QuantumX: Die dritte Generation der DAQ-Revolution

Mit QuantumX setzt HBM kontinuierlich neue Trends in der Messdatenerfassung. Nach seinem 10. Jubiläum im Jahr 2018 befindet sich das Messdaterfassungssystem nun in der dritten Gerätegeneration. Messtechnik-Experte Christof Salcher verrät uns im Interview die Gründe des Erfolgs von QuantumX.

Mit QuantumX hat HBM klassische Lösungen im Bereich messtechnische Analyse und Testing revolutioniert. Mit universellen Kanälen, dem dezentralen Systemansatz, hochpräziser Digitalisierung, paralleler Echtzeit und einer einzigartigen Offenheit ist QuantumX von HBM zum Branchenstandard im Markt geworden.

Christof Salcher, Produktmanager HBM

Christof Salcher ist Absolvent der Technischen Universität München mit einem Diplom in Elektrotechnik und Informationstechnik mit den Schwerpunkten Messung, Steuerung, Automatisierung und Robotik.

Seit 2007 ist er bei HBM als internationaler Produktmanager / Product Owner im Bereich Test & Measurement tätig und entwickelt Gesamtlösungen für Betriebsfestigkeit, Funktions- und Leistungsprüfung.

QuantumX ist ein modulares System, das äußerst flexible Lösungen für komplexe Messaufgaben bietet. Wie kam es zu dieser Idee?

Salcher:

"Vor zehn Jahren boten Messelektroniken nur eine begrenzte Flexibilität und waren unhandlich und teuer. HBM hatte damals nur ein einziges Datenerfassungssystem in seinem Produktangebot, das MGCplus. Mit mehr als 25.000 installierten Systemen auf dem Markt arbeitet und verkauft sich das MGCplus weiterhin erfolgreich. Suchen Sie einfach im Internet nach MGCplus – ein Synonym für Messtechnik.

Eine erstaunliche Anzahl von HBM-Patenten steht in Verbindung mit diesem System. Aber das System hatte auch seine Grenzen, und es war Zeit, sie zu überwinden. Das neue System musste den Charakter eines flexiblen Werkzeugs haben. So haben wir QuantumX als eine Art Schweizer Armeemesser der Messtechnik auf den Markt gebracht. Zehn Jahre und 30.000 Module später haben sich QuantumX und seine robuste Version SomatXR weiterentwickelt und haben noch viel mehr zu bieten."

Was zeichnet ein flexibles Tool für anspruchsvolle Aufgaben im Umfeld Test & Measurement aus?

Salcher:

"Wir haben die individuellen Arbeitsabläufe unserer Kunden betrachtet und nach einer Möglichkeit gesucht, sie effizienter zu gestalten. Wir wollten einen Paradigmenwechsel herbeiführen - weg vom fest installierten, hin zu einem effizienten Tool mit täglich wechselnden Einstellungen.

Das neue System sollte klein und portabel sein und Zugang zu möglichst vielen Anwendungen bieten. Es sollte in der Nähe des Sensors installiert werden, um kürzere Kabellängen zu gewährleisten, um im verteilten Betrieb qualitativ hochwertige Messergebnisse zu erzielen. Sich verändernde Anforderungen würden mit integrierter Funktionalität gelöst. Es sollte möglich sein, einen völlig neuen Messparameter und jeden gewünschten Sensor schnell zu integrieren.

Um den Arbeitsablauf unserer Kunden weiter zu optimieren, haben wir die daraus resultierende Nachfrage nach universellen Eingängen mit der TEDS-Technologie kombiniert, wobei durch ein elektronisches Datenblatt im Sensor oder Stecker, kombiniert mit universellen Kanälen, die Effizienz der automatischen Kanaleinrichtung um rund 70 % erhöht wird. Selbstverständlich sollte QuantumX eine Referenz in Bezug auf Genauigkeit und Präzision und in keiner Weise dem weltweit etablierten MGCplus unterlegen sein.

Ein weiterer Faktor war natürlich die steigende Nachfrage nach höherer Dynamik. Die Maschinen wurden dynamischer und elektrifizierter. Die Signalbandbreiten und Abtastraten sollten daher den schwingungsakustischen Bereich vollständig abdecken, Rotationsanalysen ermöglichen und Messaufgaben mit Transienten mit angemessener Auflösung bewältigen können.

