Тестирование систем контроля на виртуальных погрузчиках

18-Сен-2015

Компания Linde Material Handling (Linde MH) разработала программное обеспечение Hardware in the Loop для тестирования электронных контроллеров и вспомогательных систем.

На мероприятии World of Material Handling, организованном Linde MH в Майнце в прошлом году, была представлена до сих пор остающаяся уникальной система помощи оператору Linde Safety Pilot (LSP). В процессе работы Linde Safety Pilot непрерывно контролирует такие параметры машины, как высота подъема, центр тяжести груза, вес груза, наклон мачты, угол поворота и скорость движения, и предупреждает оператора, если эти параметры приближаются к опасным значениям. Если необходимо, система Linde Safety Pilot вмешивается в работу машины, например, снижает скорость движения погрузчика или ограничивает движение мачты.

Таким образом, эта система позволила значительно повысить безопасность работы вилочных погрузчиков. Одновременно с разработкой системы Linde Safety Pilot инженеры компании Linde MH разработали программное обеспечение Hardware in the Loop (HIL), которое позволяет тестировать на виртуальных моделях сложные комплексные системы, например, такие как Linde Safety Pilot и другие системы электронного контроля, и совершенствовать их на основе данных, полученных в ходе тестирования. В этом году во время проведения StaplerCup, ежегодного конкурса на звание лучших водителей погрузчиков, Linde MH предоставила ограниченной аудитории доступ в свой центр тестирования, расположенный в г. Ашаффенбург, Германия, и продемонстрировала работу с программным обеспечением Hardware in the Loop.

Программное обеспечение Hardware in the Loop (HIL) позволяет быстро и экономично тестировать на виртуальных моделях такие сложные системы контроля как Linde Safety Pilot.

Первоначально использование системы Linde Safety Pilot стало возможным на электропогрузчиках Linde грузоподъемностью от 2 до 5 тонн. В этом диапазоне грузоподъемности Linde MH выпускает 34 модели погрузчиков, входящие в две серии. Плюс они могут быть укомплектованы различными вариантами мачт и разнообразным навесным оборудованием. Программное обеспечение Hardware in the Loop позволяет протестировать все возможные варианты комплектации этих погрузчиков.

«Если бы мы вживую проводили тестирование каждой из существующих моделей, это не только превысило бы наши финансовые возможности, но и заняло бы во много раз больше времени», – объясняет Ханс-Йоахим Ветзель. Он имеет 27-летний опыт работы в Отделе технического дизайна компании Linde MH и с 2003 года возглавляет направление тестирования в R&D центре компании. «С программным обеспечением Hardware in the Loop мы можем провести эти исследования гораздо быстрее и экономичнее, и, что еще более важно, мы можем проводить исследования на виртуальных моделях и вносить изменение в серийное производство гораздо быстрее, чем раньше». Ханс-Йоахим Вензель подчеркивает, что подобные технологии вносят свой вклад в технологическое лидерство Linde.

Используя виртуальные очки, инженер оценивает обзор рабочей зоны с места оператора. Всесторонний 3D обзор стал возможен благодаря моделям погрузчиков, созданным в системе автоматического проектирования. Благодаря этому новому оборудованию стало возможно тестирование мачт погрузчиков еще в процессе их разработки.

От проводимых вручную тестов контроллеров до автоматизированного программного тестирования

Почти все функции складской техники Linde сейчас контролируются электронными системами. Погрузчик двигается и производит операции с грузом главным образом с помощью электроники, т.е. без прямого воздействия механической или гидравлической системы. Инженеры, проводящие исследование, должны убедиться, что все электронные системы и все системы, отвечающие за безопасность, включая электронные системы рулевого управления, контроля мачты с помощью джойстика и комплексные системы помощи оператору, такие как Linde Safety Pilot, надежно функционируют в любых условиях эксплуатации. В случае возникновения критических ситуаций встроенные системы безопасности и мониторинга должны вернуть погрузчик в безопасный режим работы.

