />

ε ϕ gibt, das heißt die vom Sensor<br />

gemessene Phase ist .<br />

Der Tiefenfehler beträgt dann<br />

und daher ist der Tiefenfehler<br />

umgekehrt proportional zur Modulationsfrequenz<br />

f mod . Dies ist in Bild 2<br />

grafisch dargestellt.<br />

Die Formel erklärt, warum CW-<br />

ToF-Kameras mit hoher Modulationsfrequenz<br />

ein geringeres Tiefenrauschen<br />

und kleinere Tiefenfehler<br />

aufweisen als CW-Kameras mit<br />

niedrigerer Modulationsfrequenz.<br />

Mehrere<br />

Modulationsfrequenzen<br />

nutzen<br />

Ein Nachteil, den eine hohe Modulationsfrequenz<br />

mit sich bringt, ist<br />

ein schnelleres Phase Wrapping,<br />

das heißt der Bereich, der eindeutig<br />

gemessen werden kann, ist kürzer.<br />

Der übliche Weg, diese Einschränkung<br />

zu umgehen, sind mehrere<br />

Modulationsfrequenzen, bei denen<br />

ein Wrapping mit unterschiedlichen<br />

Raten erfolgt. Die niedrigste Modulationsfrequenz<br />

bietet einen großen<br />

Bereich ohne Unklarkeit, aber eine<br />

größere Tiefen unsicherheit, während<br />

höhere Modulationsfrequenzen<br />

zusammen verwendet werden, um<br />

die Tiefenunsicherheit zu verringern.<br />

Ein Beispiel für dieses Konzept mit<br />

drei verschiedenen Modulationsfrequenzen<br />

zeigt Bild 3.<br />

Die endgültige Tiefenabschätzung<br />

wird durch Gewichtung der<br />

unwrapped Phasenabschätzungen<br />

für die verschiedenen Modulationsfrequenzen<br />

berechnet, wobei die<br />

höheren Modulationsfrequenzen<br />

höhere Gewichte erhalten.<br />

Wenn die Gewichte für jede<br />

Frequenz optimal gewählt sind,<br />

ist das Tiefenrauschen umgekehrt<br />

proportional zum Effektivwert<br />

der gewählten Modulationsfrequenzen<br />

im System. Bei konstantem<br />

Gesamttiefenrauschen<br />

lässt sich durch Erhöhung der<br />

Modulationsfrequenzen die Integrationszeit<br />

oder die Beleuchtungsleistung<br />

verringern.<br />

Andere für die<br />

Leistungsdaten kritische<br />

Systemaspekte<br />

Bei der Entwicklung einer leistungsstarken<br />

ToF-Kamera sind zahlreiche<br />

Systemmerkmale zu berücksichtigen.<br />

Einige werden im Folgenden<br />

kurz behandelt.<br />

Bild 2: Einfluss des Phasenfehlers auf die Abstandsabschätzung<br />

Bild 3: Mehrfrequenz-Phase-Unwrapping<br />

PC & Industrie 5/<strong>2022</strong> 63


Bildverarbeitung<br />

Bild 4: Komponenten einer 3D-ToF-Kamera auf Systemebene<br />

Der Lasertreiber moduliert die<br />

Lichtquelle (zum Beispiel VCSEL) mit<br />

hoher Modulationsfrequenz. Um die<br />

Menge „nützlichen“ Signals am Pixel<br />

für eine bestimmte optische Leistung<br />

zu maximieren, muss die optische<br />

Wellenform schnelle Anstiegs- und<br />

Abfallzeiten mit sauberen Flanken<br />

aufweisen. Die richtige Kombination<br />

aus Laser, Lasertreiber und Leiterplattenlayout<br />

im Beleuchtungs-Subsystem<br />

ist entscheidend, um dies<br />

zu erreichen. Die optische Leistung<br />

muss auch auf eine sichere Art und<br />

Weise geliefert werden. Dazu müssen<br />

einige Sicherheitsmechanismen<br />

auf der Lasertreiber- und Systemebene<br />

eingebaut werden, um sicherzustellen,<br />

dass die Augensicherheitsgrenzen<br />

der Klasse 1 jederzeit eingehalten<br />

werden.<br />

Optisches Design<br />

Systemlevel-Komponente<br />

ToF Imager<br />

Beleuchtungsquelle<br />

Optik<br />

Powermanagement<br />

Algorithmus zur Tiefenverarbeitung<br />

Bei der Entwicklung eines ToF-<br />

Kamerasystems müssen viele<br />

Überlegungen zum optischen<br />

Design angestellt und Kompromisse<br />

gefunden werden. Erstens<br />

sollte das Beleuchtungsfeld der<br />

Lichtquelle für optimale Effizienz<br />

mit dem Sichtfeld des Objektivs<br />

übereinstimmen. Es ist auch wichtig,<br />

dass das Objektiv selbst eine<br />

große Blendenöffnung für eine<br />

bessere Ausbeute beim Lichtsammeln<br />

hat. Eine große Blendenöffnung<br />

kann andere Kompromisse in<br />

Bezug auf Vignettierung, geringe<br />

Schärfentiefe und Komplexität der<br />

Objektivkonstruktion erforderlich<br />

machen. Ein Linsendesign mit niedrigem<br />

Hauptstrahlwinkel kann auch<br />

dazu beitragen, die Bandbreite des<br />

Bandpassfilters zu verringern, was<br />

die Fremdlichtunterdrückung verbessert.<br />

Das optische Subsystem<br />

sollte ebenfalls für die gewünschte<br />

Betriebswellenlänge optimiert werden<br />

(zum Beispiel Antireflexionsbeschichtungen,<br />

Bandpassfilter design,<br />

Linsendesign). Es sind auch eine<br />

Reihe mechanischer Anforderungen<br />

zu erfüllen, um sicherzustellen,<br />

dass die optische Ausrichtung<br />

innerhalb der gewünschten Toleranzen<br />

für die Endanwendung liegt.<br />

Powermanagement<br />

Leistungsmerkmale<br />

Auch das Powermanagement ist<br />

von entscheidender Bedeutung. Die<br />

Lasermodulation und die Pixelmodulation<br />

erzeugen kurze Bursts mit<br />

hohen Spitzenströmen, was Einschränkungen<br />

für die Powermanagement-Lösung<br />

mit sich bringt. Es gibt<br />

einige Funktionen auf IC-Ebene, die<br />

helfen können, den Spitzenstromverbrauch<br />

des Imagers zu verringern.<br />

Auch gibt es Powermanagement-Techniken,<br />

die auf Systemebene<br />

angewendet werden können,<br />

um die Wahl der Stromquelle (zum<br />

Beispiel Batterie, USB) zu erleichtern.<br />

Die wichtigsten Versorgungsspannungen<br />

für einen ToF-Imager<br />

erfordern typischerweise einen Regler<br />

mit gutem Einschwingverhalten<br />

und geringem Rauschen.<br />

Algorithmus für die<br />

Tiefenverarbeitung<br />

Ein weiterer großer Teil der Systementwicklung<br />

ist der Algorithmus<br />

für die Tiefenverarbeitung.<br />

Der ToF-Bildsensor liefert Pixel-<br />

Rohdaten, aus denen die Phaseninformation<br />

extrahiert werden muss.<br />

Dazu sind verschiedene Schritte<br />

wie Rausch filterung und Phase<br />

Unwrapping erforderlich. Der Ausgang<br />

des Phase-Unwrapping-Blocks<br />

ist ein Maß für die Entfernung, die<br />

das Licht vom Laser zur Szene und<br />

zurück zum Bildpunkt zurückgelegt<br />

hat. Dies wird oft als „Reichweite“<br />

oder „radialer Abstand“ bezeichnet.<br />

Auflösung, Modulationseffizienz, Quanteneffizienz,<br />

Ausleserauschen,<br />

„Nützlicher“ optischer Leistungspegel am Pixel,<br />

Augensicherheitsmerkmale<br />

Hohe Effizienz beim Licht sammeln, minimales Streulicht,<br />

schmale Bandbreite<br />

Niedriges Rauschen, gutes Einschwingverhalten,<br />

hoher Wirkungsgrad, hohe Spitzenleistung<br />

Effiziente Roh- zu Tiefenverarbeitung, unterstützt verschiedene<br />

Ausgangstiefeninformationen, einfache Handhabung<br />

Der radiale Abstand wird normalerweise<br />

in eine Punktwolkeninformation<br />

umgewandelt, welche die<br />

Information für einen bestimmten<br />

Bildpunkt durch seine realen Koordinaten<br />

X,Y und Z darstellt. Oft verwenden<br />

Endanwendungen nur die<br />

„Z“-Bildkarte (Tiefenkarte) anstelle<br />

der vollständigen Punktwolke. Die<br />

Umwandlung der radialen Entfernung<br />

in eine Punktwolke erfordert<br />

die Kenntnis der Objektiv- und Verzeichnungsparameter.<br />

Die Parameter<br />

werden bei der geometrischen<br />

Kalibrierung des Kameramoduls<br />

abgeschätzt. Die Algorithmen zur<br />

Tiefenverarbeitung geben auch<br />

andere Informationen aus, wie beispielsweise<br />

aktive Helligkeitsbilder<br />

(Amplitude des reflektierten Lasersignals),<br />

passive IR-Bilder und Vertrauensstufen,<br />

die alle in den Endanwendungen<br />

verwendet werden können.<br />

Die Tiefenverarbeitung kann<br />

auf dem Kameramodul selbst oder<br />

in einem Host-Prozessor erfolgen.<br />

Eine Übersicht über die verschiedenen<br />

Komponenten auf Systemebene,<br />

die hier behandelt werden,<br />

gibt Bild 4. Diese Themen werden<br />

in zukünftigen Artikeln ausführlicher<br />

behandelt.<br />

Schlussbemerkung<br />

Viele Computer- und Machine-<br />

Vision-Anwendungen erfordern<br />

heute 3D-Tiefenbilder mit hoher Auflösung,<br />

um die Standard-2D-Bildgebung<br />

zu ersetzen oder zu ergänzen.<br />

CW-ToF-Kameras bieten die<br />

höchste Tiefenpräzision auf dem<br />

Markt für diese Art von Endanwendungen.<br />

Während es beim Bildsensor<br />

viele Faktoren gibt, welche die<br />

Leistung vorgeben (zum Beispiel<br />

Modulationsfrequenz, Demodulationskontrast,<br />

Quanteneffizienz und<br />

Ausleserauschen), gibt es auch viele<br />

Faktoren, die auf Systemebene zu<br />

berücksichtigen sind, um sicherzustellen,<br />

dass das höchste Leistungsniveau<br />

erreicht werden kann.<br />

Zu den wichtigen Überlegungen auf<br />

Systemebene gehören das Beleuchtungs-Subsystem,<br />

das optische<br />

Design, das Powermanagement<br />

und die Algorithmen zur Tiefenverarbeitung.<br />

Alle diese Elemente auf<br />

Systemebene sind zur Entwicklung<br />

eines hochpräzisen 3D-ToF-Kamerasystems<br />

entscheidend. Diese Themenbereiche<br />

auf Systemebene werden<br />

in weiteren Beiträgen ausführlicher<br />

behandelt. ◄<br />

64 PC & Industrie 5/<strong>2022</strong>


Bildverarbeitung<br />

Volle Kontrolle über die<br />

Qualitätssicherungsprozesse<br />

Inspekto präsentiert neues autonomes Bildverarbeitungssystem auf der<br />

Control und Automatica<br />

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Inspekto<br />

https://inspekto.com/de<br />

Inspekto lädt Hersteller auf den<br />

Messen zum Testen seines KIgesteuerten<br />

Bildverarbeitungssystems<br />

INSPEKTO S70 ein, das nun<br />

mit einem neuen Softwaresystem<br />

ausgestattet ist. Besucher können<br />

ihre eigenen Teile mitbringen, um sie<br />

während der Messen in einer Live-<br />

Demo zu inspizieren. INSPEKTO<br />

S70 ermöglicht Herstellern die volle<br />

Kontrolle über ihre Qualitätssicherungsprozesse,<br />

ohne dass sie maßgeschneiderte<br />

Projekte bei externen<br />

Experten in Auftrag geben müssen.<br />

Das Produkt ist ein Edge-Gerät, das<br />

sofort einsatzbereit ist und dank einer<br />

schnellen und benutzerfreundlichen<br />

Einrichtung den kostspieligen Integrations-<br />

und Schulungsprozess<br />

herkömmlicher Bildverarbeitungssysteme<br />

überflüssig macht.<br />

Vielseitiges System<br />

Die Live-Demonstrationen auf der<br />

Control und Automatica zeigen die<br />

Vielseitigkeit des Systems sowohl<br />

für große Produktionsanlagen als<br />

auch für kleine und mittelständische<br />

Unternehmen (KMUs). Auf den Messen<br />

wird INSPEKTO S70 in einer<br />

neuen Konfiguration vorgestellt -<br />

integriert in einen Cobot für maximale<br />

Flexibilität. Höchste Produktivität<br />

wird erreicht, da das System<br />

mehrere Teile in schnellem Tempo<br />

und in einem vollautomatischen Prozess<br />

prüfen kann.<br />

Das System ist in zahlreichen<br />

Anlagen weltweit im Einsatz. Es<br />

wurde in Deutschland von führenden<br />

Automobilherstellern eingeführt<br />

und hat sich dank seiner Vielseitigkeit<br />

und Anpassungsfähigkeit<br />

für eine breite Palette von Anwendungsfällen<br />

schnell in der Elektronik-,<br />

Kunststoff- und Metallindustrie<br />

verbreitet. Das System eignet sich<br />

zudem ideal für die Prüfung komplexer<br />

Teile und wird daher auch bei<br />

der Qualitätssicherung von Leiterplatten<br />

(PCBs) eingesetzt.<br />

Immer das bestmögliche<br />

Bild<br />

INSPEKTO S70 verwendet eine<br />

Kombination aus drei KI-Modulen.<br />

Dank der künstlichen Intelligenz dieser<br />

Module wird das elektro-optische<br />

System selbstständig so eingestellt,<br />

dass es automatisch fokussiert und<br />

das bestmögliche Bild des zu prüfenden<br />

Objekts aufnimmt. So können<br />

Hersteller auch anspruchsvolle<br />

Teile aus stark reflektierenden Materialien<br />

wie Metallen und glänzenden<br />

Kunststoffen zuverlässig inspizieren.<br />

INSPEKTO lädt Hersteller dazu<br />

ein, ihre eigenen Komponenten an<br />

den Messestand zu bringen, um sie<br />

mit INSPEKTO S70 prüfen zu lassen<br />

und eine persönliche Live-Demo<br />

für ihren spezifischen Anwendungsfall<br />

zu vereinbaren. Das Inspekto-<br />

Team steht Besuchern für Fragen<br />

zur Verfügung und zeigt, welche<br />

Vorteile das System in Produktionsprozessen<br />

bringt. Um eine persönliche<br />

Demo zu vereinbaren, kontaktieren<br />

Sie Inspekto bitte unter<br />

https://inspekto.com/de/contact-us. ◄<br />

Neue IP69k-Schutzgehäuse für<br />

Linienlaser im hygienischen Design<br />

Mit den extrem robusten Laser-<br />

Schutzgehäusen der Piranha-Baureihe<br />

komplettiert autoVimation<br />

sein neues Hygienic Mounting<br />

Kit, das nach eigenen Angaben<br />

als weltweit erstes hygienisches<br />

Montagesystem für Bildverarbeitungskomponenten<br />

eine durchgängig<br />

hygienekonforme Installation<br />

von Kameras, Beleuchtung<br />

und Lasern in Anwendungen<br />

der Lebensmittel- und Pharma-<br />

Industrie oder in Reinräumen ermöglicht.<br />

Die jetzt erhältlichen<br />

Piranha-Schutzgehäuse dienen<br />

der Integration von Linienlasern<br />

mit 19-20 mm Durchmesser.<br />

Durch die Schutzart IP69k,<br />

die Ausführung in V4A-Edelstahl<br />

und ihr spaltenfreies<br />

hygienisches Design eignen<br />

sie sich zur gründlichen Reinigung<br />

mit Dampfstrahlern,<br />

zudem zeichnet sich das<br />

Material durch hohe Korrosionsbeständigkeit<br />

gegen<br />

scharfe Desinfektionsmittel<br />

und andere aggressive<br />

Chemikalien aus. Für das Frontfenster<br />

mit 28 mm Durchmesser,<br />

das sich sehr einfach mittels eines<br />

Sprengrings fixieren bzw. austauschen<br />

lässt, stehen Varianten aus<br />

beidseitig antireflex-beschichtetem<br />

BK7, Saphir oder Acryl zur<br />

Wahl. Der tiefe Frontdeckel erlaubt<br />

die Platzierung von Lasern mit<br />

oder ohne Fokussierring direkt<br />

hinter der Frontscheibe, wobei<br />

sein Schraubverschluss jederzeit<br />

freien Zugang zum Fokussierring<br />

gestattet.<br />

• autoVimation GmbH<br />

www.autovimation.com<br />

PC & Industrie 5/<strong>2022</strong> 65


Bildverarbeitung<br />

Intelligente Bildverarbeitungsplattformen der<br />

nächsten Generation<br />

Extrem stromsparende und kompakte Embedded Vision Lösung mit PolarFire FPGAs und CoaXPress<br />

