QuantumX: Die dritte Generation der DAQ-Revolution

Mit QuantumX setzt HBM kontinuierlich neue Trends bei der Messdaten­er­fas­sung. Zum 10. Jubiläum geht das Messdaterfassungssystem in die dritte Gerätegeneration über. Messtechnik-Experte Christof Salcher verrät uns im Interview die Gründe des Erfolgs.

Mit QuantumX hat HBM klassische Lösungen im Bereich messtechnische Analyse und Testing revolutioniert. Mit universellen Kanälen, dem verteilten Systemansatz, hochpräziser Digitalisierung, paralleler Echtzeit und einer einzigartigen Offenheit ist QuantumX von HBM zur Referenz im Markt aufgestiegen.

Christof Salcher, Product Manager for QuantumX

Christof Salcher hat an der Technischen Universität München ein Diplom in Elektrotechnik und Informationstechnik mit den Schwerpunkten Messen, Steuern, Automatisieren und Robotik erworben.

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

QuantumX, der Name ist Programm: Ein Baukasten zur Lösung komplexester Messaufgaben, flexibel kombinierbar. Wie kam es zu dieser Idee?

Salcher:

"Messelektronik war vor zehn Jahren nur begrenzt flexibel, unhandlich und hochpreisig. HBM hatte damals mit dem MGCplus ein Messdatenerfassungssystem im Programm, was auch heute noch die Referenz bei Messgeräten mit lokaler Bedienung ist. Suchen Sie einfach im Internet nach MGCplus – ein Synonym für Messtechnik.

Mit dem System sind zig Patente von HBM verbunden. Aber es hat auch seine Grenzen und die galt es aufzusprengen. Ein neues zusätzliches Messsystem musste her, um Kundenanforderungen zu erfüllen, die technologisch machbar und der Kunde noch nicht einmal kannte. Es sollte ein großer Schritt werden und es sollte den Charakter eines flexiblen Werkzeugs bekommen – wir haben bei der Markteinführung den Begriff Schweizer Messer der Messtechnik eingeführt. Nach 10 Jahren hat sich QuantumX zu sehr viel mehr entwickelt."

Was macht den Charakter eines flexiblen Werkzeugs für anspruchsvolle Aufgaben im Umfeld Test & Measurement aus?

Salcher:

"Wir haben die einzelnen Arbeitsschritte unserer Kunden genau durchleuchtet und nach Effizienzpotential geschürft. Wir wollten einen Paradigmenwechsel herbeiführen – weg vom fest verbauten und hin zum effizienten Werkzeug.

Das neue System sollte klein und portabel aufgebaut sein, um möglichst viele Anwendungen zu erschließen. Es sollte nah am Sensor installiert und damit verteilbar eingesetzt werden können. Es sollte bei wechselnden Aufgaben kein Umbau nötig sein, um eine komplett neue Messgröße und damit einen beliebigen Sensor zu integrieren.  Um die Arbeitsschritte unserer Kunden noch weiter zu optimieren, haben wir die daraus resultierende Forderung nach universellen Messkanälen mit der TEDS-Technologie gepaart. Das elektronische Datenblatt im Sensor oder im Stecker, kombiniert mit universellen Kanälen steigert die Effizienz enorm. Natürlich sollte QuantumX eine Referenz in Sachen Genauigkeit und Präzision werden und dem großen MGCplus in nichts nachstehen. Ein weiterer Faktor war natürlich die wachsende Anforderung nach höherer Dynamik. Maschinen werden immer dynamischer und daher sollten die Signalbandbreiten und Messraten den vibro-akustischen Bereich voll umfassen, Rotationsanalysen erlauben und transiente Vorgänge hoch auflösen können.

Damals zeichnete sich schon ab, dass immer mehr entwicklungsbegleitende Messaufgaben und Tests vollautomatisch und damit reproduzierbar und wiederholbar ablaufen werden, um den realen Feldeinsatz möglichst früh und tief zu testen. Damit musste eine Echtzeitintegration in die aufstrebenden Ethernet-basierten Feldbusse angeboten werden. Parallel zur Automatisierung möchte der Anwender aber bereits in die Messdatenanalyse des Prüflings eintauchen. Es waren hunderte Anforderungen, die es zu klassieren und priorisieren galt und daraus ist der QuantumX-Baukasten entstanden, Modul für Modul, von einer Anwendung zur nächsten. Immer unter Einbezug der technischen Möglichkeiten."