В прошлом, чтобы провести все необходимые тесты, погрузчик и приборы контроля были соединены через измерительные адаптеры и намеренно подвергались коротким замыканиям, размыканиям контактов и влиянию посторонних сигналов. Это было необходимо, например, для проверки, что отключение по причине безопасности всех переключателей не позволит машине совершить незапланированные движения. Эта процедура требует проведения нескольких тысяч отдельных тестов, которые должны быть оценены и задокументированы.

Для этого инженерами Linde была предложена полуавтоматическая система тестирования электронных систем на реальных электрических погрузчиках. Шаг за шагом эта так называемая система «Vehicle in the Loop» была заменена на программное обеспечение Hardware in the Loop. Основываясь на бесчисленном множестве данных из программы CAD, а также на измерениях и технических данных, компьютер создает виртуальные модели погрузчиков со всеми параметрами движения и обработки грузов. Каждая виртуальная модель затем сверяется с соответствующими параметрами, снятыми с реального погрузчика, до тех пор, пока результаты виртуального и реального теста не станут идентичными. Таким образом, создается пакет виртуальных моделей, охватывающий все модели реальных погрузчиков и все варианты дополнительного оборудования. В соответствии с ним инженеры создают тестовые погрузчики в программном обеспечении Hardware in the Loop. Все новые изменения рабочих характеристик могут быть оценены без необходимости изготавливать и тестировать прототипы погрузчиков – это самый дешевый и экономичный подход.

Жестче, чем самые сложные условия эксплуатации, – в долгосрочной перспективе каждая новая мачта должна пройти через 50 тысяч тестовых циклов с грузом номинального веса, который расположен посередине или со смещением. При работе на самом погрузчике никогда не разрешается поднимать груз массой равной номинальной грузоподъемности на максимально возможную для данной модели машины высоту.

Обзор 360 градусов из кабины виртуального погрузчика

Проводимые с помощью программного обеспечения методы тестирования стали частью тестового арсенала компании Linde MH и используются также для проведения типовых испытаний с целью проверки эксплуатационной надежности погрузчиков. Совместно с IT-компанией Reknow компания Linde MH разработала программное обеспечение для анализа обзора рабочей зоны оператора согласно стандартам ISO 13564. На основе данных из CAD создается виртуальная модель погрузчика, а затем инженер-проектировщик с помощью виртуальных очков может оценить обзор рабочей зоны с места оператора погрузчика на все 360 градусов. Таким образом, типовые тесты на обзор с места оператора могут быть проведены еще на стадии проектирования машины. Также они позволяют протестировать новые грузоподъемные мачты еще до их создания и тем самым добиться оптимальной видимости из кабины новой модели.

110 инженеров и технических специалистов тестируют качество погрузчиков

Уже несколько десятилетий наши погрузчики отличает надежность, прочность и высокая производительность. Вот почему новые вилочные погрузчики Linde часто используются для работы в тяжелых условиях, – подчеркивает Ханс-Йоахим Вензель. – Совместно с отделом разработки наш отдел тестирования работает над тем, чтобы с каждой новой серией наши погрузчики продолжали задавать стандарты и становиться все лучше и лучше». Он также рассказал, что новые программные методы – это только часть обширной работы по тестированию, которую компания Linde MH проводит, чтобы подтвердить, что погрузчики соответствуют всем официальным требованиям безопасности и дополнительно всем требованиям безопасности, долговечности и производительности в самых сложных условиях эксплуатации, которые разрабатывает сама компания.

С этой целью компания Linde MH разработала несколько специфических методов исследования и за последние несколько лет создала центр тестирования с шестью тестовыми треками и площадкой для вождения, двадцатью пятью большими испытательными стендами для тестирования узлов, а также дополнительно с рядом небольших испытательных стендов. В этом центре работают 110 инженеров, техников и водителей, проводящих в течение месяцев тестирование погрузчиков, их узлов и компонентов на долговечность. Они также проводят тесты на опрокидывание погрузчиков, тесты надежности при работе в экстремальных температурах, исследуют воздействие аварийных ситуаций на погрузчик и безопасность оператора. Здесь же проводятся серии краш-тестов и испытаний на ударную нагрузку. Груз и другие тяжелые предметы роняют на погрузчик и его компоненты, например, на дверь батарейного отсека, чтобы убедиться, что батарея не будет повреждена во время подобных аварии, а также что водитель и окружающая среда не пострадают.