Transceivern<br />

CXP-Host- und Bausteinkarten<br />

Die letzten Jahre brachten einen<br />

explosionsartig wachsenden Bedarf<br />

an hochauflösenden, bandbreitenintensiven<br />

Bildverarbeitungstechnologien,<br />

die künstliche Intelligenz<br />

(KI) mit einem verstärkten Fokus auf<br />

Echtzeit-Analysen und Edge Computing<br />

vereinen. Edge Computing<br />

ist im Gegensatz zu zentralisiertem<br />

Cloud Computing ein dezentrales<br />

Berechnungskonzept, das<br />

durch Bereitstellung von Rechenressourcen<br />

nahe bei den Datenquellen<br />

Reaktionszeiten verbessert und<br />

Bandbreiten reduziert. Angesichts<br />

des ständig wachsenden Internets<br />

der Dinge (Internet of Things - IoT)<br />

nutzen immer mehr kommerzielle<br />

und industrielle Anwendungen ein<br />

Netzwerk aus sensorbasierten, digitalen<br />

und mechanischen Komponenten<br />

zur Überwachung und Steuerung<br />

von Aufgaben. Im Zentrum<br />

des IoT stehen drahtlose Embedded-Systeme,<br />

Echtzeit-Analysen<br />

und maschinelle Lernverfahren.<br />

Probleme und<br />

Anforderungen bei der<br />

Implementierung<br />

Prinzipiell bestehen diese Systeme<br />

aus zwei Elementen - einem<br />

Microchip<br />

www.microchip.com<br />

Rechensystem und einem Transportmechanismus.<br />

Die Herausforderungen<br />

bei der Entwicklung solcher<br />

Systeme sind eine effiziente,<br />

beschleunigte Leistung mit deterministischen<br />

Ergebnissen sowie eine<br />

flexible, fehlerfreie serielle Verbindung,<br />

die hohe Datenraten unterstützt<br />

und skalierbar ist. Allerdings<br />

sind Stromverbrauch und Größe<br />

die wichtigsten Designvorgaben für<br />

einen Edge-Computing-Baustein -<br />

manche dieser Bausteine könnten<br />

an abgelegenen Orten eingesetzt<br />

werden oder benötigen eine unterbrechungsfreie<br />

Stromversorgung für<br />

kritische Anwendungen; zugleich<br />

müssen sie strenge Formfaktor-<br />

Anforderungen erfüllen, wie z. B.<br />

bei Kfz-Vision-Systemen, militärischer<br />

Überwachung, medizinischen<br />

Geräten, hochpräzisen Industriewerkzeugen<br />

und mehr.<br />

Microchip bietet<br />

umfassende Lösung<br />

In Kenntnis des Bedarfs an intelligenten<br />

Bildverarbeitungssystemen<br />

und der damit verbundenen Herausforderungen<br />

hat Microchip eine<br />

kostenoptimierte Lösung mit niedrigstem<br />

Stromverbrauch und kleinstem<br />

Formfaktor für alle Anforderungen<br />

an unkomprimierte Multi-Gigabit-Videos<br />

und -Daten entwickelt. Die<br />

Lösung integriert die PolarFire Field-<br />

Programmable Gate Arrays (FPGAs)<br />

mit den CoaXPress 2.0-Transceivern<br />

und ermöglicht eine serielle Hochgeschwindigkeitsübertragung<br />

von<br />

Bilddaten von mehreren Kameras<br />

an den FPGA zur Bildsignalverarbeitung.<br />

Dazu bietet Microchip ein<br />

komplettes Referenzdesign an – das<br />

PolarFire CoaXPress 12G Design,<br />

das zur Verkürzung der Entwicklungszeit<br />

Evaluierungshardware,<br />

Intellectual Property und Benutzerdokumentation<br />

enthält.<br />

Beschreibung des<br />

Referenzdesigns<br />

Das PolarFire CoaXPress 12G<br />

Design nutzt zwei 4K-Kamerasensoren,<br />

die mit einem PolarFire<br />

MPF100T FPGA über das MIPI<br />

CSI-2 Protokoll verbunden sind. Der<br />

FPGA führt eine 8b/10b Kodierung<br />

durch und reorganisiert den eingehenden<br />

Datenstrom in Datenpakete<br />

gemäß dem CoaXPress Protokoll.<br />

Dieses Signal wird von einem integrierten<br />

EQC125X40 CoaXPress-<br />

Transceiver über ein 50 m langes<br />

Koaxialkabel an einen weiteren<br />

EQC125X40-Transceiver übertragen,<br />

der das erhaltene Signal<br />

aus dem abgeschwächten Hochgeschwindigkeits-Empfangssignal<br />

rekonstruiert. Dieses Board ist über<br />

einen FPGA Mezzanine Card (FMC)<br />

[BTC1] Anschluss mit einem Polar-<br />

Fire Video Kit, MPF300-VIDEO-KIT-<br />

NS, verbunden; dort führt ein Polar-<br />

Fire Baustein mit 300.000 Logikelementen<br />

(LE) die 8b/10b Dekodierung<br />

durch, gefolgt von einer<br />

beliebigen gewünschten Bildverarbeitung<br />

oder einem intelligenten<br />

algorithmischen Processing. Neben<br />

zahlreichen anderen Schnittstellen<br />

bietet das Board auch einen HDMI-<br />

Ausgang zur Anzeige des empfangenen<br />

Signals auf einem Bildschirm.<br />

So erhalten Entwickler eine End-to-<br />

End-Demonstration eines Embedded-Vision-Systems.<br />

Die gesamte Leistungsaufnahme<br />

des beschriebenen Designs beträgt<br />


Bildverarbeitung<br />

rischer, schneller, offener serieller<br />

Punkt-zu-Punkt-Kommunikationsstandard<br />

für leistungsstarke Bildverarbeitungs-,<br />

industrielle Inspektionsund<br />

Verkehrsüberwachungssysteme.<br />

Sie ist eine moderne Methode für<br />

den Anschluss von hochleistungsfähigen,<br />

hochauflösenden Kameras<br />

an Hochgeschwindigkeits-Erfassungskarten<br />

(„Frame Grabber“) über<br />

handelsübliche 75Ω-Koaxialkabel.<br />

CoaXPress 2.0 bietet gegenüber<br />

CoaXPress 1.1 eine deutlich höhere<br />

Geschwindigkeit und erweitert die<br />

Datenübertragungsrate auf bis zu<br />

12,5 Gbps bei Kabellängen von bis<br />

zu 40 m und auf bis zu 40 Megabit<br />

pro Sekunde (Mbps) bei bidirektionaler<br />

Kommunikation. Als einziger<br />

12,5 Gbit/s-Standard bietet<br />

er die gleichzeitige Übertragung<br />

von Video, Kamerasteuerung und<br />

Triggerung über ein einzelnes Koaxialkabel<br />

sowie eine Gleichstromversorgung<br />

von 13 W bei 24 VDC<br />

und eine Echtzeit-Überprüfung der<br />

Kabelqualität. ◄ CXP-Signalfluss-Blockdiagramm<br />

Neue interaktive Vision-Software-Version jetzt schneller und einfacher<br />

© Matrox Imaging<br />

Matrox Imaging hat die neueste Version 2109<br />

der interaktiven Vision-Software Design Assistant<br />

X vorgestellt. Sie ist in Deutschland und<br />

Österreich über die Rauscher GmbH erhältlich.<br />

Mit einer Vielzahl neuer Funktionen beschleunigt<br />

und vereinfacht die Version 2109 der interaktiven<br />

Vision-Software Design Assistant X<br />

von Matrox Imaging die Applikationsentwicklung.<br />

Die neue Version wurde vor allem für den<br />

Einsatz in 3D-Bildverarbeitungsanwendungen<br />

optimiert. Dazu enthält sie eine verbesserte<br />

3D-Darstellung und Meshing-Funktionen zur<br />

optimalen Visualisierung von 3D-Scandaten<br />

sowie neue Algorithmen zum Zuschneiden<br />

von Punktewolken und zur Berechnung des<br />

Volumens von Prüfobjekten.<br />

Weitere wichtige Neuerungen sind unter anderem<br />

die Möglichkeit der OPC UA-Kommunikation<br />

zur Interaktion mit Fertigungs systemen<br />

gemäß Industrie 4.0, die Einbindung von High<br />

Dynamic Range (HDR)-Aufnahmen zur Erzeugung<br />

von Bildern mit verbessertem Kontrast,<br />

die Nutzung von Diagrammen für die Bedienerschnittstelle<br />

zur grafischen Darstellung von<br />

Ergebnissen und Trends sowie die Überwachung<br />

der Laufzeitausführung und Berichterstellung<br />

für eine einfachere Fehlerbehebung<br />

und -optimierung in Projekten. Hinzugekommen<br />

sind zudem die Unterstützung der intelligenten<br />

Kameras der Iris GTX-Serie von Matrox<br />

sowie das Tool MIL CoPilot für das effektive<br />

Training von Deep-Learning-Klassifikatoren.<br />

Die interaktive Software Design Assistant<br />

von Matrox Imaging verbindet die Flexibilität<br />

von Bildverarbeitungsbibliotheken mit der Einfachheit<br />

von Vision-Sensoren. Sie ermöglicht<br />

die Programmerstellung für 2D- und 3D-Bildverarbeitungssysteme<br />

auf Basis von PC-Systemen<br />

oder intelligenten Kameras sowie für Timeof-Flight-,<br />

SWIR- oder Multi-Kameraprojekte.<br />

• RAUSCHER GmbH<br />

info@rauscher.de<br />

www.rauscher.de<br />

PC & Industrie 5/<strong>2022</strong> 67


Bildverarbeitung<br />

Hand-Eye-Kalibrierung und Absolutgenauigkeit<br />

für sicheres BinPicking und Pick-and-Place<br />

Die Bildverarbeitungssoftware EyeVision ermöglicht eine einfache und intuitive<br />

Hand-Eye-Kalibrierung für Roboter und Handhabungssysteme<br />

Die automatisierte Absolutgenauigkeit läutet eine neue<br />

Dimension des automatischen Greifens ein<br />

EVT Eye Vision Technology<br />

www.evt-web.com<br />

Die Bildverarbeitungssoftware<br />

EyeVision ermöglicht dem Anwender<br />

jetzt eine einfache und intuitive<br />

Hand-Eye-Kalibrierung für Roboter<br />

und Handhabungssysteme. Diese<br />

Kalibrierung sorgt dafür, dass das<br />

Koordinatensystem des Roboters<br />

mit dem Koordinatensystem der<br />

Anwendung synchronisiert wird und<br />

von da an die Anwendung, inklusive<br />

Robotersteuerung, nur noch in<br />

einem Koordinatensystem stattfindet.<br />

Dabei führt der erweiterte Befehlssatz<br />

mit wenigen Klicks eine Hand-<br />

Eye-Kalibrierung bei Systemen in<br />

2D und 3D durch. Eine universelle<br />

Roboterschnittstelle, die sich hinter<br />

dem RoboCom Befehl befindet,<br />

erlaubt die einfache Ansteuerung<br />

der meisten Roboter und<br />

Handlingssysteme. Die Kombination<br />

aus Steuerung, Bildaufnahme<br />

in 2D oder 3D und der automatischen<br />

Adaption führt dazu, dass<br />

die Hand-Eye-Kalibrierung für das<br />

Roboterauge schnell und präzise<br />

realisiert werden kann.<br />

Automatisierte<br />

Absolutgenauigkeit<br />

Mit der automatisierten Absolutgenauigkeit<br />

führt die EVT GmbH<br />

eine neue Dimension des automatischen<br />

Greifens ein. Ein vollautomatischer<br />

Ablauf, der auf der<br />

Hand-Eye-Kalibrierung basiert,<br />

sorgt dafür, dass das Spiel und die<br />

Toleranzen in den Achsen automatisch<br />

erkannt und dann von der Bildauswertung<br />

korrigiert werden und<br />

somit Genauigkeiten des Robotersystems<br />

entscheidend und über<br />

die Spezifikationen des Roboters<br />

hinaus verbessert.<br />

Automatische Berichtigung<br />

Die Korrektur funktioniert mit<br />

jedem Roboter und verbessert<br />

dessen Positionierung im Greifraum<br />

durch automatische Berichtigung<br />

der Achs-und-Spiel Toleranzen<br />

der einzelnen Gelenke. Mit<br />

dieser Korrektur kann jedes Handhabungssystem,<br />

egal ob Roboter<br />

oder Mehrachs manipulator, in der<br />

Genauigkeit innerhalb des kompletten<br />

Arbeitsraumes deutlich verbessert<br />

werden. ◄<br />

Kameraunterstützung erweitert<br />

auswählt und Bilder damit aufzeichnet.<br />

Eine vollständige Liste<br />

der unterstützen Kamerahersteller<br />

der EyeVision Software<br />

kann nach der Hardwareinstallation<br />

im Hardwarekonfigurator<br />

ausgewählt, oder auf der Eye<br />

Vision Technology Homepage<br />

unter https://eyevision-web.com/<br />

unterstuetzte-hardware/ nachgelesen<br />

werden.<br />

Die EyeVision Bildverarbeitungssoftware<br />

unterstützt nun,<br />

neben den über 70 weiteren<br />

Herstellern auch die Kameras<br />

von Daheng Imaging. Der Kunde<br />

kann, durch die Demoversion<br />

der Software, sämtliche unterstützen<br />

Kameras direkt testen,<br />

indem er die beliebige Kamera<br />

• EVT Eye Vision Technology<br />

www.evt-web.com<br />

68 PC & Industrie 5/<strong>2022</strong>


Software/Tools/Kits<br />

Server für industrielle Kommunikation mit<br />

höchster Performance<br />

ACCON-OPC-Server UA von Delta Logic<br />

Delta Logic hat mit ACCON-OPC-Server UA eine hochperformante Software für<br />

Anwendungen speziell in S7-Umgebungen entwickelt, in denen OPC UA als Standard für<br />

