Zur Entwicklung und Realisierung unserer Test- und Automatisierungssysteme setzen wir eine große Bandbreite innovativer Technologien und Methoden ein.

Überblick:

• Industrielle Bildverarbeitung (BV)
• Robotik
• Haptik
• System- und Softwareengineering
  

Industrielle Bildverarbeitung (BV)

SYSTEC verwendet Bildverarbeitungskomponenten von National Instruments (IMAQ Vision), um eine nahtlose Integration der BV-Komponenten in Automation Frameworks zu bewerkstelligen. Neben den klassischen Schnittstellen Firewire (IEEE1394 a/b) und GigE (Gigabit Ethernet) erfolgt auch eine Unterstützung von High End Interfaces wie etwa Camera Link.

Neben der Bestimmung von Kontrasten, Farben, Formen und Mustern ist es auch möglich, Leuchtdichtemessungen durchzuführen (kalibriert über Ulbricht-Kugeln). Farbortbestimmungen und Messungen der dominanten Wellenlänge sind über spezialisierte Kamerasysteme oder auch Spektrometer möglich.
Die Bildverarbeitungskomponenten sind entweder fahrbar (Antriebe, Roboter) oder statisch integrierbar.

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Robotik

SYSTEC ist als Allianzpartner der Firma Mitsubishi (Automation Center) Systemintegrator für Motion- und Robotikkomponenten dieses Herstellers. Neben vierachsigen SCARA-Robotern kommen auch 5- und 6-Achs-Knickarmroboter zum Einsatz.

Die Roboter sind – neben den klassischen Gebieten „Pick and Place“ und Handling –  ideale Plattformen für Aktoren und Sensoren aller Art. Neben haptischen (Drehhaptik, Tastenhaptik, Wippenhaptik) und bildverarbeitungstechnischen Prüfungen (blickwinkelabhängig) sind auch geometrische Messungen und eine Erfassung unterschiedlichster Messgrößen (z.B. Temperatur, Wellenlänge, Schall, Vibrationen, Magnetischer Fluss, u.v.a.m.) möglich. Diese Messgrößen können mit Kommunikationsprotokollen synchronisiert werden, um eine möglichst große Prüftiefe zu erzielen.

SYSTEC ist in der Lage mit Hilfe von CAD-Software (Solid Works; MelfaWorks) Abläufe schon vor der Konstruktionsvorstellung beim Kunden in Echtzeit zu simulieren, um eine genaue Taktzeitabschätzung zu ermöglichen. Darüber hinaus haben wir eine LabVIEW-Realtime-Schnittstelle entwickelt, die eine komplexe Bahnkurvensteuerung bei nebenläufiger Erfassung beliebiger Parameter ermöglicht.

Dadurch kann zwischen dem Standard-Roboter-Programmier- und dem LabVIEW-Realtime-Modus zur Laufzeit dynamisch umgeschaltet werden. Haupteinsatzgebiete sind Labor und Fertigung.

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Haptik

SYSTEC besitzt seit über zehn Jahren Erfahrungen im Bereich der haptischen Prüfungen von Bedienkomponenten. Neben den roboterbasierten Haptiksystemen bietet SYSTEC parallel agierende Haptiken (Drehhaptik, Tastenhaptik, Wippenhaptik) an, die hochperformante und genaue Bandende-Testsysteme ermöglichen.
Alle Algorithmen sind als LabVIEW-Module ausgeführt und leicht in automatisierte Applikationen integrierbar. Offline-Tools unterstützen „Was wäre wenn“-Analysen.

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System- und Softwareengineering

Komplexe Systeme bestehen in der Regel aus Mechanik, Hardware und Software. Um derartige Systeme termingerecht, kostengünstig und qualitativ hochwertig abwickeln zu können, ist auf eine einheitliche und effiziente Vorgehensweise zu achten.

Modifiziertes V-Modell: Den groben Rahmen bei der Umsetzung von komplexeren Anforderungen kann ein Vorgehensmodell (V-Modell) vorgeben. Das Vorgehensmodell beschreibt die Aktivitäten (Tätigkeiten) und Produkte (Ergebnisse), die während der Entwicklung von Systemen durchzuführen bzw. zu erstellen sind.

Es  ist ein Prozessmodell, mit dessen Hilfe Projekte gemäß der Norm DIN EN ISO 9001 abgewickelt werden können. In Abbildung 1 ist ein mehrstufiges V-Modell angegeben, das neben den Softwareaspekten auch mechanische und elektrische Aspekte berücksichtigt.

Abb. 1: Dreistufiges V-Modell (Quelle: TU München)

Das in Abbildung 1 gezeigte dreistufige V-Modell bietet sich bei komplexen Systemlösungen im Sondermaschinenbau und bei Embedded-Projekten an, ist aber auch für reine Softwareprojekte einsetzbar.

Der linke Zweig der Abbildung zeigt den Bereich Analyse, Entwurf und Bau, der rechte Teil der Illustration gibt den Testbereich an. Im oberen Bereich sind alle Arbeitsblöcke der Systemebene, im mittleren Bereich der Subsystemebene und im unteren Bereich der Komponentenebene angegeben.

