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1 42lA UTOMOTIVE l MESSEN UND TESTENl TITEL Datenlogging der neuesten Generation National Instruments hat seine CompactDAQ-Plattform um ein flexibles Stand-alone-System für Messungen im Bereich Automotive und die Datenprotokollierung im Allgemeinen erweitert. Das neue System verfügt nun über integrierte Multicore-Verarbeitung sowie Onboard-Speicher. Dadurch ist es erstmals möglich, ein Embedded-Betriebssystem auf dem Gerät zu installieren, so dass Mess- und Protokollierungssoftware unmittelbar vor Ort eingesetzt werden kann. Fahrzeuge werden immer intelligenter und komplexer. Sie stellen Funktionen wie z. B. eine automatische Einparkhilfe, eine Fahrerzustandserkennung und einen aktiven Totwinkel-Assistenten bereit. Da viele dieser neuen Funktionen einen direkten Einfluss auf die Sicherheit der Verkehrsteilnehmer haben, ist ein sorgfältiger Test aller Systemkomponenten von besonderer Bedeutung. Von Ingenieuren wird also erwartet, dass sie komplexere Fahrzeuge mit höheren Sicherheitsstandards testen, ohne dafür zusätzliche Zeit und letztlich auch Geld in die gewissenhafte Prüfung zu NEUE GENERATION VON PRÜFSYSTEMEN FÜR TESTS IN UND AN FAHRZEUGEN investieren. Aufgrund der steigenden Komplexität und der Forderung nach kürzeren Testzeiten werden intelligentere Systeme für das Datenloggen benötigt, die im Hinblick auf anspruchsvolle Anforderungen im Bereich Datenerfassung erweitert werden können. Nicht nur, dass das Testen in diesem schnelllebigen Umfeld eine Vielzahl unterschiedlichster Messungen und eine sofortige Datenanalyse erfordert, den Systemen wird auch ein extremes Maß an Flexibilität abverlangt. So müssen bei Messungen im Fahrzeug in der Regel verschiedene CAN- Nachrichten zusammen mit Temperatur-, Schwingungsund weiteren Sensormessungen durchgeführt werden. Anforderungen können sich dahingehend ändern, dass unterschiedliche Messungen, die Anzahl der Kanäle oder auch die Integration von Messgeräten des Kunden erforderlich sind. Da sich die Ansprüche im Bereich Test in einem solch rasanten Tempo weiterentwickeln, muss eine

2 TITELl AUTOMOTIVE l43 Bild 1: Das neue Stand-alone-NI-CompactDAQ-System ist eine leistungsstarke und flexible Lösung für das Datenloggen im Fahrzeug. Lösung für das Datenloggen hohen Leistungsmaßstäben genügen und sogleich jederzeit an sich ändernde Bedingungen anpassbar sein. Intelligente, robuste Plattform für das Datenloggen Mit der Weiterentwicklung und der zunehmenden Verbreitung von Technologien wie der Cloud und mobilen Geräten, wie Tablets und Smartphones, erhoffen sich Fahrzeugingenieure auch mehr von ihren Systemen für die Datenprotokollierung. Mobile Geräte ermöglichen es, leichter und von nahezu überall auf Informationen zuzugreifen. Deshalb erwarten auch immer mehr Ingenieure denselben bequemen Zugang zu ihren Messdaten und Testergebnissen. Ein Beispiel hierfür sind Messungen am Fahrzeug auf einer Teststrecke, in deren Verlauf der Fahrer Fehler oder Alarmmeldungen mit einem mobilen Gerät in Echtzeit verfolgen und überwachen kann. National Instruments treibt die Entwicklung der nächsten Generation von Systemen für das Datenloggen voran: Das neue Stand-alone-System des NI CompactDAQ bietet in Kombination mit der Software NI LabVIEW und NI DIAdem ein äußerst leistungsstarkes, erweiterbares und offenes System für die Datenprotokollierung. automotive NI-CompactDAQ-System Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, hat NI seine NI-CompactDAQ-Plattform um ein sehr leistungsfähiges und flexibles Stand-alone-System für Messungen im Bereich Automotive und die Datenprotokollierung im Allgemeinen erweitert. Das neue NI-CompactDAQ-System verfügt nun über integrierte Multicore-Verarbeitung sowie Onboard-Speicher. Dadurch ist es erstmals möglich, ein Embedded-Betriebssystem auf dem Gerät zu installieren, so dass Mess- und Protokollierungssoftware unmittelbar vor Ort eingesetzt werden kann. Im Gegensatz zu vielen alternativen Lösungen im Bereich Datenprotokollierung, die einen separaten PC für die Auswertung und Weiterverarbeitung benötigen, wird dank des Intel Core i7 Dualcore-Prozessors mit 1,33 