industrielle Kommunikation benötigt wird.<br />

© stock.adobe.com/Gorodenkoff, Delta Logic<br />

DELTA LOGIC<br />

Automatisierungstechnik GmbH<br />

www.deltalogic.de<br />

Mit ACCON-OPC-Server UA bietet<br />

Delta Logic Maschinenbauern und<br />

Anlagenbetreibern eine leistungsstarke<br />

Software für die Zwei-Wege-<br />

Kommunikation in einer Siemens-<br />

S7-Umgebung. Der Server unterstützt<br />

die Schnittstelle Open Platform<br />

Communications Unified Architecture<br />

(OPC UA), die sich in der<br />

Bei Vergleichstests mit Software der Mitbewerber zeigt ACCON-OPC-Server UA<br />

seine überragende Performance, etwa wie hier bei der Lesegeschwindigkeit.<br />

© Delta Logic<br />

Industrie 4.0 immer mehr<br />

als Standard durchsetzt.<br />

Damit ist die Neuheit von<br />

Delta Logic schon jetzt<br />

eine zukunftssichere Investition.<br />

ACCON-OPC-Server<br />

UA ist speziell für die<br />

Anforderungen in einer<br />

Siemens-S7-Umgebung<br />

entwickelt. Die Software<br />

ermöglicht die sichere<br />

Datenübertragung zwischen<br />

OPC-Server und<br />

-Client sowie S7-SPSen,<br />

und das in einer bisher<br />

unerreichten Geschwindigkeit.<br />

Dabei unterstützt<br />

ACCON-OPC-Server UA<br />

die aktuelle OPC UA-Spezifikation<br />

1.04 und ist von<br />

der OPC Foundation, die<br />

den Standard fortlaufend<br />

weiterentwickelt und verbreitet,<br />

bereits Ende 2021<br />

zertifiziert worden.<br />

Einsatzbereiche<br />

Die Software findet überall dort<br />

ihren Einsatz, wo beim Zugriff auf<br />

die Daten einer S7-Steuerung eine<br />

OPC UA-konforme Schnittstelle<br />

benötigt wird, beispielsweise zur<br />

Server-Client-Kommunikation bei<br />

der Betriebsdatenerfassung (BDE),<br />

im Manufacturing Execution System<br />

(MES) oder beim Enterprise-<br />

Resource-Planning (ERP).<br />

Vorteile und Funktionen von<br />

ACCON-OPC-Server UA<br />

Wie alle Produkte von Delta Logic<br />

überzeugt auch ACCON-OPC-Server<br />

UA durch große Anwenderfreundlichkeit,<br />

höchste Performance<br />

und nicht zuletzt besten Kundensupport.<br />

Die bedeutendsten Vorteile<br />

und Highlights in Kürze:<br />

• entwickelt für die Anwendung<br />

mit den Steuerungstypen Siemens<br />

S7-300, S7-400, S7-1200,<br />

S7-1500 sowie Siemens-kompatible<br />

SPSen<br />

• simultane Zwei-Wege-Kommunikation<br />

(Lesen und Schreiben)<br />

mit bis zu 255 SPSen<br />

• hochperformanter Datenzugriff<br />

auf Steuerungen<br />

• optimierte Datenbausteine (TIA<br />

Portal) werden unterstützt<br />

• Online-Symbolimport von S7-1200-<br />

und S7-1500-Steuerungen<br />

• zukunftssicher durch OPC UA; zertifiziert<br />

von der OPC Foundation<br />

• einfache Installation und damit<br />

schnelle Einsatzbereitschaft<br />

Zukunftssicher mit OPC UA<br />

Schneller Datenaustausch<br />

mit standardisierten<br />

Schnittstellen<br />

In automatisierten Anlagen der<br />

Industrie 4.0 und im Industrial Internet<br />

of Things (IIoT) spielt der schnelle<br />

Datenaustausch eine entscheidende<br />

Rolle. Um die Kommunikation zwischen<br />

den IT-Systemen aus übergeordneten<br />

Ebenen (wie etwa der<br />

Produktionsplanung) und der Operational<br />

Technology (OT) zu verbessern,<br />

setzen immer mehr Unternehmen<br />

auf standardisierte Schnittstellen.<br />

Der Vorteil: Maschinen, Geräte<br />

und Software können sich in einem<br />

Netzwerk auch dann untereinander<br />

verständigen, wenn sie verschiedene<br />

Hersteller haben.<br />

Ein solcher Standard ist OPC UA,<br />

der das bisherige OPC DA (für Data<br />

Access; auch OPC Classic genannt)<br />

mehr und mehr ablöst. Während<br />

OPC Classic zwingend eine Microsoft-Umgebung<br />

für Server und Client<br />

benötigt, verwendet OPC UA das<br />

plattformneutrale TCP/IP-Protokoll<br />

und löst somit die zwingende Bindung<br />

an die MS-Produktwelt auf.<br />

Damit können sich Anwender für<br />

andere Betriebssysteme als Windows<br />

bzw. Software anderer Hersteller<br />

entscheiden.<br />

Darüber hinaus ergeben sich mit<br />

OPC UA viele weitere Vorteile und<br />

neue Funktionen, die auch ACCON-<br />

OPC-Server UA ausschöpft. Mit<br />

ACCON-OPC-Server UA und seinen<br />

vielfältigen Einsatzmöglichkeiten<br />

in allen Branchen unterstreicht<br />

Delta Logic einmal mehr seine hohe<br />

Expertise im Bereich der industriellen<br />

Kommunikation. Die neue Software<br />

ist ab sofort erhältlich. ◄<br />

PC & Industrie 5/<strong>2022</strong> 69


Elektromechanik<br />

Robuster Industriesteckverbinder in neuer<br />

Kurzversion<br />

Schirmbare M16-Rundsteckverbinder – Schutzart IP67<br />

Unter rauen, beengten Bedingungen<br />

vorteilhaft: Für den Einsatz<br />

in besonders bauraumkritischen<br />

Applikationen eignet sich die Kurzversion<br />

der M16-Produktserie von<br />

binder. Die Rundsteckverbinder mit<br />

Schraubverriegelung, schirmbar und<br />

gesteckt nach IP67 geschützt, sind<br />

für störbehaftete, industrietypische<br />

Umgebungen prädestiniert.<br />

Franz Binder GmbH & Co.<br />

Elektrische Bauelemente KG<br />

www.binder-connector.de<br />

binder gibt die Markteinführung<br />

einer Kurzversion der Serie 423<br />

bekannt. Dabei handelt es sich um<br />

Rundsteckverbinder in der Bauform<br />

M16 von circa 47 mm Länge.<br />

Sie sind in den Polzahlen 2 bis 19<br />

erhältlich und genügen in gestecktem<br />

Zustand den Anforderungen<br />

der Schutzart IP67. Die Produkteinführung<br />

betrifft kurze, schirmbare<br />

Kabelstecker und -dosen, jeweils<br />

mit Kabelklemme, sowohl in Löt- als<br />

auch in Crimpversionen. Die Steckverbinder<br />

sind je nach Polzahl und<br />

Anschlussart für Anschlussquerschnitte<br />

von 0,14 mm 2 (AWG 26) bis<br />

1,0 mm 2 (AWG 18) ausgelegt. Die<br />

Bemessungswerte für Spannung<br />

und Strom sind mit 32 V bis 250 V<br />

beziehungsweise 3 A bis 7 A spezifiziert.<br />

Kabeldurchlässe von 4,1 mm<br />

bis 7,8 mm sorgen für Variabilität in<br />

der Anwendung.<br />

Für anspruchsvolle Mess-,<br />

Prüf- und Automatisierungsaufgaben<br />

entwickelt<br />

Zu den Zielapplikationen der<br />

Serie 423 in Kurzversion gehören<br />

vor allem Anwendungen der Mess-,<br />

Prüf- und Automatisierungstechnik,<br />

die beschränkten Einbauverhältnissen<br />

unterliegen. Vor allem<br />

Präzisionsmessinstrumente, die in<br />

beengter, störbehafteter Umgebung<br />

akkurate Messergebnisse liefern<br />

müssen, profitieren zum einen von<br />

der besonders kompakten Bauform<br />

der Steckverbinder. Zum anderen<br />

ist die Möglichkeit der elektromagnetischen<br />

Schirmung essenziell, um<br />

zu verhindern, dass Störsignale aus<br />

angrenzenden Elektronikbaugruppen<br />

die Erfassung beziehungsweise<br />

Übertragung am Messgerät beeinträchtigen<br />

können.<br />

Erklärtes Ziel der Produkt designer<br />

bei binder war es, die neuen<br />

M16-Varianten trotz der vorgegebenen<br />

Schutzart mit möglichst vielen<br />

Standardteilen zu realisieren.<br />

Um IP67 zu erreichen, erwies es<br />

sich dennoch als notwendig, ein<br />

zusätzliches Drehteil zu integrieren.<br />

„Durch engagierte und präzise<br />

Entwicklung ist es uns gelungen,<br />

die gleiche Qualität auf kleinerem<br />

Bauraum zu etablieren“, kommentiert<br />

Produktmanager Sascha Döbel<br />

die erfolgreiche Neuentwicklung.<br />

Vom Audio-Klassiker zu 5G<br />

und Industrial IoT<br />

Seit den ersten Anwendungen<br />

in der Audiotechnik vor mehr als<br />

50 Jahren hat sich die Bauform<br />

M16 in vielfältigen Anwendungen<br />

bewährt: vielseitig dank verschiedener<br />

Optionen für Anschlusstechnik,<br />

Konfektionierung und Montage;<br />

verwendet vor allem zur Anbindung<br />

von Sensorik und Feldgeräten in<br />

Innenapplikationen.<br />

Damals das erste überhaupt<br />

von binder produzierte Steckverbindersystem,<br />

hat der Hersteller<br />

die Baugröße M16 konsequent zu<br />

einer unverzichtbaren Komponente<br />

der Industrieautomation weiterentwickelt.<br />

Getrieben vom industrieweiten<br />

Bedarf an zuverlässigen,<br />

widerstandsfähigen und kosteneffizienten<br />

Verbindungslösungen<br />

mit niedrigen Kontaktwiderständen<br />

bei bis zu 24 Kontakten, hat diese<br />

Entwicklung zu Industrial-IoT-Produkten<br />

geführt, die heute Gigabit-<br />

Daten raten bewältigen und extremen<br />

Bedingungen im Außen einsatz<br />

stand halten können.<br />

Zu den innovationsträchtigen<br />

Anwendungsgebieten von binder<br />

M16-Steckverbindern gehört beispielsweise<br />

der 5G-Mobilfunk: Hier<br />

werden AISG-konforme (Antenna<br />

Interface Standards Group) Produkte<br />

der binder Serie 423 verwendet,<br />

um Geräte in den Antennenleitungen<br />

der Netzbetreiber (Antenna<br />

Line Devices, ALDs) anzuschließen.<br />

Unter anderem durch Kundenanfragen<br />

initiiert, bringt binder nun eine<br />

Kurzversion dieser Produktserie<br />

auf den Markt.<br />

10 Löt- und 5 Crimpprodukte<br />

als Stecker und Dose<br />

Die schirmbare Kurzversion der<br />

M16-Serie 423 ist, entsprechend<br />

den verschiedenen Polzahlen, in<br />

10 Löt- und 5 Crimpvarianten als<br />

Stecker und Dose erhältlich. Sie<br />

alle sind für mehr als 500 Steckzyklen<br />

ausgelegt.<br />

Die größtmöglichen Anschlussquerschnitte<br />

für Lötprodukte sind<br />

bei Polzahlen von 2 bis 8 mit<br />

0,75 mm 2 (AWG 18) bemessen;<br />

für 12- bis 19-polige Steckverbinder<br />

mit 0,25 mm 2 (AWG 24). Die<br />

Bemessungsspannungen betragen<br />

je nach Polzahl 32 V oder 150 V,<br />

die Bemessungsstoßspannungen<br />

500 V oder 1.500 V. Die Bemessungsströme<br />

bei 40 °C liegen zwischen<br />

3 A und 7 A. Sämtliche Lötprodukte<br />

sind mit Messingstiften<br />

sowie Bronzebuchsen ausgestattet<br />

und für einen Temperaturbereich<br />

von -30 °C bis +95 °C spezifiziert.<br />

Gehäuse und Verriegelung<br />

bestehen aus vernickeltem Messing.<br />

Anschlussquerschnitte<br />

Die Crimpprodukte der Serie<br />

sind für Anschlussquerschnitte von<br />

0,14 bis 1,0 mm 2 beziehungsweise<br />

AWG 26 bis AWG 18 (4- bis 6-Pol)<br />

sowie für 0,14 bis 0,75 mm 2 beziehungsweise<br />

AWG 26 bis AWG 20<br />

(7- bis 8-Pol) ausgelegt. Die Bemessungs-<br />

und Bemessungsstoßspannungen<br />

sind auch hier je nach Polzahl<br />

32 V oder 150 V beziehungsweise<br />

500 V oder 1.500 V; die<br />

Bemessungsströme sind 5 A oder<br />

6 A. Der Temperaturbereich für<br />

die Steckverbinder mit Crimpanschluss<br />

erstreckt sich von -40 °C<br />

bis +100 °C. Gehäuse und Verriegelung<br />

sind, wie bei den Lötversionen,<br />

aus vernickeltem Messing<br />

gefertigt. ◄<br />

70 PC & Industrie 5/<strong>2022</strong>


Elektromechanik<br />

D-SUB Schnellverschluss-System<br />

Conec SnapLock Hauben & Steckverbinder<br />

Conec bietet ein D-SUB Schnellverschluss<br />

System welches eine<br />

schnelle Ver- und Entriegelung ohne<br />

zusätzliches Werkzeug möglich<br />

macht und das durch ein hör- und<br />

spürbares „Klick“ eine Verriegelung<br />

auch an schlecht einsehbaren Geräteschnittstellen<br />

ermöglicht. Bestehende<br />

Systeme lassen sich schnell<br />

und einfach mit den Schnellverschlusshauben<br />

nachrüsten.<br />

CONEC Elektronische<br />

Bauelemente GmbH<br />

info@conec.de<br />

www.conec.com<br />

Schnelles und sicheres<br />

Verriegeln<br />

Das Conec SnapLock Verriegelungssystem<br />

besteht aus D-SUB<br />

Steckverbindern und D-SUB Hauben,<br />

die ein schnelles und sicheres<br />

Verriegeln ohne zusätzliche Verschraubung<br />

ermöglichen. Ein in die<br />

Haube integrierter Federclip verrastet<br />

mit einem am Gegenstecker montierten<br />

Rastbolzen und somit wird<br />

eine schnelle und sichere Verbindung<br />

hergestellt.<br />

Der Rastbolzen am Steckverbinder<br />

ist in zwei Varianten verfügbar:<br />

• Am Steckverbinder fest integriert,<br />

wie z. B. ein Standard-Gewindeeinsatz.<br />

Dies hat den Vorteil, dass<br />

die Rastbolzen nicht verloren<br />

gehen können und auch nicht in<br />

einem zweiten Arbeitsgang montiert<br />

werden müssen. Die Steckverbinder<br />

sind direkt nach der<br />

Bestückung auf die Leiter platte<br />

einsetzbar.<br />

• Als Kit zur nachträglichen<br />

Montage<br />

am Steckverbinder<br />

bei<br />

Hinterwandinstallationen<br />

oder<br />

zur Nachrüstung<br />

bestehender Systeme,<br />

zur Verwendung<br />

mit der<br />

Conec SnapLock<br />

Haube.<br />

Die Verrastung<br />

des Verriegelungsmechanismus wird<br />

durch ein hör- und spürbares Klicken<br />

signalisiert. Mit einer hohen Haltekraft<br />

wird eine sichere Ver riegelung<br />

der Steckverbindung für viele Anwendungsgebiete<br />

bereitgestellt.<br />

Baugrößen 1 bis 5 verfügbar<br />

Die Kunststoffhauben sind in den<br />

Baugrößen 1 bis 5 in metallisierter<br />

oder schwarzer Ausführung verfügbar.<br />

Das Material ist flammhemmend<br />

nach UL 94 V0. Neben den Hauben<br />

werden auch entsprechende<br />

D-SUB Steckverbinder (9 - 50-pol.)<br />

mit integriertem Rastbolzen angeboten.<br />

Hierbei wird der Rastbolzen<br />

mit dem Steckergehäuse verpresst<br />

und ist somit unverlierbar. Des Weiteren<br />

besteht die Möglichkeit einer<br />

Haube-zu-Haube-Verbindung. Diese<br />

wird mittels Verbindungsbolzen-Kit<br />

umgesetzt. Über ein Kunststoffplättchen<br />

kann die Verbindung einseitig<br />

gegen Lösen (über eine Verriegelungsplatte<br />

pro Seite) gesichert<br />

werden.<br />

Eine weitere Ergänzung ist<br />

das Nachrüst-Kit für vorhandene<br />

D-SUB Systeme mit Gewindeeinsatz<br />

UNC 4-40. Das Kit besteht<br />

aus zwei Rastbolzen mit Unterlegscheiben.<br />

Vorteile<br />

• Schnelle und einfache Ver- und<br />

Entriegelung<br />

• Sichere Verriegelung / hohe<br />

Haltekraft<br />

• Schneller montierbar als Standard<br />

Schraubverriegelung<br />

• Schock- und vibrationsfest<br />

• Ausführung in KU schwarz und<br />

KU metallisiert<br />

• Gerade und seitliche Kabeleingänge<br />

• Haube zu Haube-Verbindung mittels<br />

Verriegelungs-Kit<br />

• Steckverbinder mit integriertem<br />

Bolzen<br />

• Integrierter Bolzen unverlierbar<br />

• Bestehende Systeme nachrüstbar<br />

mittels Einschraubbolzen-Kit<br />

Applikationen<br />

• Antriebstechnik<br />

• Automatisierungstechnik<br />

• Gehäuse- Geräteanschluss<br />

• Kommunikationstechnik<br />

• Maschinenbau<br />

• Prozessautomation und Steuerungstechnik<br />

• Transporttechnik ◄<br />

Erweiterung des Kunststoff-Rundstecker-Portfolios<br />

Das platzsparende Produktdesign<br />

des ODU MEDI-SNAP ermöglicht<br />

dank kleiner Bauformen,<br />

hoher Poldichte und geringem<br />

Gewicht eine hohe Vielfalt auf<br />

kleinstem Bauraum. Mit der neuen<br />

Größe 3,5 sind sogar bis zu maximal<br />

41 Signalkontakte möglich.<br />

Der neue Stecker ist aber auch<br />

für eine ganze Reihe von hybriden<br />

Anforderungen bestens geeignet.<br />

Ob eine Lösung für Strom mit<br />

Signalen sowie Fluiden, LWL oder<br />

Koax gesucht wird, der ODU MEDI-<br />

SNAP in Größe 3,5 bietet durch<br />

sein modulares Design zahlreiche<br />

individuelle Gestaltungsmöglichkeiten.<br />

Die Einsatzmöglichkeiten<br />

für diesen Kunststoffsteckverbinder<br />

sind vielfältig. Sowohl im<br />

Bereich der Medizin, als auch der<br />

Industrieelektronik oder der Messund<br />

Prüftechnik findet der ODU<br />

MEDI-SNAP in der Größe 3,5<br />

seine Anwendung.<br />

Im industriellen Bereich sind<br />

Einsätze bei Prüfgeräte, LED-<br />

Geräten, Automotiv-Testsystemen,<br />

Unterhaltungssysteme oder<br />

bei unterbrechungsfreier Stromversorgungen<br />

nur einige der möglichen<br />

Anwendungen<br />

• ODU GmbH & Co. KG<br />

https://odu-connectors.com/de<br />

PC & Industrie 5/<strong>2022</strong> 71


Elektromechanik<br />

Leistungselektronik effizient kühlen<br />

Leistungselektronik<br />

effizient kühlen mit<br />

den Hochleistungskühlkörpern<br />

Serien<br />

SuperFins und den<br />

SuperPlate-Flüssigkeitskühlkörpern<br />

von CTX<br />

Kompakt und effizient:<br />

SuperPower-Hochleistungskühlkörper<br />

Eine günstige Alternative zu<br />

Flüssig keitskühlkörpern bietet CTX<br />

mit den hocheffizienten SuperPower-Hochleistungskühlkörpern.<br />

Sie<br />

erreichen fast die gleiche Kühlleistung<br />

bei deutlich niedrigeren Kosten.<br />

Die SuperPower-Kühlkörper verfügen<br />

über dieselben technischen Eigenschaften<br />

wie herkömmliche Kühlkörper<br />

aus Aluminium-Stranggussprofilen,<br />

sind jedoch um bis zu 40 %<br />

leichter und kompakter. CTX Thermal<br />

Solutions bietet ein breites Produktspektrum<br />

an SuperPower-Kühlkörpern<br />

für die Leistungselektronik.<br />

PCIM, Halle 9, Stand 222<br />

CTX Thermal Solutions GmbH<br />

info@ctx.eu<br />

www.ctx.eu<br />

Leistungsstarke Kühllösungen<br />

für die industriellen Elektronikanwendungen<br />

stehen im Fokus des<br />

Messeauftritts von CTX Thermal<br />

Solutions auf der PCIM Europe in<br />

Nürnberg. Der Full-Line-Anbieter<br />

von Kühllösungen für elektronische<br />

Bauteile präsentiert dort vom 10. bis<br />

12. Mai <strong>2022</strong> sein breites Portfolio<br />

an Hochleistungs- und Flüssigkeitskühlkörpern.<br />

Schwerpunkt sind<br />

dieses Mal die Rippenkühlkörper<br />

vom Typ SuperFins und SuperPower<br />

sowie SuperPlate-Flüssigkeitskühlkörper.<br />

Maximale Effizienz<br />

Flüssigkeitskühlkörper kühlen<br />

unmittelbar am Hotspot des elektronischen<br />

Bauteils, das auf die<br />

flüssigkeitsdurchströmte Kühlkörperplatte<br />

montiert wird. Sie<br />

benötigen daher nicht nur eine<br />

deutlich geringere Übertragungsfläche<br />

als herkömmliche Systeme,<br />

sondern sind auch um 15<br />

bis 25 % effizienter als diese.<br />

CTX bietet Flüssigkeitskühlkörper<br />

in zahlreichen Varianten an.<br />

Neben SuperPlate-Kühlkörpern<br />

mit eingelegten Kupfer- oder<br />

Edelstahlrohren in einer Aluminum-<br />

oder Kupferplatte zählen<br />

auch Flüssig keitskühlkörper mit<br />

integrierten Bohrungen und in<br />

gebrazter Technologie (hochtemperaturverlötetes<br />

Aluminium)<br />

zur Produktpalette.<br />

Bei starker<br />

Wärmeentwicklung:<br />

SuperFins-<br />

Hochleistungskühlkörper<br />

Rippenkühlkörper vom Typ Super-<br />

Fins mit Kupfer- oder Aluminiumbodenplatten<br />

und eingepressten<br />

Rippen sind besonders leistungsstark<br />

und kompakt. Verglichen<br />

