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Wahlweise Lichtleiter oder Zweidraht-Leitungen: Ringbus-System zur flexiblen Messdatenerfassung
(1986)
In diesem Beitrag wird ein Messdatenerfassungssystem vorgestellt, bei dem die Datenuebertragung je nach den Anforderungen entweder auf Zweidrahtleitung oder via Lichtleiter erfolgen kann. Es handelt sich um ein ringfoermiges serielles Bussystem fuer das eine universelle Interfacekarte mit Mikroprozessor aufgebaut wurde. Nach Beschreibung der Struktur des Systems wird auf den Uebertragungscode und das Datenprotokoll eingegangen. Anschliessend wird der Aufbau der Interfacekarte gezeigt. Einige Bemerkungen zu den Software-Modulen fuer die Interfacekarte, zum Programmablauf auf ihr und zur Synchronisierung der Interface-Karte runden den Beitrag ab.
Dieser Beitrag befaßt sich mit der optischen Meßtechnik, mit der man geometrische Dimensionen berührungslos und mit hoher Genauigkeit vermessen kann. Durch eine konkrete industrielle Aufgabenstellung angeregt, wurde im Labor für Optoelektronik der FH Offenburg eine einfache, aber universelle und PC-steuerbare Linear-CCD-Kamera entwickelt. Entscheidend für die Auslegung der Kamera ist die Auswahl des geeigneten Sensors.
Im folgenden Beitrag wird ein programmierbarer Logikbaustein vorgestellt, der zur Datensicherung erforderlich ist, wenn eine CCD-Linearkamera über eine längere Leitung an einen PC angeschlossen werden soll. Damit die Verbindung zum PC sehr lang werden kann, sollen die Meßdaten bitseriell über einen Lichtwellenleiter übertragen werden. Der geringe zur Verfügung stehende Einbauraum in der Kamera faßt die erforderliche Digitalisier- und Codierschaltung auf einem LCA-Chip zusammen.
Prozeßrechner und Automatisierungstechnik gehören heute zur Standardausrüstung im Bereich der Energie-, Verfahrens- und Fertigungstechnik. In der Antriebstechnik sind jedoch noch umfangreiche Aufgaben zu lösen. Für Einzelantriebe stehen leistungsfähige Steuerungs- und Regelungseinheiten zur Verfügung. Die Hauptaufgabe liegt heute in der Leittechnik für gekoppelte Antriebe. Hier muß ein Leitsystem die übergeordneten Aufgaben übernehmen. Eine vordringliche Aufgabe besteht darin, geeignete Strategien und Algorithmen zu finden, um mechanisch verkoppelte Antriebssysteme leittechnisch zu entkoppeln. Diese Theorien können nur mit leistungsfähigen Rechnern und hochdynamischen Echtzeit-Bussystemen zur Kommunikation praktisch umgesetzt werden. Abschließend wird auf die wichtige Aufgabe der Hochschulen hingewiesen, den Studenten neben der Grundausbildung im Elektromaschinenbau auch solide Kenntnisse in der Leittechnik, Informatik und in der Regelungstechnik zu vermitteln.
Zur Erkennung bestimmter Fehler, wie zum Beispiel Ätzfehler, Oberflächen-Fremdkörper, Verschmutzungen, bei der Leiterplattenherstellung ist eine Echtfarben-Bildverarbeitung notwendig, über die hier ein Überblick gegeben wird. Zur Farbsegmentierungs sind verschiedene Methoden geeignet, die einmal im Rot-Grün-Blau-Raum oder im HSI-Raum (Hue, Saturation, Intensity - Färbung, Sättigung, Intensität) untersucht und verglichen werden. Clusterfindungsverfahren und Lookup-Tabelle bereiten Schwierigkeiten bei der Erfassung der Farbkanten, zum Beispiel der Kante zwischen dem Kupfer und dem Beschichtungsmaterial. Hier hilft ein geeigneter Algorithmus, der mit Vorsegmentierung arbeitet. Eine Verfeinerung ist mit Hilfe von Kantenfiltern möglich, zum Beispiel das Color-Sobel-Magnitude-Filter.
Als Grenztaster und zur Erfassung kleinster Wege werden in der Industrie induktive Wegaufnehmer in Meßvorrichtungen eingesetzt. Die Verwendung diskret aufgebauter Elektronik verursacht hierbei neben erheblichem Raumbedarf auch unakzeptabel hohe Kosten. Daher entschloß man sich zur Entwicklung einer in den Aufnehmer integrierten Elektronik. Eine Prüfung der auf dem Markt angebotenen ICs deckt jedoch die Forderungen für diesen Anwendungsbereich nicht ab. Dieser Beitrag erläutert den Schaltungsentwurf und das Layout eines ASICs, der an der FH Offenburg für diesen Anwendungsbereich entwickelt wurde und befaßt sich besonders mit dem integrierten Vierquadranten-Multiplizierer.
In Verbindung mit geeigneten Sensoren, können Korrelatoren aus völlig regellosen Signalströmen hochpräzise Daten gewinnen. Diese Meßgeräte werden zur Messung von Durchflüssen, Mengenströmen und Geschwindigkeiten benötigt. Durch die Geschwindigkeitssteigerung bei Rechnern und deren Preisverfall werden Korrelatoren nicht mehr wie in der Vergangenheit nur im Bereich der Forschung und der Entwicklung eingesetzt, sondern in zunehmendem Maße auch als Betriebsmeßgeräte.
Das in diesem Beitrag beschriebene Meßsystem besteht aus einem Steuerteil zur Eingabe der Befehle, einem digitalen Display zur Anzeige der Meßwerte und einer davon stationierten Sonde, welche die Meßwerte aufnimmt und digitalisiert. Beide Teile sind über zwei Lichtwellenleiter miteinander verbunden. Die zur Versorgung nötige Energie und die Steuersignale zur Meßsonde überträgt einer der beiden Lichtwellenleiter. Eine Laserdiode in der Steuereinheit liefert dazu eine optische Ausgangsleistung, die in die Faser eingekoppelt wird. In der Meßsonde wandelt ein 'Power-Converter' die optische Leistung wieder in elektrische Energie zurück. Über den zweiten Lichtwellenleiter sendet die Meßsonde die aufgenommenen Daten an das Steuergerät. In der Meßsonde sitzt ein Mikrorechner, der die Signale erfaßt, digitalisiert und an die Steuereinheit sendet. Dort ermittelt der andere Mikrorechner daraus die Meßgröße und zeigt sie auf einem LC-Display an.
In dem Maße, in dem sich die industrielle Automatisierung verändert, verändern sich auch die Anforderungen an die Sicherheit. Neben der funktionalen Sicherheit rückt dabei immer mehr die Datensicherheit in den Mittelpunkt. Als „best practice“ bietet es sich an, bewährte Sicherungstechniken aus der IT auch in der industriellen Kommunikation einzusetzen.
Während neue Komponenten für „Short Range Wireless Networks“ längere Zeit eher moderate technische Fortschritte gebracht haben, sind in jüngerer Zeit einige außerordentlich interessante strategische Entwicklungslinien deutlich geworden, die in diesem Beitrag an Hand von konkreten Produktbeispielen vorgestellt werden.