Es zeigte sich bereits damals, dass immer mehr Mess- und Prüfaufgaben automatisch und in Kombination mit Simulationsmodellen (heute 'digitaler Zwilling' genannt) ausgeführt werden mussten, um typische Test- und Messaufgaben im Feld und unterwegs in einem Labor oder Prüfstand reproduzierbar und wiederholbar zu machen. Daher mussten wir eine Echtzeitintegration in die neu aufkommenden Ethernet-basierten Feldbusse anbieten – einzigartig im Jahr 2008. Parallel zur Automatisierung wollten die für die Prüfmuster zuständigen Messtechniker jedoch ihre Daten analysieren, während sich der Prüfstandsbetreiber um den Prüfstand und seine Sicherheit kümmerte. Und so entstand das modulare QuantumX, Modul für Modul, von einer Anwendung zur nächsten, wobei immer die neuesten technischen Möglichkeiten und ihre jeweiligen Vorteile für den Benutzer untersucht wurden."

Hat QuantumX die Produktivität erhöht?

Salcher:

"So ist es. Unsere Kunden haben Spaß am Arbeiten, probieren, testen und analysieren mit gewohnt hoher Messqualität und einer unerreicht hohen Flexibilität. Also ja, QuantumX ist das Synonym für Flexibilität und Produktivität.

2008 haben wir mit QuantumX MX840 neue Maßstäbe auf dem Markt gesetzt. Plötzlich gab es ein Gerät mit universellen Kanälen, das einfach zu bedienen, tragbar, präzise, dynamisch und kostengünstiger war als andere Lösungen! Tatsächlich wird der moderne MX840B immer noch für viele großartige Anwendungen und mit Software verwendet, die ständig weiterentwickelt wird. Ein echter Schutz Ihrer Investition."

Welche neuen Trends setzten die einzelnen Entwicklungsstufen und wann kamen sie auf?

Salcher:

"Im Jahr 2015 haben wir in der zweiten Entwicklungsstufe - der sogenannten B-Plattform - einige wesentliche Komponenten zu den Modulen hinzugefügt, wie Precision Time Protocol (PTP) oder IEEE1588:2008 für die Zeitsynchronisierung mehrerer Geräte in Ethernet-basierten Netzwerken. Alternativ konnten wir auch dezimale Abtastraten anbieten. Wir wollten unser Flaggschiff MX840B weiter verbessern und dessen Funktionsumfang und Leistung erhöhen und gleichzeitig den Energieverbrauch senken.

Im Nachhinein war diese zweite Stufe ein sehr wichtiger Harmonisierungsschritt und kam gerade zur richtigen Zeit. Der Hauptvorteil von PTP und dezimalen Abtastraten liegt in der Synchronisation von Messgeräten von HBM oder anderen Herstellern mit hoher Präzision und einer Auflösung von mehreren Hundert Nanosekunden. Dies vereinfacht die Integration und Auswertung von Messdaten - alle Messstellen können gleichzeitig zugewiesen werden und im besten Fall gibt es nur einen einzigen Datensatz."

Die dritte Entwicklungsstufe, QuantumX CX27C und MX471C, erfolgte gerade rechtzeitig zum 10. Jubiläum im Jahr 2018. Was ist neu?

Salcher:

"Die C-Plattform kann als Schrittmacher für die Leistung angesehen werden. Es ist wichtig, höhere Datenraten für mobile Tests in Fahrzeugen und für den Einsatz im Prüfstand zu bewältigen. Zunächst gibt es einen Trend zur Testkomprimierung. Kunden wünschen sich ein einziges System für viele verschiedene Tests, das Hunderte von erfassten Messsignalen ermöglicht, die sie in Echtzeit überwachen und steuern können, während sie fehlende Teile simulieren. Zweitens bewegt sich die Vernetzung der Fahrzeugelektronik immer mehr von der herkömmlichen CAN über CAN-FD hin zu Automotive Ethernet-basierten Fahrzeugbussen.

Das Modul QuantumX CX27C ist das erste Modul der QuantumX-Familie mit einer sehr leistungsstarken und energiesparenden SoC-Architektur (System-on-Chip). Mit dieser neuen Plattform können Kunden schnell aufgezeichnete Daten in jeden beliebigen digitalen Bus integrieren, nämlich EtherCAT, PROFINET oder das neue XCP-on-Ethernet.

Das MX471C ist das neue Flaggschiff in der CAN/CAN-FD-Kommunikation und ermöglicht die synchrone und frei auf x-Mengen von Ports skalierbare Erfassung von Signalen moderner Fahrzeugbusse, so dass xCP-on-CANFD-Signale direkt von ausgewählten Steuergeräten (ECUs) erfasst werden können. Es dient auch als Gateway von allen analog erfassten Signalen zum CAN-Bus.

Dadurch konnten wir die Leistung der Module um den Faktor 12 steigern. Das Modul ist natürlich mit allen Modulen der QuantumX-Familie seit 2008 kompatibel.

