Das Projekt umfasst die Entwicklung einer FPGA-basierten Messelektronik, die sowohl AD- (Analog-Digital) als auch DA-Wandler (Digital-Analog) enthält. Diese Messelektronik soll als Testplattform für die Softwareentwicklung dienen.
Im Rahmen des Projekts werden Schaltungen entworfen, Leiterplatten entwickelt und das Gehäuse konzipiert. Außerdem werden die Elektronik montiert und getestet.
Ziel ist es, eine voll funktionsfähige Hardware bereitzustellen, die zusammen mit einer ausführlichen Dokumentation als Grundlage für die weitere Softwareentwicklung genutzt werden kann.
Das Entwicklungsziel ist eine universell einsetzbare, modulare Hardwareplattform mit Basissoftware und Schnittstellen für kundenspezifische Softwaremodule. Diese soll für Anwendungen in der Mehrkanal-Datenerfassung, -Verarbeitung und -Ausgabe im Frequenzbereich von MHz bis GHz genutzt werden. Angesichts der zunehmenden Digitalisierung und Automatisierung ergeben sich zahlreiche Anwendungen wie KI, HIL-Tests, Regelungstechnik und schnelle Sensor-/Messsysteme. Auf Basis von SoCs (System-on-Chip) können individuell anpassbare und kostengünstigere Mess- und Datenverarbeitungssysteme im Vergleich zu aktuellen Desktop-PC großen Systemen (über 20 T€) entwickelt werden. Diese neuen Systeme sind somit auch für den breiten industriellen Einsatz geeignet. Das Vorhaben umfasst die Entwicklung von Schnittstellensoftware zu Tools wie MATLAB, um die Erstellung komplexer Anwendungen ohne Programmierkenntnisse zu erleichtern. Die Kombination dieser Software mit neuer Hardware-Technologie (SoCs) und die Entwicklung einer modularen Elektronikplattform zusammen mit VELOMAT Messelektronik GmbH stellen eine bedeutende Leistung dar, die über die routinemäßigen Arbeiten hinausgeht.
Auf dem deutschen Markt sind Messverstärker und Elektronikeinheiten für Messdatenerfassung und -verarbeitung meist unveränderlich vom Anbieter vorgegeben. Dadurch sind individuelle Anpassungen für den Anwender selten oder teuer. Zukünftige Anwendungen mit komplexeren Datenverarbeitungsalgorithmen, wie KI-Algorithmen basierend auf Prozessdaten, erfordern jedoch individualisierbare Lösungen.
1. Vorentwicklung:
2. Hauptentwicklung:
3. Testdurchführung:
4. Dokumentation:
Für einfache kundenspezifische Anpassungen ist eine modulare Software mit Schnittstellen erforderlich, die die Einbindung und den Betrieb durch den Kunden ermöglichen. Die Herausforderung liegt in der variablen Größe, konfigurierbaren Abarbeitungsgeschwindigkeit und flexiblen Schnittstellen zur Kundenapplikation und Hardware. Zusätzlich sollen Kundenmodule einfach vom Kunden ohne Programmierkenntnisse erstellt und in die FORTecH Software integriert werden können. Dafür sind umfangreiche Entwicklungsarbeiten in der Software-Architektur und neue Konzepte für die Datenübertragung und Schnittstellen notwendig. Gleichzeitig muss eine Hardwareplattform entwickelt werden, die trotz des komplexen SoC-Systems und der Hardware-Anforderungen (z.B. EMV) leicht an Kundenbedürfnisse anpassbar ist.
Abschließend kann festgehalten werden, dass das Projekt zur Entwicklung einer FPGA-basierten Messelektronik einen wichtigen Beitrag zur Schaffung einer vielseitigen und anpassungsfähigen Hardwareplattform für die Datenerfassung, -verarbeitung und -ausgabe darstellt. Die Integration von AD- und DA-Wandlern sowie die Modularität der Hardware ermöglichen eine flexible Nutzung in verschiedenen Anwendungsbereichen. Trotz der Herausforderungen in der Entwicklung von modularen Softwarelösungen und flexiblen Hardwareplattformen verspricht das Projekt innovative Lösungen für die zunehmende Digitalisierung und Automatisierung in verschiedenen Industriezweigen.
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