mit den SuperPower-Kühlkörpern<br />

lässt sich die Oberflächentemperatur<br />

um bis zu weitere 20 % reduzieren.<br />

Vor allem in Applikationen,<br />

bei denen eine starke Wärmeentwicklung<br />

auftritt, wie in der Rundfunktechnik,<br />

bei der Stromübertragung<br />

oder UPS-Systemen kommen<br />

SuperFins zum Einsatz. ◄<br />

Patentiertes Einpress-Steckersystem<br />

Provertha hat für Anwendungen in der industriellen<br />

Automation, allen voran für Drehgebergehäuse,<br />

die starken Vibrationen ausgesetzt<br />

sind, einen neuen manipulationssicheren Stecker<br />

in der Bauform M12 auf den Markt gebracht,<br />

der dank eines patentierten Einpressbereichs<br />

die bisherigen Nachteile von Einschraubsteckern<br />

beseitigt.<br />

Die speziell geschlitzte Kontur des Einpressbereichs<br />

ermöglicht bei den Presspassungen<br />

deutliche größere Fertigungstoleranzen und<br />

einen flexibleren Einpressbereich im Gehäuse.<br />

Die Kunden können bei ihren eigenen Produkten<br />

den 90°-Kabelabgang so konfigurieren, dass in<br />

der Endmontage von Drehgebern oder Aktoren<br />

die Gehäuse bzw. die Steckverbindungen nicht<br />

weiter angepasst werden müssen.<br />

Der neue Provertha Stecker ermöglicht eine<br />

vibrationssichere Verbindung, die den Schraubverbindungen<br />

speziell bei großer Vibration<br />

deutlich überlegen ist. Er ist mit dem Kundengehäuse,<br />

beispielsweise bei Drehgebern, fest<br />

verbunden und vom Endkunden nicht manipulierbar,<br />

da hier – anders als bei Schraubverbindungen<br />

– keine Schlüsselfläche vorhanden<br />

ist. Die Steckverbindung ist äußerst zugfest<br />

und gewährleistet sehr hohe Haltekräfte im<br />

Kundengehäuse in einer kompakten Bauform.<br />

Über die letzten drei Jahrzehnte hat sich das<br />

M12-Steckverbindersystem als zuverlässige,<br />

robuste Verbindungslösung für Feldbus-, Sensor-<br />

und Ethernet-Verbindungen etabliert. Die<br />

meisten am Markt bestehenden Flanschstecker<br />

haben ein Gewinde zur Standard-Befestigung.<br />

Es ist aber nahezu unmöglich, die Position der<br />

Kodierung und damit den Kabelabgang bei<br />

90°-Kabelsteckern flexibel festzulegen. Dazu<br />

waren bisher groß bauende Spezialversionen<br />

mit einem Kontermuttersystem erforderlich.<br />

• PROVERTHA Cables & Solutions GmbH<br />

www.provertha.com<br />

72 PC & Industrie 5/<strong>2022</strong>


Elektromechanik<br />

Neue Deckelplatten mit Befestigungslaschen<br />

Fischer Elektronik GmbH & Co.<br />

info@fischerelektronik.de<br />

www.fischerelektronik.de<br />

Aufgrund des breiten Einsatzspektrums<br />

von Elektronikgehäusen,<br />

müssen diese sowohl die designtechnischen<br />

als auch die funktionellen<br />

Anforderungen erfüllen.<br />

Hierzu erweitert Fischer Elektronik<br />

die bereits bestehenden Gehäuseserien<br />

AKG, GD und TUF, um weitere<br />

Ausführungen mit Deckelplatten<br />

und gleichzeitig integrierten<br />

Befestigungslaschen. Die genannten<br />

Gehäuseserien dienen zur Aufnahme<br />

von Standard Europakarten<br />

und ungenormten Leiterplatten.<br />

Die Befestigungslaschen der<br />

neuen Deckelplatten beinhalten<br />

spezielle Aussparungen für Befestigungsschrauben<br />

und geben somit<br />

dem Anwender die Möglichkeit, die<br />

Gehäuse der Serien AKG, GD und<br />

TUF für eine Tisch-, Wand- oder<br />

Deckenmontage sowie in einem<br />

Umfeld mit Vibrationsstörungen<br />

einsetzen zu können. Die Befestigungslaschen<br />

sind an der langen<br />

Seite der Deckelplatten integriert<br />

und ermöglichen eine waagerechte<br />

Montage der Gehäuse.<br />

Für einen senkrechten Gehäuseaufbau,<br />

können die Laschen allerdings<br />

auch an der schmalen Seite<br />

angebracht werden.<br />

Die neuen Deckelplatten mit<br />

integrierten Befestigungslaschen<br />

haben die gleichen Lochabstände<br />

der Befestigungspunkte, wie bisherige<br />

Standardvarianten aus dem<br />

Hause Fischer Elektronik, wodurch<br />

die Deckelplatten nicht nur für Neuentwicklungen,<br />

sondern auch für<br />

bereits vorhandene kundenspezifisch<br />

bearbeitete Gehäuseaufbauten<br />

als Ersatz- bzw. optionale<br />

Deckelplatten verwendet werden<br />

können. Entsprechend den Standard<br />

Gehäuse oberflächen der Serien<br />

AKG, GD und TUF sind die Deckelplatten<br />

mit Befestigungslaschen in<br />

naturfarbig- und schwarz eloxierten<br />

Oberfläche erhältlich.<br />

Neben den Standardausführungen<br />

der Befestigungslaschen kann die<br />

Breite der Lasche, die Größe der<br />

Aussparungen für die Schrauben<br />

sowie deren Position nach Kundenangaben<br />

realisiert werden. Weitere<br />

kundenspezifische Bearbeitungen,<br />

Beschriftungen sowie andere Oberflächenausführungen<br />

werden auf<br />

Anfrage angeboten. ◄<br />

Neuer Sabotagekontakt als<br />

preisgünstige Alternative<br />

knitter-switch bringt in seinem<br />

Bereich „Gummischaltmatten“ ein<br />

neues innovatives Produkt auf den<br />

Markt: einen Sabotagekontakt. Das<br />

Bauteil aus Silikongummi ist eine<br />

zuverlässige und preisgünstige<br />

Alternative als Manipulationsschutz<br />

bei vielen Geräten wie Alarmanlagen,<br />

Smartmetern oder z. B.<br />

Mautboxen. Das Funktionsprinzip<br />

ist zuverlässig: zwei (oder mehr)<br />

Kontaktflächen auf der Geräteplatine<br />

werden von einer Karbonpille<br />

überbrückt. Die Karbonpille<br />

befindet sich am Ende eines Silikongummi-Stößels,<br />

welcher am<br />

zu überwachenden Gehäuseteil<br />

befestigt ist. Der Silikongummi-<br />

Stößel erzeugt somit den Kontaktdruck,<br />

solange das Gehäuse<br />

nicht beschädigt oder gar manipuliert<br />

wird. Wird das betreffende<br />

Gehäuseteil entfernt, löst sich die<br />

Karbonpille von der Platine, somit<br />

wechselt der Schaltzustand von<br />

„geschlossen“ nach „offen“. Das<br />

Prinzip entspricht somit einem<br />

Schließer. Der neue Sabotagekontakt<br />

von knitter-switch ist dabei<br />

also einfach aufgebaut und kann<br />

kundenspezifisch angepasst werden.<br />

Dabei sollte der Hub mindestens<br />

1 mm betragen, als Kontaktwiderstand<br />

sind einige 100 mOhm<br />

möglich.<br />

• knitter-switch<br />

www.knitter-switch.com<br />

PC & Industrie 5/<strong>2022</strong> 73


Stromversorgung<br />

Unterbrechungsfreie Stromversorgung<br />

24 V Nonstop Power – DC-USV mit integrierter LiFePO 4 -Hochleistungsbatterie<br />

schlossene Last wird unterbrechungsfrei<br />

aus dem Energiespeicher<br />

heraus versorgt. Im Backup-<br />

Betrieb stellt die UPSI-2412DP3 eine<br />

konstant geregelte DC-Ausgangsspannung<br />

zur Verfügung.<br />

Batterie-Startfunktion<br />

Für mobile Anwendungen besteht<br />

bei der UPSI-2412DP3 die Möglichkeit,<br />

die versorgte Applikation direkt<br />

aus der integrierten und leistungsstarken<br />

LiFePO 4 -Batterie heraus zu<br />

starten, ohne dass eine netzseitige<br />

Spannungsversorgung vorhanden<br />

oder angeschlossen ist. Der maximale<br />

Laststrom für den Batteriestart<br />

beträgt 7 A.<br />

Plug&Play für schnelle und<br />

einfache Installation<br />

Stromausfall? Spannungseinbruch?<br />

Flicker? Die intelligente DC-<br />

Notstromversorgung UPSI-2412DP3<br />

von Bicker Elektronik schützt sicherheitsrelevante<br />

24 VDC-Applikation<br />

zuverlässig vor Systemausfall<br />

und Datenverlust. Für die Pufferung<br />

der 24 VDC-Versorgungsspannung<br />

setzt Bicker Elektronik<br />

auf die besonders sichere und langlebige<br />

LiFePO 4 -Batterietechnologie.<br />

Die kompakte DC-USV im robusten<br />

DIN-Rail-Gehäuse ist ideal geeignet<br />

für den langjährigen Einsatz in<br />

Schaltschrankanwendungen und<br />

dezentralen Lösungen zur Absicherung<br />

von Embedded-IPCs, Steuerungen,<br />

Motoren, Sensorik, Mess-,<br />

Regel- und Sicherheitstechnik, u.v.m.<br />

Sicher, langlebig und<br />

leistungsstark<br />

Der integrierte LiFePO 4 -Batteriepack<br />

überzeugt in sicherheitsrelevanten<br />

Anwendungen mit einer<br />

besonders stabilen Batteriechemie,<br />

einer langen Lebensdauer<br />

von mindestens 10 Jahren und bis<br />

zu 5000 Vollzyklen. Der Einsatz<br />

von Lithium-Eisenphosphat-Zellen<br />

macht ein thermisches Durchgehen<br />

(Thermal Runaway) nahezu unmöglich.<br />

Das speziell entwickelte Batterie-Management-System<br />

(BMS)<br />

mit Cell-Balancing sorgt für eine<br />

ausgewogene und gleichmäßige<br />

Ladung aller Zellen, so dass die<br />

volle Kapazität des Batteriepacks<br />

dauerhaft nutzbar bleibt. So gewährleistet<br />

die UPSI-2412DP3 höchste<br />

Zuverlässigkeit und Sicherheit für<br />

anspruchsvolle Applikation u.a. in<br />

den Bereichen Industrie 4.0, Automation,<br />

Robotik, Medizin- und Labortechnik,<br />

erneuerbare Energien, Prozesstechnik,<br />

Infrastruktur, Safety,<br />

Vision und Inspektion.<br />

Gesamtbetriebskosten<br />

(TCO) im Vergleich zu<br />

Blei-Säure-Batterien<br />

Im Gegensatz zu den vermeintlich<br />

günstigeren Blei-Säure-Batterien<br />

weisen hochwertige Lithium-<br />

Eisenphosphat-Zellen eine ca.<br />

15 - 20x längere Lebensdauer und<br />

Zyklenfestigkeit auf. Zudem kann<br />

beim LiFePO 4 -Batteriepack die volle<br />

Nennkapazität zu 100 % dauerhaft<br />

entnommen werden. Blei-Säure-<br />

Batterien haben zudem hinsichtlich<br />

Entladetiefe und Zyklenzahl<br />

deutliche Einschränkungen in der<br />

Anwendung. Bei Berechnung der<br />

TCO (Total Cost of Ownership) über<br />

den gesamten Einsatzzeitraum von<br />

mindestens 10 Jahren ergibt sich ein<br />

deutlicher Kostenvorteil gegenüber<br />

Blei-Säure-Batterien, zumal auch<br />

der Aufwand für Wartung und Batterietausch<br />

bei LiFePO 4 in diesem<br />

Zeitraum entfällt.<br />

Intelligente<br />

Eingangsstromerkennung<br />

Die implementierte PowerSharing-<br />

Funktion der UPSI-2412DP3 sorgt<br />

eingangsseitig dafür, dass die vorgeschaltete<br />

AC/DC-Stromversorgung<br />

nicht überdimensioniert werden<br />

muss, sondern die Eingangsleistung<br />

konstant gehalten und entsprechend<br />

angepasst auf Last und<br />

LiFePO 4 -Batterie-Lader verteilt<br />

wird. Das heißt, bei geringer Last<br />

am Ausgang fließt mehr Energie<br />

in den Lader und umgekehrt. Der<br />

maximale Ladestrom beträgt 4,5 A.<br />

24 VDC-Notstromversorgung<br />

mit geregelter<br />

Ausgangsspannung<br />

Die UPSI-2412DP3 leitet im Normalbetrieb<br />

die Eingangsspannung<br />

direkt an den Ausgang weiter, lädt<br />

parallel den integrierten LiFePO 4 -Batteriepack<br />

und überwacht alle relevanten<br />

Parameter, Ströme und Spannungen.<br />

Bei Spannungseinbrüchen<br />

oder Stromausfall trennt ein MOS-<br />

FET innerhalb weniger Mikrosekunden<br />

den Eingang ab und die ange-<br />

Die UPSI-2412DP3 verfügt über<br />

eine integrierte USB-Schnittstelle<br />

zur Anbindung an ein IPC-System<br />

und wird vom Betriebssystem direkt<br />

als USV erkannt – ohne zusätzliche<br />

Treiber- oder Softwareinstallation.<br />

Erweiterte Funktionalität<br />

und Echtzeit-Monitoring<br />

Zur Einstellung und Parametrisierung<br />

des DC-USV-Systems sowie<br />

dem Echtzeit-Monitoring steht die<br />

kostenlose Software ‚UPS Gen2<br />

Configuration‘ zum Download bereit.<br />

Die USV- und Batteriezustandsanzeigen<br />

umfassen alle relevanten<br />

Spannungen, Ströme sowie Batterietemperatur,<br />

Ladezustand (SOC),<br />

Laufzeiten und Zyklen. Zu den voreinstellbaren<br />

Parametern zählen u. a.<br />

Load-Sensor (mA), Shutdown-Verzögerung,<br />

maximale Backup-Zeit,<br />

Mindestladekapazität vor Systemstart,<br />

Timer-Funktion und Restart-<br />

Delay. Mit den eingestellten Werten<br />

ist anschließend der autarke<br />

Betrieb möglich.<br />

Timerfunktion<br />

für kontrollierten<br />

System-Shutdown<br />

Mit dem neuen Parameter „Shut<br />

Down OS in“ kann zusätzlich die<br />

Zeit bis zum Herunterfahren und<br />

Ausschalten des Computersystems<br />

bei Stromausfall eingestellt werden.<br />

Somit lässt sich neben den eigenen<br />

Betriebssystemeinstellungen über<br />

74 PC & Industrie 5/<strong>2022</strong>


Stromversorgung<br />

Kosteneffiziente 5 W Board Mount AC/DCs<br />

Die RECOM-Serien RAC05E-K<br />

und RAC05E-KT sind hocheffiziente<br />

Module, die im Vergleich mehr<br />

Leistung bei gleichem Platzbedarf<br />

bieten. Während die RECOM-<br />

Serie RAC05E-K mit bestehenden<br />

3-W-Bauteilen kompatibel ist,<br />

eignet sich die Serie RAC05E-KT<br />

optimal, um EI30-Transformatoren<br />

mit zusätzlicher Gleichrichtung<br />

und Glättungsschaltung durch ein<br />

einziges hocheffizientes Modul<br />

zu ersetzen. Beide Serien erreichen<br />

5 W auf der gleichen Grundfläche<br />

wie andere 3-W-Bauteile<br />

auf dem Markt. Der Eingangsbereich<br />

beträgt jeweils 90 - 264 VAC<br />

(130 - 370 VDC). Die Serie ist mit<br />

Ausgängen von 4, 5, 12, 15 und<br />

24 V erhältlich. Diese sind halbreguliert,<br />

bleiben aber innerhalb von<br />

±5 % bei Netz-, Last- und Temperaturschwankungen<br />

von -25 °C bis<br />

+55 °C (+75 °C bei Derating). Einsatzgebiete<br />

sind die Industrie- und<br />

Gebäudeautomation, ITE, Büro-,<br />

Haushalt-, IoT-, Test- und Messanwendungen,<br />

bei denen ein halbgeregelter<br />

Ausgang ausreicht. Die<br />

RECOM-Bauelemente RAC05E-K<br />

und RAC05E-KT sind unter www.<br />

rutronik24.com erhältlich.<br />

Die Leistungsaufnahme bei Nulllast<br />

liegt bei weniger als 100 mW.<br />

Der Wirkungsgrad bei geringer<br />

Last ist jedoch so hoch, dass eine<br />

erhebliche Stand-by-Leistung aufgenommen<br />

werden kann. Dabei<br />

werden keine ErP-Grenzwerte<br />

(ErP = energy-related products)<br />

überschritten.<br />

Die Produktreihe RAC05E-KT<br />

erfüllt die EMV-Grenzwerte nach<br />

EN 55014 und EN 55032 (Klasse B)<br />

ohne externe Komponenten, während<br />

für das RAC05E-K lediglich ein<br />

einfacher externer Filter erforderlich<br />

ist. Zudem verfügen die Bauelemente<br />

über einen umfassenden<br />

Schutz gegen Kurzschluss, Ausgangsüberspannung,<br />

Überstrom<br />

und Übertemperatur mit automatischer<br />

Wiederherstellung. Beide<br />

Serien verfügen über die Sicherheitszertifizierungen<br />

UL/IEC/EN<br />

62368-1 und IEC/EN 60335-1 mit<br />

verstärkter 3-kVAC-Isolierung.<br />

Die Zuverlässigkeit der Bauteile<br />

ist hoch, wobei die Serie -K eine<br />

durchschnittliche Betriebsdauer von<br />

mehr als 1,6 Mio. Stunden und die<br />

Serie -KT von mehr als 2,2 Mio.<br />

Stunden (je bei 25 °C) erreicht.<br />

• Rutronik Elektronische<br />

Bauelemente GmbH<br />

www.rutronik.com<br />

den Ladezustand des Energiespeichers<br />

(„Shut Down OS at SOC“) nun<br />

auch eine konkrete Zeitvorgabe für<br />

das kontrollierte Abschalten im USV-<br />

Backup-Betrieb definieren.<br />

Mindestlast-Erkennung<br />

In der Software ‚UPSGen2 Configuration‘<br />

kann über den Lastsensor<br />

der minimale Ausgangsstrom zur DC-<br />

Last im USV-Batteriebetrieb eingestellt<br />

und überwacht werden. Unterschreitet<br />

die Last am Ausgang der<br />

UPSI-2412DP3 diesen Grenzwert,<br />

wird die integrierte LiFePO 4 -Batterie<br />

nach 10 Sekunden automatisch<br />

von der Lade- und Steuereinheit<br />

getrennt, so dass keine unnötige<br />

und schleichende Entladung<br />

stattfinden kann. Zudem kann die<br />

UPSI-2412DP3 mit Hilfe der Mindestlast-Erkennung<br />

auch definiert<br />

abgeschaltet werden.<br />

Potenzialfreier Relais-<br />

Schaltkontakt für PowerFail<br />

Die Funktionalität und das Verhalten<br />

des 2-poligen Relais-Anschlusses<br />

bei einem Netzausfall kann per<br />

Software ‚UPSGen2 Configuration‘<br />

definiert werden: ‚Normally Open‘,<br />

‚Normally Closed‘ oder ‚Shutdown<br />

Pulse‘. Bei Schließen des Relais<br />

beträgt der Widerstand zwischen<br />

den beiden Pins ~ 0 Ohm, ansonsten<br />

sind die Kontakte ‚Open Load‘.<br />

Shutdown und<br />

Reboot-Funktion<br />

Bei einem ‘PowerFail‘ signalisiert<br />

die UPSI-2412DP3 über das integrierte<br />

Interface den Ausfall der<br />

Versorgungsspannung, so dass<br />

ein kontrollierter Shutdown des<br />

Computersystems eingeleitet und<br />

wertvolle Daten gesichert werden.<br />

Die integrierte Reboot-Funktion leitet<br />

nach wiederkehrender Versorgungsspannung<br />

selbstständig den<br />

Neustart des versorgten Industrie-<br />

PCs ein, ohne dass eine aufwendige<br />

Vorort-Intervention notwendig<br />

wäre, z. B. bei vollkommen autarken<br />

Computersystemen an unzugänglichen<br />

Standorten.<br />

Qualität, Sicherheit und<br />

Zuverlässigkeit<br />

Die Firma Bicker Elektronik<br />

gewährleistet mit eigener Entwicklung<br />

und Batteriefertigung, Made in Germany,<br />

höchste Qualität und Sicherheit<br />

für alle DC-USV-Produkte und<br />

Energiespeicher. Systementwickler<br />

profitieren zudem von der persönlichen<br />

Design-In-Beratung und<br />

dem erstklassigen Service & Support<br />

durch die Stromversorgungsspezialisten<br />

von Bicker Elektronik.<br />

Auf Wunsch realisieren die Entwicklungsingenieure<br />

kundenspezifische<br />

Sonder- und Speziallösungen und<br />

bieten zudem umfangreiche Laborund<br />

Mess-Dienstleistungen für komplette<br />

Kundensysteme an.<br />

Alle Produktvorteile auf<br />

einen Blick<br />

• Leistungsstarke 24 V DC-USV<br />

(DIN-Rail-Version)<br />

• Integrierte LiFePO4-Hochleistungsbatterie<br />

• Bis zu 5.000 Vollzyklen<br />

• Kapazität 64 Wh<br />

• Intelligente Eingangsstromerkennung<br />

• Geregelte Ausgangsspannung<br />

im Batterie-Betrieb<br />

• Mindestlasterkennung<br />

• Power-Fail Timer-Funktion<br />

• Relaiskontakt für Power-Fail<br />

• Shutdown & Reboot-Funktion für<br />

IPC-Systeme<br />

• Ladezustandsanzeige<br />

• Batterie-Startfunktion<br />

• Herunterfahren durch externes<br />

Signal<br />

• USB & RS232 Interface<br />

• Plug & Play – Wird vom Betriebssystem<br />

sofort als USV erkannt<br />

• Erweiterte Funktionalität mit<br />

‘UPSGen2 Configuration‘ Software<br />

inklusive<br />

Direktlink zur UPSI-2412DP3:<br />

www.bicker.de/upsi-2412dp3<br />

• Bicker Elektronik GmbH<br />

info@bicker.de<br />

www.bicker.de<br />

PC & Industrie 5/<strong>2022</strong> 75


Stromversorgung<br />

Industrielle 180 W AC/DC-Stromversorgung mit<br />

hoher Leistungsdichte<br />

Angst+Pfister Sensors and Power AG stellt die neuen 180 W AC/DC Stromversorgungen der TAD180-Serie des<br />