Außerdem muss das 'bessere Quantum' erwähnt werden. SomatXR ist unser extrem robustes Prüf- und Messsystem für den Einsatz bei Prüfungen in rauer Umgebung, aber auch zunehmend in Prüfständen."

Wie sieht es in Sachen Offenheit und Konnektivität aus?

Salcher:

"Von Anfang an haben wir großen Wert auf Offenheit gelegt und Integration gefördert. Wir haben uns aktiv an mögliche Partner gewandt und die Integration in eine breite Palette verschiedener Softwarepakete gefördert. Dazu gehören Programme wie LabVIEW/NXG, Visual Studio .NET, DIAdem, CANape, DASYLab, Innova, IPEmotion, JBeam, mlab und viele andere. Unser Bekenntnis war und ist es, eine effiziente und umfassende Lösung mit unserer eigenen Software anzubieten, jedoch Kunden, die bereits ein anderes Softwarepaket gewählt haben, keine Hindernisse in den Weg zu legen. Aber natürlich bietet unsere eigene, sehr erfolgreiche Software catman, mit derzeit über 16.000 Lizenzen, den besten Workflow. Die Durchdringungsrate von catmanAP oder Enterprise in Systemen mit einer hohen Anzahl von Kanälen ist enorm gewachsen und liegt derzeit bei 90 % aller verkauften Systeme, was unser Bekenntnis unterstreicht."

Was macht Sie im Nachhinein stolz?

"In all diesen Jahren hatten wir kein einziges Problem, das wir nicht sofort beheben konnten. Unsere besten und motiviertesten Ingenieure und Prüftechniker arbeiten an der Plattform in guter Kooperation mit unserer Gruppe für PC-Software. Kunden lieben das QuantumX-System wegen seiner Benutzerfreundlichkeit und Qualität. Es ist die Referenzplattform des Unternehmens, der Bestseller - darauf sollten wir sehr stolz sein. Also, Mission erfüllt, was aber nicht heißt, dass dies das Ende ist. Das neue Modul QuantumX MXFS wird ein weiterer Meilenstein sein und die faserbasierte Messtechnik in die Plattform integrieren."

Alleskönner und Spezialisten

Die QuantumX-Messmodule

Mit ihren universellen Kanälen sind QuantumX MX840B, MX440B und MX410B mit Spannungsausgängen mit niedriger Latenz echte Alleskönner – alle typischen Aufnehmer und Sensoren können angeschlossen werden.
MX460B erfasst Drehzahl, Drehmoment, Winkel, absolute Position, Weg und PWM im Allgemeinen – präzise, hochdynamisch und verlustfrei.
Für Messaufgaben mit vielen Messkanälen bietet die QuantumX-Familie den DMS-Brückenmessverstärker MX1615B, den Standardmessverstärker MX1609 und dieTemperaturmodule MX1609 mit RFID-basierter TEDS-Technologie.
MX430B und MX238B ermöglichen höchste Präzision bei Messungen von DMS-Vollbrücken-basierten Kraft-, Drehmoment und Druckaufnehmern – fpr Anwendungen wie Windkanäle, Gasturbinentests, Schwerpunkt, Sensorkalibrierung und vieles mehr.
Die beiden QuantumX-Module MX809B und MX403B stehen für nachweislich maximale Sicherheit bei Messungen mit hoher Spannung.

Module integrieren, Daten speichern

Der QuantumX Datenrekorder CX22B-W ermöglicht die völlig unabhängige Erfassung, Auswertung und Speicherung von Mess-, Signal-, Positions- und Kameradaten. Die Ergebnisse können direkt oder über W-LAN übertragen werden.
QuantumX MX471C ermöglicht die synchrone Erfassung von CAN/FD-Signalen und das Senden analoger Messwerte über CAN/FD an die Prüfstandssteuerung oder den Datenlogger.

Integration in Echtzeit

Das QuantumX-Gateway CX27 integriert das Messsystem in Echtzeitbusse wie PROFINET und EtherCAT und sorgt so für eine vollständige Integration in automatisierte Testsysteme. Außerdem unterstützt es ASAM-standardisiertes xCP-on-Ethernet, sodass QuantumX/SomatXR in ECU-Kalibriertools von Vector, dSPACE oder ETAS integriert werden können.
QuantumX MX878B und MX879B bieten Echtzeit-Signaleingänge, können Impulse erzeugen oder einfach erfasste Signalwerte direkt als Spannungssignal ausgeben. Dies vereinfacht die Steuerung kleiner Prüfstände.