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Innovation Messtechnik 2017

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Real-time Linux basierter low cost Rheometer

Martin Leonhartsberger

Martin Leonhartsberger

Rheologische Messungen benötigen viel Zeit und die Anzahl der im Betrieb zur Verfügung stehenden Rheometer ist oft begrenzt. Daher werden nur in seltenen Fällen große Testserien durchgeführt. Ziel ist es die Anzahl der Proben in Qualitätssicherung und Entwicklung zu steigern mit neuen automatisierten, kostengünstigen Rheometern. Durch ein neues Messprinzip und die Verwendung von freier Software wird das Gerät kostengünstig realisiert. Es wurde optimiert für Bitumen (Rückstände aus der Destillation von Rohöl mit einer kollodialen Struktur) welches seine Viskosität typischerweise im Bereich von 107 ändert, kann aber natürlich auch für andere Materialien eingesetzt werden. Ergebnisse aus der Materialforschung in dieser Arbeit wurden veröffentlicht und präsentiert bei der VPF2011 (Konferenz zu viskos-plastischen Materialen) in Rio de Janeiro, Brasilien.

Die meisten Echtzeit-fähigen Anwendungen im Kontext von Automatisierung und Messdatenerfassung benötigen ein Benutzerinterface zur Eingabe und Extraktion von Daten. Speziell im Prototypenstadium ist es gängig, Produkte wie Matlab oder Scicos zur Code Generierung einzusetzen. Gleichzeitig ist es eine Forderung des Kunden bereits mit der Evaluierung des Gerätes und der Software beginnen zu können. Eine Verwendung genannter Tools ist hier aber oft nicht möglich, da der Kunde oft aus einem Bereich mit anderer Expertise kommt, beziehungsweise auch die notwendigen Lizenzen nicht immer zur Verfügung stehen. Um diese Lücke zu schließen beschäftigt sich diese Arbeit sehr intensiv mit der Kopplung der Echtzeitanwendung mit einer benutzerfreundlichen Bedienoberfläche. Dabei wird RTAI- XML (Abbildung 1) als RPC Server und ein neu entwickeltes Java Framework verwendet. Dadurch wird es möglich, die Oberfläche parallel und getrennt von der Regelungstechnik-Anwendung zu entwickeln. Gleichzeitiger Zugang von Regelungstechniker und Kunden mit unterschiedlichen Vorraussetzungen ist damit gewährleistet.

In dieser Arbeit wurden, als Fortsetzung der Diplomarbeiten von Daniel Schleicher und Klaus Oppermann, unter jeweiliger Verwendung der vorteilhafteren Komponenten zwei existierende Prototypen (Abbildung 2) zu einem zusammengeführt. Die Steuerungscomputer wurden mit einem neuem Echtzeit-Betriebssystem und neuen Reglern versehen. Die Verstärker-Elektronik wurde für ein reibungsloses Zusammenspiel angepasst. Weiters wurde eine Anwendersoftware auf Basis des neuen, bereits erwähnten, Frameworks programmiert. Ergebnisse aus diesem Bereich der Arbeit wurden bei der Konferenz RTLWS2011 (Real Time Linux Workshop 2011) in Prag präsentiert. Zu guter Letzt wurde noch eine kleine Testserie an Bitumen durchgeführt und mit den Ergebnissen von etablierten Geräten (von Anton Paar GmbH, Graz) verglichen.

Keywords: Bitumen, Viskos-plastische Materialien, Rheometer, Real- time Linux, RTAI, Java, Webservice

Abbildung 1:   Messaufbau (1. . . Rheometer Mechanik, 2. . . Sensoren, 3. . . Aktuatoren, 4. . .Verstärker Schaltkreise, 5. . . digitale Ein- und Ausgänge, 6. . . Messkarte, 7. . . Steuer-Computer)

Abbildung 1: Messaufbau (1. . . Rheometer Mechanik, 2. . . Sensoren, 3. . . Aktuatoren, 4. . . Verstärker Schaltkreise, 5. . . digitale Ein- und Ausgänge, 6. . . Messkarte, 7. . . Steuer-Computer)

Abbildung 2 : Schematische Darstellung des RealTime Application Interface (RTAI)

Abbildung 2 : Schematische Darstellung des RealTime Application Interface (RTAI)

16. November 2011