Herstellers P-DUKE vor.<br />

• Sicherheitszulassungen: IEC/<br />

EN/UL 62368-1<br />

• Leitungsgebundene Emissionen:<br />

EN 55032 Class B<br />

• Abgestrahlte Emissionen: EN<br />

55032 Klasse A<br />

Einsatzbereiche<br />

Die flachen AC/DC Stromversorgungen<br />

TAD180 sind ideal für platzbeschränkte<br />

Industrie-, Telekommunikations-<br />

und IT-Anwendungen,<br />

z. B. Stromverteilertafeln, motorgebundene<br />

Geräte, Roboterarme und<br />

EV-Ladestationen. Die Produktgarantie<br />

beträgt 3 Jahre.<br />

Angst+Pfister Sensors and Power<br />

AG<br />

http://sensorsandpower.angstpfister.com<br />

Die neue TAD180-Serie liefert<br />

mit forcierter Luftkühlung bis 180 W<br />

bzw. 150 W Leistung bei natürlicher<br />

Konvektionskühlung. Zusätzlich ist<br />

für 5 Sekunden eine Spitzenausgangsleistung<br />

bis 220 W verfügbar.<br />

Die Serie ist mit einer verstärkten<br />

Isolierung von 3000 Vac und der<br />

Überspannungskategorie OVC III<br />

(bis max. 2000 m Betriebshöhe)<br />

ausgestattet, wodurch sich diese<br />

Stromversorgungen für viele industrielle<br />

Anwendungen eignen,<br />

insbesondere in der Schwerindustrie.<br />

Diese Serie ist in kompakten<br />

2 × 3 Zoll Open-Frame-Versionen<br />

oder in optionalen Gehäuseversionen<br />

und DIN-Rail (Tragschienen-)Versionen<br />

mit einem universellen<br />

Eingangsbereich von 85 bis<br />

264 Vac oder 120 bis 370 Vdc erhältlich.<br />

Sie liefert 12, 15, 18, 24, 28,<br />

36, 48 und 53 Vdc Einzelausgangsspannung.<br />

Die Ausgangsspannung<br />

kann mit dem integrierten Potentiometer<br />

leicht um bis zu ±8 % reguliert<br />

werden. Die Serie verfügt über<br />

folgende Schutzfunktionen: Überspannungsschutz<br />

(Latch-Modus),<br />

Überstromschutz (Hiccup-Modus<br />

und automatische Wiederherstellung),<br />

Kurzschlussschutz (kontinuierlich<br />

und automatische Wiederherstellung)<br />

und Übertemperaturschutz<br />

(wird durch einen internen<br />

Thermistor erfasst; Hiccup-<br />

Modus und automatische Wiederherstellung).<br />

Die Serie TAD180 ist<br />

mit langlebigen Elektrolytkondensatoren,<br />

einem Wirkungsgrad bis<br />

94 %, einer Leistungsfaktorkorrektur<br />

von 0,95, einer Leerlauf-Leistungsaufnahme<br />

von weniger als 150 mW<br />

und IEC-Schutzarten der Klasse I<br />

und II ausgerüstet. Die Stromversorgungen<br />

können in einer Höhe<br />

bis 5000 m und dank ihrer hochwertigen<br />

Technologie bei einer Betriebstemperatur<br />

von -40 °C bis +85 °C<br />

betrieben werden. Die Schaltnetzgeräte<br />

TAD180 sind nach den folgenden<br />

Normen zertifiziert:<br />

Merkmale im Überblick:<br />

• Optionale Überspannungskategorie<br />

OVC III (bis max. 2000 m<br />

Betriebshöhe)<br />

• Forcierte Kühlung 180 W und<br />

220 W Spitzenausgangsleistung<br />

• Kompakte Grösse in 2 × 3 Zoll<br />

Format (Open Frame)<br />

• Weiter Betriebstemperaturbereich<br />

-40 °C bis +85 °C<br />

• Verstärkte Isolierung 3000 Vac<br />

• IEC/EN/UL 62368-1<br />

• Betriebshöhe 5000 Meter ◄<br />

Freianzeige_Anlassspende_103 x 88_Layout 1 23.05.16 16:07 Seite 1<br />

Was feiern Sie in diesem Jahr?<br />

www.bund.net/spenden-statt-geschenke<br />

Ob Geburtstag, Taufe oder<br />

Jubiläum – Nutzen Sie diesen<br />

Tag der Freude, um Gutes zu<br />

tun und wünschen Sie sich<br />

von Ihren Gästen etwas Besonderes:<br />

Eine Spende für<br />

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E-Mail: info@bund.net oder<br />

Tel. 0 30/275 86-565<br />

76 PC & Industrie 5/<strong>2022</strong>


Bauelemente<br />

Chipwiderstände mit hoher Leistungsdichte für<br />

hohe Dauer- und Momentanlast<br />

und der Temperaturanstieg verringert.<br />

So erreichen die HPDC-Widerstände<br />

eine hohe Leistungsdichte<br />

mit einer Nennleistung von 2,4 W<br />

in der Baugröße 1206 bzw. 3,5 W in<br />

der Baugröße 2512. Die kurzfristige<br />

Überlastleistung bis fünf Sekunden<br />

konnte mit 4,7 W (1206) bzw. 7,7 W<br />

(2512) ebenfalls verbessert werden,<br />

wodurch sich der HPDC ideal<br />

als Ableitwiderstand in aktiven Kondensatoren<br />

eignet. Darüber hinaus<br />

können diese Hochleistungswiderstände<br />

in temperaturgesteuerten<br />

Heizanwendungen eingesetzt werden,<br />

bei denen die zugeführte Leistung<br />

nur durch die maximale Elementtemperatur<br />

von 155 °C und die<br />

maximale Anschlusstemperatur von<br />

110 °C begrenzt ist.<br />

pk components GmbH<br />

www.pk-components.de<br />

Die Spezialwiderstände der Serie<br />

HPDC (High Power Density Chip)<br />

sind für Powermanagement-, Aktuatorantriebs-<br />

und Heizanwendungen<br />

optimiert, die von der verbesserten<br />

Wärmeableitung vom Element zum<br />

Anschluss profitieren. Derartige Komponenten<br />

mit hoher Leistungsdichte<br />

ermöglichen die Einsparung von Leiterplattenfläche<br />

und erhöhen die<br />

Zuverlässigkeit, da sie den Temperaturanstieg<br />

im Hotspot der Komponenten<br />

begrenzen. Die neuen Chipwiderstände<br />

der HPDC-Serie von TT<br />

haben ein keramisches Trägersubstrat<br />

aus Aluminiumnitrid (AlN), das eine<br />

etwa sechsmal höhere Wärmeleitfähigkeit<br />

als Aluminiumoxid – das herkömmliche<br />

Substratmaterial für Chipwiderstände<br />

– aufweist. Die HPDC-<br />

Chipwiderstände verfügen außerdem<br />

über groß flächige Anschlüsse<br />

für besseren thermischen Kontakt<br />

mit der Leiterplatte. Dadurch wird<br />

die im Widerstandselement generierte<br />

Wärme effektiv abgeleitet<br />

Hauptmerkmale<br />

• Bauformen 1206 und 2512<br />

• Widerstandswerte: 3 bis 3 kOhm<br />

(bis E96)<br />

• Nennspannung (LEV): 200 V<br />

• Toleranz 1 % und 5 %<br />

• TCR: ±150ppm<br />

• Betriebstemperatur: -55 bis 155 °C<br />

Anwendungsgebiet<br />

• Antriebe<br />

• Leistungsanwendungen<br />

• Heizanwendungen<br />

Axiale Button Hochstrom-Gleichrichterdiode für Industrie- und Automotive-Anwendungen<br />

