Smarte IMU macht Arbeits- und Fahrprozesse mobiler Arbeitsmaschinen effizienter.
In mobilen Arbeitsmaschinen mit Auslegern ist das unvorhergesehene Kippen und der Kontrollverlust eine der größten Gefahren für Mensch und Maschine. Sind Personen am Arbeitsprozess beteiligt, wie
beispielsweise bei Drehleitern oder sonstigen Auslegern mit Mannkörben, steigt die Gefahr für Leib und Leben. Umso wichtiger, dass die Lage des teleskopierbaren Arbeitsgeräts sicher erfasst und
überwacht wird. Die Automatisierungs- und Sensorikspezialisten von STW haben zu diesem Zweck die 6-Achsen-IMU SMX.igs-a entwickelt. Die inertiale Messeinheit erfasst Beschleunigungen, Neigungswinkel
und Drehraten in allen drei Raumachsen, um eine möglichst präzise Überwachung der Maschine oder des Maschinenteils zu ermöglichen.
Der SMX.igs-a ist als Variante bis SIL2 / PL d verfügbar und somit auch für Anwendungen mit besonderen Ansprüchen an die funktionale Sicherheit geeignet, wie etwa für die genannten Beispiele mit
unmittelbarer Personenbeteiligung.
Smartes Supportsystem
Für weniger sicherheitskritische Applikationen steht auch eine Non-Safety-Version des Sensors zur Verfügung. Sie zeichnet sich vor allem durch die Nutzung eines Kalman-Filters aus. Dieser führt die
Daten der Beschleunigungen und Drehraten mittels Sensordatenfusion zusammen. Es handelt sich also um einen Filteralgorithmus, der die Messwerte berechnet, den weiteren Verlauf prognostiziert und die
Werte entsprechend korrigiert. Der Kalman-Filter besticht durch eine hohe Dynamik und eine dennoch sehr gute Dämpfung. Mit dieser Lage- und Beschleunigungsprojektion lassen sich große
Effizienzgewinne realisieren. In Bremssystemen lässt sich beispielsweise mithilfe der Böschungs- oder Steigungsinformationen während der Abfahrt der Bremsdruck optimal regulieren. Dies schont die
eingesetzten Komponenten und unterstützt den Maschinenführer.
Fahrerunterstützung
Andreas Huster, Bereichsleiter Sensoren & Messsysteme bei STW, betont: „Der Trend zur Fahrerunterstützung und zur nachhaltigen Schonung von Ressourcen ist längst auch in mobilen Arbeitsmaschinen
angekommen. Unser SMX.igs-a kann hier einen wertvollen Beitrag leisten.“ Denn der Fachkräftemangel ist auch auf Maschinenführerseite sehr präsent. Systeme, die den Fahrer dabei unterstützen, die
meist sehr investitionsintensiven Maschinen schonend und effizient zu bewegen, sind wichtiger denn je, um auf Maschinenbetreiberseite möglichst gewinnbringend zu wirtschaften.
Ein weiteres Anwendungsbeispiel des SMX.igs-a, das hierauf einzahlt, ist die automatisierte Auslegernivellierung und -positionierung bei Baggern. Sie befähigt den Maschinenführer, wiederholgenaue
Maschinenbewegungen herbeizuführen, um möglichst präzise Böschungen oder besonders ebene Oberflächen zu schaffen.
Einfach zu integrieren
Neben der integrierten Intelligenz des Sensors zeichnet sich das Messsystem vor allem durch seine anwendungsfreundliche Integrierbarkeit aus. Für den SMX.igs-a wurde ein neues, kompaktes
Zinkgussgehäuse mit zwei M12-Anschlüssen entwickelt. Der Sensor baut lediglich rund 2,5 cm hoch auf und kommt auf eine Breite und Tiefe von jeweils knapp über 7 cm. Damit lässt er sich selbst in
beengteste Bauräume und Konstruktionen integrieren. Durch den Verzicht auf eigene Anschlusskabel am Sensor können Maschinenhersteller frei entscheiden, wie und an welchem Einbauort sie den SMX.igs-a
platzieren möchten. Dadurch steht auch einer nachträglichen Integration in die Automatisierungsarchitektur der Maschine nichts im Weg.
Anwendungsseitig sind dem Sensor keinerlei Grenzen gesetzt. Mit Schutzklassen bis IPX9K und einem Betriebstemperaturbereich zwischen -40 °C und +85 °C eignet sich die IMU selbst für die widrigsten
Einsatzbedingungen, vom Bergbau über die Landtechnik bis zu forsttechnischen Maschinen.
Integrierte Software
Doch nicht nur physisch lässt sich der smarte Sensor im Maschinendesign berücksichtigen. Auch die softwareseitige Integration gelingt dank Unterstützung der open-source Software Plattform openSYDE
von STW besonders anwenderfreundlich. Konfigurations-Dashboards vereinfachen den Erstzugriff und die Parametrierung des Sensors – sowohl bei neu designten Systemen als auch in der Nachrüstung. Über
den CAN-Monitor lassen sich die Messwerte intuitiv visualisieren und monitoren.
Basis für weitere Entwicklungen
Die SMX-Plattform von STW, zu der auch die Dehnungsaufnehmer vom Typ SMX.dms-a gehören, kann zudem als Basis für die Entwicklung von Condition Monitoring Systemen genutzt werden.
In Verbindung mit dem Maschinenhersteller können die Sensorexperten von STW passgenaue Lösungen für die jeweiligen Applikationen realisieren.
Sensor + Test 2024, Halle 1, Stand 508