Entrevista: El futuro de la adquisición de datos Entrevista: El futuro de la adquisición de datos | HBM

QuantumX: la tercera generación de una revolución

Con QuantumX, HBK sigue marcando nuevas tendencias en el campo de la adquisición de datos. Este sistema cumplió diez años en 2018 y se encuentra ahora mismo en su tercera generación. Christof Salcher, experto en tecnología de medición y ensayo de HBK, nos explica en esta entrevista cuáles han sido las claves del éxito de QuantumX y de SomatXR, su versión robusta.

Con QuantumX, HBK revolucionó las soluciones convencionales de adquisición de datos, automatización de ensayos y análisis. Con sus canales universales, su concepto distribuido, digitalización de alta precisión, tiempo real en paralelo y una arquitectura abierta, QuantumX y SomatXR se han convertido en el referente del mercado.

Christof Salcher, Director de producto de HBK

Christof Salcher se graduó en la Universidad Técnica de Múnich. Es titulado en ingeniería eléctrica y tecnología de la información, especializado en medición, control, automatización y robótica.

Desde 2007 ocupa el puesto de Product Manager / Product Owner internacional dentro del segmento de ensayos y medición en HBM, y diseña soluciones globales para laboratorios, bancos de ensayos y ensayos móviles. Su trabajo abarca la integridad estructural, el rendimiento, la eficiencia, la durabilidad térmica, la funcionalidad y el análisis multifísico de una amplia gama de productos de sectores industriales muy variados.

QuantumX es un sistema modular con flexibilidad para resolver las tareas de medición más complejas. ¿Cómo surgió la idea?

Salcher:

Hace diez años, la electrónica de medida tenía una flexibilidad limitada, era difícil de utilizar y resultaba cara. En aquellos momentos, HBM solo contaba con un sistema de adquisición de datos en su gama de productos: el MGCplus. Hoy día, MGCplus sigue operativo, con buenas cifras de ventas y con más de 25.000 sistemas presentes en el mercado. Solo hay que buscar MGCplus en internet: es sinónimo de tecnología de medición.

HBM cuenta con una impresionante lista de patentes asociadas a este sistema. Pero también es verdad que tenía sus limitaciones y, en un momento dado, se hizo necesario superarlo. El nuevo sistema debía ser ante todo una herramienta flexible. Por eso, cuando lanzamos QuantumX al mercado, lo presentamos como la “navaja suiza” de la tecnología de medición. Pero diez años después y con más de 30.000 módulos vendidos, QuantumX y su versión robusta SomatXR han crecido y se han convertido en algo mucho más grande. 

¿Qué características debe reunir una herramienta flexible para afrontar las complejas tareas de los entornos de ensayo y medición?

Salcher:

Nosotros hemos estudiado el flujo de trabajo individual de nuestros clientes, buscando formas de aumentar la eficiencia. Queríamos un cambio de paradigma: olvidarnos de las instalaciones permanentes y crear una herramienta más eficiente, que pudiese reconfigurarse cada día.

El nuevo sistema debía tener un formato pequeño y portátil, accesible para el mayor número posible de aplicaciones. Debía poderse instalar cerca de los sensores, para utilizar cables más cortos y proporcionar resultados de medida de alta calidad en modo distribuido. Cualquier cambio en los requisitos debía poderse resolver con la funcionalidad ya integrada en el sistema. Y debía ser posible integrar con rapidez cualquier parámetro de medida y cualquier tipo de sensor.

Con el objetivo de optimizar el flujo de trabajo de nuestros clientes, se nos ocurrió utilizar la tecnología TEDS para dar respuesta a la demanda de entradas universales. Cuando esta tecnología —que consiste en incorporar una hoja de datos electrónica en el sensor o en el conector— se combina con los canales universales, la eficiencia de la configuración automática aumenta en torno a un 70%. Naturalmente, el objetivo era convertir QuantumX en un referente en cuanto a precisión y exactitud, pero que no fuera en nada inferior a MGCplus, que ya era una solución consolidada.

Otro factor importante era la demanda de características dinámicas más potentes, que estaba creciendo. Las máquinas se estaban volviendo cada vez más dinámicas y electrificadas. El ancho de banda de las señales y las velocidades de muestreo debían, en consecuencia, englobar la totalidad del rango vibroacústico, facilitar el análisis rotacional y captar los sucesos transitorios con una resolución adecuada.

Por aquel entonces ya era evidente que cada vez había más tareas de medida y ensayo que debían funcionar automáticamente y en combinación con modelos de simulación (lo que hoy día llamamos el “gemelo digital”). Muchos ensayos móviles, pruebas de campo y tareas de medición típicas debían resultar más reproducibles y repetibles en un laboratorio o en un banco de ensayos. En consecuencia, necesitábamos ofrecer integración en tiempo real con los buses de campo basados en Ethernet, algo que era único en 2008. Por otro lado, en paralelo a la automatización, los especialistas en medición —responsables de los especímenes de ensayo— querían tener la posibilidad de analizar sus datos, mientras el operario del banco de ensayos se ocupaba del banco en sí y de la seguridad. Y así es cómo fue evolucionando el sistema modular QuantumX, módulo a módulo, de aplicación en aplicación, investigando constantemente las últimas posibilidades técnicas y los beneficios que podían aportar a los usuarios.