EIC Semiconductor Ltd., ein<br />

führender Hersteller von Diodenund<br />

Schutzkomponenten und<br />

Vertriebs partner der TRS-STAR<br />

GmbH, stellt seine neue axialmontierbare<br />

Button-Gleichrichterdiode<br />

QMR500AL für den Einsatz<br />

in Industrie- und Automobilanwendungen<br />

vor.<br />

Die Diode hat eine Durchbruchspannung<br />

von 400 V und eine<br />

Stromtragfähigkeit von 50 A bei<br />

einer Gehäusetemperatur von<br />

+150 °C. Die hohe Stoßstromfestigkeit<br />

erlaubt sehr hohe Spitzenströme<br />

wie sie beispielsweise<br />

bei Einschaltvorgängen in Schaltkreise<br />

mit hohem kapazitivem<br />

Anteil auftreten können. Der niedrige<br />

Spannungsabfall in Durchlassrichtung<br />

erzeugt nur geringe stationäre<br />

Verluste und sorgt für einen<br />

guten Wirkungsgrad. Das axiale<br />

Knopfgehäuse mit dem hochwertigen<br />

Dioden-Chip hat im Vergleich<br />

mit herkömmlichen Gleichrichterdioden<br />

eine höhere Leistungsdichte<br />

und bietet mehr Designflexibilität.<br />

Zusätzlich erhöht das hermetisch<br />

abgeschlossene Gehäuse den<br />

Schutz in rauen Umgebungen und<br />

verbessert die Langzeitzuverlässigkeit<br />

der Anwendung.<br />

Die QMR500AL Diode ist ideal<br />

geeignet für ein breites Spektrum<br />

an Gleichrichteraufgaben wie z. B.<br />

Verpolungsschutz-Schaltungen<br />

in batteriebetriebenen Automobil-<br />

oder Industrieanwendungen,<br />

bei denen der Markt passende<br />

Lösungen mit wenigen Schaltungskomponenten,<br />

geringer Komplexität<br />

aber sehr hoher Zuverlässigkeit<br />

bei geringen Kosten verlangt.<br />

• TRS-STAR GmbH<br />

info@trs-star.com<br />

www.trs-star.com<br />

PC & Industrie 5/<strong>2022</strong> 77


Automatisierung<br />

Automatisierungs-Tools der dritten Generation<br />

Die formalen Grenzen klassischer Data-Warehouses sprengen<br />

Autor:<br />

Thomas Heuer,<br />

Sales Director DACH<br />

WhereScape<br />

www.wherescape.com<br />

Lange Zeit nutzten Unternehmen<br />

für ihre datenbasierten, strategischen<br />

Entscheidungen ausschließlich<br />

Daten, die in Data-Warehouse-<br />

Architekturen lagerten. In den letzten<br />

Jahren hat jedoch eine neue Architektur-Generation<br />

die Bühne betreten.<br />

Datenspeicher wie Data Lakes,<br />

Data Hubs oder Data Lakehouses<br />

speichern und nutzen die Daten in<br />

völlig anderer Weise. Konventionelle<br />

Methoden der Automatisierung,<br />

wie sie in Data-Warehouses<br />

durchgeführt werden, greifen hier<br />

nicht. Dazu bedarf es eines neuen<br />

Typus von Code-Generator. Dieser<br />

sollte über die Automatisierung<br />

etablierter Data-Warehouse-<br />

Plattformen hinausgehen können<br />

und auch Datenarchitekturen digitalisieren<br />

und automatisieren, die<br />

nicht auf Basis traditioneller Prinzipien<br />

erstellt wurden.<br />

Plattform als komplexe<br />

digitale Architektur<br />

Die meisten modernen Data-Warehouses<br />

verwenden heutzutage für<br />

ihre Automatisierung Code-Generatoren,<br />

die die gesamte Plattform<br />

als komplexe digitale Architektur<br />

erzeugen, einschließlich der Staging-Bereiche,<br />

Enterprise Data Warehouses,<br />

physischen Data Marts,<br />

ETL-Lösungen, die Daten von einer<br />

Datenbank in eine andere kopieren<br />

oder Metadaten. Die Speicherung,<br />

Pflege und Erweiterung der unternehmensweiten<br />

Daten lässt sich so<br />

mit wenigen Klicks umsetzen, was<br />

ansonsten einen Großteil der Entwicklungszeit<br />

in Anspruch nehmen<br />

würde. Die Automatisierungs-Werkzeuge<br />

speichern alle Metadaten-Spezifikationen<br />

einmal ab und verwenden<br />

sie erneut, wenn sie beispielsweise<br />

Data-Warehouse- oder Data-<br />

Mart-Tabellen und die ETL-Logik<br />

zum Kopieren der Daten erzeugen.<br />

Nicht jede Aufgabe<br />

eignet sich für eine<br />

Automatisierung<br />

Allerdings lässt sich nicht jede<br />

Aufgabe auf Basis von Code-<br />

Generatoren sinnvoll automatisieren.<br />

Geeignet sind vor allem repetitive<br />

Prozesse mit vielen kleinteiligen<br />

Arbeitsschritten, die sich<br />

als „Wenn-Dann-Logik“ algorithmisch<br />

darstellen lassen. Sie sollten<br />

genaue Vorgaben enthalten, welche<br />

Schritte auszuführen sind, was<br />

bei Sonderfällen zu tun ist und wie<br />

Anwender reagieren müssen, falls<br />

etwas nicht läuft wie geplant. Kurz:<br />

Automatisierbare Aufgaben und<br />

Prozesse müssen leicht zu standardisieren<br />

sein.<br />

78 PC & Industrie 5/<strong>2022</strong>


Automatisierung<br />

Daten aus Datenspeichern wie Data<br />

Hubs, Data Lakes oder Data Lakehouses,<br />

die Daten in einer wesentlich<br />

umfangreicheren und flexibleren<br />

Form nutzen als Data-Warehouses.<br />

So kommt es beispielsweise<br />

vor, dass eine neue Datenarchitektur<br />

Daten in einen Data Hub<br />

kopiert und von dort in ein Data Warehouse<br />

migriert. Andere moderne<br />

Datenarchitekturen könnten einen<br />

Data Lake enthalten, der Daten von<br />

einem Data Warehouse, transaktionalen<br />

Datenbanken und weiteren<br />

externen Datenquellen speichert.<br />

„Out-of-the-box-<br />

Architekturen“<br />

Ein Enterprise Data Warehouse<br />

arbeitet beispielsweise standardmäßig<br />

mit Data Vault-Modellierungen<br />

und nutzt dafür physische<br />

Data Mart-Sternschemata. Ein geeignetes<br />

Automatisierungs-Tool sollte<br />

imstande sein, beide Modelle aus<br />

einem einzigen zentralen Datenmodell<br />

zu generieren, einschließlich<br />

des ETL-Codes, der nötig ist,<br />

um die Daten aus dem Warehouse<br />

in die Data Marts zu kopieren. Weitere<br />

repetitive Aufgaben, die sich für<br />

eine Automatisierung eignen sind<br />

beispielsweise Änderungen bei der<br />

Länge eines Feldes, das Ersetzen<br />

eines SQL-Datenbankservers durch<br />

einen anderen oder das Ändern einer<br />

Datenstruktur von einem Schneeflockenmuster<br />

in ein Sternschema.<br />

Generation Eins: Erzeugen<br />

einzelner Data Warehouse-<br />

Komponenten<br />

Die Erstellung von Daten-Plattformen<br />

erfolgt, wie schon erwähnt,<br />

auf Basis von Code-Generatoren, die<br />

Spezifikationen von einer höheren<br />

Ebene in die Programmiersprache<br />

der gewählten Zielplattform übersetzen<br />

und so die Digitalisierung<br />

von Prozessen ermöglichen. Bereits<br />

die erste Generator-Generation hat<br />

mächtige Werkzeuge wie beispielsweise<br />

ETL-, BI- oder Datenmodellierungs-Tools<br />

hervorgebracht. So<br />

besteht die Aufgabe von ETL-Tools<br />

vorwiegend darin, Spezifikationen<br />

von einer höheren Ebene auf eine<br />

niedrigere Code-Ebene zu transformieren,<br />

um die eigentlich ETL-<br />

Aufgaben auszuführen. Auch viele<br />

BI-Tools übernehmen die Rolle von<br />

Code-Generatoren. Erstellen sie<br />

doch SQL-Abfragen, die je nach<br />

Anforderung Daten aus einer Datenbank<br />

selektieren, eintragen, aktualisieren<br />

oder löschen können. Data-<br />

Science-Werkzeuge ermöglichen<br />

Datenwissenschaftlern wiederum<br />

die Arbeit auf einer hohen konzeptionellen<br />

Ebene, deren Resultate sie<br />

anschließend in Code umsetzen.<br />

Die erste Generation von<br />

Code-Generatoren<br />

eignet sich hervorragend, um Entwicklungs-<br />

und Wartungsprozesse<br />

eines Data-Warehouse zu beschleunigen<br />

und zu vereinfachen. Ihr Nachteil:<br />

Die Generatoren übersetzen jeweils<br />

nur eine einzelne Komponente der<br />

Datenarchitektur in Code. Um eine<br />

gesamte Data-Warehouse-Architektur<br />

zu erstellen, ist demzufolge der<br />

Einsatz einer Vielzahl von Code-<br />

Generatoren notwendig. Da sie alle<br />

ähnliche Spezifikationen erfordern,<br />

ist es möglich sie mehrfach zu definieren<br />

oder einfach zu duplizieren.<br />

Die Herausforderung für das Daten-<br />

Team besteht nun darin, das Sammelsurium<br />

an Spezifikationen kontinuierlich<br />

aktuell zu halten und dafür<br />

zu sorgen, dass die Generatoren perfekt<br />

zusammenarbeiten. Bei einer<br />

Änderung müssen natürlich auch<br />

alle Duplikate angepasst werden.<br />

Generation Zwei: Erzeugen<br />

der gesamten Data<br />

Warehouse-Architektur<br />

Aufgrund der ähnlichen Spezifikation<br />

lassen sich die Regeln mit denen<br />

ein Code-Generator eine einzelne<br />

Plattformkomponente erzeugt auch<br />

auf die Erstellung ganzer Datenarchitekturen<br />

übertragen. Daher<br />

war es nur eine Frage der Zeit, bis<br />

auch Code-Generatoren entwickelt<br />

wurden, die eine Data-Ware-<br />

House-Plattform als Ganzes erzeugen<br />

konnten. Diese zweite Generator-Generation<br />

hat sich mittlerweile<br />

als Data-Warehouse-Automatisierungs-Tool<br />

im Markt etabliert und<br />

sorgt seit Jahren dafür, dass die<br />

Prozesse in den Data-Warehouses<br />

schneller und effizienter werden.<br />

Generation Drei: Erzeugen<br />

einer Vielzahl von<br />

Architekturen<br />

Der nächste logische Entwicklungsschritt<br />

wären Automatisierungstools,<br />

die in der Lage sind<br />

alle Datenarchitekturen - nicht<br />

bloß Data-Warehouses - zu automatisieren.<br />

Die dritte Generation<br />

von Code-Generatoren könnte im<br />

Zeitalter von Big Data die Entscheidungsprozesse<br />

von Unternehmen<br />

strategisch auf einer sehr viel breiteren<br />

Datenbasis unterstützen, als<br />

es bisher der Fall ist. Denn Unternehmen<br />

und Organisationen arbeiten<br />

heutzutage zunehmend auch mit<br />

Um eine große Bandbreite von<br />

Datenarchitekturen unterstützen<br />

zu können, bedarf es Code-Generatoren,<br />

für die neue, nennen wir<br />

sie „Out-of-the-box-Architekturen“,<br />

kein Hindernis darstellen. Die dritte<br />

Generator-Generation, wie sie es<br />

Where Scape bietet, wird die formalen<br />

Grenzen klassischer Data-<br />

Warehouses sprengen und eine<br />

Vielzahl an Architekturen erzeugen<br />

und automatisieren können – selbst<br />

zukünftige und solche, die bislang<br />

noch unbekannt sind. Sie wird weit<br />

über das hinausgehen, was wir heute<br />

als Data-Warehouse-Automatisierung-Software<br />

kennen. Die dritte<br />

Generator-Generation sollte man<br />

deshalb besser auch als Daten-<br />

Architektur-Automatisierungs-Tool<br />

bezeichnen. Das drückt es präziser<br />

aus. ◄<br />

Über WhereScape<br />

WhereScape ist einer der<br />

Marktführer im Bereich der<br />

Automatisierung von Data Warehouses<br />

und hilft IT-Unternehmen<br />

aller Größenordnungen<br />

die Automatisierung zu nutzen,<br />

um Dateninfrastrukturen<br />

schneller zu entwerfen, zu entwickeln,<br />

zu implementieren und<br />

zu betreiben.<br />

Die Automatisierung ermöglicht<br />

es, manuelle Codierung<br />

und andere sich wiederholende,<br />

zeitintensive Aspekte<br />

von Dateninfrastrukturprojekten<br />

zu eliminieren und Data Warehouses,<br />

Data Vaults, Data Lakes<br />

und Data Marts in Tagen oder<br />

Wochen statt in Monaten oder<br />

Jahren bereitzustellen.<br />

PC & Industrie 5/<strong>2022</strong> 79


Qualitätssicherung<br />

Qualitätssicherung von Kunststoffteilen<br />

mit hybridem Roboter-Visionsystem<br />

und Geschwindigkeit gerecht werden.<br />

Überspritzungen, Weißbruch<br />

oder andere Ungenauigkeiten und<br />

unerwünschte Oberflächenveränderungen<br />

müssen daher immer<br />

zuverlässig erkannt werden.<br />

Manuelle Kontrolle noch<br />

üblich<br />

Trotzdem werden in der Qualitätssicherung<br />

moderner Fertigungsbetriebe<br />

auch heute noch oft Mitarbeiter<br />

eingesetzt, die jedes Teil manuell<br />

in alle Richtungen drehen und dabei<br />

mit dem menschlichen Auge verschiedene<br />

optisch sichtbare Kriterien<br />

überprüfen. Gerade bei Kunststoffteilen,<br />

die zu einem fertigen Produkt<br />

zusammengesetzt werden, muss<br />

diese Prüfung jedoch genau, verlässlich<br />

und konsistent sein. Dies ist<br />

bei einer manuellen Inspektion nicht<br />

immer gewähr leistet, da Mitarbeiter<br />

je nach Tagesform und Stimmungslage,<br />

durch Müdigkeit und nachlassende<br />

Konzentration aufgrund der<br />

monotonen Tätigkeit bei vergleichbarer<br />

Qualität unterschiedliche und<br />

auch subjektiv beeinflusste Bewertungen<br />

abgeben können. Dies führt<br />

zu inkonsistenten Prüfergebnissen.<br />

Typische Fehler bei Kunststoffteilen<br />

sind zum Beispiel nicht eingerastete<br />

Kunststoffzungen, plastische Verformungen<br />

und Überspritzungen,<br />

fehlende oder beschädigte Metall-<br />

Inlays, -Clips oder andere Befestigungselemente,<br />

fehlerhaft bedruckte<br />

oder angebrachte Etiketten, fehlende<br />

Gummibauteile oder Kratzer<br />

auf der Oberfläche.<br />

Der auch als INLINE-Lösung angebotene KITOV Core verfügt über eine<br />

ProfiNet-Schnittstelle. Zudem lassen sich auch weitere Robotik-Systeme<br />

integrieren. Damit entspricht die Technologie auch den Anforderungen der<br />

Systemintegratoren<br />

Autor:<br />

Olaf Römer,<br />

GeschäftsführerATEcare Service<br />

GmbH & Co. KG<br />

info@ATEcare.com<br />

www.ATEcare.de<br />

Eine hohe Produktqualität und<br />

-genauigkeit ist auch bei der Herstellung<br />

von Kunststoffteilen ein<br />

Muss. Doch gerade in der Serienfertigung<br />

ist es äußerst herausfordernd,<br />

Produktionsfehler und qualitative<br />

Unzulänglichkeiten konsistent<br />

und reproduzierbar aufzu spüren,<br />

wenn die Taktrate hoch ist. Ein<br />

hybrides 2D-/3D-Roboter-Visionsystem<br />

ermöglicht eine 100%-Kontrolle<br />

aller Teile und nimmt den Mitarbeitern<br />

ermüdende und eintönige<br />

Tätigkeiten ab.<br />

Viele Unternehmen aus der<br />

Kunststoffindustrie fertigen hochwertige<br />

und komplexe Produkte für<br />

Automotive, Medizintechnik, Luftfahrt<br />

oder Maschinenbau mit sehr<br />

hohen Taktraten. Um dabei eine<br />

gleichbleibende hohe Qualität zu<br />

gewährleisten, müssen die Fertigungsprozesse<br />

hohen Ansprüchen<br />

in Bezug auf Genauigkeit<br />

Der KITOV Core ist mit einem Gehäuse ausgestattet, das sich mit einer frei<br />

wählbaren Sechs-Achsen-Robotik ausrüsten lässt. Zudem ist es möglich, den<br />

KITOV Core optional mit einer separaten siebten Achsen-Robotik in Form<br />

eines Drehtellers auszustatten<br />

80 PC & Industrie 5/<strong>2022</strong>


Qualitätssicherung<br />

Überspritzung, die mittels KITOV Core erkannt wurde<br />

100%-Kontrolle<br />

Die manuelle Qualitätskontrolle ist<br />

aufwendig und fehleranfällig und es<br />

kann leicht etwas übersehen werden.<br />

Weil ein fehlerhaftes Bauteil oftmals<br />

zur Ablehnung des gesamten<br />

Produktes durch den Auftrag geber<br />

führt, muss eine 100%-Kontrolle<br />

gewährleistet werden. Diese lässt<br />

sich mit einer manuellen Inspektion<br />

jedoch nur bedingt erreichen. Eine<br />

vollautomatische, reproduzierbare<br />

und intelligente Inspektionsmethode<br />

kann hingegen Abhilfe schaffen.<br />

Das roboterbasierte hybride Visionsystem<br />

kombiniert 2D-, 3D- und<br />

Deep-Learning-Technologien und<br />

erledigt damit bisher als zu komplex<br />

geltende automatisierte Prüfaufgaben<br />

schnell, präzise und zuverlässig.<br />

Um eine effektive Inspektion<br />

zu gewähr leisten, kombiniert<br />

die Technologie eine ausgeklügelte<br />

Kamera- und Beleuchtungstechnik<br />

mit der Flexibilität eines Roboters.<br />

Mit einem Drehtisch kann das Gerät<br />

außerdem bestimmte Prüfmerkmale<br />

zur Kamera drehen und somit die<br />

Taktzeit zusätzlich verringern.<br />

Schnelle Erstellung des<br />

Inspektionsplans<br />

Normalerweise würde die Erstellung<br />

eines Inspektionsplanes für<br />

ein roboterbasiertes Bildverarbeitungssystem<br />

umfangreiche Spezialkenntnisse<br />

in Robotik, Bildverarbeitung<br />

und Programmierung erfordern.<br />

Bis zur Fertigstellung eines<br />

solchen Planes würden nicht nur<br />

Tage, sondern sogar Wochen vergehen,<br />

abhängig von der Anzahl der<br />

zu inspizierenden Prüfmerkmale.<br />

Darüber würde die nachträgliche<br />

Änderung des Prüfplans den Einsatz<br />

von Roboterexperten und Bildverarbeitungsspezialisten<br />

beim Kunden<br />

erfordern, die nicht jedes Unternehmen<br />

extra dafür einstellen kann<br />

oder möchte. Die Inspektionstechnologie<br />

erlaubt es Produzenten von<br />

Kunststoffteilen, einen Inspektionsplan<br />

zur automatischen optischen<br />

Inspektion ihrer Produkte in wenigen<br />

Stunden zu erstellen. Eventuell notwendige<br />

Änderungen oder Anpassungen<br />

des Inspektionsplanes können<br />

innerhalb kürzester Zeit durchgeführt<br />

werden.<br />

Bildverarbeitungssystem<br />

schafft Sicherheit<br />

Die Ergebnisse des Bildverarbeitungssystems<br />

helfen den Unternehmen<br />

auch, Ungenauigkeiten in den<br />

Prüfergebnissen der manuellen<br />

Inspektion zu vermeiden. Schließlich<br />

haben manuelle Inspektoren nicht<br />

immer für jeden Fehler die gleiche<br />

Definition. Des Weiteren können Fehler<br />

und Qualitäts probleme in vorgelagerten<br />

Fertigungsprozessen und<br />

Montageschritten identifiziert werden,<br />

so dass diese schon frühzeitig<br />

eliminiert und die Ausschussmengen<br />

reduziert werden können.<br />

Damit amortisiert sich das Gesamtsystem<br />

innerhalb weniger Monate.<br />

Visuelles Inspektionssystem<br />

Bei der Technologie handelt es<br />

sich nicht um ein weiteres robotergeführtes<br />

3D-Messsystem, sondern<br />

vielmehr um ein reines, visuelles<br />

Inspektionssystem, das es in der<br />

heutigen Industriefertigung in dieser<br />

flexiblen Form noch nicht gibt.<br />

Die automatisierte visuelle Inspektion<br />

kann alle Parameter erkennen<br />

und vermessen, die über die Software<br />

ausgewählt bzw. angelernt wird.<br />

D. h., die Inspektion lässt sich auf<br />

jedes Produkt individuell zuschneiden.<br />

Es ist mit einer frei wählbaren<br />

Sechs-Achsen-Robotik ausgerüstet.<br />

Zudem lässt es sich optional auch<br />

mit einer separaten siebten Achsen-<br />

Robotik in Form eines Drehtellers<br />

ausstatten. Ein zu kontrollierendes<br />

Produkt kann mittels mobiler als<br />

auch stationärer Robotik herangefahren<br />

werden. Die Technologie, die<br />

zudem als INLINE-Lösung angeboten<br />

wird, verfügt über eine ProfiNet-Schnittstelle.<br />

Weil sie zudem<br />

die Integration weiterer Robotik-Systeme<br />

erlaubt, entspricht die Technologie<br />

auch den Anforderungen<br />

der Systemintegratoren.<br />

Ständiges Weiterlernen<br />

Sowohl Baugruppen oder fertige<br />

Endprodukte können vor dem Einbau<br />

oder der Kundenübergabe kontrolliert<br />

werden. Das System unterstützt<br />

den Anlernvorgang mit vielen<br />

Weißbruch, der mittels KITOV Core erkannt wurde<br />

automatischen Funktionen und lernt<br />

auch mithilfe von „Deep Learning“<br />

ständig hinzu, so dass die Prüfroutinen<br />

automatisch stetig optimiert<br />

werden. Auf diese Weise wird die<br />

Pseudofehlerrate sukzessive auf<br />

ein vernachlässigbares Minimum<br />

reduziert. Alle Prüfergebnisse werden<br />

durchgängig dokumentiert und<br />

abgespeichert, so dass das System<br />

eine nachvollziehbare, einheitliche<br />

und personenunabhängige<br />

Qualitätskontrolle ( Traceability)<br />

ermöglicht.<br />

Training mittels KI<br />

Deeplinks: https://atecare.de/inspektion/#p170<br />

Hervorzuheben ist, dass mittels KI<br />

ein System wie das hybride 2D-/3D-<br />

Roboter-Visionsystem trainiert werden<br />

kann, Fehler zu klassifizieren<br />

und daraus eine Entscheidung<br />

abzuleiten. Der Anwender kann dieses<br />

Softwaresystem trainieren, um<br />

den Unterschied zwischen einem<br />

guten und einem schlechten Prüfling<br />

zu lernen. Die Software analysiert<br />

dann die Bilder und unterscheidet<br />

in einem Soll-Ist-Vergleich die<br />

Beziehungen zwischen den Merkmalen,<br />

um daraus abzuleiten, ob der<br />

Prüfling gut oder schlecht ist. Aus<br />

diesen Merkmalen leitet es dann<br />

auch zukünftige Gut-Schlecht-Entscheidungen<br />

ab. Ein solches Deep-<br />

Learning-Verhalten kann zum Beispiel<br />

tausende von Bildern einer<br />

Schraube erfassen und weiß nicht<br />

nur, wo sie sich befindet, sondern<br />

ob sie auch den Ansprüchen der<br />

Qualitätsvorgaben genügt. Damit<br />

weiß das System nicht nur, wonach<br />

es suchen soll, sondern kann auch<br />

entscheiden, ob sich das Ergebnis<br />

in den vorgegebenen Toleranzen<br />

bewegt. ◄<br />

PC & Industrie 5/<strong>2022</strong> 81


Qualitätssicherung<br />

Runter von der Insel!<br />

Wie man digitale Assistenten in das Unternehmens-System einbindet<br />

Handlungs- und Montageanweisung;<br />

aber ohne deren Nachteile.<br />

Mit sprachunabhängigen Bildern<br />

helfen sie, Teile eindeutig zu identifizieren.<br />

Video-Sequenzen erläutern<br />

anspruchsvolle Fertigungsschritte<br />

und führen barrierefrei durch<br />

den Fertigungsprozess. Integrierte<br />

Kameras überprüfen die Arbeitsschritte<br />

und vermeiden so, dass<br />

überhaupt Ausschuss produziert<br />

wird. Dies alles funktioniert in der<br />

Praxis – meist nur auf Insel-Arbeitsplätzen,<br />

häufig dem Warenein- oder<br />

Ausgang. Was fehlt, ist die nahtlose<br />

Integration in die komplexen Abläufe<br />

der Fertigung.<br />

Typische Bildschirmanzeige aus SOFA. Links die Stückliste. In der Mitte das Standbild des Anleitungsvideos, rechts<br />

das aktuelle Kamerabild. Das noch fehlende Zahnrad ist im Standbild gelb markiert. Der grüne Balken unter dem<br />

Kamerabild zeigt den Fortschritt des gesamten Montageprozesses an. © Peter Scholz Software & Engineering GmbH<br />

Gerade für den Mittelstand mit<br />

seinen vielfältigen Produkten sind<br />

moderne Assistenzsysteme eine<br />

optimale Lösung, um Werker zu<br />

entlasten, die Qualität zu steigern<br />

und den Durchsatz zu erhöhen.<br />

Entsprechend sagte unlängst eine<br />

Fraunhofer-Studie diesen Systemen<br />

eine großartige Zukunft voraus – und<br />

da waren sich Entscheider wie Werker<br />

unterschiedlicher Brachen auffallend<br />

einig. Allerdings auch, was<br />

das größte Manko anbelangt: Die<br />

fehlende Einbindung in die Systemumgebung<br />

des Unternehmens.<br />

Denn erst dann werden manuelle<br />

Verwaltungsvorgänge überflüssig<br />

– und das wahre Potenzial der<br />

Assistenten kann genutzt werden.<br />

„Mittelständische Unternehmen<br />

mit ihrer „high-mix, low-volume“ Produktion<br />

kommen gar nicht darum<br />

Autor:<br />

Peter Scholz<br />

Software & Engineering<br />

www.scholzsue.de<br />

EFCO Electronics GmbH<br />

www.efcotec.de<br />

herum, in „intelligente“ Arbeitsplätze<br />

zu investieren“, ist sich Peter Scholz<br />

vom gleichnamigen Unternehmen<br />

sicher. „Das ist die am einfachsten<br />

umzusetzende und am schnellsten<br />

wirkende Maßnahme gegen den<br />

Fachkräftemangel.“<br />

Assistenzsystemen als<br />

Lösungsansatz<br />

Fehlende Mitarbeiter sind – weit<br />

vor steigenden Materialpreisen und<br />

den Problemen der Lieferkette – der<br />

Hauptgrund, warum Aufträge nicht<br />

schneller abgearbeitet werden können.<br />

Vielen Unternehmen fehlen<br />

schlicht die Möglichkeiten, selbst<br />

„einfache“ Montageaufgaben kurzfristig<br />

zu übernehmen, geschweige<br />

denn, komplexe Prozesse permanent<br />

überwachen zu können. In dieser<br />

Situation versuchen viele Unternehmen,<br />

die Lücke mit Kräften zu<br />

schließen, die „on the job“ angelernt<br />

werden. Doch nicht wenige haben<br />

bereits erkannt: Der stetige Schulungsaufwand<br />

ist wenig wirtschaftlich,<br />

weil er die verbliebenen Fachkräfte<br />

von ihren eigentlichen produktiven<br />

Aufgaben abzieht. Damit<br />

bleibt als einzig nachhaltiger Ausweg:<br />

Arbeitsplätze, welche die Werker<br />

aktiv anleiten und unterstützen,<br />

auf Fehler aufmerksam machen und<br />

ihnen so Gelegenheit geben, sich<br />

stetig zu verbessern. Damit ist Lean-<br />

Management ganz pragmatisch auf<br />

dem mittelständischen Hallenboden<br />

angekommen.<br />

Was zudem häufig übersehen<br />

wird, und in klassischen Amortisationsrechnungen<br />

von Assistenzsystemen<br />

in aller Regel viel zu<br />

wenig berücksichtigt wird: Die Mitarbeiter<br />

merken sofort den Nutzen,<br />

freuen sich über die Entlastung und<br />

spüren deutlich weniger Stress. Sie<br />

müssen sich nicht an jedes Detail<br />

eines jeden Produkts erinnern – das<br />

nimmt ordentlich Druck raus und<br />

steigert die Zufriedenheit; Ausfallzeiten<br />

befinden sich schon bald im<br />

Sinkflug. Die Werker haben weniger<br />

Angst, neue Aufgaben zu übernehmen.<br />

Unternehmen können ihre Mitarbeiter<br />

flexibler einzusetzen – und<br />

die Kunden profitieren von gesteigerter<br />

Qualität, die stark in Richtung<br />

„Null-Fehler-Produktion“ geht.<br />

Wie Assistenzsysteme<br />

unterstützen<br />

Moderne Assistenzsysteme sind<br />

„digitale Zwillinge“ der altbekannten<br />

Assistenzsysteme von der<br />

Insel holen<br />

Assistenzsysteme sind eben<br />

keine Stand-alone-Maschinen, die<br />

bestimmte Arbeitsschritte selbständig<br />

ausführen. Ihr volles Potenzial<br />

entfalten sie erst, wenn sie mit anderen<br />

Systemen interagieren. Dazu<br />

ein einfaches Beispiel:<br />

Ein Fertigungsprozess verlangt,<br />

dass unterschiedliche Schrauben<br />

mit definierten Drehmomenten anzuziehen<br />

sind. Ein Drehmomentschrauber<br />

muss in die Arbeitsabläufe integriert<br />

werden. Dazu sind folgende<br />

Interaktionen auf der Ebene der<br />

Maschinenkommunikation erforderlich:<br />

• Freigabe des Schraubers an den<br />

entsprechenden Arbeitsschritten<br />

im Montageablauf<br />

• prozessgesteuerte Einstellung des<br />

entsprechenden Drehmoments<br />

zum jeweiligen Schraubvorgang<br />

• Verarbeiten der Rückmeldung der<br />

Schrauber-Steuerung z. B. über das<br />

Erreichen/Nichterreichen der vorgegebenen<br />

Drehmomente<br />

• Protokollieren des gesamten Fertigungsvorgangs,<br />

einschließlich der<br />

Rückmeldungen der beteiligten<br />

Maschinensteuerungen, wie z. B.<br />

des Schraubers,<br />

• Erkennen von Werkzeugverschleiß<br />

(z. B. durch Abnutzung) – Anstoßen<br />

der Maschinenpflege / Wartung<br />

durch den Werker<br />

Digitalisierung richtig<br />

anwenden<br />

Das Erfolgsmodell des Mittelstands<br />

im produzierenden Gewerbe<br />

82 PC & Industrie 5/<strong>2022</strong>


Qualitätssicherung<br />

Die Bildschirmanzeige von SOFA ist ebenfalls parametrierbar und kann an unterschiedliche Anforderungen und<br />

