Архив номеров

Современные измерительные системы и их возможности (продолжение)

Современные подходы к проектированию, стандарты качества и требования по сертификации продукции создают необходимость проведения большого количества различных испытаний. В данной статье на примере продукции фирмы imc описаны возможности оборудования и ПО, позволяющие быстро и сравнительно легко настроить и произвести необходимые измерения. Также даны общие описания аппаратного и программного обеспечения, а также приведены примеры того, как они могут быть собраны в единую систему для проведения различных испытаний.

Подсистема хранения данных

После измерения и передачи данные надо где-то сохранить для дальнейшей обработки уже после измерений. Самое простое решение – сохранять данные на ПК, т. к. у него большое количество дешёвого места для хранения данных. Однако бывает необходима возможность использования системы сбора в режиме «чёрного ящика», когда она начинает записывать данные автоматически после включения. Также бывает необходимой возможность дублирования записи данных как на ПК, так и на самой системе сбора для особо ответственных испытаний. Оборудование imc поддерживает все эти режимы работы.

Подсистема обработки данных, выдачи выходных сигналов

Система сбора данных может быть использована не только для проведения измерений, но и для выдачи управляющих сигналов подсоединённому к ней оборудованию. Для управления стендами могут потребоваться выходы по напряжению, управляемые ПИД-регуляторами, может потребоваться возможность воспроизведения ранее записанных сигналов. Оборудование imc способно решить все эти задачи.
Существует класс испытаний, при которых реальный объект взаимодействует через датчики и управляемые актуаторы с виртуальной моделью своего окружения. Таким образом часто испытываются отдельные компоненты или подсистемы автомобиля, возможны испытание, доводка ПО для блоков управления (ECU). Такой тип испытаний называется HiL, Hardware in the Loop. Для поддержки таких типов испытаний у imc существует модуль, который в реальном времени обсчитывает Matlab, Simulink модели.

Помимо задач управления, обсчёт поступающих данных в реальном времени позволяет решать различные измерительные задачи прямо во время эксперимента. Более детально виден ход эксперимента, видна более полная картинка происходящих процессов. Появляется возможность оценки работоспособности измерительного комплекса во время непосредственной работы с ним, и, если есть необходимость проведения повторных замеров, она сразу видна, а не во время постобработки собранных данных. Достаточно неправильно установить или сконфигурировать один датчик, чтобы измеренные данные оказались мусором, обсчёт данных в реальном времени позволяет выявлять и исправлять такие ситуации на ходу, вместо того, чтобы повторно проводить испытания. Например, при испытании автомобиля информацию о том, правильно ли водитель выполнил маневр, все ли параметры были в необходимых диапазонах, можно получить непосредственно во время проведения испытательного заезда, и, если какой-то параметр вне допустимых значений, заезд сразу же повторить.
Для обработки данных в реальном времени измерительные системы imc используют imc Online FAMOS, представляющий собой конфигурируемое пользователем ПО, работающее в реальном времени на самом оборудовании. imc Online FAMOS поддерживает множество математических функций, в частности разные типы фильтрации, преобразование Фурье, спектральный анализ, порядковый анализ, классификацию воздействий rainflow алгоритмом. Использование обработки данных в реальном времени также позволяет при некоторых испытаниях экономить место на диске и уменьшить поток данных в сети (что важно при удалённых измерениях), т. к. записываются только необходимые данные.

Программное обеспечение

Не менее важной частью измерительной системы является ПО, которое выполняет следующие задачи:

Конфигурация измерительной системы

Как видно из написанного выше, измерительная система для какого-либо эксперимента может оказаться весьма сложной, обладать тысячами датчиков, измеряющих разные величины, обладающих разными калибровками, сотнями измерительных модулей, часть из которых могут быть удалённо установленными, подсоединёнными по разным интерфейсам. Могут быть выходные каналы, могут быть каналы, собираемые с внешних для системы цифровых шин. Весь этот «зоопарк» надо как-то настроить, заставить работать единым комплексом, при этом потратив минимум времени и не сделав никаких ошибок. У imc есть программа, предназначенная именно для этого: imc STUDIO. В этой программе производится конфигурация всего оборудования imc, в ней в реальном времени отображаются измеренные величины и производится их сохранение. Оборудование imc совместно с imc STUDIO успешно применялось для проведения измерений с тысячами каналов. Помимо изготовления измерительных систем, imc занимается изготовлением испытательных стендов, для которых они применяют собственное оборудование. За счёт этого получается проверенное в реальных условиях оборудование и ПО, т. к. ошибки обнаруживаются не у клиентов, а у собственных инженеров imc, что позволяет их оперативно исправлять.
При наличии большого количества датчиков может возникнуть задача централизованного хранения информации о них, такая база данных также позволит упростить и минимизировать вероятность ошибки при вводе их калибровочных коэффициентов. Для решения этой задачи у imc существует программа imc SENSORS.