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¿QuantumX ha aumentado la productividad?

Salcher:

Sí, desde luego. Algunos clientes hablan de ahorros de tiempo de hasta un 70%. A nuestros clientes les encanta trabajar con este sistema y probar cosas. Pueden hacer ensayos y análisis con la calidad de medida y la fiabilidad típicas de HBK, pero con un grado de libertad totalmente nuevo. Así que, sin duda, QuantumX es sinónimo de flexibilidad y productividad.

En 2008, QuantumX MX840 se convirtió en el nuevo referente del mercado. De repente, había un dispositivo con canales universales, fácil de manejar, portátil, preciso, dinámico y más económico que otras soluciones. De hecho, el MX840B se sigue utilizando en muchísimas aplicaciones y se acompaña de un software en constante desarrollo. ¡Una inversión auténticamente garantizada!

¿Qué nuevas tendencias marcaron los pasos de la evolución y cuándo se produjeron?

Salcher:

En 2015, durante la segunda etapa de la evolución —la plataforma B—, añadimos algunos elementos esenciales a los módulos, como el "Precision Time Protocol" (PTP) o IEEE1588:2008 para la sincronización temporal de múltiples dispositivos en redes Ethernet. Como alternativa, también ofrecíamos velocidades de muestreo con decimales. La idea era seguir mejorando nuestro emblemático MX840B y ampliar su funcionalidad y sus prestaciones, reduciendo al mismo tiempo su consumo energético. Presentamos el amplificador para puentes de galgas extensométricas más avanzado del mundo, que ya ha superado en ventas a nuestro amplificador universal.

Y, con nuestro nuevo registrador de datos de altas prestaciones CX22B-W, puedo decir sin exagerar que establecimos una nueva cota de referencia en ensayos móviles y registro. Los usuarios podían seguir trabajando con el mismo software en un PC estándar, con una funcionalidad y flexibilidad máximas desde el primer día.

Tampoco podemos dejar de hablar de nuestro “mejor Quantum”: SomatXR, que es nuestro equipo más robusto de ensayo y medición. Se diseñó para los ensayos en entornos difíciles pero cada vez se utiliza más en bancos de ensayos.

Volviendo la vista atrás, esta segunda etapa constituyó un paso de armonización muy importante y se produjo en el momento oportuno. La principal ventaja del PTP y las frecuencias de muestreo decimales radica en la sincronización de los dispositivos de medición, ya sean de HBK o de otros fabricantes, con alta precisión y resolución temporal del orden de submicrosegundos. Este avance simplifica la integración y el análisis de los datos de medida: todos los puntos de medición se pueden asignar al mismo tiempo y, en el mejor de los casos, se genera un solo conjunto de datos”.

La tercera etapa de la evolución, consistente en los módulos QuantumX MX471C, MX403B y MX809B, llegó en 2018 coincidiendo con el décimo aniversario. ¿Cuáles fueron las novedades?

Salcher:

Se puede decir que la plataforma C está enfocada a las prestaciones. Ahora es esencial gestionar velocidades de transferencia de datos más altas, tanto en los ensayos móviles en vehículos como en los bancos de ensayos.

En primer lugar, existe una tendencia hacia la compresión de varios ensayos en uno solo. Los clientes quieren un sistema único que puedan emplear en ensayos muy variados, capaz de adquirir cientos de señales de medida, con la posibilidad de monitorizar y controlar el ensayo en tiempo real. En el caso de los ensayos de laboratorio, se simula de forma específica cualquier elemento que falte. En segundo lugar, las redes que utilizan los sistemas electrónicos de los vehículos están abandonando los sistemas CAN tradicionales, y están adoptando buses basados en CAN-FD y Ethernet automotriz.

El módulo QuantumX CX27C es el primer miembro de la familia QuantumX que posee una arquitectura de sistema en chip (SoC), muy potente y de bajo consumo. Esta nueva plataforma permite a los clientes integrar rápidamente los datos registrados con el bus de campo de su elección, ya sea EtherCAT, PROFINET, Ethernet o el nuevo xCP-on-Ethernet.

El módulo MX471C es nuestra nueva joya de la corona en cuanto a comunicaciones CAN/CAN FD. Permite adquirir señales de buses modernos de vehículos de forma sincronizada y se puede escalar libremente a cualquier número de puertos, con el fin de adquirir directamente señales xCP-on-CAN FD de las ECU (unidades electrónicas de control) de interés. Además, sirve de pasarela a los buses CAN y CAN FD para toda clase de señales analógicas adquiridas.

Como resultado, el rendimiento de los módulos se incrementó en un factor de 12. Y, por supuesto, este módulo es compatible con todos los demás de la familia QuantumX posteriores a 2008.