Betriebssysteme angepasst werden. © Peter Scholz Software & Engineering GmbH<br />

beruht auf einer sehr hohen Flexibilität<br />

in den einzelnen Prozessschritten<br />

der manuellen Tätigkeiten, einer<br />

großen Teilevielfalt oder Varianz<br />

bei oftmals kurzen Produktlebenszyklen.<br />

In aller Regel lässt sich dort<br />

nur wenig automatisieren.<br />

Vergleichsweise große Einsparpotenziale<br />

hingegen liegen in den<br />

nicht-wertschöpfenden Prozessen,<br />

also in allen Vorbereitungs-, Rüstund<br />

Verwaltungsvorgängen. Für<br />

geregelte Abläufe in der Fertigung<br />

sind sie zwingend erforderlich. Der<br />

Kunde allerdings will diese Tätigkeiten<br />

eigentlich nicht bezahlen –<br />

und den Werker halten sie von der<br />

produktiven Arbeit ab.<br />

Typische Beispiele sind der Teilenachschub,<br />

die Materialverwaltung<br />

mit Bestandsführung und Rückmeldung,<br />

das Ausbuchen von Komponenten,<br />

die Fertigmeldung von<br />

bearbeiteten Werkstücken, Zeitmeldung,<br />

Material- und Aufgaben-<br />

Disposition und so weiter. Manche<br />

Unternehmen sind froh, wenn die<br />

produktive Arbeitszeit ihrer Werker<br />

60 % erreicht.<br />

Nur, wie bekommt man diesen<br />

Wert nach oben? Wie wird man<br />

die Prozesse los, die zwar keine<br />

Wertschöpfung beinhalten, aber<br />

doch erforderlich sind, damit das<br />

ERP-System den Überblick behält?<br />

Welten verbinden<br />

Auf Maschinen- und Anlagenebene<br />

steuern SPS- und MES-<br />

Systeme die automatisierten Prozesse.<br />

Programmiert und betrieben<br />

werden diese Steuerungen in aller<br />

Regel von Technikern und Meistern.<br />

Die Unternehmensverwaltung übernimmt<br />

ein ERP-System, welches ein<br />

IT-Administrator betreut. Zwischen<br />

der SPS-Welt und der IT-Welt liegen<br />

tiefe Gräben fehlenden gegenseitigen<br />

Verständnisses – und da sind<br />

unterschiedliche Kommunikationsstrukturen<br />

über IOs oder TCP/IP<br />

nur eines der kleineren Probleme.<br />

Unterschiedlichste Systeme<br />

zusammenführen<br />

Was der Digitalisierung im Mittelstand<br />

tatsächlich entgegensteht, ist<br />

also ein „Übersetzer“, ein bidirektionaler<br />

Stecker zwischen diesen<br />

beiden Welten. Zu dieser Erkenntnis<br />

gelangte Peter Scholz bereits<br />

vor mehreren Jahren – und nahm<br />

in seinem Unternehmen die Entwicklung<br />

von „SOFA – Software für<br />

Assistenzsysteme“ in Angriff. Programmiert<br />

in C#, wurde SOFA von<br />

Anfang an als offene Kommunikationsplattform<br />

entwickelt, um darauf<br />

unterschiedlichste Systeme zusammenführen<br />

zu können. Denn die<br />

Applikation auf Kundenseite definiert,<br />

was eingesetzt wird, und wer<br />

mit wem kommunizieren muss, um<br />

das Optimum zu erreichen.<br />

Grundsätzlich ist SOFA darauf<br />

ausgelegt, die digitale Kommunikation<br />

zwischen der SPS-Welt und<br />

der ERP-Welt zu vereinfachen und<br />

zu standardisieren, um dadurch einfach<br />

einen Teil der nicht-wertschöpfenden<br />

Prozesse zu übernehmen und<br />

damit zu automatisieren. Über die<br />

Zeit sind die Funktionen von SOFA<br />

ziemlich umfangreich und mächtig<br />

geworden, seien es Master-Slave-<br />

Ansätze bei Mehrsystem-Anwendungen,<br />

Schnittstellen zu Kameras<br />

oder zu Pick-by-Light-Systemen.<br />

Kommunikation mit<br />

ERP-Systemen<br />

Die Logik von SOFA geht davon<br />

aus, dass allein im ERP-System alle<br />

relevanten Informationen zusammenfließen<br />

und auch dort vorhanden<br />

sein müssen. Parallelwelten,<br />

ob als Excel-Listen oder in anderen<br />

Programmen, gilt es grundsätzlich<br />

zu verhindern. Entsprechend muss<br />

SOFA in der Lage sein, bidirektional<br />

mit praktisch jedem ERP-System zu<br />

kommunizieren. Um ständige Software-Anpassungen<br />

auf der Seite<br />

von SOFA ebenso zu vermeiden,<br />

wie Programmieraufwand auf der<br />

ERP-Seite, erfolgt die Kommunikation<br />

auf vergleichsweise niederer<br />

Ebene über einfache CSV-Dateien<br />

im Intranet – oder eleganter über<br />

APIs, soweit diese vorhanden sind.<br />

Die Kommunikation ist im Grund<br />

denkbar einfach: Der ERP-Administrator<br />

exportiert eine Liste in eine<br />

Datei; SOFA liest diese Datei ein.<br />

Erledigte Aufgaben schreibt SOFA<br />

in eine andere Datei, welche das<br />

ERP dann zurück liest.<br />

Programmierer wissen: Über den<br />

einfachen Austausch von Variablen<br />

lassen sich komplexe Aufgaben<br />

gestalten. So plant beispielsweise<br />

das ERP die Reihenfolge der Montageaufträge<br />

für die einzelnen Stationen<br />

und schreibt dazu die Namen<br />

der entsprechenden Stücklisten,<br />

Montage- und Prüfanweisungen<br />

etc. in eine Datei. SOFA liest diese<br />

und sorgt dafür, dass die entsprechenden<br />

Aufträge, Informationen,<br />

Montageabläufe, Videosequenzen<br />

etc. beim Werker am Arbeitsplatz<br />

in digitaler Form ankommen. Der<br />

Die Eagle-Eyes-IPC-Familie von EFCO basiert auf der gleichen Hardware-<br />

Plattform; Images sind austauschbar. Die größeren Modelle verfügen über<br />

mehr Schnittstellen und Möglichkeiten für Erweiterungen. Dazu gehören<br />

auch gekühlte Steckplätze für z. B. Hochleistungs-Grafikkarten, damit deren<br />

Abwärme nicht den Prozessor des Industrierechners „kocht“.<br />

© EFCO Electronics GmbH<br />

PC & Industrie 5/<strong>2022</strong> 83


Qualitätssicherung<br />

Auch die neuen Multi-Touch-Panel-IPCs von EFCO haben 16 digitale IOs<br />

an Bord und können so unmittelbar Aufgaben von Kleinsteuerungen<br />

übernehmen. Das Unternehmen Peter Scholz nutzt diese besondere<br />

Hardware-Ausstattung in praktisch jedem Projekt. © EFCO Electronics GmbH<br />

Werker weiß, welche Baugruppen<br />

er wie montieren soll; Pick-by-Light<br />

unterstützt ihn dabei, die richtigen<br />

Bauteile zu identifizieren.<br />

Fertig montierte Baugruppen<br />

werden von einer Kamera oder<br />

auch einer komplexen Teststation<br />

geprüft, die Ergebnisse dokumentiert.<br />

Die Baugruppe mit allen ihren<br />

Daten wird an den Folgeprozess<br />

übergeben. Am Ende des Auftrags<br />

oder auch am Ende der Schicht<br />

schreibt SOFA dem ERP-System<br />

zurück, wie viele IO- bzw. NIO-Teile<br />

erzeugt wurden. Das ERP-System<br />

gleicht die Materialbestände ab, löst<br />

Bestellvorschläge aus, organisiert<br />

die weitere Bearbeitung der Baugruppe,<br />

oder löst den Versand aus.<br />

An den grundlegenden Prozessen<br />

hat sich nichts geändert – nur<br />

hat niemand Papiere und Laufzettel<br />

ausgedruckt, Excel-Listen angelegt,<br />

Teile gezählt oder Zettel ausgefüllt.<br />

„In nicht wenigen Fällen“, berichtet<br />

Peter Scholz aus der Praxis, „werden<br />

selbst mächtige ERP-Systeme<br />

nur als Buchführungs- und Inventur-<br />

Programm eingesetzt. Das ist sehr<br />

schade. Diese Systeme können oft<br />

viel mehr, als die Unternehmen tatsächlich<br />

benötigen – aber gearbeitet<br />

wird trotzdem immer noch mit<br />

EXCEL-Tools.“<br />

Digitalisierung der<br />

Materialwirtschaft<br />

Mag die Kommunikationsschnittstelle<br />

zwischen SOFA und ERP auf<br />

den ersten Blick simpel erscheinen<br />

– damit gelingt es problemlos, hinter<br />

den Fertigungsauftrag ein vollwertiges<br />

Kanban-System zu setzen.<br />

Mit jeder entnommenen Komponente<br />

wird der Materialbestand<br />

heruntergezählt. Beim Erreichen von<br />

Mindestmengen läuft der (automatisierte)<br />

Teilenachschub an. Bestellvorschläge<br />

werden ausgelöst oder<br />

Fertigungsaufträge für Vorprodukte<br />

angelegt. Angenehmer Nebeneffekt:<br />

Das System verfügt über alle Informationen<br />

und Daten. Damit ist in der<br />

Praxis eine Rückverfolgbarkeit bis<br />

auf die Ebene der einzelnen Komponenten<br />

ohne großen Zusatzaufwand<br />

möglich.<br />

Ein System pflegen – viele<br />

Systeme aktuell halten<br />

Ein Master-Slave-Ansatz in SOFA<br />

sorgt bei Mehrplatz-Systemen dafür,<br />

dass die Fertigungsunterlagen überall<br />

identisch sind. Was am Master<br />

eingelernt – oder auch optimiert und<br />

verändert wird, steht allen anderen<br />

Stationen zeitgleich zur Verfügung.<br />

So lässt sich die Anzahl der parallelen<br />

Arbeitsplätze schrittweise steigern<br />

– und mit ihnen der Durchsatz.<br />

Auch das Aufteilen von Prozessen<br />

ist ohne großen Aufwand möglich,<br />

um den Durchsatz zu optimieren.<br />

Ein Beispiel dazu: Ursprünglich<br />

wird an sechs gleichen Arbeitsplätzen<br />

erst Prozess A, dann Prozess<br />

B ausgeführt. B dauert aber<br />

erheblich länger, als A. Eine Optimierung<br />

führt dazu, dass an zwei<br />

Arbeitsplätzen nun nur Prozess A<br />

und an vier Arbeitsplätzen der Prozess<br />

B ausgeführt wird. Der Durchsatz<br />

steigt um 10 %.<br />

SOFA kommt aus der<br />

industriellen Welt<br />

Die Entwickler von SOFA kommen<br />

aus der Welt der industriellen<br />

Automation. Daher berücksichtigt<br />

SOFA beispielsweise die Verkettung<br />

von Prozessen und fügt einzelne<br />

Dateien zu einem sinnvollen<br />

Gesamtbild zusammen. Ein Beispiel<br />

dazu:<br />

• An der ersten Station führt ein<br />

Werker manuelle Montagearbeiten<br />

aus. Diese Tätigkeit wird von einer<br />

Kamera überwacht und die korrekte<br />

Montage überprüft.<br />

• Ist das Teil in Ordnung, übergibt<br />

es der Werker an eine Fertigungszelle,<br />

welche die nächsten Schritte<br />

übernimmt. Zwei weitere Kameras<br />

überwachen, dass alle Arbeiten<br />

korrekt ablaufen. Anhand dieser<br />

Kameradaten entscheidet das<br />

System, ob das gefertigte Teil IO<br />

oder NIO ist. NIO-Teile werden<br />

ausgeschleust.<br />

• IO-Teile transportiert ein automatischer<br />

Handler in eine Test- und<br />

Programmierstation.<br />

• Ist auch dort das finale Ergebnis<br />

IO, wird die gefertigte Baugruppe<br />

von einer robotergestützten Kamera<br />

zu Dokumentationszwecken von<br />

mehreren Seiten fotografiert und<br />

als Fertigteil dem ERP-System<br />

gemeldet.<br />

• Im Dateisystem werden alle relevanten<br />

Bilder und Daten – z. B.<br />

auch die Seriennummern der verbauten<br />

Einzelteile – zusammengeführt<br />

und als ein Datensatz zum<br />

gefertigten Produkt abgespeichert.<br />

Digitalisierung braucht<br />

Schnittstellen<br />

SOFA ist daher mit allem ausgestattet,<br />

was die Digitalisierung in<br />

den meist mittelständischen Produktionsbetrieben<br />

erfordert. Angefangen<br />

bei TCP/IP-Protokollen für<br />

die Kommunikation mit Kameras<br />

oder Leit- bzw. Produktionssteuerungssystemen,<br />

über OPC-UA zur<br />

Ansteuerung von Maschinen, weiter<br />

über Routinen zur Bildverarbeitung,<br />

bis hin zu Datenbankanwendungen<br />

für die Rückverfolgbarkeit<br />

(Traceability) und entsprechender<br />

Protokollierung der Arbeitsschritte.<br />

SOFA erfordert eine<br />

skalierbare IPC-Hardware<br />

Gleichberechtigt neben diese Flexibilität<br />

von SOFA tritt die passende<br />

Hardware in Form eines langzeitverfügbaren,<br />

modular skalierbaren<br />

Industrierechners. Dieser muss<br />

für den Dauereinsatz rund um die<br />

Uhr ausgelegt und mit allem ausgestattet<br />

sein, was Unternehmen<br />

im industriellen Umfeld an Schnittstellen<br />

brauchen. Und das sind –<br />

neben GbE oder USB-3.0 – vor<br />

allem „alte“ serielle Schnittstellen<br />

wie RS-485 oder RS-232. Weitere<br />

Aspekte sind weitgehende Wartungsfreiheit,<br />

der Aufbau ohne drehende<br />

Teile und ohne Lüfter sowie<br />

ein robustes Design.<br />

Hardware anpassen<br />

Entscheidend für die Einsatzbereiche<br />

von SOFA aber ist, dass der<br />

IPC-Partner in der Lage ist, auch<br />

wenige Rechner entsprechend der<br />

Applikation genau an die Anforderungen<br />

anzupassen. Sei es bezüglich<br />

Prozessorleistung, externer<br />

Schnittstellen, drahtloser Konnektivität<br />

oder Mobilfunk-Anbindung.<br />

Dabei ist es von großem Vorteil,<br />

wenn unterschiedliche Industrie-<br />

Rechner auf der gleichen Plattform<br />

aufsetzen und damit intern weitgehend<br />

identisch funktionieren – bis<br />

hin zu einem über Gerätegrenzen<br />

hinweg austauschbaren Image für<br />

die einfache Konfiguration.<br />

Mit EFCO hat Scholz den passenden<br />

Partner gefunden, dessen<br />

skalierbare IPCs sich den Lösungen<br />

flexibel anpassen. Findet die Bildverarbeitung<br />

für einen einzelnen<br />

Arbeitsplatz direkt in der smarten<br />

Kamera statt, reicht ein sparsam<br />

ausgestatteter Rechner mit Gigabit-<br />

Ethernet und PoE (Stromversorgung<br />

der Kameras über das Netzwerkkabel<br />

aus dem IPC). In vielen Anwendungen<br />

müssen hingegen Bilder<br />

von mehreren Kameras ausgewertet<br />

werden. Das erfordert einen leistungsstarken<br />

Industrierechner, der<br />

die enormen Datenraten prozesssicher<br />

stemmen kann. ◄<br />

Weitere Informationen: https://www.scholzsue.de/visionsysteme-ready-to-use/arbeitsplatz-assistenzsysteme/software-fuer-assistenz-systeme/<br />