Hat QuantumX das Arbeiten produktiver gemacht?

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.

Mit QuantumX MX840 haben wir 2008 neue Maßstäbe auf dem Markt gesetzt: Plötzlich gab es ein Gerät mit universellen Kanälen, das handlich, portabel, genau, dynamisch, und im Vergleich zu anderen Lösungen auch noch günstiger war! Damit ist es bis heute für sehr viele Anwendungen einsetzbar. Eine Investition, deren Software sich noch immer weiter entwickelt. Ein echter Investitionsschutz."

Welche neuen Trends setzten die einzelnen Evolutionsstufen und wann kamen diese?

Salcher:

"In der zweiten Evolutionsstufe – B-Plattform – haben wir die Module um einige wesentliche Bausteine erweitert: Zum einen um „Precision Time Protocol“ (kurz PTP) oder IEEE1588:2008 für die Zeitsynchronisation mehrerer Geräte in Ethernet-basierten Netzwerken und zum anderen um dezimale Messraten. Zudem wollten wir unser Flagschiff MX840B noch weiter verbessern und Funktionsumfang und Performance erhöhen, bei geringerer Energieaufnahme.

Diese zweite Stufe war im Nachhinein ein sehr wichtiger Harmonisierungsschritt und kam zeitlich optimal. Der Hauptnutzen von PTP und Dezimalraten besteht darin Messgeräte, ob von HBM oder von anderen Herstellern, hochpräzise im Bereich mehrere hundert Nanosekunden zeitlich zu synchronisieren. Das vereinfacht die Integration und die Messdatenanalyse – alle Messpunkte können zeitlich zugeordnet werden und im besten Fall entsteht nur eine einzige Datei."

Mit QuantumX CX27C startet jetzt pünktlich zum 10. Jubiläum die dritte Evolutionsstufe. Was ist neu?

Salcher:

"Die C-Plattform kann als Performanceschritt angesehen werden. Es gilt den Bedarf an immer höheren Datenraten zu bewältigen – im Fahrzeug oder am Prüfstand. Zum einen gibt es einen Trend hin zur Test-Verdichtung. Kunden mit einem Aufbau gleich mehrere unterschiedliche Tests und damit hunderte von Messsignale erfassen und parallel in Echtzeit monitoren, steuern und fehlende Teile simulieren. Zum anderen wandert die Vernetzung der Fahrzeugelektronik immer mehr vom klassischen CAN, über CAN-FD und FlexRay hin zu Ethernet-basierten Fahrzeugbussen.

Das Modul QuantumX CX27C ist das erste Mitglied der QuantumX-Familie mit einer sehr leistungsfähigen und energiearmen System-on-Chip (SoC) Architektur. Diese neue Plattform ermöglicht es dem Kunden schnell aufgenommene Messdaten in beliebige Feldbusse zu integrieren oder aber Signale von neuen modernen Fahrzeugbussen zeitsynchron zu erfassen. Dadurch konnten wir die Performance mindestens um Faktor 12 erhöhen. Selbstverständlich ist das erste Modul der C-Generation kompatibel mit allen Modulen der QuantumX-Familie."

Außerdem muss das „bessere Quantum“ erwähnt werden – SomatXR ist unsere ultra-robuste Messtechnik, die im mobilen Fahrversuch aber auch am Prüfstand verstärkt eingesetzt wird. Wir können jedes Modul der Plattform als ultra-robuste Version aufbauen – ein Baukasten eben.

Wie sieht es in Sachen Offenheit und Konnektivität aus?

Salcher:

"Wir haben von Anfang an auf Offenheit und Integrationsfreudigkeit gesetzt. Wir sind aktiv auf mögliche Partner zugegangen und haben die Integration in unterschiedlichste Softwarepakete gefördert. Dazu gehören Programme wie LabVIEW / NXG, Visual Studio .NET, DIAdem, CANape, DASYlab, InNova, IPEmotion, jBeam, mlab und viele weitere. Unser Anspruch war und ist der, mit einer eigenen Software eine effizientere und durchgängigere Lösung anzubieten, aber Kunden keine Steine in den Weg zu legen, wenn sie sich bereits für eine Software ausgesprochen haben. Die Ausstattungsrate mit catmanAP oder Enterprise in Hochkanalanlagen ist enorm gewachsen und liegt mittlerweile bei 90%, was unseren Anspruch bestätigt. Wir haben in Sachen PTP sogar Mitbewerbern einen Technologietransfer angeboten, um unseren Endkunden einen Mehrwert zu bieten.