Entwicklungszeit: Der Winkel des Vs ist direkt proportional mit der Gesamtentwicklungszeit. Optimalerweise sollte dieser Winkel möglichst klein sein. Das vom Kunden beigestellte Lastenheft ist Basis für die Analyse der  Systemanforderungen.

Pflichtenheft: Ziel dieser Analyse ist die Erstellung des Pflichtenheftes (1). Das Pflichtenheft beinhaltet alle Anforderungen des Lastenheftes und kann aufgrund veränderter Anforderungen angepasst werden. Sinnvollerweise übernimmt man – falls geeignet – das vorgegebene Lastenheft als Basis für die Erstellung des Pflichtenheftes.

Dokumentation: Im Rahmen des Systementwurfes (2) entstehen die übergeordneten Designspezifikationen, sowie die Basis für Teile der Vor- und Endabnahme-Dokumentation.

Falls erforderlich (z.B. Kundenforderung) sind die Dokumente „Software Requirement Description“ (Softwareanforderungsbeschreibung) und „Software Design Description“ (Softwaredesignbeschreibung) zu erstellen.

Die Vor- und Endabnahmedokumentation beinhaltet unter anderem die Requirement
Keys (Anforderungsschlüssel) des Lastenheftes. Ergebnisse der Analyse und des Entwurfes der Subsystemebene sind Basis für das „Software Concept“ (Softwarekonzept) und die Test- und Validierungsdokumentation dieser Ebene (6,7). Bei Software, die sicherheitstechnische Belange abdeckt (z.B. im Medizinbereich), ist zwingend eine Gefährdungsanalyse zu erstellen.

Softwareentwicklung: Bei der Softwareentwicklung können verschiedene Methodiken gleichzeitig verwendet werden. Oft ist es sinnvoll, kleine Module (z.B. Messgerätetreiber) bereits im Vorfeld zu entwickeln (Bottom-Up Methodik), um evtl. auftretende Probleme in den jeweiligen Integrationsphasen vermeiden zu können (5). Gleichzeitig kann natürlich auch entschieden werden, welche Vorgehensweise (z.B. Template Based Programming) für die Hauptstrukturen zu verwenden sind. Aufgrund der Bandbreite an Kunden, Branchen und Applikationen verwendet die Firma SYSTEC unterschiedlichste Software Engineering-Methoden.

Grundsätzlich stimmt  SYSTEC mit seinen Kunden ab, nach welcher Entwicklungsmethodik vorgegangen wird. Die Auswahl der optimale Programmiersprache, der Toolsets, des Templates bzw. Frameworks oder Testsequenzer ist Basis für das weitere Vorgehen auf Basis der Eigenschaften der ausgewählten Elemente.

Bei der Auswahl der Entwicklungswerkzeuge und Plattformen ist auf verschiedene Aspekte zu achten:

• Kosteneffizienz
• Zulassung vorhanden (falls erforderlich, z.B. FDA, DO178RTCA, etc.)
• Einsatz beim Kunden (Systeme verfügbar, Know-How vorhanden oder kurzfristig aufbaubar)
• Wartbarkeit
• Zukunftssicherheit
• Kalibrierbarkeit (evtl. vollautomatisch)
• Leistungsfähigkeit
• Multiplattformfähigkeit
• Life Cycle-Aspekte (Maintainability)
• Wartbarkeit und Verfügbarkeit
• Redundanzen (Mechanik, Elektrik, Software)
• Treiberaspekte (Verfügbarkeit, Validierbarkeit)
• Kosten (z.B. Runtime-Lizenzen)
• Modularität
• Kommunikationsaspekte (Methoden)
• Integrierbarkeit in bestehende Umgebungen
• Testszenarien
• Mitverwendete Hardware
• Objektorientierung
• Simulationsmöglichkeiten
• Templates/Frameworks/Toolsets vorhanden

LabVIEW: Zentraler Bestandteil neben C++, C#, Java und diversen SPS- und Roboterprogrammiersprachen ist die Entwicklungsplattform National Instruments LabVIEW.

Der langjährige National Instruments Alliancepartner SYSTEC setzt die ganze Bandbreite LabVIEW-basierter Tools ein, um den kompletten Lebenszyklus einer Applikation  unterstützen zu können.

Im kompletten Ablauf eines Projektes von der  Lastenhefterstellung bis hin zur Auslieferung und Wartung unterstützen die in Abbildung 2 angegebenen Komponenten Management, Projektierer und Softwareentwickler.

Aufgrund der Multiplattformfähigkeit ist eine ausgezeichnete Performanz und   Skalierbarkeit unter Beibehaltung einer hervorragenden Wartbarkeit gegeben. Zeit- und ablaufkritische Komponenten sind sehr einfach auf Realtime- oder FPGA-Targets portierbar.

Frameworks: Basis für effiziente Umsetzungen von Anforderungsprofilen sind Frameworks (Testsequenzer, Automation Frameworks) mit zugehörigen Modulen. SYSTEC verwendet neben „Off the shelf“-Produkten in diesem Bereich eigene Testsequenzer, die kundenspezifisch anpassbar sind. Testsequenzen sind auf Wunsch in Form von Microsoft Excel-Spreadsheets, XML-Dateien oder Datenbanktabelle (SQL) editierbar. Programmierkenntnisse sind nicht erforderlich.
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