Kompetenzen
Software- und FPGA-Entwicklung
Software ist gewissermaßen die Seele der meisten modernen mechatronischen Systeme. Sie bildet das Rahmenwerk für die mathematischen Algorithmen und Methoden der Messtechnik, Steuerungstechnik und Regelungstechnik. Die Benutzerfreundlichkeit sowie die Leistungsfähigkeit der Anwendung werden vor allem durch die Qualität der Software bestimmt.
Langjährige Erfahrung in der Software-Entwicklung für Echtzeitsysteme
Software Expertise- Maschinensprachen- und Hochsprachenprogrammierung
- Linux – Windows – Echtzeitbetriebssysteme
- C/C++ – Python – Matlab
- Multithreading, Parallelisierung
- Festpunktarithmetik oder Gleitpunktarithmetik
- Hardwarenahe Programmierung diverser Mikrokontroller
- Implementierung komplexer Designs mit Soft-Core Mikroprozessoren und Mikrocontrollern
- Entwicklung von IP Cores zur Realisierung maßgeschneiderter Funktionalitäten
- Anforderungsspezifikation (Software Requirements Specification)
- Auswahl geeigneter kommerzieller oder frei verfügbarer Bibliotheken
- Objektorientierte Software-Entwicklung mit modularer Struktur
- Laufzeitoptimierung von leistungskritischen Softwaremodulen
- Erstellung robuster Software durch umfassendes Verständnis des Betriebssystems und des Übersetzungsvorgangs
Steuerungen mit geringer Latenz
Zur Realisierung von Highspeed-Regelungen mit extrem geringer Latenz bieten wir FPGA- und Hardware-nahe Software-Entwicklung- Embedded Systems Design
Konzeption, Implementierung, Verifikation - Systemzentrierte Software-Entwicklung
Assembler, Hochsprache, Blockdiagramm - FPGA-basierte Logik mit VHDL
- Konzepterstellung
- Standardisierter Design-Workflow
- VHDL-Implementierung
- Schaltungssimulation und -validierung
- Modulares Test-Bench-Konzept
- Gezielter Einsatz von Parallelisierung zur Minimierung der Schaltungslatenz
- Gezielter Einsatz von Sequentialisierung zur Minimierung von Logikelementen
- Optimierung der Arbeitsteilung zwischen Hardware und Software durch detaillierte Kenntnisse und langjährige Entwicklungsarbeit in beiden Bereichen
Elektronik-Entwicklung
Elektronische Hardware bildet als Schnittstelle zwischen Mechanik und Software eine wesentliche Komponente in mechatronischen Systemen und bestimmt deren potentielle Leistungsfähigkeit. Von der Idee bis zur fertigen Hardware begleiten wir Sie mit der Entwicklung anwendungsspezifischer elektronischer Schaltungen und der Integration in Ihre Maschine.
Schaltungs-Design
- Analoges und digitales Schaltungsdesign unter Berücksichtigung der SPS-Norm DIN-EN 61131
- Auswahl anwendungsspezifischer Elektronik-Komponenten und SMD-Bauteile
- Erstellung von Schaltplänen
- simulationsgestützte Auslegung von Schaltkreisen
- Field Programmable Gate Arrays (FPGA)
- Mikrocontroller und Digitale Signalprozessoren (DSP)
Place and Route
- Platinen-Design mit erhöhter Störfestigkeit unter Berücksichtigung der EM-Norm DIN-EN 61000-6-2
- Anpassung der Platine an den gegebenen Bauraum über CAD-Modelle
- Erstellung von Produktionsdaten (Gerber, BOM, Pick and Place)
Manufactoring
- Beschaffung und Bevorratung von Elektronik-Bauteilen
- Fertigungsbegleitung für Elektronikentwicklungen beim Fertiger Ihrer Wahl
- Bestehendes Netzwerk aus Elektronikfertigern und Zulieferern
- Gehäuse-Fertigung und Integration im Feld
Technische Mathematik und Algorithmen
Verfahren der Messtechnik, Steuerungstechnik und Regelungstechnik basieren auf mathematischen Grundlagen. Diese werden einerseits im Design-Prozess für die Auslegung und Parametrisierung benötigt. In vielen Fällen sind sie jedoch auch integraler Bestandteil des mechatronischen Systems – beispielsweise als Regelalgorithmus. Wir unterstützen Sie mit unserem Fachwissen in diesen Bereichen.