Передача данных

В обычном режиме работы измерительной системы данные поступают с неё на ПК, там отображаются на экране и записываются на диск. За это отвечает программа imc STUDIO. Во время выполнения измерений возможна передача данных из imc STUDIO для последующих обработки и хранения программам imc FAMOS и imc SEARCH. Также imc STUDIO может обратно от этих программ получать данные, например, для отображения результатов статистической обработки данных или просто для сравнения текущих результатов с предыдущими.
Бывает необходимым обеспечить возможность просмотра данных в реальном времени с нескольких компьютеров. Для этого можно использовать программу imc STUDIO Monitor. Также возможно в самой измерительной системе запустить HTTP сервер, называемый imc REMOTE, чтобы можно было с обычного смартфона или планшета, используя только браузер, посмотреть ход эксперимента.
Для некоторых испытаний необходима передача данных с систем, которые удалённо расположены и с которыми ненадёжная связь. За это отвечает программа imc LINK. Она работает следующим образом: система сбора сохраняет данные на свой локальный диск, а компьютер с imc LINK пытается всё время с ней связаться. Когда это получается и готов новый блок данных, программа пересылает себе данные, проверяет их целостность, и, если они не повреждены, сохраняет их и передаёт на дальнейшую математическую обработку программе imc FAMOS (если это нужно). В качестве каналов связи с удалённой системой могут служить сотовые сети 3G, LTE, Wi-Fi и т. д. Передача данных может осуществляться по интернету по зашифрованному каналу. Примером работы этой системы может служить автомобиль, который в течение дня ездит по полигону, а на ночь ставится рядом с зданием, имеющим доступ к интернету, для передачи данных по Wi-Fi в центральную лабораторию. Такие системы могут использоваться, например, для проведения испытаний на долговечность, когда парк автомобилей ездит по дорогам общего пользования, а в центральную лабораторию с них всех поступают данные.

Отображение данных

После получения данных на ПК их необходимо визуализировать. ПО, производимое imc, поддерживает большое количество различных индикаторов. Идея – создать на ПК виртуальную приборную панель, сделанную под конкретный эксперимент. Наличие большого количества способов визуализации позволяет быстро увидеть и понять происходящие процессы и, тем самым, быстрее и надёжнее выполнить всю работу в целом. ПО imc позволяет легко сравнивать между собой результаты экспериментов. imc STUDIO предназначена для сбора и просмотра данных, imc FAMOS – для постобработки собранных данных, но обе эти программы поддерживают один и тот же широкий набор средств визуализации, в том числе и карты, и видео.

Хранение и поиск данных

Данные, собранные в ходе эксперимента, необходимо сохранить. За сохранение данных на ПК отвечает imc STUDIO. Однако если представить себе большую организацию, выполняющую большой объём измерений, то видно, что через некоторое время появляется проблема поиска на множестве разных компьютеров среди всех собранных данных тех, которые нужны в данный момент. Для решения этой проблемы существует ПО imc SEARCH. Эта программа хранит на сервере баз данных метаданные замеров, которые могут как автоматически генерироваться, так и вводиться оператором. Примером метаданных могут служить температура окружающей среды, состояние трассы, имя водителя и т. д. После введения этой информации в систему imc SEARCH и сохранения с её помощью данных на файл-сервере, появляется возможность произведения поиска данных, используя в качестве фильтров значения полей метаданных. imc SEARCH интегрируется с imc STUDIO для автоматической записи данных и метаданных во время проведения замеров, и с imc FAMOS – для доступа и отбора данных во время выполнения их постобработки. Таким образом, появляется возможность ответить на вопрос, например, «как вёл себя образец А в прошлом декабре при температуре окружающего воздуха ниже –10 °C?». Также при централизованном хранении данных упрощается их администрирование, включающее в себя, в частности, их резервное копирование.

Обработка данных в реальном времени

Поступающие с измерительного оборудования данные можно обрабатывать на ПК в реальном времени по ходу измерений. Такой режим работы поддерживается imc STUDIO, также возможна передача данных от imc STUDIO к imc FAMOS для произведения математических расчётов с её помощью.

Постобработка данных и составление отчётов

Не все типы вычислений можно производить в реальном времени. Вычисления, производимые после сбора данных, называются постобработкой. Для её проведения существует программа imc FAMOS. Эта программа способна выполнить самые разные типы вычислений. Необходимый для данного эксперимента алгоритм обработки описывается и выполняется внутри программы, результаты вычислений могут быть просто просмотрены или сохранены в файл, а могут быть использованы для формирования отчёта по ранее сделанному шаблону. Возможно создание программ, выполняющих какой-то конкретный алгоритм обработки данных, не требующих для своей работы запуска полной версии imc FAMOS и работающих как отдельные самостоятельные программы. Процесс обработки данных может быть автоматизирован, запускаться с помощью imc STUDIO после или во время выполнения замера, а может запускаться imc LINK после получения очередного блока данных от удалённой измерительной системы. Более того, возможна полная автоматизация измерительного процесса: imc LINK получает данные с удалённых измерительных систем, передаёт на обработку imc FAMOS, который сохраняет данные с помощью imc SEARCH, обрабатывает их и раз в сутки распечатывает отчёт с результатами суточного мониторинга.

Окончание статьи в следующем номере

Полная версия статьи доступна подписчикам электронного журнала "Стандарты и качество". Подписаться >>>

03.09.2018

448
Поделиться:

Полная версия статьи доступна подписчикам журнала "Мир измерений".

Подписаться

Материалы по данной теме можно СКАЧАТЬ в Электронной Библиотеке >>>


Cannot find 'template1' template with page ''

Доступна мобильная версия журнала "Мир измерений"

Журнал Мир измерений в App Store Журнал Мир измерений на Google play


Открытые статьи:

Измерения качества жилищно-коммунальных услуг
Температурный мониторинг удалённых объектов по GSM-каналу
Главные социальные проблемы России последнего десятилетия
Новый измерительный инструмент?
О потерях в Великой Отечественной войне
Неразрушающий контроль паяных соединений в радиоэлектронной аппаратуре
Военное применение лазерных технологий
Обеспечение качества продовольственных товаров
Государственный первичный эталон единицы массы ГЭТ 3-200842
Автономный прибор для экспресс-контроля пассажирских лифтов в жилых и административных зданиях
Рождение нефтяной отрасли в России
Красота спасет мир... науки




СТАНЬТЕ ПОДПИСЧИКОМ НАШЕГО ЖУРНАЛА!