Product Manager Michael Troska is overtuigd van de voordelen van sensorfusie voor de gebruiker.
Inclinatiesensoren met gefuseerd meetprincipe
MEMS-sensoren - de afkorting staat voor "Micro Electro-Mechanical Systems" - meten minieme veranderingen zoals versnelling. De compacte allrounders worden nu gebruikt in tal van apparaten, waaronder de nieuwe inclinometers van Turck, die ook een gyroscoop bevatten en met de gefuseerde meetprincipes een ongekende dynamiek mogelijk maken. Turck product manager Michael Troska legt de voordelen van sensorfusie voor de gebruiker uit in een interview met messweb bedenker Dirk Schaar.
Het onderwerp sensorfusie en de voordelen daarvan worden in de industrie al geruime tijd besproken. Hoe lang houdt Turck zich hier al mee bezig?
Wij bieden al geruime tijd inclinometers aan voor de meest uiteenlopende mobiele toepassingen, zoals bouwvoertuigen, graafmachines, kranen, wielladers of andere voertuigen, maar ook in de conventionele industriële sector, bijvoorbeeld voor danserbesturing in de papier- en textielindustrie. Veel taken kunnen met succes worden opgelost met conventionele inclinometertechnologie, maar voor bepaalde toepassingen zijn gefuseerde sensortechnologieën gewoon beter. Wij werken daarom al enige tijd aan sensorfusie en hebben nu de eerste apparaten gepresenteerd, met IO-Link-interface en de fusie van gyroscoop en MEMS-versnellingsmeter.
Wat zijn de grenzen van conventionele inclinometers?
Conventionele inclinometers gebruiken doorgaans versnellingsmeters die de zwaartekracht van de aarde als referentiesignaal gebruiken. Als de sensor wordt gekanteld, meet hij een andere versnelling, omdat hij niet langer loodrecht staat, maar dit is belangrijk voor de hoekberekening. Als er nu storende versnellingen in de toepassing voorkomen, bijvoorbeeld door trillingen, schokken of tijdens het optrekken, remmen of bochten nemen, wordt het meetsignaal vervormd. De meeste fabrikanten gebruiken filterfuncties om het uitgangssignaal af te vlakken en zo de storingen te verminderen. De filters hebben echter een doorslaggevend nadeel: Ze maken het uitgangssignaal erg traag en snelle bewegingen worden mogelijk niet correct door de sensor gedetecteerd omdat ze worden uitgefilterd. Daarom hebben wij de gefuseerde sensoren ontwikkeld.
Wat zijn de voordelen voor de gebruiker van het samenvoegen van MEMS- en gyroscoopsignalen?
Naast de MEMS versnellingsmeter gebruiken we een gyroscoop die de hoeksnelheid in graden per seconde registreert. Belangrijkste voordeel: gyroscoopsignalen reageren niet op versnelling. Als ik de versnellingsmeter- en gyroscoopsignalen combineer met behulp van een slim fusiealgoritme, krijg ik een uitgangssignaal dat extreem responsief en uiterst nauwkeurig is, zelfs in bewegende toepassingen.
Voor welke toepassingen zijn deze sensoren speciaal ontworpen?
Ik zie vooral toepassingsgebieden op mobiele machines. Laten we ons bijvoorbeeld een AGV voorstellen, d.w.z. een bestuurderloos transportsysteem dat constant in beweging is. Als dit voertuig bijvoorbeeld constant in een bocht beweegt, dan is er een constante verstoring aanwezig, een verstorende versnelling. Een conventionele inclinometer kan deze storende versnelling niet uitfilteren omdat deze constant aanwezig is. En daarom zie ik de beste toepassingsgebieden vooral in dynamische mobiele toepassingen die een snelle reactietijd van de sensor vereisen.
De hoge dynamiek die kan worden bereikt in bewegende toepassingen wordt ondersteund door IO-Link. Nog een voordeel dus voor de klant in termen van nauwkeurigere en snellere resultaten? Zo ja, waarom?