GHz die Online-Analysesoftware direkt mit den Messungen kombiniert. Die Verarbeitungsleistung der Stand-alone-Variante des NI-CompactDAQ- Systems spielt ihre Stärken insbesondere bei anspruchsvollen Anwendungen voll aus. Das Unternehmen Drivven, Inc. nutzt beispielsweise die Stand-alone-Variante des NI CompactDAQ für Messungen zur Optimierung des Motormanagements (Bild 2). Dabei werden Parameter wie die Temperatur der Kühlflüssigkeit, die Drosselklappenstellung und der Ladedruck aufgezeichnet. Dank des leistungsstarken Embedded-Prozessors kann das Unternehmen Analysen des Verbrennungsvorgangs online durchführen, wofür eine Reihe von Sensoren und CAN-Nachrichten ausgewertet werden müssen. Bisher konnte Drivven die erforderlichen Messungen samt prozessorintensiven Analysen nicht auf nur einem System durchführen. Die Stand-alone- Variante des NI CompactDAQ reduzierte den Kostenaufwand, den Platzbedarf und die Komplexität des Prüfmittelaufbaus, die durch den Einsatz mehrerer Systeme zuvor bestanden. Direkte Datenprotokollierung Das zuverlässige Speichern der Messdaten ist ein wesentlicher Bestandteil eines jeden Systems für die Datenprotokollierung. Deshalb beinhaltet die Stand-alone-Variante des NI CompactDAQ eine robuste Solid-State-Festplatte (SSD) zur dauerhaften Datenspeicherung. Da die Festplatte nicht aus beweglichen Teilen besteht, ist das Risiko eines mechanischen Ausfalls geringer. Die Zuverlässigkeit des Systems wird so um ein Vielfaches gesteigert. Das Speichermedium kann auch extremen Stoß- und Schwingungsbelastungen standhalten und unter rauen Betriebsbedingungen, z. B. in großer Höhe, verwendet werden. Zusätzlich zur verbesserten Robustheit bieten Solid-State- Festplatten weiteres Einsparpotenzial im Hinblick auf Prüfzeiten. Dies ist vor allem durch schnellere Softwareladezeiten und Datei-I/O zu begründen. Auch mehr Zuverlässigkeit und somit eine höhere Verfügbarkeit des Systems verringern die gesamte Prüfdurchsatzzeit. Die Kombination aus Embedded-Betriebssystem und Solid-State-Festplatte zur direkten Datenprotokollierung auf dem Gerät macht aus der Stand-alone-Variante des NI CompactDAQ ein äußerst zuverlässiges und effizientes Datenloggersystem.

3 44lA UTOMOTIVE l MESSEN UND TESTENl TITEL Bild 2: Die Firma Drivven nutzt die Stand-alone-Variante des NI CompactDAQ und LabVIEW für die Online-Analyse des Verbrennungsvorgangs zur Optimierung des Motormanagements. automotive Skalierbare Lösung mit hoher Messtechnikqualität Das Stand-alone-System des NI CompactDAQ bietet eine modulare Plattform für das Datenloggen, die Anwender entsprechend ihren Anforderungen anpassen können, gepaart mit herausragender Messtechnik. Mehr als 50 Module der C-Serie von NI stehen für analoge und digitale Ein- und Ausgänge sowie für die CAN- und LIN-Kommunikation zur Verfügung. Die große Variantenvielfalt der I/O ermöglicht schon heute über fünf Milliarden I/O-Kombinationen. Durch austauschbare Module kann jederzeit auf sich ändernde Messanforderungen schnell und einfach reagiert werden, wodurch die Investition in die Plattform mehr als erhalten bleibt. Je nach Art der Messung, ob mit oder ohne Sensor, beinhalten die Module der C-Serie bereits die erforderliche Signalkonditionierung in einem einzigen robusten Paket. Gängige Analogeingangsmodule bieten Signalkonditionierung für Messungen von Beschleunigungsaufnehmern, Dehnungsmessstreifen, Kraftmessdosen, Mikrofonen und Thermoelementen. Erweiterungsmöglichkeiten Sollten die acht vorhandenen Steckplätze und die daraus resultierenden über fünf Milliarden I/O-Kombinationen für bestimmte Anwendungen tatsächlich nicht ausreichen, lässt sich das Stand-alone-System auf über 1500 synchronisierte Kanäle erweitern. Dazu können ohne zusätzliche Hilfsmittel wie Schaltmodule und/oder Hubs bis zu sechs zusätzliche NI-CompactDAQ-Chassis direkt über vier High- Speed-USB- und zwei Gigabit-Ethernet-Anschlüsse (GigE) ergänzt werden. Die integrierten USB-, Ethernet- und seriellen Schnittstellen können auch zur Anbindung weiterer Geräte, wie externe Speichermedien, Kameras oder GPS-Empfängern, genutzt werden. Besonders Kamerasysteme lassen sich einfach mit dem Datenlogger