Mathematische Expertise
- Spline-basierte Verfahren
NURBS, B-Splines - Nachrichtentechnische Signalverarbeitung
FFT, Filter, Laplace - Optimierungsalgorithmen
Fitting, Approximation, Parametersuche - Verarbeitung großer Datenmengen
- Numerische Betrachtung (Fix- / Gleitpunktarithmetik)
- Auslegung nach Echtzeitkriterien
- Langjährige Erfahrung mit dem Entwicklungswerkzeugen Python und MATLAB
- Informationstechnische Anpassung der Algorithmen auf die Zielplattform
Werkzeuge
- (Nichtlineare) Optimierungsverfahren
- Nachrichtentechnische Signalverarbeitungsalgorithmen
- Python, MATLAB oder Direktimplementierung
- Numerisches und algorithmisches Differenzieren
- Statistische Methoden
- Visualisierung / Graphische Darstellung
- Algorithmen zur Bildverarbeitung
Vorgehensweise
- Modellbildung und Analyse
- Algorithmenentwicklung mit mathematischer Modellierungs-Software
- Numerische Betrachtung der Berechnungen hinsichtlich der Maschinengenauigkeit
- Umsetzung auf Zielplattform
- Test und Fehlerbehebung in Zielumgebung
Steuerungen und Achssysteme
Die optimale Regelung mechatronischer Systeme verlangt ein umfassendes Systemversständnis mit Expertise in den Bereichen Mechanik, Elektronik, Software sowie in der Steuerungs- und Regelungstechnik.
Steuerungstechnik Portfolio
- Geregelte Achssysteme: Beckhoff, Danaher Motion, Siemens, LTi Drivers, Triamec Motion
- SPS und Steuerungssysteme: Andron, Bachmann, Beckhoff, SEW, National Instruments
- Programmierplattformen: Codesys, TwinCAT PLC 2 und 3, TwinCAT CNC, LabVIEW
- Feldbussysteme: EtherCAT, CAN-Bus, Profibus, SERCOS
- Eigenentwicklungen auf FPGA- und Microcontroller-Basis
Inbetriebnahme
- Inbetriebnahme steuerungstechnischer Komponenten
- Inbetriebnahme von PLC- und CNC-Systemen
- Inbetriebnahme und Optimierung von Servo-Antriebssystemen
- Hochdynamische Systeme mit einer mechanischen Bandbreite im kHz-Bereich
- Hochpräzise Systeme mit Positioniergenauigkeiten im Nanometer-Bereich
Fehlersuche und Optimierung
- Beurteilung bestehender Architekturen und Analyse des Optimierungspotentials
- Fehlersuche bei komplexen mechatronischen System und Produktionsanalgen
State Machines und Objektorientierung in der Steuerungstechnik
- Verwendung modularer Softwarestrukturen für Wartbarkeit und Erweiterbarkeit
- Steigerung von Geschwindigkeit und Robustheit durch die Implementierung von State Machines
Simulation und Prototypenbau
Die Simulation sowie Testaubauten mechatronischer Systeme sind fester Bestandteil einer erfolgreichen Entwicklung. Hierdurch lassen sich Inbetribnahmerisiken auf ein Minimum reduzieren.
Messtechnische Analyse
- Maschinenanalyse: Schwingungs- und Frequenzanalyse, Modalanalyse
- Auswertung in Ortsbereich, Zeitbereich und Spektralbereich
- Validierung von steuerungstechnischen und regelungstechnischen Anwendungen
- Handhabung großer Datenmengen bei Langzeiterfassung oder hoher Abtastrate
- Anwendungsbezogenes Design von Messgeräten und Messaufbauten
- Anwendungsbezogene Messdatenauswertung
- Beurteilung bestehender Architekturen und Analyse des Optimierungspotentials
Modellbildung
- Systemtheoretische Modellbildung im Zeit- und Frequenzbereich
- Simulation von mechatronischen Systemen und Hardware in the loop
(Matlab/Simulink, dSpace, National Instruments) - Modellbasierter Entwurf und Auslegung von digitalen Filtern und Regelalgorithmen
- Verifizierung der Simulationsergebnisse mit realen Messgrößen
Entwicklungsmethodik
Oft ist neben der technischen Qualität auch die zeitliche Komponente der Verfügbarkeit maßgeblich für den Erfolg eines Produkts. Wir unterstützen Sie bei der zeitnahen Einführung eines qualitativ hochwertigen Produkts durch eine realitätsnahe Planung der einzelnen Entwicklungsschritte mit schlüssigen Meilensteinen für Zwischenevaluationen.
- Stufenweiser Entwicklungsprozess mit Lasten- und Pflichtenheft
- Versionsverwaltung und Release-Management
- Continuous Integration
- Test und Verifikationen