We vertrouwen over het algemeen sterk op IO-Link omdat het protocol naast de feitelijke gebruikersgegevens ook aanvullende informatie kan verzenden en nog andere voordelen heeft. Bij onze inclinometerseries wordt bijvoorbeeld naast de hoekgegevens ook de temperatuur geregistreerd, net als het aantal bedrijfsuren. Bovendien maakt IO-Link het mogelijk om naast de sensorinformatie ook informatie over de toepassing uit te lezen. Dit is aanzienlijk meer dan een analoge interface met 4-20 milliampère kan bieden. En omdat communicatie via IO-Link zeer EMC-stabiel is, kan de gebruiker niet-afgeschermde kabels met drie aders gebruiken en zo kosten besparen.
Een speciale functie van uw sensor is de zogenaamde LED waterpas. Wat is het doel hiervan?
De waterpas is een hulpmiddel bij de installatie. Dit betekent dat de gebruiker tijdens de installatie niet eerst de sensor aan de controller hoeft te koppelen om de proceswaarde te leveren. De gebruiker krijgt gewoon directe feedback van de sensor zodra deze van 24 volt wordt voorzien. De gele LED's branden permanent als de sensor zich binnen een venster van ±0,5 graden rond de nulpositie bevindt.
Er zijn al verdere ontwikkelingen van deze sensoren bij Turck. Wat kunnen we verwachten?
Nadat we eerst MEMS-cellen gebruikten in onze inclinometers om storingstrillingen te onderdrukken, gebruiken we ze nu ook in onze nieuwe CMVT trillingssensoren. Hier doen ze het tegenovergestelde en vangen ze de trillingen nauwkeurig op en geven ze weer. CMVT staat voor conditiebewaking, trillingen en temperatuur, omdat dit ook door de sensor wordt gemeten. Wanneer gebruikers de procesgegevens van onze sensor via IO-Link uitlezen, d.w.z. de trillingssnelheid, kunnen ze gemakkelijk een mogelijk gevaar in hun machine vaststellen. Als de trillingswaarde in de loop van de tijd geleidelijk toeneemt of als de grenswaarden van ISO 10816-3 worden overschreden, dan weet de gebruiker dat er actie moet worden ondernomen voordat er grotere schade ontstaat.
De sensorgegevens helpen ook om gerichte onderhoudsintervallen uit te voeren, dus niet te laat en niet te vroeg, want dat kost ook geld. Naast IO-Link is de CMVT ook voorzien van schakeluitgangen. De gebruiker kan de sensor dus eenvoudig parametreren zodat de schakeluitgang reageert wanneer ingestelde grenswaarden worden overschreden. Je kunt dan bijvoorbeeld een torenverlichting aansturen die groen, geel of rood oplicht. Dit alles volledig autonoom zonder dat er een controllerintegratie nodig is. Onze Turck Vibratiemonitor vereenvoudigt de inbedrijfstelling en bediening van sensoren. De tool visualiseert de vibratie- en temperatuurgegevens live in elke webbrowser en kan eenvoudig worden gebruikt via elke Turck IO-Link master - zonder dat er extra software nodig is. Hiermee kan de gebruiker de gemeten vibratiegegevens over een bepaalde periode bekijken en indien gewenst kunnen de gegevens worden geëxporteerd naar Excel voor verdere analyse.
Auteur | Het interview werd afgenomen door Dirk Schaar, hoofdredacteur van messweb.de en GOing
Meer informatie
- Technologieën
- Codesys
- Condition Monitoring
- Ethernet in explosiegevaarlijke omgevingen
- Field Logic Controller
- Industrial Cloud
- Industry 4.0
- IO-Link
- Machineveiligheid
- Modulaire Machines
- Module Type Package – MTP
- Multiprotocol Ethernet
- Pick-to-Light
- Profinet
- RFID
- Snap Signal
- Sustainability
- TAS – IIoT Service Platform
Select Country
Turck worldwide