kombinieren, wodurch Mess- und Videodaten leicht synchronisiert und gemeinsam gespeichert werden können. Zur Optimierung des Motormanagements nutzt Drivven, Inc. diese Peripherieanschlüsse und integriert eine GigE- Kamera sowie einen GPS-Empfänger, um Bild- und Positionsdaten synchron zu erfassen. Dadurch können Bilder der Kamera, GPS-Positionswerte und die zu messenden Motorparameter in eine exakte zeitliche Beziehung zueinander gesetzt werden. Die modularen I/O und integrierten Peripherieanschlüsse machen aus dem NI-CompactDAQ- System eine flexible, skalierbare Stand-alone-Plattform, die jederzeit mit den Anwendungsanforderungen wachsen kann. Flexible Softwarewerkzeuge Systeme für das Datenloggen der nächsten Generation stellen flexible, leistungsstarke Softwarewerkzeuge bereit, die eine zügige Anwendungsentwicklung unterstützen und sich zugleich in mobile Geräte und Cloud-Technologien nahtlos integrieren lassen. Die Systemdesignsoftware Lab- VIEW unterstützt die Erstellung maßgeschneiderter Anwendungen für die Datenprotokollierung. Mit LabVIEW lässt sich innerhalb kürzerer Zeit mehr erreichen als mit herkömmlichen Programmierwerkzeugen. Grund dafür sind seine umfangreiche Umgebung für die Systementwicklung, die grafische Programmierung, über 760 Datenanalysefunktionen und die nativ integrierten Visualisierungsmöglichkeiten. LabVIEW übernimmt die maschinennahen Programmieraufrufe, so dass das System des Anwenders an sich im Laufe der Zeit ändernde Anforderungen und technologische Entwicklungen angepasst werden kann. So können beispielsweise LabVIEW-VIs, die für die USBbasierte Variante des NI-CompactDAQ-Systems geschrie-

4 TITELl AUTOMOTIVE l45 ben wurden, ohne Änderungen an der Software für die Stand-alone-Variante wiederverwendet werden. Das Unternehmen Integrated Test & Measurement (ITM) nutzt bereits seit etlichen Jahren USB-basierte NI-CompactDAQ- Systeme. Ingenieure von ITM entschieden sich für Standalone-NI-CompactDAQ, um Abgassysteme für Fahrzeuge zu testen. Die bereits vorhandene Software konnte ohne jegliche Änderungen am Programmcode direkt auf dem neuen Zielsystem ausgeführt werden, so dass die getätigten Softwareinvestitionen zu 100 Prozent gewahrt blieben. Ein weiteres leistungsstarkes Softwarewerkzeug für die Programmierung der Stand-alone-Variante des NI CompactDAQ ist das DAC-Modul (Data Acquisition and Control) in DIAdem. Mit DIAdem-DAC können für beliebige benutzerdefinierte Anwendungen Daten erfasst, Abläufe gesteuert und Messdaten grafisch dargestellt werden. Bei diesem Modul handelt es sich um eine grafische, konfigurationsbasierte Softwareumgebung mit zahlreichen integrierten Funktionen für die Signalanalyse. Diese Umgebung abstrahiert gängige Programmierkonzepte wie Schleifen und Arrays, so dass der Anwender auch ohne Expertenwissen im Bereich Programmierung eine Lösung für stetig wechselnde Anwendungsanforderungen implementieren kann. Nachdem die Messwerte erfasst wurden, können die Daten sofort durch die interaktiven Module in NI DIAdem weiterverarbeitet werden. So lassen sich Messdaten schnell sichten, analysieren und in entsprechende Berichte überführen, auf Wunsch auch vollständig automatisiert. Die Visualisierungswerkzeuge erlauben eine Anzeige der Daten in Diagrammen, Tabellen und dreidimensionalen Modellen. Zahlreiche integrierte, konfigurationsbasierte Analysefunktionen wie Statistik, Filterung, 3D-Datenmanipulation und mehr ermöglichen eine erweiterte Signalverarbeitung ohne Programmieraufwand. Ein Editor für die Berichterstellung per Drag-and-drop bietet Unterstützung bei der Erstellung professioneller Berichte, so dass Ergebnisse leicht mit anderen Anwendern ausgetauscht werden können. Die gesamte Nachbearbeitung und Berichterstellung in DIAdem kann interaktiv erfolgen oder mittels VBScript für wiederkehrende Aufgaben automatisiert werden. Drivven, Inc. nutzt eine Kombination aus LabVIEW für das Erfassen der Testdaten und DIAdem für das Datenmanagement und die Nachbearbeitung (Bild 3). Mithilfe der interaktiven Module in DIAdem entwickelte Drivven, Inc. sowohl informative als auch intuitiv bedienbare Benutzeroberflächen zur Anzeige synchronisierter GPS-Daten, Videodaten, zweidimensionaler Diagramme und Anzeigen ohne Programmierung. analog and sensor solutions. ams verbindet nahtlos die reale analoge Welt mit der digitalen und schafft so intuitive Technologien, die unser Leben bereichern. ams bietet innovative analoge Lösungen für die anspruchvollsten Applikationen für Sensoren und Sensorschnittstellen, Power Management und Wireless. Treffen Sie die Experten! Halle A5 / Stand 107