Wir sind gerade dabei mit EVIDAS eine neue moderne Softwareplattform zu etablieren. Dieses Paket setzt neue Maßstäbe in Sachen effizienten Workflow, Sprachunterstützung, Cloud-Integration und Offenheit."

Herr Salcher, wie sieht die Zukunft im Bereich Test & Measurement aus?

Salcher:

"Wir gehen mit QuantumX unseren Weg konsequent weiter. QuantumX CX27C ist das erste Produkt der neuen Generation und adressiert den Prüfstandsbereich. Die Unterstützung weiterer Feld- und Fahrzeugbusse im mobilen Fahrversuch wird hier in naher Zukunft kommen.

Was den Zeitraum 5-10 Jahren anbelangt, sind die Herausforderungen unserer Kunden unsere eigenen: elektrisch, autonom, digital vernetzt und intelligent.

Mit unserer neuen Software EVIDAS gehen wir hier den ersten Schritt, um z.B. unsere Messtechnik im Bundle IIoT-fähig zu machen und in jede beliebige Plattform zu integrieren (MS Azure, Siemens MindSphere, GE Predix, Bosch IoT, SAP Hana, amazon AWS, ThingWorx, usw). Wir sind überzeugt, dass es hier je nach Land, Branche und Anwendung unterschiedliche Ausprägungen geben wird, ob on-premise oder public. Wir bleiben hier offen. Wir möchten hier erneut Akzente setzten. Das steht im direkten Zusammenhang mit der bereits etablierten web-basierten Plattform Aqira von HBM nCode und Reliasoft. Aqira bietet eine integrierte Lösung und die Zusammenführung virtueller (Simulation) und realer Tests mit leistungsfähigen automatischen Analysen im Hintergrund an. Damit steigern wir Effizienz und Qualität in der Entwicklung neuer Produkte unserer Kunden. Zudem bekommen wir Unterstützung von Bruel & Kjær Sound & Vibration (BKSV) und damit bahnbrechende Technologie in deren Domäne. Ab 1. Januar 2019 werden wir offiziell ein Team sein. Von HBM / HBK können Sie also noch einiges erwarten."

Alleskönner und Spezialisten

Die QuantumX-Messmodule

  • Mit ihren Universalkanälen sind die QuantumX MX840B, MX440B und MX410B echte Alleskönner – alle typischen Aufnehmer und Sensoren können angeschlossen werden.
  • MX460B erfasst Drehzahl, Drehmo­ment, Winkel, absolute Position, Weg und allgemein PWM – präzise, verlustfrei und hochdynamisch.
  • Für Messaufgaben mit vielen Messkanälen bietet die QuantumX-Familie den Brückenmessverstärker MX1615B und das Temperaturmodul MX1609.
  • MX430B und MX238B ermöglichen höchste Präzision bei Messungen von DMS-Vollbrücken-basierten Kraft-, Drehmoment und Druckaufnehmern.
  • Die beiden QuantumX-Module MX809B und MX403B stehen für nachweislich maximale Sicherheit bei Messungen im Umfeld Hochvolt.

Module einbinden, Daten speichern

  • Der QuantumX Datenrekorder CX22B-W sammelt, bewertet und speichert Mess-, Signal-, Positions- und Kameradaten, ganz autark. Dann können direkt oder über WLAN übertragen werden.
  • QuantumX MX471B erlaubt die zeitsynchrone Erfassung von CAN-Signalen sowie das Senden analoge Messwerte via CAN an die Prüfstandssteuerung oder den Datenlogger.

 

In Echtzeit reagieren

  • Das QuantumX-Gateway CX27 integriert das Messsystem in Echtzeitbusse wie PROFINET oder EtherCAT und damit vollwertig in automatisierte Testsysteme.
  • QuantumX MX878B und MX879B können Signale verrechnen, Stimuli ausgeben oder einfach erfasste Signalwerte direkt ausgeben. So lassen sich kleine Prüfstände einfach steuern.
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