84 PC & Industrie 5/<strong>2022</strong>


Aktuelles<br />

Mit Künstlicher Intelligenz in eine neue Ära der<br />

Automation<br />

Wer intelligent agieren will,<br />

muss sehen<br />

Auch wenn die digitale Vernetzung<br />

oftmals noch nicht durchgängig<br />

gegeben ist, steht der Realisierung<br />

von KI-Insellösungen heute nichts<br />

mehr im Wege. Einer der Wegbereiter<br />

für intelligente Produktionsprozesse<br />

ist die industrielle Bildverarbeitung.<br />

Ein Ausflug ins Weltall zeigt, wie<br />

weit fortgeschritten die Bildgebung<br />

bereits ist. So werden ab 2023 zehn<br />

Satelliten, ausgerüstet mit multispektralen<br />

Bildgebungssystemen<br />

Zurück zur Erde, genauer gesagt<br />

in die Ausstellungshallen der automatica.<br />

Hier werden Aussteller wie<br />

unter anderem Asentics, Basler,<br />

Cognex, MVTec, IDS, ISRA Vision,<br />

Sick oder Stemmer Imaging wegweisende<br />

Kameras, und Sensoren<br />

oder Software mit integrierter KI zeigen.<br />

Die Bildgebung ist auch entscheidend<br />

für KI-basierte Robotikanwendungen.<br />

Visionsysteme bilden<br />

seit vielen Jahren die Voraussetzung<br />

für Autonomie und Flexibilität<br />

von Robotern. Sollen Roboter<br />

intelligent agieren, wird eine hochleistungsfähige<br />

Bildverarbeitung<br />

• Künstliche Intelligenz und Maschinelles<br />

Lernen sind Teil der industriellen<br />

Produktion<br />

• KI-basierte Automatisierungslösungen<br />

ein Zukunftsthema<br />

• automatica bietet gesamte<br />

Bandbreite für die Branche<br />

Künstliche Intelligenz (KI) und<br />

Maschinelles Lernen sind seit Jahren<br />

in der industriellen Produktion<br />

angekommen. Zumindest theoretisch.<br />

Mit welcher Vehemenz KI<br />

jetzt in der Praxis Einzug hält, wird<br />

sich auf der automatica zeigen, die<br />

vom 21. bis 24. Juni <strong>2022</strong> in München<br />

stattfindet.<br />

Dass KI-basierte Automatisierungslösungen<br />

das große Thema<br />

der kommenden Jahre sein werden,<br />

ist unstrittig. Die Frage ist,<br />

wie schnell es jetzt gelingt, das<br />

Messe München GmbH<br />

Messegelände<br />

messe-muenchen.de<br />

immense Potenzial dieser Technologie<br />

für produzierende Unternehmen<br />

nutzbar zu machen. Eine Umfrage<br />

von Longitude Research und Siemens<br />

kommt hier zu einem klaren<br />

Ergebnis: Demnach erwartet mehr<br />

als die Hälfte der Wirtschaftsführer,<br />

dass Industrieanlagen, Maschinen<br />

und kritische Infrastrukturen schon<br />

in den nächsten fünf Jahren von KI<br />

gesteuert werden.<br />

Grundvoraussetzung dafür ist aber<br />

die durchgängige digitale Vernetzung<br />

aller am Produktionsprozess<br />

beteiligten Komponenten. Ist diese<br />

Hürde genommen und der autonome<br />

Datenaustausch aller involvierten<br />

Systeme sichergestellt, ist<br />

die Basis für eine intelligente Produktion<br />

geschaffen. „In ein paar Jahren<br />

wird die digitale Vernetzung flächendeckend<br />

umgesetzt sein. Alle<br />

Komponenten können dann Daten<br />

untereinander austauschen, sich<br />

selbst optimieren und intelligent<br />

agieren“, so Patrick Schwarzkopf,<br />

Geschäftsführer VDMA-Fachverband<br />

Robotik.<br />

von ABB, die Erde umkreisen und<br />

das Ökosystem unseres Planeten<br />

erfassen. Das System liefert erstklassige<br />

Bilder mit einer Auflösung<br />

bis auf fünf Meter genau. Ein auf<br />

KI basierendes Analysesystem<br />

des Satellitenbetreibers bewertet<br />

Veränderungen auf unserem Globus<br />

– natürlicher Art oder verursacht<br />

durch menschlichen Eingriff<br />

– nahezu in Echtzeit.<br />

eine der Grundvoraussetzungen<br />

dafür sein.<br />

Rechenleistung als Basis<br />

für KI<br />

Welche weiteren Eigenschaften<br />

Roboter für die Einbindung in intelligente<br />

Produktionsumgebungen mitbringen<br />

müssen, bringt Dr. Werner<br />

Kraus, Abteilungsleiter Roboter- und<br />

Assistenzsysteme bei Fraunhofer<br />

IPA, auf den Punkt:<br />

„Bild- oder Kraftdaten sind die<br />

Basis für KI-gestützte Roboterfunktionen.<br />

Die meisten Roboter arbeiten<br />

jedoch heute von Werk aus<br />

blind. Die Integration von Kameras<br />

und Kraftsensoren muss zukünftig<br />

zum Leistungsumfang eines Standardroboters<br />

für die Smart Factory<br />

gehören. Um wirklich autonom agieren<br />

zu können, ist auch die virtuelle<br />

Trainingsumgebung entscheidend.<br />

Industrieroboter benötigen einen<br />

digitalen Zwilling, um Trainings-<br />

PC & Industrie 5/<strong>2022</strong> 85


Aktuelles<br />

daten in der Simulation zu erzeugen,<br />

sodass der reale Roboter direkt<br />

produktiv ist.“<br />

Hochleistungsfähige<br />

Gehirne für Roboter<br />

Für die Aufgabe, Standardroboter<br />

ohne großen Aufwand für KI-<br />

Anwendungen zu qualifizieren, entwickeln<br />

junge aufstrebende Unternehmen<br />

zukunftsweisende Lösungen,<br />

darunter Micropsi Industries<br />

und Robominds. Diese Unternehmen<br />

haben es sich auf die Fahne<br />

geschrieben, Roboter intelligent zu<br />

machen. Dazu Christian Fenk, CSO<br />

von Robominds: „Wir sind der Meinung,<br />

jeder Roboter hat ein Gehirn<br />

verdient. Auf der automatica zeigen<br />

wir, wie sich Roboter mit hochperformanten<br />

Steuerungen und Bildverarbeitungssystemen<br />

für KI-Anwendungen<br />

aufrüsten und so ‚getuned‘<br />

besonders einfach bedienen lassen.<br />

Wir verfolgen das ambitionierte Ziel,<br />

als Pionier echter Künstlicher Intelligenz<br />

ein neues Zeitalter der Robotik<br />

einzuleiten.“<br />

Thema Greifen: Intelligenz<br />

integriert<br />

Wie sehr Intelligenz bereits in<br />

Standardkomponenten angekommen<br />

ist, beweisen unter anderem<br />

die Hersteller von Greifsystemen,<br />

darunter Aussteller wie Festo,<br />

IPR, Onrobot, Schunk und Zimmer<br />

Group. Mit Hightech- Greifern – vollgepackt<br />

mit jeder Menge Sensorik<br />

samt integrierter Software – lassen<br />

sich Applikationen wie der ‚Griff in<br />

die Kiste‘ mit vergleichsweise geringem<br />

Aufwand prozesssicher realisieren.<br />

Auch die spannende Kombination<br />

Cobots und intelligente Greifsysteme<br />

können die Fachbesucher<br />

der automatica in unterschiedlichen<br />

Demoapplikationen unter die Lupe<br />

nehmen.<br />

Alles in allem läuten die Megatrends<br />

digitale Vernetzung und Künstliche<br />

Intelligenz eine neue Ära der<br />

Automation ein. Sie erlauben die<br />

Realisierung von hoch- flexiblen<br />

Intralogistik- und Produktionskonzepten,<br />

die bis dato nicht darstellbar<br />

waren. Bei der derzeitigen Innovationsdynamik<br />

wird die diesjährige<br />

Leitmesse zur wahrscheinlich wichtigsten<br />

automatica aller Zeiten mit<br />

einem Ausstellerspektrum, das von<br />

Startups bis zu Branchengrößen ein<br />

breiteres Spektrum als jemals zuvor<br />

umfasst. ◄<br />

Nachhaltig in die Zukunft der Elektronik<br />

Unter dem Motto „Driving sustainable<br />

progress” bringt die electronica<br />

<strong>2022</strong> vom 15. bis 18. November<br />

wieder die internationale Elektronikbranche<br />

auf dem Münchner<br />

Messegelände zusammen. Auf<br />

der Weltleitmesse zeigen Aussteller<br />

vom Start-up bis zum Weltkonzern<br />

mit ihren Produkten und<br />

Lösungen, welche Rolle die Elektronik<br />

als Wegbereiter nachhaltiger<br />

Technologien für gesellschaftliche<br />

Zukunftsthemen spielt. Ein umfassendes<br />

Rahmenprogramm mit Konferenzen<br />

und Foren bietet Raum<br />

für fachlichen und persönlichen<br />

Austausch.<br />

Nachdem die electronica 2020 als<br />

rein virtuelle Veranstaltung stattgefunden<br />

hat, verzeichnet die electronica<br />

<strong>2022</strong> wieder ein hohes Ausstellerinteresse<br />

und wird 13 Hallen<br />

auf dem Münchner Messegelände<br />

füllen. Eine weitere Halle belegt die<br />

SEMICON Europa als co-located<br />

Event. „Aussteller, Top-Entscheider<br />

und Vordenker aus der Elektronikbranche<br />

wollen sich endlich wieder<br />

live über Innovationen und Trends<br />

austauschen und blicken zuversichtlich<br />

in den Herbst“, sagt Dr.<br />

Reinhard Pfeiffer, stellvertretender<br />

Vorsitzender der Geschäftsführung<br />

der Messe München. „Für sie ist<br />

die electronica der weltweit wichtigste<br />

und in diesem Jahr einzige<br />

Branchentreff, der lückenlos das<br />

komplette Spektrum der Elektronik<br />

abdeckt.“ Für einen sicheren<br />

Messebesuch setzen die Veranstalter<br />

auf ein detailliertes Schutzund<br />

Hygienekonzept, das sich unter<br />

anderem bereits bei der productronica<br />

im Herbst 2021 bewährt hat.<br />

Branchentreff der<br />

internationalen<br />

Marktplayer<br />

Bis dato werden alle wichtigen<br />

Distributoren und Hersteller aus<br />

der Branche auf der electronica<br />

<strong>2022</strong> vertreten sein, beispielsweise<br />

Arrow, Avnet, Bosch, Harting,<br />

Infineon, NXP Semiconductor,<br />

Phoenix Contact, Rohde und<br />

Schwarz, Samsung, Schweizer<br />

Electronic, STMicroelectronics,<br />

TDK Electronics und Würth. Auch<br />

der Anteil der Aussteller aus dem<br />

Ausland ist gewohnt hoch, bisher<br />

haben Firmen aus über 40 Ländern<br />

angemeldet. Philip Harting,<br />

Vorsitzender der HARTING Technologiegruppe<br />

und neuer Fachbeiratsvorsitzender<br />

der electronica:<br />

„Die Branche freut sich sehr auf<br />

die electronica <strong>2022</strong>, ihre wichtigste<br />

Business- Plattform und ein<br />

erstklassiges Networking-Event.<br />

Endlich bekommen wir wieder die<br />

Gelegenheit, einem internationalen<br />

Fachpublikum unsere innovativen<br />

und nachhaltigen Lösungen<br />

zu präsentieren und uns persönlich<br />

über Trends auszutauschen,<br />

die die Branche bewegen.“<br />

Die Elektro- und Digitalindustrie<br />

hat sich nach einem Umsatzrückgang<br />

im Pandemie-Jahr 2020 wirtschaftlich<br />

erholt und blickt optimistisch<br />

in die Zukunft.<br />

„Die Relevanz der Elektro- und<br />

Digitalindustrie nimmt stetig zu,<br />

da die beiden großen Megatrends<br />

Elektrifizierung und Digitalisierung<br />

unmittelbar mit unserer Branche<br />

verbunden sind. Dies wird der<br />

ZVEI auf der electronica <strong>2022</strong><br />

zeigen“, erklärt Michael Dehnert,<br />

ZVEI-Fachverbandsgeschäftsführer<br />

und Bereichsleiter Electronic<br />

Components and Systems. Das<br />

Geschäftsklima in der deutschen<br />

Elektro- und Digitalindustrie bewegt<br />

sich dementsprechend weiter aufwärts,<br />

trotz andauernder Materialknappheit.<br />

Die Branche verzeichnete<br />

im Jahr 2021 Erlöse in Höhe<br />

von rund 200 Milliarden Euro, was<br />

ein Plus von 9,8 Prozent gegenüber<br />

dem Vorjahr bedeutet. Diese<br />

Zahlen sind umso beachtlicher, weil<br />

auch das zurückliegende Jahr von<br />

der COVID-19-Pandemie weiterhin<br />

mitbestimmt wurde.<br />

electronica<br />

Rahmenprogramm:<br />

Einblick – Durchblick –<br />

Ausblick<br />

Was die Branche bewegt, zeigt<br />

auch das hochkarätige Begleitprogramm<br />

der electronica <strong>2022</strong>, das<br />

den Wissenstransfer und fachlichen<br />

Austausch in den Mittelpunkt stellt.<br />

Im Rahmen der electronica Conferences<br />

diskutieren Experten aktuelle<br />

Trends und Entwicklungen<br />

aus den Bereichen Automotive,<br />

Embedded Platforms und Wireless<br />

Systems and Applications.<br />

Der CEO Roundtable wird aktuelle<br />

Entwicklungen in der Branche<br />

beleuchten. Die electronica<br />

Foren beschäftigen sich in praxisnahen<br />

Vorträgen mit Themen<br />

wie Automotive, Cyber Security,<br />

Connectivity, Embedded Systems,<br />

IIoT, Printed Electronics, PCB and<br />

Components und Sensorik. Neu<br />

ist das World Ethical Forum, in<br />

dem Vordenker der Elektronikindustrie<br />

gesellschaftsrelevante Fragestellungen<br />

der Branche erörtern.<br />

Die Start-up-Plattform electronica<br />

Fast Forward in Zusammenarbeit<br />

mit Elektor gibt ausgewählten jungen<br />

Unternehmen die Chance,<br />

sich im Rahmen eines Gemeinschaftsstandes<br />

zu präsentieren<br />

sowie den Fast Forward Award<br />

zu gewinnen. Und die Plattform<br />

electronica Careers will sowohl<br />

auf digitalem Weg als auch mit<br />

On-site-Recruiting Nachwuchstalente<br />

und Aussteller zusammenbringen,<br />

um dem anhaltenden<br />

Fachkräftemangel in ◄<br />

86 PC & Industrie 5/<strong>2022</strong>


Aktuelles<br />

SENSOR+TEST <strong>2022</strong> - Auf gutem Weg und<br />

endlich wieder live in Nürnberg<br />

Die Vorbereitungen für die<br />

SENSOR+TEST vom 10. bis 12.<br />

Mai <strong>2022</strong> laufen auf Hochtouren.<br />

Es sind keine 100 Tage mehr bis<br />

zur Eröffnung, und anlässlich der<br />

Jahrespressekonferenz des AMA<br />

Verbands für Sensorik und Messtechnik<br />

e.V. in Nürnberg konnte Veranstalter<br />

Holger Bödeker – trotz<br />

noch immer anhaltender Corona-<br />

Einschränkungen – bereits einen<br />

insgesamt positiven Ausblick auf<br />

die diesjährige Ausgabe der international<br />

führenden Fachmesse<br />

für Sensorik, Mess- und Prüftechnik<br />

geben.<br />

Willkommen zum Innovationsdialog!<br />

– heißt es wieder vom 10.<br />

bis 12. Mai <strong>2022</strong> auf dem Nürnberger<br />

Messegelände. Dann bildet die<br />

SENSOR+TEST die gesamte messtechnische<br />

Systemkompetenz für<br />

Mess-, Prüf- und Überwachungsaufgaben<br />

in allen Branchen ab –<br />

vom Sensor bis zur Auswertung.<br />

„Wir werden im Mai unsere Aussteller<br />

und Besucher nach drei<br />

Jahren Zwangspause endlich wieder<br />

in den Messehallen begrüßen<br />

können,“ freut sich Holger Bödeker,<br />

Geschäftsführer der AMA Service<br />

GmbH. „Nach aktuellem Stand<br />

erwarten wir in diesem Jahr mehr<br />

als 300 Aussteller in den Hallen 1<br />

und 2 des Nürnberger Messegeländes.<br />

Damit kommen wir selbstverständlich<br />

nicht an die Zahlen<br />

der Messe 2019 und vor Corona<br />

heran, vor dem Hintergrund weltweiter<br />

Unsicherheiten und wirtschaftlicher<br />

Probleme ist das jedoch ein<br />

respektabler Stand und zeigt, dass<br />

die SENSOR+TEST auch nach der<br />

Pandemie nichts an Attraktivität verloren<br />

hat. Denn gerade für unsere<br />

kleinen und mittelständischen Unternehmen<br />

ist die Rückkehr zur Präsenzmesse<br />

in diesem Jahr wichtiger<br />

denn je, um die Kontakte zu<br />

aktiven und potenziellen Kunden zu<br />

stärken und auszubauen.“<br />

Volles Rahmenprogramm<br />

erwartet<br />

Das umfangreiche Rahmenprogramm,<br />

das die SENSOR+TEST<br />

bereits seit vielen Jahren auszeichnet,<br />

wird auch <strong>2022</strong> wieder durch ein<br />

hochkarätiges Vortragsforum begleitet.<br />

Dazu Holger Bödeker: „Die Qualität<br />

ist durch die fachliche Prüfung<br />

der Einreichungen weiter sehr hoch,<br />

wovon vor allem die Besucher der<br />

Messe profitieren.“ So dürfen sich<br />

Interessierte bereits jetzt auf ein<br />

hochattraktives Programm freuen.<br />

Abgerundet wird das Ganze vom<br />

Career-Center, in dem Ingenieure<br />

sowie Studenten der technischen<br />

Fachrichtungen Tipps zu Bewerbung<br />

und Karriere von Personalprofis<br />

erhalten.<br />

Sonderthema „Sensorik und<br />

Messtechnik für die Digitale<br />

Welt“<br />

Die digitale Welt gibt uns vielfältige<br />

Möglichkeiten, die Vorgänge<br />

der realen Welt besser analysieren<br />

und verstehen zu können. Damit die<br />

digitalen Systeme jedoch präzise<br />

Ergebnisse hervorbringen können,<br />

benötigen sie möglichst umfassende<br />

und exakte Informationen über die<br />

realen Bedingungen. Sensoren und<br />

Messsysteme stellen diese Verbindung<br />

zwischen der digitalen und<br />

der realen, analogen Welt sicher<br />

und sind damit die Schlüsseltechnologien<br />

für das Funktionieren digitaler<br />

Prozesse jeder Art. Das Sonderthema<br />

der SENSOR+TEST <strong>2022</strong><br />

bietet Anbietern und Nutzern Raum<br />

zum Innovationsdialog über neue<br />

Konzepte, Produkte und Lösungen<br />

für wichtige Anwendungsbereiche:<br />

Von menschlichen Vitaldaten über<br />

Messgrößen unserer Umwelt bis<br />

hin zu der immensen Vielfalt an<br />

Daten aus industriellen und technischen<br />

Prozessen. Unternehmen<br />

und Institute mit spezieller Expertise<br />

in der Digitalisierung können<br />

sich mit einem kostengünstigen<br />

Komplettpaket auf dem hervorgehobenen<br />

Sonderforum „Sensorik<br />

und Messtechnik für die Digitale<br />

Welt“ präsentieren.<br />

Gemeinschaftsstände stark besetzt<br />

Rege Nachfrage herrscht auch<br />

nach der staatlich geförderten<br />

Beteiligung am Gemeinschaftstand<br />

„Innovation Made in Germany“ für<br />

junge innovative Unternehmen, die<br />

hier ihre Neuentwicklungen zeigen.<br />

Dieser wird <strong>2022</strong> zum fünfzehnten<br />

Mal durch das Bundeswirtschaftsministerium<br />

gefördert und ist bereits<br />

komplett belegt.<br />

Weitere Gemeinschaftsstände werden<br />

von Forschungsgemeinschaften<br />

wie z.B. Bayern Innovativ, der<br />

Fraunhofer-Gesellschaft oder der<br />

Strategischen Partnerschaft Sensorik<br />

organisiert.<br />

Zwei etablierte Kongresse<br />

Sensoren und Sensorsysteme für<br />

das Internet der Dinge stehen u.a.<br />

auch im Fokus der 21. ITG/GMA-<br />

Fachtagung Sensoren und Messsysteme,<br />

die turnusgemäß am 10.<br />

und 11. Mai <strong>2022</strong> von der Informationstechnischen<br />

Gesellschaft im<br />

VDE (ITG) in Zusammenarbeit mit<br />

der VDI/VDE-Gesellschaft Messund<br />

Automatisierungstechnik (GMA)<br />

veranstaltet wird. Gleichermaßen<br />

soll die Tagung auch über neue<br />

Entwicklungen auf dem Gebiet der<br />

Messsysteme, deren Analyse und<br />

Beschreibung sowie der systembezogenen<br />

(Multi-)Sensorik berichten.<br />

Die ettc<strong>2022</strong> European Test and<br />

Telemetry Conference (10.-12. Mai<br />

<strong>2022</strong>) in Halle 2 ist die wichtigste<br />

internationale Plattform für Telemetrie,<br />

Telecontrol, Test-Instrumentierung<br />

und Datenverarbeitung. Sie findet<br />

bereits zum fünften Mal parallel<br />

zur SENSOR+TEST statt. Besucher<br />

und Teilnehmer werden erleben,<br />

welche wichtige Rolle Telemetrie-Technologien<br />

für Anwendungen<br />

z.B. in der Luft- und Raumfahrt,<br />

Automotive-Industrie und Biomedizin<br />

in aktuellen industriellen Entwicklungen<br />

wie IoT, Big Data, Wireless<br />

oder UAV (Drohnen) spielen.<br />

Ausstellen und besuchen<br />

Unternehmen, die noch ausstellen<br />

möchten, sollten sich in jedem<br />

Fall beeilen. Sämtliche Informationen<br />

zu den vielfältigen Möglichkeiten<br />

einer Messeteilnahme sowie<br />

die Möglichkeiten zur Förderung der<br />

Teilnahme für KMUs finden interessierte<br />

Unternehmen auf der Webseite<br />

der SENSOR+TEST. Besucher<br />

können sich dort schon jetzt online<br />

ihr Messeticket sichern. www.sensor-test.com<br />

Auch <strong>2022</strong> mit starkem<br />

digitalen Angebot<br />

Die SENSOR+TEST setzt ihre<br />

digitale Innovations-Kommunikation<br />

auch <strong>2022</strong> kontinuierlich fort.<br />

So finden Interessierte bereits im<br />

Vorfeld der Veranstaltung auf der<br />

Website eine ganze Reihe von Neuheiten<br />

und Themen, die sie auf der<br />

Messe live erleben können. Abgerundet<br />

wird dies durch regelmäßige<br />

Newsletter, die auf die von Ausstellern<br />

angebotenen Technologien aufmerksam<br />

machen sowie über die<br />

Social-Media-Kanäle, in denen fortlaufend<br />

und aktuell berichtet wird<br />

– vor, während und nach der Veranstaltung.<br />

• AMA Service GmbH<br />

www.sensor-test.com<br />

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