5 46lA UTOMOTIVE l MESSEN UND TESTENl TITEL Bild 3: Drivven nutzt DIAdem zur Nachbearbeitung und Synchronisation von Messdaten, die mit LabVIEW erfasst wurden, in verschiedenen grafischen Darstellungsvarianten. Zugriff auf Daten von überall Die weite Verbreitung mobiler Endgeräte hat bei deren Anwendern die Erwartung verstärkt, unabhängig vom Standort immer und überall Zugriff auf Informationen zu erhalten. Diese Erwartungshaltung wird zunehmend auch von Ingenieuren geteilt. Dank LabVIEW können Messdaten dezentral visualisiert, bearbeitet und überwacht werden ganz gleich wo oder auf welchem Gerät. Fundierte Entscheidungen lassen sich so erheblich schneller treffen. National Instruments weist mit der aktuellen Version des NI Data Dashboard für LabVIEW 2012 die Richtung, in die die Entwicklung verlaufen wird. Mithilfe dieser App können Anwender drahtlos auf einem mobilen Gerät z. B. die Daten der Stand-alone-Variante des NI CompactDAQ veranschaulichen und mit dem Datenlogger interagieren. Bei der Durchführung von Tests im Fahrzeug nutzt Drivven, Inc. die App, um Live-Daten auf einem ipad anzuzeigen, während sich der Fahrer zur Testfahrt auf der Strecke befindet. Cloud-basierter Service Anwendungen, die für Langzeittests ausgelegt sind, können riesige Mengen kritischer Daten erfassen. Das Zusammenführen und Speichern dieser Daten ist dabei oft eine Herausforderung. Besonders schwierig gestaltet es sich, wenn Systeme an mehreren dezentralen oder schwer zugänglichen Orten eingesetzt werden, z. B. die Fahrtenschreiber eines Fuhrparks. Technologien wie das Cloud Computing, welches bereits in der IT-Branche große Verbreitung findet, verwenden dezentrale Server, die Dienste und Speichermöglichkeiten bereitstellen, auf die über das Internet zugegriffen wird. Bei der NI Technical Data Cloud (TDC) handelt es sich um einen Cloud-basierten Service, der die Möglichkeit bietet, Messdaten und analysierte Ergebnisse sicher zusammenzuführen, zu speichern und mit anderen Anwendern auszutauschen. Die TDC ist eine Anwendung mit vollem Funktionsumfang, die in Cloud-Datenzentren von Drittanbietern untergebracht ist. Über RESTful- oder native LabVIEW-APIs kann von überall aus auf sie zugegriffen werden. In Kombination mit LabVIEW können Daten, die mit der Stand-alone-Variante des NI CompactDAQ erfasst wurden, weltweit über mobile Endgeräte und das Cloud Computing abgerufen werden. Fazit Da die Anforderungen in Bezug auf Datenprotokollierungsanwendungen zunehmend komplexer werden, ist automotive es für Ingenieure von entscheidender Bedeutung, neueste technische Fortschritte voll auszuschöpfen. Aufgrund der Notwendigkeit, unterschiedlichste Messungen durchzuführen und sofort Ergebnisse zu erhalten, bietet ein modularer Hardwareansatz auf Basis von Multicore-Prozessoren die Leistungsfähigkeit und Flexibilität, auch schwierigsten Anwendungen zu begegnen. Eine leistungsstarke Embedded-Verarbeitung in Kombination mit der Systemdesignsoftware LabVIEW ermöglicht die Online- Ausführung rechenintensiver Algorithmen, so dass Ergebnisse umgehend sichtbar sind und zur Verfügung stehen. Messwerte können nicht nur lokal aufgezeichnet, sondern auch in die Cloud übertragen werden. Die Stand-alone-Variante des NI CompactDAQ, LabVIEW und DIAdem ist so konzipiert, dass sie Anforderungen der modernen Datenprotokollierung sowohl heute als auch in Zukunft erfüllen. (oe) Stephanie Orci ist Product Marketing Engineer bei NI mit Schwerpunkt NI DIAdem. Elizabeth Dolman ist Product Marketing Manager für den Bereich Datenerfassung bei NI mit Schwerpunkt NI CompactDAQ für Embedded-Messungen und Datenloggen. National ni.com/compactdaq/stand-alone/de

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