Automatisierte Verarbeitung von Messdaten – Befreiung von sich wiederholenden Aufgaben

von Markus Brandstetter

Lassen Sie uns über die Verarbeitung von Messdaten sprechen. Sich wiederholende Aufgaben kosten nicht nur Zeit und Ressourcen, sondern sind auch frustrierend und anfällig für menschliche Fehler. Es ist offensichtlich, wie leicht Fehler auftreten können, wenn die Konzentration nachlässt. Wer macht denn heute noch gerne sich wiederholende Arbeiten?

Stellen Sie sich vor, Sie vergleichen zwei Datensätze – einen, der vor einer Woche verarbeitet wurde, und einen, der erst kürzlich gemessen wurde. Leider sehen die neuen Ergebnisse nicht gut aus. Konkret steigt der Geräuschpegel des Antriebsstrangs aufgrund einer neuen Steuerungsstrategie. Sollte sich dies bestätigen, ist es wichtig, dieses Geräuschproblem zu untersuchen und möglichst zu beheben. Es gibt jedoch einige Fragen, die Sie sich in solchen Situationen häufig stellen werden. Habe ich die Daten auf dieselbe Weise verarbeitet wie zuvor? Habe ich bei den Messungen oder bei der Verarbeitung irgendwelche Fehler gemacht? Sie müssen zuerst die oben genannten Fragen beantworten, bevor Sie sich mit dem eigentlichen Problem befassen. Je weniger Zeit auf die Beantwortung dieser Fragen verwandt wird, desto effizienter können wir das eigentliche Problem lösen.

In diesem Blog zeige ich Ihnen, wie Sie mit Hilfe des Simcenter Testlab Process Designers Daten verarbeiten können. Aber lassen Sie uns zunächst den Demo-Prüfstand für E-Antriebsstränge vorstellen.

Prüfstand für E-Antriebsstränge

Der E-Powertrain-Prüfstand besteht aus einem E-Antrieb mit E-Antriebsstrang, Wechselrichter, Batterie, zwei Lastmotoren und mehreren Sensoren (siehe Abbildung unten).

Als Sensoren für den E-Antriebsstrang verwenden wir mehrere Beschleunigungssensoren, einen am Getriebe und einen am Wechselrichter, sowie acht am E-Motor; ein Mikrofon ist in der Nähe des Getriebes angebracht, außerdem werden Drehmoment- und Drehzahlsensoren sowie Strom- und Spannungssensoren verwendet.

In der obigen Abbildung sehen wir, dass 2 Datenerfassungssysteme verwendet werden. Simcenter SCADAS Mobile erfasst NVH-bezogene Daten, und der Leistungsanalysator misst Spannungs- und Stromdaten. Der Leistungsanalysator liefert Effizienz- und Leistungsdaten über CAN an das Simcenter SCADAS Mobile. Für diese Art von Daten ist eine niederfrequente Abtastrate gut geeignet.

Simcenter Testlab Process Designer auf den Punkt gebracht

Die Verarbeitung unserer Messdaten nach jeder Messung kann zeitaufwändig sein. Daher haben wir uns für Simcenter Testlab Neo entschieden, insbesondere für den Process Designer, der es uns ermöglicht, Methoden auf einfache, grafische Weise zu verknüpfen. In unserem Beispiel verarbeiten wir verschiedene Arten von Daten parallel:

Akustische Daten,
Beschleunigungsdaten (Vibrationen) und
Daten zur Energieeffizienz, siehe Abbildung unten.

Datenverarbeitung für drei parallele Bereiche, Akustik, Beschleunigung und Energieeffizienz

Das Video erklärt die verschiedenen Prozessblöcke.

Prozessmanagement und Datenverarbeitung

Es ist sehr einfach, diesen Prozess zu erstellen. Man kann die gewünschten Methoden einfach per Drag & Drop in den Prozessbereich ziehen und miteinander verbinden. Im Video unten fügen wir Auftragsabschnitte und die Statistikmethode für die KPI-Auswertung (Key Performance Indicator) hinzu. Sobald wir den Prozess erstellt haben, können wir die Messdaten in den Eingabekorb laden und die Verarbeitung starten. Die Pivot-Tabelle ermöglicht es uns, die Daten mit wenigen Klicks zu visualisieren, einschließlich Spektrumkarten, Auftragsabschnitte und KPI.

Datenvergleich

Ich habe bisher über sich wiederholende Arbeiten geschrieben. Sie werden vielleicht sagen, ja, aber bis jetzt mussten wir jeden Schritt einzeln vorbereiten. Warum sollten wir das alles tun, das klingt doch nach lästiger Arbeit. Stellen Sie sich vor, wir messen jetzt verschiedene Varianten des Antriebsstrangs, z. B. verschiedene Steuerstrategien. Wir möchten die Ergebnisse aller Varianten miteinander vergleichen. Genau das ist eine der Stärken von Simcenter Process Designer. Jeder Prozess kann gespeichert und wiederverwendet werden, um jede Messung genau auf die gleiche Weise auszuwerten. Aber das ist noch nicht alles. Sobald wir die Daten verarbeitet haben, möchten wir sie auf eine übersichtliche und einfache Weise visualisieren. Dies ist in der folgenden Abbildung dargestellt.

Bei der Visualisierung des Wirkungsgrads wird dieser für das Drehmoment über der Drehzahl angezeigt, wobei die Blöcke für den Motor- und den Generatorwirkungsgrad getrennt sind. Sehen Sie unten, wie man eine solche Ansicht erstellen kann.

Die Übersicht des E-Antriebsstrangs zeigt die Wirkungsgradkennfelder, Vibrationen und Geräuschspektren für Differential, Wechselrichter und Motor. Zusätzlich werden KPIs visualisiert. Dabei handelt es sich um die mittleren Wirkungsgrade für Wechselrichter und E-Antriebsstrang, Motor- und Generatorbetrieb sowie die maximalen Geräuschpegel pro Auftrag.

Das Umschalten mit Abfragen zwischen den verschiedenen Messungen ist sehr einfach, wie im folgenden Video zu sehen ist.

Und das ist es, was wir am Ende bekommen: Wir können verschiedene Strategien in Form von Spektrogrammen, KPIs und mehr vergleichen. In der Abbildung unten sehen wir 2 verschiedene Strategien für unterschiedliche Steuerungsszenarien.

Wirkungsgrad und Geräuschpegel lassen sich mit wenigen Klicks im Detail vergleichen.

In unseren Ergebnissen ist Strategie 2 (Testprofil22) effizienter, aber auch lauter als Strategie 1 (Testprofil07).

Sind wir fertig? Für den Moment ja, aber was ist, wenn wir untersuchen möchten, ob der erhöhte Geräuschpegel ein Problem darstellt und woher er kommt?

Was können wir als nächstes tun?