En paralelo, también adaptamos QuantumX a las cadenas cinemáticas eléctricas que empezaban a imponerse por todo el mundo, con sus baterías o pilas de combustible de alta potencia, sus inversores y sus motores eléctricos. Para ello, introdujimos el módulo MX809B, que mide temperatura con cualquier termopar y la tensión de celda con un aislamiento de hasta 2400 V. Igualmente, desarrollamos el módulo MX403B, capaz de medir tensión y corriente directamente en una batería.

En la actualidad, esta serie de productos cubre todos los campos de la ingeniería y se encuentra presente en cientos de aplicaciones.


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¿Qué ocurre con la arquitectura abierta y la conectividad?

Salcher:

Desde el principio, hicimos hincapié en que queremos ofrecer un ecosistema abierto y hemos fomentado la integración a todos los niveles. Hemos colaborado de forma muy activa con nuestros posibles socios y hemos facilitado la integración con numerosos paquetes de software y sistemas en tiempo real. Por ejemplo, programas como LabVIEW/NXG, Visual Studio .NET, DIAdem, CANape, DASYlab, InNova, IPEmotion, jBeam o mlab, entre otros muchos. Nuestro compromiso era y sigue siendo ofrecer la solución más completa y eficiente con nuestro propio software, pero sin poner obstáculos a aquellos clientes que ya habían elegido otro paquete de software. Aunque, por supuesto, nuestro software catman, que ha tenido un gran éxito y del que hemos vendido más de 16.000 licencias, es el que ofrece un flujo de trabajo óptimo. El índice de penetración de catmanAP y catman Enterprise en los sistemas con alto número de canales ha aumentado enormemente y en la actualidad es del 90%, lo que confirma nuestro compromiso”.

En retrospectiva, ¿qué cosas le producen satisfacción?

Salcher:

“Durante todos estos años, no ha habido ninguna incidencia que no hayamos podido corregir inmediatamente. Tenemos ingenieros y técnicos excelentes y enormemente motivados trabajando con la plataforma de una manera muy ágil y que, además, ofrecen una valiosa colaboración a nuestro grupo de desarrollo de software para PC. Personalmente, me llena de satisfacción haber tenido la oportunidad de trabajar a lo largo de mi carrera con tantas personas inspiradoras que, en pocas palabras, han sido capaces de crear un producto de primera clase como este.
A los clientes les encanta el sistema QuantumX por su facilidad de uso y su alta calidad. Indiscutiblemente, es la plataforma de referencia de HBK, nuestro superventas. Me siento muy orgulloso de ella, igual que todo el mundo en la empresa. Podemos decir que hemos cumplido nuestra misión... aunque eso no signifique que la hayamos finalizado. El nuevo módulo QuantumX MXFS abre una nueva dimensión, ya que incorpora a la plataforma la tecnología de medición con fibra óptica. Y seguro que en futuro habrá una nueva generación.

Multi-functional and specialist devices

La familia QuantumX

  • Con sus canales universales, los módulos QuantumX MX840B, MX440B y MX410B, con salidas de tensión de baja latencia, son dispositivos verdaderamente multifuncionales, a los que pueden conectarse todos los transductores y sensores habituales.
  • El módulo MX460B adquiere datos de velocidad de giro, par, ángulo, posición absoluta, desplazamiento y modulación de duración de impulsos (PWM) en general. Y lo hace con precisión, de forma altamente dinámica y sin pérdidas.
  • Para las tareas con un gran número de canales de medición, la familia QuantumX dispone del amplificador para puentes de galgas extensométricas MX1615B, el amplificador estándar MX1609B y los módulos de temperatura MX1609 con tecnología TEDS a través de RFID.
  • Los módulos MX430B y MX238B ofrecen la máxima precisión en mediciones de fuerza, par y presión con transductores de puentes completos de galgas extensométricas. Tienen aplicaciones en túneles de viento, pruebas de turbinas de gas, determinación del centro de gravedad, calibración de sensores, etc.
  • Los dos módulos MX809B y MX403B de la familia QuantumX son sinónimo de máxima seguridad contrastada en entornos de alta tensión.

Integración de módulos y almacenamiento de datos

  • El registrador de datos QuantumX CX22B-W recopila, evalúa y guarda datos de medición, señal, posición y cámara de manera completamente independiente. Los resultados se pueden transferir directamente o a través de WLAN.
  • QuantumX MX471C permite una adquisición sincronizada de las señales CAN/FD y envía los valores analógicos medidos a través de CAN/FD a la unidad de control del banco de ensayos o al registrador de datos.

 

Integración en tiempo real

  • La pasarela QuantumX CX27C incorpora el sistema de medición a buses en tiempo real, como PROFINET y EtherCAT, garantizando una integración total con los sistemas de ensayo automatizados. Asimismo, es compatible con xCP-on-Ethernet según la normativa ASAM y permite integrar QuantumX/SomatXR con herramientas de calibración de ECU, como las de Vector, dSPACE o ETAS.
  • QuantumX MX878B y MX879B permiten introducir señales en tiempo real, generar estímulos o, más sencillamente, convertir de forma directa señales adquiridas en salidas de voltaje. Esta funcionalidad facilita el control de los bancos de ensayos pequeños.

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